KR20150030554A - 은 합금 본딩 와이어 및 이를 이용한 반도체 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 은 합금 본딩 와이어 및 이를 이용한 반도체 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 은(Ag)을 주성분으로 하고 이리듐(Ir)을 3 중량ppm 내지 10000 중량ppm 함유하는 은 합금 본딩 와이어 및 이를 이용한 반도체 장치에 관한 것이다. 본 발명의 본딩 와이어를 이용하면 본딩 특성과 가공성이 우수하고 신뢰성이 높은 본딩 와이어를 제공할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 은 합금 본딩 와이어 및 이를 이용한 반도체 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로 본딩 특성과 가공성이 우수하고 신뢰성이 높은 본딩 와이어 및 이를 이용한 반도체 장치에 관한 것이다.
반도체 장치를 실장하기 위한 패키지에는 다양한 구조들이 존재하며, 기판과 반도체 장치를 연결하거나 반도체 장치들 사이를 연결하기 위하여 본딩 와이어가 여전히 널리 사용되고 있다. 본딩 와이어로서는 금 본딩 와이어가 많이 사용되었으나 고가일 뿐만 아니라 최근 가격이 급상승하였기 때문에 이를 대체할 수 있는 본딩 와이어에 대한 요구가 있다.
금(Au)의 대체재료로서 각광받았던 구리 와이어의 경우 구리 본연의 높은 경도로 인해 볼 본딩시 칩이 깨어지는 패드 크랙(pad crack) 현상이 빈번하게 일어나고 있고, 표면이 쉽게 산화되어 본딩 특성이 불량한 단점이 있다.
이에 대한 대안으로서 저렴한 가격의 은(Ag)을 주성분으로 하는 본딩 와이어에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 은과 다른 금속 원소들을 합금함으로써 우수한 성질의 본딩 와이어를 개발하려는 노력이 진행되고 있으나, 아직도 개선될 여지가 많이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 본딩 특성과 가공성이 우수하고 신뢰성이 높은 본딩 와이어를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 본딩 특성과 가공성이 우수하고 신뢰성이 높은 본딩 와이어를 이용한 반도체 장치를 제공하는 것이다.
본 발명 상기 첫 번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 이리듐(Ir), 코발트(Co), 또는 티타늄(Ti)을 3 중량ppm 내지 10000 중량ppm 함유하고 은(Ag)을 주성분으로 하는 은 합금 본딩 와이어를 제공한다. 상기 은 합금 본딩 와이어는 금(Au) 및 팔라듐(Pd)을 더 포함할 수 있다. 상기 은 합금 본딩 와이어에서 금(Au)의 함량은 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량%일 수 있고, 상기 팔라듐(Pd)의 함량은 약 1.5 중량% 내지 약 4 중량%일 수 있다. 이 때, 금과 팔라듐의 함량비(Au/Pd)는 약 0.01 내지 약 1일 수 있다.
또, 상기 은 합금 본딩 와이어는 백금(Pt), 구리(Cu), 베릴륨(Be) 및 칼슘(Ca)으로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 은 합금 본딩 와이어에서 상기 이리듐(Ir), 코발트(Co), 또는 티타늄(Ti)의 함량은 약 2,000 중량ppm 내지 약 10,000 중량ppm일 수 있다. 특히, 상기 은 합금 본딩 와이어에서 상기 이리듐(Ir), 코발트(Co), 또는 티타늄(Ti)의 함량은 약 2,000 중량ppm 내지 약 3,000 중량ppm일 수 있다.
선택적으로, 상기 은 합금 본딩 와이어에서 상기 이리듐(Ir), 코발트(Co), 또는 티타늄(Ti)의 함량은 약 3 중량ppm 내지 약 3,000 중량ppm일 수 있다.
본 발명 상기 두 번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 기판; 상기 기판 위에 실장되고, 내부 회로를 외부와 접속하기 위한 본딩 패드가 구비된 반도체 칩; 및 상기 기판과 상기 반도체 칩의 본딩 패드를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어를 포함하는 반도체 장치를 제공한다. 상기 본딩 와이어는 본 발명에 따른 은 합금 본딩 와이어일 수 있다.
본 발명의 본딩 와이어를 이용하면 본딩 특성과 가공성이 우수하고 신뢰성이 높은 본딩 와이어를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 은 합금 본딩 와이어의 제조 방법을 순서에 따라 나타낸 블록도이다.
도 2는 제조된 은 합금 본딩 와이어의 본딩 특성을 시험하기 위한 1차 본딩 및 2차 본딩쪽 시험 방법을 각각 나타낸 개념적인 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치를 모식적으로 나타낸 측단면도이다.
도 4 및 도 5는 실시예 1 및 비교예 1∼4에서 제조된 잉곳들의 모습을 각각 캡춰하여 나타낸 이미지들이다.
도 6 및 도 7은 실시예 2 및 비교예 5∼9에서 제조된 잉곳들의 모습과 이들을 현미경 관찰한 모습을 캡춰한 이미지들이다.
도 8은 실시예 2, 비교예 13, 및 비교예 22 내지 26의 본딩 와이어에 대하여 90% 압연한 후 단부의 모습을 캡춰한 이미지들이다.
