JPH0412623B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0412623B2 JPH0412623B2 JP60102232A JP10223285A JPH0412623B2 JP H0412623 B2 JPH0412623 B2 JP H0412623B2 JP 60102232 A JP60102232 A JP 60102232A JP 10223285 A JP10223285 A JP 10223285A JP H0412623 B2 JPH0412623 B2 JP H0412623B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy
- bonding
- ppm
- wire
- hardness
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/50—Bond wires
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/50—Bond wires
- H10W72/551—Materials of bond wires
- H10W72/552—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver
- H10W72/5525—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising copper [Cu]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/90—Bond pads, in general
- H10W72/951—Materials of bond pads
- H10W72/952—Materials of bond pads comprising metals or metalloids, e.g. PbSn, Ag or Cu
Landscapes
- Wire Bonding (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
この発明は、直径が20〜50μｍの極細線の状態
で実用に供される半導体装置用Cu合金製ボンデ
イングワイヤに関するものである。 ［従来の技術］ 従来、一般に、半導体装置としてトランジスタ
やIC、さらにLSIなどが知られているが、この中
で、例えばICの製造法の１つとして、 (a) まず、リードフレーム素材として板厚：0.1
〜0.3mmを有するCu合金条材を用意し、 (b) 上記リードフレーム素材より、エツチングま
たはプレス打抜き加工にて製造せんとするIC
の形状に適合したリードフレームを形成し、 (c) ついで、上記リードフレームの所定箇所に高
純度SiあるいはGeなどの半導体チツプを、Ag
ペーストなどの導電性樹脂を用いて加熱接着す
るか、あるいは予め上記半導体チツプおよびリ
ードフレームの片面に形成しておいたAu、
Ag、Ni、Cu、あるいはこれらの合金で構成さ
れためつき層を介してはんだ付けし、さらに
Auろう付けするかし、 (d) 上記半導体チツプと上記リードフレームとに
渡つて、ボンデイングワイヤとしてAu極細線
を用いて、加熱下で結線を施し、 (e) 引続いて、上記の半導体チツプ、結線、およ
び半導体チツプが取付けられた部分のリードフ
レームを、これらを保護する目的でプラスチツ
クで封止し、 (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ICを形成する、 以上(a)〜(f)の主要工程からなる方法が知られて
いる。このように半導体装置の製造には、通常ボ
ンデイングワイヤとしてAu極細線が用いられて
いる。 ［発明が解決しようとする問題点］ このように半導体装置には、ボンデイングワイ
ヤとしてAu極細線が使用されているが、これを
安価な無酸素銅極細線で代替する試みがなされて
いる。 しかし、無酸素銅製ボンデイングワイヤの場
合、素材状態でビツカース硬さ：30〜40を有する
Auに比して高い硬さをもつものであるため、ボ
ンデイング時にワイヤ先端に形成されたボール
が、例えばSi半導体チツプの表面に形成された
Al合金配線被膜を破壊したり、時にはチツプ自
体にマイクロクラツクを生ぜしめたり、さらにワ
イヤ自体の伸びが低いので、適正なワイヤループ
形状を保持するのが困難であると共に、リードフ
レーム側へのボンデイング時にワイヤ切れを起し
易いなどの問題点があり、実用に供するのは困難
であるのが現状である。 ［問題点を解決するための手段］ そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、ボンデイングワイヤとして十分に実用に供す
ることのできる安価なCu合金製ボンデイングワ
イヤを開発すべく研究を行なつた結果、 一般に、無酸素銅は50〜100ppmの不可避不純
物を含有しているが、この不可避不純物の含有量
を10ppm以下に低減してやると、素材状態で硬さ
がビツカース硬さ：40〜50に低下すると共に、伸
びも向上し、反面ボンデイング時に要求される高
温強度は低下するようになるが、これにHfおよ
びＶのいずれか１種または両方、あるいはHfお
よびＶのいずれか１種または両方とTi、Zr、Cr、
MnおよびＢのうちの１種または２種以上を合金
成分として１〜20ppm含有させると、硬さの上昇
および伸びの低下なく、高い高温強度、例えばボ
ンデイング雰囲気に相当する250℃の温度で20〜
30Kg／mm2の破断強度（例えば直径：25μｍの極細
線で10〜15ｇの破断荷重に相当）をもつようにな
り、したがつて、この結果のCu合金製ボンデイ
ングワイヤにおいては、ボンデイング時に、Al
合金配線被膜やチツプ自体を損傷することがな
く、かつ正常なループ形状を保持し、ワイヤ切れ
の発生が著しく抑制されるようになるという研究
結果を得たのである。 この発明は、上記の研究結果にもとづいてなさ
