JPH02207541A - 半導体素子結線用線の製造方法 - Google Patents

半導体素子結線用線の製造方法

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JPH02207541A
JPH02207541A JP1028377A JP2837789A JPH02207541A JP H02207541 A JPH02207541 A JP H02207541A JP 1028377 A JP1028377 A JP 1028377A JP 2837789 A JP2837789 A JP 2837789A JP H02207541 A JPH02207541 A JP H02207541A
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Atsuhiko Fujii
藤井　淳彦
Hajime Shiraishi
肇 白石
Kazuo Sawada
澤田　和夫
Kazuhiko Hayashi
和彦 林
Yoshihiro Nakai
由弘 中井
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ＩＣ，ＬＳＩおよびトランジスタなどの半
導体素子の組立に際し、チップをステムに装着した後、
チップ上の電極とステムのリードとを接続するのに用い
る半導体素子結線用金属線の製造方法に関するものであ
る。
［従来の技術］ 半導体チップの外部との接続に際しては、従来、金を主
成分とする貴金属細線が使用されていた。
しかしながら、金線は極めて高価格になるという欠点が
あった。また、一部では高価な金線の使用を避けて、す
なわち騰貴金属化を指向してアルミニウム合金線が使用
されている。しかしながら、アルミニウム合金線では、
以下に詳細に述べるように様々な欠点があった。第１に
、細線への加工性が金に比べてかなり劣るという問題が
あった。
第２に、接続に際し先端にボールを作製し接続する場合
、このボールの形状が不安定であるという欠点があった
。これは、アルミニウムの表面に酸化皮膜を生じやすく
、これが強固なため不安定性をもたらしているものであ
る。第３に、強度が小さく、ボンディング強度あるいは
ループ線の形成状態が良好でないという欠点があった。
第４に、半導体素子上の電極への圧着に用いるキャピラ
リと反応しやすく、キャピラリ先端がしばしば閉塞する
という欠点もあった。
半導体素子では、ｐｐｍオーダの信頼性が要求されてい
るが、アルミニウム合金線を結線用線に用いた場合、上
述のような種々の欠点を有するため、ｐｐｍオーダの信
頼性を有する半導体素子は到底得られない。
この発明の目的は、騰貴金属化を果たし、安価であり、
かつ信頼性に優れた接続をなし得る、半導体結線用線を
製造することのできる方法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本願発明者らは上述の金線およびアルミニウム合金線の
双方の欠点を効果的に解消することを目的として、すな
わち安価でかつ信頼性に優れた半導体素子結線用線を得
ることを目的として、安価な銅を用いて種々の実験を繰
返した。その結果、かかる目的を達成する半導体素子結
線用線を製造することのできる方法を見出した。
すなわち、本願発明は、純度９９．９９重量％以上の銅
を原材料として用い、この銅に周期律表Ｉｌａ族元素、
ｍｂ族元素および希土類元素からなる群から選択された
１種以上の元素を添加することにより銅中に含まれる不
純物を除去して高純度化した後、細線化することを特徴
とする製造方法である。
［作用〕 この発明の製造方法では、周期律表■ａ族元素、ｍｂ族
元素および希土類元素からなる群から選択された１種以
上の元素を原材料である銅中に添加して高純度化してい
る。銅中には、水素や酸素などの気体不純物が含まれて
おり、これらの不純物は添加した元素と反応する。この
反応により生じた化合物は、銅の表面に析出し、細線化
の工程において取除かれる。
このように不純物を除去することにより高純度化された
銅は、変形能が高く、硅素半導体素子を損傷するおそれ
が少なくなる。
また、この発明の製造方法により得られる半導体素子結
線用線は、高純度の銅であるため、アルミニウムあるい
は銀などの電極材料との接合性に優れ、アルミニウム電
極や銀めっきリードとの接続強度を上げることも可能に
なる。さらに、リードフレームに銅もしくは銅合金を用
いた場合には、リードフレームをめっきせずとも接続す
ることができ、より一層騰貴金属化を果たすことが可能
になる。
〔実施例〕
第１表に示すような添加元素を、純度９９．９９重量％
の銅に添加し、半導体素子結線用線を作製した。周期律
表１１ａ族元素としてはＣａ、ＭｇおよびＢａを、周期
律表ｍｂ族元素としてはＢｌＡＮおよびＧａを、希土類
元素としては、Ｌａ。
ＣｅおよびＬｕをそれぞれ用いた。各添加元素の添加量
は、いずれも５ｐｐｍとした。添加元素を添加した溶融
銅を加温した孔から引き出して鋳造し、一方向凝固した
柱状晶ａ織の約１．０ｍｍ径の素線にした。次に、この
素線を引抜きダイスにより伸線加工し、０．０３ｍｍ径
の細線に仕上げた。
なお、この実施例では添加する元素の量を５ｐｐｍとし
ているが、この発明はこのような添加量に限定されるも
のではなく、銅中に含まれる不純物の量に応じて適宜添
加量を調整できるものである。通常、ｉｐｐｍ〜２０ｐ
ｐｍの添加量で銅を高純度化することができる場合が多
い。
また、この実施例のように加温した孔から溶融銅を引き
出し一方向凝固させることが好ましい。
これは、このような一方向凝固により細い素線に鋳造で