도 2는 제조된 은 합금 본딩 와이어의 본딩 특성을 시험하기 위한 1차 본딩 및 2차 본딩쪽 시험 방법을 각각 나타낸 개념적인 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치를 모식적으로 나타낸 측단면도이다.
도 4 및 도 5는 실시예 1 및 비교예 1∼4에서 제조된 잉곳들의 모습을 각각 캡춰하여 나타낸 이미지들이다.
도 6 및 도 7은 실시예 2 및 비교예 5∼9에서 제조된 잉곳들의 모습과 이들을 현미경 관찰한 모습을 캡춰한 이미지들이다.
도 8은 실시예 2, 비교예 13, 및 비교예 22 내지 26의 본딩 와이어에 대하여 90% 압연한 후 단부의 모습을 캡춰한 이미지들이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명 개념의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명 개념의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명 개념의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명 개념의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명 개념을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로 해석되는 것이 바람직하다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명 개념은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명 개념의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 반대로 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명 개념을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "갖는다" 등의 표현은 명세서에 기재된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.
본 발명의 일 실시예는 은(Ag)을 주성분으로 하고 이리듐(Ir)을 포함하는 은 합금 본딩 와이어를 제공한다. 여기서, 주성분(main component)이라 함은 전체 성분에 대한 해당 원소의 농도가 50%를 넘는 것을 말한다. 즉, 은(Ag)을 주성분으로 한다는 것은 은과 다른 원소의 총계에 대한 은의 농도가 50%를 넘는 것을 의미한다. 여기서 농도는 원자 몰수를 기준으로 한 농도를 말한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 본딩 와이어는 금(Au)을 더 포함할 수 있으며, 이 때, 상기 금의 함량은 상기 본딩 와이어 전체에 대하여 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량%일 수 있다. 만일 금(Au)의 함량이 지나치게 적으면 본딩 와이어의 말단에 형성되는 볼의 형상이 진구(眞球)로부터 과도하게 벗어나게 되어 본딩 특성이 나빠질 수 있다. 반대로, 금의 함량이 지나치게 많으면 와이어 본딩 시의 와이어 말단에 형성되는 볼의 경도가 과도하게 상승하여 본딩 패드 및/또는 그 아래의 기판이 손상될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 상기 본딩 와이어는 팔라듐(Pd)을 더 포함할 수 있으며, 이 때, 상기 팔라듐의 함량은 상기 본딩 와이어 전체에 대하여 약 1.5 중량% 내지 약 4 중량%일 수 있다. 만일 팔라듐(Pd)의 함량이 지나치게 적으면 내산성이 나빠져서 질산이나 황산 등에 의하여 쉽게 부식되거나 단락될 수 있고, 특히 팔라듐이 함유되지 않으면 은 합금 본딩 와이어의 내산화성이 취약해질 수 있다. 반대로, 팔라듐의 함량이 과도하게 많으면 와이어 본딩 시의 와이어 말단에 형성되는 볼의 경도가 과도하게 상승하여 본딩 패드 및/또는 그 아래의 기판이 손상될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 본딩 와이어가 금(Au)과 팔라듐(Pd)을 동시에 포함하는 경우 금과 팔라듐의 중량기준 함량비(Au/Pd)는 약 0.01 내지 약 1일 수 있다. 상기 팔라듐(Pd)에 대한 금(Au)의 함량비가 너무 낮으면 본딩 와이어의 말단에 형성되는 볼의 형상이 진구(眞球)로부터 벗어나게 되어 본딩 특성이 나빠질 수 있다. 또한, 본딩 와이어의 표면이 쉽게 산화되고, 또한 변색되기 쉬운 문제점이 있다. 반대로, 상기 함량비가 너무 높으면 본딩와이어의 말단에 형성되는 볼의 진구성이 나빠진다. 또한, 본딩 와이어의 말단에 형성되는 볼의 경도가 과도하게 상승하여 본딩 패드 및/또는 그 아래의 기판이 손상될 우려가 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 상기 은 합금 본딩 와이어는 이리듐(Ir), 코발트(Co), 또는 티타늄(Ti)을 더 포함할 수 있으며, 상기 이리듐(Ir), 코발트(Co), 또는 티타늄(Ti)의 함량은 약 3 중량ppm 내지 약 10,000 중량ppm(즉, 약 1 중량%)일 수 있다.
상기 이리듐(Ir), 코발트(Co), 또는 티타늄(Ti)의 함량이 과도하게 적으면 프리 에어볼(free air ball, FAB)의 표면 품질 개선과 같은, 이들 원소의 첨가에 따르는 유리한 효과가 발현되지 않을 수 있다. 반대로, 상기 이리듐(Ir), 코발트(Co), 또는 티타늄(Ti)의 함량이 과도하게 많으면 가공성이 나빠지고 본딩 특성이 불량해질 수 있다.
상기 이리듐(Ir), 코발트(Co), 또는 티타늄(Ti)의 함량은 약 2000 중량ppm 내지 약 10,000 중량ppm인 것이 바람직하다. 상기 이리듐(Ir), 코발트(Co), 또는 티타늄(Ti)의 함량이 약 2000 중량ppm 미만이면 본딩 특성이 상대적으로 불량해질 수 있다. 반대로, 상기 이리듐(Ir), 코발트(Co), 또는 티타늄(Ti)의 함량이 약 10,000 중량ppm을 초과하면 가공성이 나빠지고 본딩 특성도 불량해질 수 있다.
