JPH0237698B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、半導体装置の製造に際して施され
るワイヤ・ボンデイングに使用するのに適した
Pd合金細線に関するものである。 一般に、半導体装置としては、トランジスタや
IC、さらにLSIなどが知られているが、例えばIC
などの半導体装置は、 (a) Cu合金の板材または条件の片面に、Au、
Ag、Ni、およびその合金などのメツキ層を形
成したものからなるリード素材を用意し、 (b) 上記リード素材にプレス打抜き加工を施して
製造せんとする半導体装置の形状に適合したリ
ードフレームとし、 (c) 上記リードフレームの所定個所に高純度Siま
たはGeなどの半導体素子を上記メツキ層を介
して熱圧着し、 (d) 上記リードフレームと上記半導体素子に対し
て、AuまたはAu合金細線を用い、熱圧着また
は超音波熱圧着法にてワイヤ・ボンデイングを
施し、 (e) 上記半導体素子、上記AuまたはAu合金細
線、および半導体素子が取付けられている部分
のリードフレームをプラスチツクでパツクし、 (f) 最終的に、上記リードフレームにおける相互
に連なる部分を切除してリード材とする、 以上(a)〜(f)の主要工程によつて製造されてい
る。 上記のように半導体装置の製造に際しては、ワ
イヤ・ボンデイング（結線）用としてAuまたは
Au合金細線を使用しているが、AuおよびAu合
金細線は、AuおよびAu合金自体が高価であるた
めに、半導体装置のコスト高の１つの原因となつ
ており、さらに結線時の高温での機械的強度、特
に破断強さが十分でないことから、高速のワイ
ヤ・ボンデイング装置を用いた場合には断線した
り、結線にたるみが生じ、シヨート（短絡）の原
因となるなどの問題点を有するものであつた。 そこで、このような問題点を解決するために、
比較的安価で、かつ高温強度を有するPd細線を、
AuおよびAu合金細線に代つて使用する試みが提
案されている。 しかし、これらのPd細線においては、ワイヤ
の先端に電弧法により形成されたボールを、熱圧
着法あるいは超音波熱圧着法により半導体素子の
アルミパツド部およびリードフレームのメツキ層
に接合するワイヤ・ボンデイングに際して、前記
ボールがビツカース硬さで60以上の高硬度をもつ
ようになることから、半導体素子上のアルミパツ
ド部にアルミ排斥現象（アルミ層が圧着される際
に外側へはみ出してしまい接合がうまくいかない
現象）が生じ、時には下地の半導体素子を破覆す
るに到るという問題点が生じ、さらに前記ボール
自体の変形も困難となるので圧着接合が不十分と
なるほか、ワイヤ自体の高温強度が高すぎること
に原因して形成されるループ高さが低く、シヨー
トの原因となるなどの問題点があるものであつ
た。 しかして、本発明者等は、上記のような従来半
導体装置のワイヤ・ボンデイング用Pd細線のも
つ問題点を解決すべく研究を行なつた結果、Pd
細線の純度を99.995重量％以上とすると共に、不
可避不純物として含有するPtおよびFeの含有量
を、それぞれ15ppm未満にすると、この結果の
Pd細線においては、ワイヤ先端に形成されるボ
ールがビツカース硬さで60未満の低硬度をもつよ
うになると共に、高温強度も上記の従来Pd細線
線に比して低いが、AuおよびAu合金に比しては
高い値をもつようになるという知見を得たのであ
る。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであり、したがつて、Pd細線の純度が99.995重
量％未満でも、また不可避不純物としてのPtお
よびFeの含有量がそれぞれ15ppm以上になつて
も、ワイヤ・ボンデイングに際して、ワイヤの先
端部に形成されるボールの硬さをビツカース硬さ
で60未満の低硬度にすることができないばかりで
なく、ワイヤ自体の高温強度も高くなり過ぎて所
望の高いループ高さを確保することができなくな
るのであつて、かかる理由から、純度を99.995重