きるため、以下の工程が簡略化でき、不純物が再び銅に
入り込むおそれを少なくすることができるからである。
また、鋳造後の塑性加工として、引き抜きダイスによる
伸線加工を例示したが、ローラダイスを用いて伸線加工
してもよい。また、その他の塑性加工により細線化して
もよい。
比較として、従来から用いられているアルミニウム細線
（従来例１）およびＡｌ１−１％Ｓｉ細線（従来例２）
ならびに添加元素を添加していない純度９９．８５％銅
線（比較例１）　、９９．９３重量％銅線（比較例２）
および９９．９９重量％（比較例３）を作製した。
本発明例１〜９、従来例１，２および比較例１〜３を、
それぞれ、アルゴン雰囲気下に置いてキャピラリ先端に
電気アークによりボールを作製し、硅素半導体素子上の
アルミニウム電極と、各種のめっきを施したリン青銅リ
ードフレームとの接続を行なった。
このような接続は以下のようにして行なわれる。
まず、第１図に部分切欠正面図で示すように、キャピラ
リ１から先端が突出した半導体素子結線用線２を加熱し
、ボール３を形成する。次に、第２図に略図的正面図で
示すように、硅素半導体チップ４上のアルミニウム電極
５上に、たとえば超音波ボンディングにより圧着するこ
とにより、アルミニウム電極５に接続する。なお、第２
図において６はダイボンディング部、７はステム、８は
外部リードを示す。
なお、従来の金線からなる半導体素子結線用線の接続は
大気下で行なわれていたが、この発明の銅線の場合には
、たとえばアルゴン、ヘリウム、窒素、ネオンなどの還
元性ガス雰囲気下で行なわれる。銅線の表面に酸化皮膜
が生じることを防止するためある。なお、ここではアル
ゴン雰囲気下で行っている。
硅素半導体素子上のアルミニウム電極とリードフレーム
との接続結果の評価を、第２表ないし第４表に示す。
第２表ないし第４表から明らかなように、本発明例１〜
９では、ボール形成能、ループ線の状態、素子の損傷、
伸線加工性、接続強度、リードフレームとの接続性のい
ずれにおいても、良好な性能を示すことがわかる。なお
、第２表における従来例１．２のループ線の状態の“寝
すぎる″は、第２図に想像線で示す９のような状態のこ
とを意味している。また、第３表に示すように、本発明
例１〜９は素子への損傷がほとんどなく、このことから
添加元素により不純物が除去され高純度化されているこ
とがわかる。
（以下余白） 第１表 第３表 第２表 第４表 ［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の製造方法によれば、周
期律表ＩＩａ族元素、ｍｂ族元素および希土類元素から
なる群から選択された１種以上の元素を添加することに
より不純物を除去して銅を高純度化し、細線化している
。このようにして高純度化された銅線は、半導体素子結
線用線として、ボール形成能、ループ線の状態、素子の
損傷、伸線加工性、接続強度、リードフレームとの接続
性等において優れている。したがって、この発明の製造
方法によれば、半導体素子結線用線として有用な銅細線
を簡易な工程で製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、半導体素子結線用線のボール形成状態を示す
略図的正面図である。第２図は、半導体素子結線用線の
接続された状態の一例を示す略図的正面図である。 図において、１はキャピラリ、２は半導体素子結線用線
、３はボール、４は硅素半導体チップ、５はアルミニウ
ム電極、６はダイボンディング部、７はステム、８は外
部リード、９は寝すぎた状態の従来のアルミニウム合金
線を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）純度９９．９９重量％以上の銅を原材料として用
    い、前記銅に周期律表IIａ族元素、IIIｂ族元素および
    希土類元素からなる群から選択された１種以上の元素を
    添加することにより前記銅中に含まれる不純物を除去し
    て高純度化した後、細線化することを特徴とする、半導
    体素子結線用線の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140050630A (ko) * 2011-07-22 2014-04-29 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 본딩 와이어용 구리 소선 및 본딩 와이어용 구리 소선의 제조 방법
EP2978085A2 (de) 2009-12-23 2016-01-27 Schunk Sonosystems Gmbh Verfahren und anordnung zum elektrisch leitenen verbinden von drähten

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2978085A2 (de) 2009-12-23 2016-01-27 Schunk Sonosystems Gmbh Verfahren und anordnung zum elektrisch leitenen verbinden von drähten
KR20140050630A (ko) * 2011-07-22 2014-04-29 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 본딩 와이어용 구리 소선 및 본딩 와이어용 구리 소선의 제조 방법

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