선택적으로, 상기 이리듐(Ir), 코발트(Co), 또는 티타늄(Ti)의 함량은 약 3 중량ppm 내지 약 3,000 중량ppm일 수 있다. 상기 이리듐(Ir), 코발트(Co), 또는 티타늄(Ti)의 함량이 약 3 중량ppm 미만이면 프리 에어볼(free air ball, FAB)의 표면 품질 개선과 같은, 이들 원소의 첨가에 따르는 유리한 효과가 발현되지 않을 수 있다. 반대로, 상기 이리듐(Ir), 코발트(Co), 또는 티타늄(Ti)의 함량이 약 3,000 중량ppm을 초과하면 본딩 와이어의 가공성이 상대적으로 불량해질 수 있다.
선택적으로, 상기 이리듐(Ir), 코발트(Co), 또는 티타늄(Ti)의 함량은 약 2,000 중량ppm 내지 약 3,000 중량ppm일 수 있다. 상기 이리듐(Ir), 코발트(Co), 또는 티타늄(Ti)의 함량이 약 2,000 중량ppm 내지 약 3,000 중량ppm의 범위 내에 속하면 우수한 본딩 특성과 우수한 가공성을 얻을 수 있다.
상기 은 합금 본딩 와이어는 백금(Pt), 구리(Cu), 베릴륨(Be), 칼슘(Ca), 란탄(La), 이트륨(Y), 세륨(Ce), 비스무트(Bi), 코발트(Co), 및 마그네슘(Mg)으로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 성능 개선 첨가제로서 더 포함할 수 있다. 이들 성능 개선 첨가제는 고온 신뢰성, 고습 신뢰성, 본딩 특성, 연신율(elongation) 표준편차 등과 같은 성능을 개선하기 위해 첨가될 수 있다.
상기 성능 개선 첨가제의 함량은 약 3 중량ppm 내지 약 500 중량ppm일 수 있다. 또는, 상기 성능 개선 첨가제의 함량은 약 5 중량ppm 내지 약 50 중량ppm일 수 있다. 상기 성능 개선 첨가제의 함량이 너무 낮으면 원하는 성능 개선이 발현되지 않을 수 있다. 또한, 상기 성능 개선 첨가제의 함량이 너무 높으면 전기 저항이 증가하고 경제적으로 불리하다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 성능 개선 첨가제는 백금(Pt)일 수 있다. 상기 백금(Pt)의 함량은 약 5 중량ppm 내지 약 500 중량ppm일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 상기 성능 개선 첨가제는 구리(Cu)일 수 있다. 상기 구리(Cu)의 함량은 약 5 중량ppm 내지 약 500 중량ppm일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 상기 성능 개선 첨가제는 베릴륨(Be)일 수 있다. 상기 베릴륨(Be)의 함량은 약 3 중량ppm 내지 약 50 중량ppm일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 상기 성능 개선 첨가제는 칼슘(Ca)일 수 있다. 상기 칼슘(Ca)의 함량은 약 3 중량ppm 내지 약 50 중량ppm일 수 있다.
특히, 은(Ag)을 주성분으로 하는 본딩 와이어를 알루미늄(Al) 패드에 접속할 때, 불순물로서 염소(Cl)가 포함될 경우 본딩부의 급격한 파괴의 원인이 될 수 있다. 즉, 하기 화학식 1 내지 화학식 3에 나타낸 바와 같이 은이 알루미늄과 만나는 곳에서 계속적으로 알루미늄 산화물(Al2O3)이 누적될 수 있으며, 누적된 알루미늄 산화물을 따라 크랙(crack)이 전파되어 급격한 파괴를 일으킬 수 있다.
[화학식 1]
3AgCl + Al → 3Ag + AlCl3
[화학식 2]
2AlCl3 + 3H2O → Al2O3 + 6HCl
[화학식 3]
6HCl + 6Ag → 6AgCl + 3H2
한편, 특정한 이론에 한정되는 것은 아니지만, 은(Ag)에 이리듐(Ir), 코발트(Co), 또는 티타늄(Ti)을 첨가하게 되면, 은 대신 이들 원소가 염소와 반응하여 비교적 안정한 이리듐 염화물, 코발트 염화물 또는 티타늄 염화물로 전환되기 때문에 본딩을 약화시키는 성분이 누적적으로 생성되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명 개념의 일 실시예에 따른 은 합금 본딩 와이어의 제조 방법을 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 은 합금 본딩 와이어의 제조 방법을 순서에 따라 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 원하는 조성을 갖도록 은(Ag) 및 이리듐(Ir), 코발트(Co), 또는 티타늄(Ti)을 포함하는 금속 원료를 용해로에서 용해 주조하여 금속 원료의 합금액을 제조할 수 있다(S1). 이 때, 필요에 따라 금(Au), 및 팔라듐(Pd)을 더 첨가할 수도 있다. 또한, 위에서 설명한 바와 같은 성능 개선 첨가제를 더 첨가할 수도 있다.
그런 다음, 상기 금속 원료의 합금액을 냉각 및 응고시키고, 단조, 압연 등에 의해 합금 피스(piece)를 얻을 수 있다(S2). 이어서, 상기 합금 피스를 약 6 mm 내지 약 9 mm의 직경을 갖도록 1차 세선화할 수 있다(S3).