量％以上、不可避不純物としてPtおよびFeの含
有量をそれぞれ15ppm未満と定めたものである。 つぎに、この発明のPd細線を実施例により具
体的に説明する。 実施例 出発原料として、通常の湿式精製法および真空
溶解法により調製された、純度：99.983重量％を
有し、かつ不可避不純物としてのPtおよびFeの
含有量がそれぞれPt：26ppm、Fe：32ppmであ
り、さらに直径：25mm〓×長さ：150mmの寸法をも
つたPdビレツトを用い、このPdビレツトに所要
回数のゾーン・リフアイニング（ゾーン精製）を
繰り返し施して、第１表に示される純度、並びに
PtおよびFe含有量の精製Pdビレツトとし、つい
でこのビレツトに面削を施して直径：20mmφ×長
さ：140mmとした状態で、溝型ロールを使用し、
断面加工率：35％の条件での冷間圧延と、真空
中、温度：500℃に30分間保持の中間焼鈍とを１
サイクルとする冷間加工を繰り返し行なつて直
径：６mmφの線材とし、引続いてこの線材にダイ
ス使用による皮むき加工を施して直径：５mmφと
した後、同じくダイスを用い、断面加工率：50％
の条件での線引き加工と、真空中、温度：500℃
に20分間保持の中間焼鈍とを１サイクルとする冷
間加工を繰り返し施すことによつて、直径2.5μｍ
φの本発明Pd細線１〜７を製造した。 また、比較の目的でゾーン・リフアイニングを
省略する以外は同一の条件で未精製Pd細線を精
造した。 ついで、この結果から得られた本発明Pd細線
１〜７および未製造Pd細線について、温度：250
℃での高温破断強度と伸びを測定すると共に、先

【表】 端部に電弧法によりボールを形成し、このボール
のビツカース硬さを測定した。 また、この本発明Pd細線１〜７および末精製
Pd細線を用いて、ワイヤ・ボンデイングを行な
い、試験片：1000個について、アルミパツド部の
排斥現象および半導体素子（Si）に破損現象が生
じた個数を測定すると共に、平均ループ高さと接
合強度（プルテスト）を測定した。これらの測定
結果を第１表に合せて示した。なお、第１表に
は、比較の目的で、直径25mmφを有するAu細線
の同一条件での試験結果も示した。 第１表に示される結果から明らかなように、本
発明Pd細線１〜７は、ワイヤ先端部に形成され
るボールの硬さが、いずれもAu細線とほぼ同じ
ビツカース硬さで60未満の低い硬さを示すことか
ら、ワイヤ・ボンデイングに際しては、アルミパ
ツド部に排斥現象も、半導体素子に破損現象も現
われず、しかも強固な接合強度を示すと共に、ル
ープ高さもAuと同様に高い値を示すものであつ
た。これに対して、純度、並びに不可避不純物と
してのPtおよびFeの含有量がこの発明の範囲か
ら外れた未精製Pd細線においては、いずれもそ
のボール硬さがビツカース硬さで60以上になつて
いるため、ワイヤ・ボンデイングに際しては数多
くのものにアルミパツド部排斥現象や半導体素子
破損現象が発生しており、しかも高温強度が高過
ぎるためにループ高さも低いものであつた。 上述のように、この発明のPd細線は、適度の
高温強度をもつために、ワイヤ・ボンデイング後
のループ高さが高く、またワイヤ・ボンデイング
に際して、ワイヤ先端部に形成されるボールの硬
さもビツカース硬さで60未満と低いために、、半
導体素子のアルミパツド部にアルミ排斥現象や半
導体素子自体に破損現象が発生することがなく、
しかも接合強度が高い状態でのワイヤ・ボンデイ
ングが可能となるなどの工業上有用な特性を有す
るのである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 純度：99.995重量％以上のPdからなり、かつ
   不可避不純物としてのPtおよびFeの含有量を、
   それぞれ15ppm未満として、ワイヤ先端部に形成
   されるボールの硬さをビツカース硬さで60未満と
   したことを特徴とする半導体装置のワイヤ・ボン
   デイング用Pd細線。