약 6 mm 내지 약 9 mm의 직경을 갖도록 세선화된 1차 세선을 신선 및 열처리한다(S4). 상기 신선 및 열처리 단계에서는 1차 세선을 다단계에 걸쳐 점진적으로 세선화하고 열처리하는 과정을 포함할 수 있다. 상기 1차 세선을 세선화하기 위하여 다단계의 다이스를 통과시키며 세선의 단면적을 감소시킬 수 있다.
통상의 기술자는 상기 세선이 다수의 다이스(dice)를 순차 통과함으로써 직경이 감소하는 것을 이해할 것이다. 다시 말해, 상기 세선은 홀(hole) 크기가 점진적으로 감소하도록 배열된 다수의 다이스들을 순차 통과하면서 직경이 감소한다.
선택적으로, 연신율(elongation)을 조절하기 위하여 신선이 완료된 이후에 추가 어닐링(annealing)이 수행될 수 있다(S5). 연신율을 조절하기 위한 어닐링 조건은 세선의 조성, 감면율, 열처리 조건 등에 의하여 달라질 수 있지만, 대략 400 ℃ 내지 600 ℃의 온도에서 약 1 초 내지 약 20 분 동안 수행될 수 있으며, 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 구체적인 어닐링 조건을 적절히 선택할 수 있을 것이다.
만일 상기 어닐링 온도가 너무 낮으면 본딩 접합시에 필요한 연성과 전성이 확보되지 않을 수 있고, 반대로 상기 어닐링 온도가 너무 높으면 결정립의 크기가 과도하게 커질 수 있고, 본딩 접합시 루프(loop)의 처짐과 같은 불량이 발생할 수 있어 바람직하지 않다.
또한, 상기 어닐링 시간이 너무 짧으면 가공에 필요한 연성과 전성이 확보되지 않을 수 있고, 반대로 상기 어닐링 시간이 너무 길면 결정립의 크기가 과도하게 커질 수 있고 경제적으로 불리하여 바람직하지 않다.
위의 어닐링 공정은, 예를 들면, 본딩 와이어를 노(furnace)에 적절한 속도로 통과시킴으로써 수행될 수 있다. 또한, 본딩 와이어를 노에 통과시키는 속도는, 요구되는 어닐링 시간과 노의 크기로부터 결정될 수 있다.
본 발명 개념의 또 다른 실시예는 기판, 상기 기판 위에 실장되고 내부 회로를 외부와 접속하기 위한 본딩 패드가 구비된 반도체 칩, 및 상기 기판과 상기 반도체 칩의 본딩 패드를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어를 포함하는 반도체 장치(200)를 제공한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치(200)를 모식적으로 나타낸 측단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 반도체 장치(200)는 기판(210) 위에 구비된 반도체 칩(220)을 포함한다.
상기 기판(210)은 일반적인 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB), 연성 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board, FPCB), 세라믹 PCB, 금속 코어(metal core) PCB 등일 수 있으며 특별히 한정되지 않는다. 상기 기판(210) 위에는 상기 기판(210) 상에 실장되는 반도체 칩(210)과 전기적으로 연결될 수 있는 기판 본딩 패드(212)가 구비될 수 있다.
상기 반도체 칩(220)은 메모리, 로직, 마이크로 프로세서, 아날로그 소자, 디지털 시그널 프로세서(digital signal processor, DSP), 시스템-온-칩(system-on-chip, SoC) 등 다양한 기능을 수행하는 반도체 칩일 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다.
상기 반도체 칩(220)은 도 3에 나타낸 바와 같이 활성면이 상부를 향하도록 배치될 수 있으며, 상기 활성면에는 본딩 패드(222)가 제공될 수 있다. 상기 본딩 패드(222)는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu) 등의 금속으로 될 수 있으며 특별히 한정되지 않는다.
상기 본딩 패드(222)는 상기 기판 본딩 패드(212)와 본딩 와이어(230)를 통하여 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 본딩 와이어(230)는 위에서 설명한 본 발명의 실시예들에 따른 은 합금 본딩 와이어일 수 있다.
뒤에서 살펴보는 바와 같이 본 발명의 본딩 와이어는 가공성, 신뢰성 및 본딩 특성이 우수하기 때문에 상기 본딩 와이어(230)를 이용하여 제조한 반도체 장치(200)도 우수한 신뢰성을 갖게 된다.
이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 가지고 본 발명의 구성 및 효과를 보다 상세히 설명하지만, 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 명확하게 이해시키기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 실시예 및 비교예에서 하기와 같은 방법으로 물성을 평가하였다.
[ 표면 특성 향상 시험 ]
지름 2 cm, 높이 2cm의 몰드에 각 해당 조성의 금속 원료를 넣고 아르곤(Ar) 분위기의 유도 가열로에서 약 1200 ℃로 30분간 가열한 뒤 공기로 냉각하여 잉곳의 표면을 육안 및 현미경으로 관찰하였다.
[ 프리 에어볼 시험 ]
20 ㎛ 지름의 본딩 와이어의 선단을 100% N2 가스를 쉴드 가스로 이용하여 42 ㎛ 지름의 프리 에어볼(free air ball, FAB)이 되도록 하여 이미지를 캡춰한 후 표면의 매끄러운 정도(FAB 표면) 및 진구에 가까운 정도(진구성)를 평가하였다.
FAB 표면은 형성된 프리 에어볼의 표면이 전체적으로 매끈하면 ◎, 표면이 매끈하지는 않고 일부 미세 영역에 약간의 돌출이 관찰되면 △, 전체적으로 표면의 상당 영역에 걸쳐 돌출이 관찰되면 ×로 평가하였다.
FAB 진구성은 캡춰된 이미지로부터 정원(正圓)에서 벗어나는 정도로서 평가하였는데, 정원에서 벗어나는 정도는 볼의 장축에 대한 단축의 비율과 1 사이의 차를 백분율로 나타냄으로써 정량화하였다. 정량화한 상기 값이 2% 미만인 경우 ◎, 2% 이상이고 5% 미만이면 ○, 5% 이상이고 8% 미만이면 △, 8% 이상이면 ×로 평가하였다.
[ 단선 횟수 ]
본딩 와이어를 제조하면서 km당의 단선 횟수를 조사하여 0.02회/km 미만이면 ◎, 0.02회/km 이상이고 0.05회/km 미만이면 ○, 0.05회/km 이상이고 0.2회/km 미만이면 △, 0.2회/km 이상이면 ×로 평가하였다.
[ BPT (bond pull test) 및 SPT (stitch pull test) ]
제조된 은 합금 본딩 와이어를 이용하여 도 2에 나타낸 바와 같이 1차 본딩쪽 본딩 패드(10)와 2차 본딩 쪽 본딩 패드(20)가 본딩된다. 즉, 은 합금 본딩 와이어(100)의 선단에 볼을 형성하여 1차 본딩 쪽 본딩 패드(10)에 볼 본딩을 수행한 후 2차 본딩 쪽 본딩 패드(20) 상에 스티치 본딩을 수행한다.
그런 다음 1차 본딩 쪽에 가까운 부분을 화살표 A를 따라 수직 상방으로 당겨서 1차 본딩이 떨어질 때의 로드를 평가하고(BPT), 2차 본딩 쪽에 가까운 부분을 화살표 B를 따라 수직 상방으로 당겨서 2차 본딩이 떨어질 때의 로드를 평가(SPT)하였다.
각 실시예 및 비교예 별로 2000개의 샘플을 준비하여 1000개에 대해서는 BPT를 수행하고, 나머지 1000개에 대해서는 SPT를 수행하였다. 측정된 로드의 평균값을 구하여 하기 표 1과 같이 판정하였다.
판정 | BPT 로드 (g) | SPT 로드 (g) |
◎ | 5g 이상 | 4g 이상 |
○ | 4g 이상 5g 미만 | 3g 이상 4g 미만 |
△ | 3g 이상 4g 미만 | 2g 이상 3g 미만 |
× | 3g 미만 | 2g 미만 |
[ BST (ball shear test) ]
제조된 은 합금 본딩 와이어를 이용하여 도 2에 나타낸 바와 같이 1차 본딩쪽 본딩 패드(10)와 2차 본딩 쪽 본딩 패드(20)가 본딩된다.
그런 다음 1차 본딩된 부분에 측방향으로 전단력을 가하여 1차 본딩이 떨어질 때의 로드를 평가하였다.
각 실시예 및 비교예 별로 1000개의 샘플을 준비하여 BST를 수행하고, 측정된 로드의 평균값을 구하여 하기 표 2와 같이 판정하였다.
판정 | BST 로드 (g) |
◎ | 15g 이상 |
○ | 12g 이상 15g 미만 |
△ | 10g 이상 12g 미만 |
× | 10g 미만 |
[볼 모양 균일성]
20 ㎛ 지름의 본딩 와이어의 선단을 42 ㎛ 지름의 본딩 볼이 되도록 하여 패드 상에 접합한 후 가로축 방향과 세로축 방향의 길이의 비율을 측정하여 1에 가까운지 여부, 본딩 와이어가 볼의 중심에 위치하는지 여부, 가장자리가 진원(眞圓) 형태로 매끄러운지, 또는 꽃잎 모양의 굴곡이 있는지 여부를 관찰하였다.
본딩된 볼의 가로축 방향과 세로축 방향의 길이의 비율이 0.99 이상이고, 본딩 와이어가 볼의 중심에 위치하며, 가장자리가 꽃잎 모양 없이 진원으로 판정되면 ◎, 본딩된 볼의 가로축 방향과 세로축 방향의 길이의 비율이 0.96 이상 0.99 미만이고 본딩 와이어가 볼의 중심에 위치하며, 가장자리가 꽃잎 모양 없이 진원으로 판정되면 ○, 본딩된 볼의 가로축 방향과 세로축 방향의 길이의 비율이 0.9 이상으로서 가장자리가 꽃잎 모양이 없으며 위의 ◎나 ○에 해당하지 않으면 △, 그 외의 경우는 ×로 평가하였다.
[ 루프 특성 - 직진성 ]
120 ㎛의 간격으로 배열된 2열의 본딩 패드들 중 한 쪽에 볼 본딩을 하여 범프를 형성하고, 다시 반대쪽 부분에 볼 본딩을 한 후 루프를 형성하면서 상기 범프 위에 스티치 본딩을 하였다.
그런 다음, 각 루프들 사이의 간격이 가장 좁은 지점에 대하여 해당 간격을 측정하였으며, 이를 각 루프들 사이의 간격을 대표하는 값으로 결정하였다. 이와 같이 결정된 각 루프들 사이의 간격이 111 ㎛ 내지 125 ㎛이면 ◎, 105 ㎛ 이상 111 ㎛ 미만이면 ○, 105 ㎛ 미만이면 △로 평가하였다.
[ 고온 신뢰성 ]
와이어 본딩 후 에폭시 몰딩 수지로 밀봉한 패키지를 175℃의 온도로 가열하여 접합면에서의 단락이 발생하는 시간을 측정하여 고온 신뢰성을 평가하였다. 접합면에서의 단락이 500 시간 이상이면 ◎, 396 시간 이상 500 시간 미만이면 ○, 198 시간 이상 396 시간 미만이면 △, 198 시간 미만이면 ×로 평가하였다.
<실시예 1>
이리듐(Ir)을 8000 중량ppm 포함하고 잔부 은(Ag)이 되도록 지름 2cm, 높이 2cm 크기의 잉곳을 만들었다. 잉곳의 제조 방법은 위의 '표면 특성 향상 시험'에서 설명하였으므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
<실시예 2>
이리듐(Ir) 대신 코발트(Co)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 각 잉곳들을 제조하였다.
<비교예 1∼3>
이리듐(Ir) 대신 니켈(Ni), 구리(Cu), 백금(Pt)을 각각 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 각 잉곳들을 제조하였다.
위의 실시예 1∼2 및 비교예 1∼3에서 제조된 잉곳들을 도 4 및 도 5에 나타내었다. 도 4 및 도 5에서 보는 바와 같이 이리듐(Ir)이 첨가된 실시예 1과 코발트(Co)가 첨가된 실시예 2의 경우는 표면이 매끄러운 것을 관찰할 수 있었지만, 니켈(Ni)을 첨가한 비교예 1의 경우 표면에 편석이 관찰되고, 구리(Cu)와 백금(Pt)이 각각 첨가된 비교예 2 및 3의 경우에도 매끄럽지 않은 표면이 관찰되었다.
<실시예 3>
팔라듐(Pd) 3 중량%, 이리듐(Ir) 5000 중량ppm(즉, 0.5 중량%) 포함하고 잔부 은(Ag)이 되도록 지름 2cm, 높이 2cm 크기의 잉곳을 만들었다. 잉곳의 제조는 실시예 1에서와 동일한 방법을 사용하였다.
<비교예 4>
팔라듐(Pd) 3 중량% 포함하고 잔부 은(Ag)이 되도록 지름 2cm, 높이 2cm 크기의 잉곳을 만들었다. 잉곳의 제조는 실시예 1에서와 동일한 방법을 사용하였다.
<비교예 5∼7>
이리듐(Ir) 대신 각각 니켈(Ni), 구리(Cu), 백금(Pt)을 각각 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 각 잉곳들을 제조하였다.
위의 실시예 3 및 비교예 4∼7에서 제조된 잉곳들의 모습을 나타낸 이미지와 이들을 현미경 관찰한 이미지를 도 6 및 도 7에 각각 나타내었다. 도 6 및 도 7에서 보는 바와 같이 이리듐(Ir)이 첨가된 실시예 3의 경우는 표면이 매끄럽고 조직이 치밀한 것을 관찰할 수 있었지만, 이리듐(Ir)을 첨가하지 않은 비교예 4∼7의 경우는 매끄럽지 않은 표면이 관찰되었다.
<실시예 4∼20, 비교예 8∼19>
우선 하기 표 3과 같은 조성을 갖는 잉곳을 제조한 후 신선과 함께 1차 열처리 및 2차 열처리를 수행하여 20 ㎛ 직경을 갖는 본딩와이어를 제조하였다. 1차 열처리는 400 ℃로 10초간 수행하였고, 2차 열처리는 최종 열처리로서 신선이 완료된 후에 500 ℃로 1초간 수행하였다.
위와 같은 조성으로 제조된 본딩 와이어에 대하여 위에서 설명한 바와 같은 테스트들을 각각 수행하고 그 결과를 하기 표 4에 정리하였다.
위의 표 4에서 보는 바와 같이 이리듐(Ir)이 첨가된 실시예들에서는 대체로 우수한 본딩 특성을 보이고 있다. 다시 말해, 이들 실시예들에서는 우수한 BST, BPT, SPT 테스트 결과를 보이고, 또한 고온 신뢰성도 우수한 것으로 나타났다. 반면, 이리듐(Ir)이 첨가되지 않은 비교예들에서는 이들 특성이 현저히 열악한 것으로 나타났다.
또한, 프리 에어볼(FAB)의 진구성과 본딩볼 모양에 있어서도 이리듐이 첨가됨에 따라 개선되는 것을 볼 수 있다. 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 프리에어볼의 진구성과 본딩볼 모양이 개선됨으로써 반도체 장치의 제조시 쇼트나 단락의 가능성이 감소함을 이해할 것이다.
또한, 이리듐 첨가에 따라 FAB의 표면도 더욱 매끈해 짐을 알 수 있다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 FAB의 표면이 매끈해짐에 따라 본딩볼 모양이 보다 우수해 질 수 있음을 이해할 것이다.
또한, 실시예들 중에서 이리듐의 함량이 3000 중량ppm을 초과하면 단선 횟수가 증가하는 것을 관찰할 수 있었는데, 특정한 이론에 구속되는 것은 아니나 이러한 현상은 이리듐의 함량이 높아짐에 따라 가공경화율이 상승하고 가공 이후의 강도가 증가함에 따른 것으로 보인다.
<실시예 21∼27>
우선 하기 표 5와 같은 조성을 갖는 잉곳을 제조한 후 신선과 함께 1차 열처리 및 2차 열처리를 수행하여 20 ㎛ 직경을 갖는 본딩와이어를 제조하였다. 1차 열처리는 400 ℃로 10초간 수행하였고, 2차 열처리는 최종 열처리로서 신선이 완료된 후에 500 ℃로 1초간 수행하였다.
위와 같은 조성으로 제조된 본딩 와이어에 대하여 위에서 설명한 바와 같은 테스트들을 각각 수행하고 그 결과를 하기 표 6에 정리하였다.
위의 표 6에서 보는 바와 같이, 코발트(Co)와 티타늄(Ti)이 첨가된 실시예들에 대해서도 대체로 우수한 테스트 결과를 얻을 수 있었다. 다만, 금과 팔라듐의 중량 비율(Au/Pd)이 0.01 내지 1의 범위를 벗어나는 경우 본딩볼의 모양이 다소 떨어지는 모습을 볼 수 있었다.
<비교예 20∼24>
이리듐(Ir) 대신 각각 실리콘(Si), 저머늄(Ge), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 아연(Zn)을 각각 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 각 잉곳들을 제조하고, 이들을 이용하여 실시예 4에서와 동일한 방법으로 20 ㎛ 직경을 갖는 본딩 와이어를 제조하였다.
또, 실시예 3의 잉곳으로부터도 실시예 4에서와 동일한 방법으로 20 ㎛ 직경을 갖는 본딩 와이어를 제조하였다.
<실시예 28>
이리듐(Ir) 5000 중량ppm 대신 티타늄(Ti)을 1000 중량ppm을 포함하는 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 각 잉곳들을 제조하고, 이들을 이용하여 실시예 4에서와 동일한 방법으로 20 ㎛ 직경을 갖는 본딩 와이어를 제조하였다.
실시예 3, 실시예 28, 비교예 11, 및 비교예 20 내지 24의 본딩 와이어에 대하여 90% 압연한 후 단부 모양의 이미지를 캡춰하여 도 8에 나타내었다. 도 8에서 보는 바와 같이 이리듐을 첨가한 실시예 3과 티타늄을 첨가한 실시예 28의 경우에는 표면이 매끈하고 가장자리 부분도 곧으며 단부 모양도 균일한 것을 볼 수 있지만 이러한 원소들을 첨가하지 않고 팔라듐(Pd)-금(Ag)이 첨가된 비교예 11의 경우에는 가장자리가 곧지 않고 단부도 불균일한 것을 볼 수 있었다. 또한, 실리콘(Si), 저머늄(Ge), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 아연(Zn)을 각각 첨가한 비교예 20 내지 24의 경우들에 있어서도 가장자리가 곧지 않고 단부도 불균일한 것을 알 수 있었다.
이를 통해서 볼 때, 실시예 3과 실시예 28의 본딩 와이어는 가공성이 우수하고 스티치 본딩 쪽에서도 우수한 본딩 특성을 보일 것임을 알 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
본 발명은 반도체 산업에 유용하게 이용될 수 있다.
10: 1차 본딩쪽 본딩 패드 20: 2차 본딩 쪽 본딩 패드
100: 은 합금 본딩 와이어 200: 반도체 장치
210: 기판 212: 기판 본딩 패드
220: 반도체 칩 222: 본딩 패드
230: 본딩 와이어
100: 은 합금 본딩 와이어 200: 반도체 장치
210: 기판 212: 기판 본딩 패드
220: 반도체 칩 222: 본딩 패드
230: 본딩 와이어
Claims (8)
- 은(Ag)을 주성분으로 하는 은 합금 본딩 와이어로서,
이리듐(Ir), 코발트(Co), 또는 티타늄(Ti)을 3 중량ppm 내지 10000 중량ppm 함유하는 것을 특징으로 하는 은 합금 본딩 와이어. - 제 1 항에 있어서,
금(Au) 및 팔라듐(Pd)을 더 포함하고,
상기 금(Au)의 함량이 0.1 중량% 내지 2 중량%이고, 상기 팔라듐(Pd)의 함량이 1.5 중량% 내지 4 중량%인 것을 특징으로 하는 은 합금 본딩 와이어. - 제 2 항에 있어서,
백금(Pt), 구리(Cu), 베릴륨(Be) 및 칼슘(Ca)으로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 은 합금 본딩 와이어. - 제 2 항에 있어서,
상기 이리듐(Ir), 코발트(Co), 또는 티타늄(Ti)의 함량이 2,000 중량ppm 내지 10,000 중량ppm인 것을 특징으로 하는 은 합금 본딩 와이어. - 제 4 항에 있어서,
상기 이리듐(Ir), 코발트(Co), 또는 티타늄(Ti)의 함량이 2,000 중량ppm 내지 3,000 중량ppm인 것을 특징으로 하는 은 합금 본딩 와이어. - 제 2 항에 있어서,
상기 이리듐(Ir), 코발트(Co), 또는 티타늄(Ti)의 함량이 3 중량ppm 내지 3,000 중량ppm인 것을 특징으로 하는 은 합금 본딩 와이어. - 제 2 항에 있어서,
금과 팔라듐의 함량비(Au/Pd)가 0.01 내지 1인 것을 특징으로 하는 은 합금 본딩 와이어. - 기판;
상기 기판 위에 실장되고, 내부 회로를 외부와 접속하기 위한 본딩 패드가 구비된 반도체 칩; 및
상기 기판과 상기 반도체 칩의 본딩 패드를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어;
를 포함하고, 상기 본딩 와이어는 제 1 항에 따른 은 합금 본딩 와이어인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
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---|---|---|---|---|
US9887172B2 (en) | 2015-08-12 | 2018-02-06 | Nippon Micrometal Corporation | Bonding wire for semiconductor device |
WO2018074857A1 (ko) * | 2016-10-20 | 2018-04-26 | 엠케이전자 주식회사 | 본딩 와이어 |
US10137534B2 (en) | 2015-06-15 | 2018-11-27 | Nippon Micrometal Corporation | Bonding wire for semiconductor device |
US10468370B2 (en) | 2015-07-23 | 2019-11-05 | Nippon Micrometal Corporation | Bonding wire for semiconductor device |
US10950570B2 (en) | 2014-04-21 | 2021-03-16 | Nippon Steel Chemical & Material Co., Ltd. | Bonding wire for semiconductor device |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115148419B (zh) * | 2022-07-14 | 2023-03-24 | 四川威纳尔特种电子材料有限公司 | 一种高导电抗氧微合金化铜合金键合丝及其制备方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100801444B1 (ko) * | 2006-05-30 | 2008-02-11 | 엠케이전자 주식회사 | 반도체 패키지용 금-은 합금계 와이어 |
KR20120046019A (ko) * | 2010-10-29 | 2012-05-09 | 스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤 | 본딩 와이어 |
JP2012169374A (ja) | 2011-02-10 | 2012-09-06 | Tanaka Electronics Ind Co Ltd | Ag−Au−Pd三元合金系ボンディングワイヤ |
JP5116101B2 (ja) * | 2007-06-28 | 2013-01-09 | 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 | 半導体実装用ボンディングワイヤ及びその製造方法 |
KR20130083414A (ko) * | 2013-02-12 | 2013-07-22 | 엠케이전자 주식회사 | 반도체 패키지용 은-합금 와이어 및 이를 포함하는 반도체 패키지 |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100801444B1 (ko) * | 2006-05-30 | 2008-02-11 | 엠케이전자 주식회사 | 반도체 패키지용 금-은 합금계 와이어 |
JP5116101B2 (ja) * | 2007-06-28 | 2013-01-09 | 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 | 半導体実装用ボンディングワイヤ及びその製造方法 |
KR20120046019A (ko) * | 2010-10-29 | 2012-05-09 | 스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤 | 본딩 와이어 |
JP2012169374A (ja) | 2011-02-10 | 2012-09-06 | Tanaka Electronics Ind Co Ltd | Ag−Au−Pd三元合金系ボンディングワイヤ |
KR20130083414A (ko) * | 2013-02-12 | 2013-07-22 | 엠케이전자 주식회사 | 반도체 패키지용 은-합금 와이어 및 이를 포함하는 반도체 패키지 |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10950570B2 (en) | 2014-04-21 | 2021-03-16 | Nippon Steel Chemical & Material Co., Ltd. | Bonding wire for semiconductor device |
US10137534B2 (en) | 2015-06-15 | 2018-11-27 | Nippon Micrometal Corporation | Bonding wire for semiconductor device |
US10414002B2 (en) | 2015-06-15 | 2019-09-17 | Nippon Micrometal Corporation | Bonding wire for semiconductor device |
US10610976B2 (en) | 2015-06-15 | 2020-04-07 | Nippon Micrometal Corporation | Bonding wire for semiconductor device |
US10737356B2 (en) | 2015-06-15 | 2020-08-11 | Nippon Micrometal Corporation | Bonding wire for semiconductor device |
US10468370B2 (en) | 2015-07-23 | 2019-11-05 | Nippon Micrometal Corporation | Bonding wire for semiconductor device |
US9887172B2 (en) | 2015-08-12 | 2018-02-06 | Nippon Micrometal Corporation | Bonding wire for semiconductor device |
KR20180029946A (ko) * | 2015-08-12 | 2018-03-21 | 닛데쓰스미킹 마이크로 메탈 가부시키가이샤 | 반도체 장치용 본딩 와이어 |
US10121758B2 (en) | 2015-08-12 | 2018-11-06 | Nippon Micrometal Corporation | Bonding wire for semiconductor device |
WO2018074857A1 (ko) * | 2016-10-20 | 2018-04-26 | 엠케이전자 주식회사 | 본딩 와이어 |
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