れたものであつて、 合金成分として、HfおよびＶのいずれか１種
または両方、あるいはHfおよびＶのいずれか１
種または両方とTi、Zr、Cr、Mn、およびＢのう
ちの１種または２種以上：１〜20ppm、を含有
し、残りがCuと10ppm以下の不可避不純物から
なる組成を有するCu合金で構成され、かつこの
Cu合金は素材状態で40〜50のビツカース硬さを
有する軟質にして高温強度のすぐれた半導体装置
用Cu合金製ボンデイングワイヤに特徴を有する
ものである。 なお、この発明のボンデイングワイヤにおい
て、これを構成するCu合金中の不可避不純物の
上限値を10ppmとしたのは、この上限値を越えて
多くなると、上記の通り、素材状態でビツカース
硬さ：50を越えた高硬度をもつようになつて、ボ
ンデイング時に、Al合金配線被膜やチツプの損
傷が起り易くなると共に、伸びも低くなつて、正
常なループ形状の保持およびループ切れの防止を
はかることが困難になるという理由からである。
また、同じくCu合金における合金成分は、その
含有量が1ppm未満では所望の高い高温強度を確
保することができず、一方、その含有量が20ppm
を越えると、硬さが急上昇して、ボンデイング時
に上記の問題点の発生を回避することができなく
なることから、その含有量を１〜20ppmと定め
た。 ［実施例］ つぎに、この発明のCu合金製ボンデイングワ
イヤを実施例により具体的に説明する。 原料として無酸素銅を用い、これに通常の電解
法あるいは帯域溶解法による精製を繰り返し施し
た後、同じく通常の真空溶解法にて母合金を用い
て合金成分を含有させることによつて、それぞれ
第１表に示される成分組成をもつたCu合金を溶
製し、鋳造し、ついで素材状態でビツカース硬さ
を測定した後、これに通常の条件で熱間および冷
間圧延を施して直径：25μｍの極細線とし、さら
にこれに200〜300℃の範囲内の温度に１〜２秒保
持の光輝熱処理を施すことによつて本発明ボンデ
イングワイヤ１〜21、並びに合金成分含有量およ
び不可避不純物含有量のいずれかがこの発明の範
囲から外れた組成を有するCu合金からなる比較
ボンデイングワイヤ１〜９を製造した。 また、比較の目的で第１表に示される不可避不
純物含有量の各種の無酸素銅から同一の条件での
熱間および冷間圧延、および光輝熱処理にて無酸
素銅製ボンデイングワイヤ１〜４を製造した。
で実用に供される半導体装置用Cu合金製ボンデ
イングワイヤに関するものである。 ［従来の技術］ 従来、一般に、半導体装置としてトランジスタ
やIC、さらにLSIなどが知られているが、この中
で、例えばICの製造法の１つとして、 (a) まず、リードフレーム素材として板厚：0.1
〜0.3mmを有するCu合金条材を用意し、 (b) 上記リードフレーム素材より、エツチングま
たはプレス打抜き加工にて製造せんとするIC
の形状に適合したリードフレームを形成し、 (c) ついで、上記リードフレームの所定箇所に高
純度SiあるいはGeなどの半導体チツプを、Ag
ペーストなどの導電性樹脂を用いて加熱接着す
るか、あるいは予め上記半導体チツプおよびリ
ードフレームの片面に形成しておいたAu、
Ag、Ni、Cu、あるいはこれらの合金で構成さ
れためつき層を介してはんだ付けし、さらに
Auろう付けするかし、 (d) 上記半導体チツプと上記リードフレームとに
渡つて、ボンデイングワイヤとしてAu極細線
を用いて、加熱下で結線を施し、 (e) 引続いて、上記の半導体チツプ、結線、およ
び半導体チツプが取付けられた部分のリードフ
レームを、これらを保護する目的でプラスチツ
クで封止し、 (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ICを形成する、 以上(a)〜(f)の主要工程からなる方法が知られて
いる。このように半導体装置の製造には、通常ボ
ンデイングワイヤとしてAu極細線が用いられて
いる。 ［発明が解決しようとする問題点］ このように半導体装置には、ボンデイングワイ
ヤとしてAu極細線が使用されているが、これを
安価な無酸素銅極細線で代替する試みがなされて
いる。 しかし、無酸素銅製ボンデイングワイヤの場
合、素材状態でビツカース硬さ：30〜40を有する
Auに比して高い硬さをもつものであるため、ボ
ンデイング時にワイヤ先端に形成されたボール
が、例えばSi半導体チツプの表面に形成された
Al合金配線被膜を破壊したり、時にはチツプ自
体にマイクロクラツクを生ぜしめたり、さらにワ
イヤ自体の伸びが低いので、適正なワイヤループ
形状を保持するのが困難であると共に、リードフ
レーム側へのボンデイング時にワイヤ切れを起し
易いなどの問題点があり、実用に供するのは困難
であるのが現状である。 ［問題点を解決するための手段］ そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、ボンデイングワイヤとして十分に実用に供す
ることのできる安価なCu合金製ボンデイングワ
イヤを開発すべく研究を行なつた結果、 一般に、無酸素銅は50〜100ppmの不可避不純
物を含有しているが、この不可避不純物の含有量
を10ppm以下に低減してやると、素材状態で硬さ
がビツカース硬さ：40〜50に低下すると共に、伸
びも向上し、反面ボンデイング時に要求される高
温強度は低下するようになるが、これにHfおよ
びＶのいずれか１種または両方、あるいはHfお
よびＶのいずれか１種または両方とTi、Zr、Cr、
MnおよびＢのうちの１種または２種以上を合金
成分として１〜20ppm含有させると、硬さの上昇
および伸びの低下なく、高い高温強度、例えばボ
ンデイング雰囲気に相当する250℃の温度で20〜
30Kg／mm2の破断強度（例えば直径：25μｍの極細
線で10〜15ｇの破断荷重に相当）をもつようにな
り、したがつて、この結果のCu合金製ボンデイ
ングワイヤにおいては、ボンデイング時に、Al
合金配線被膜やチツプ自体を損傷することがな
く、かつ正常なループ形状を保持し、ワイヤ切れ
の発生が著しく抑制されるようになるという研究
結果を得たのである。 この発明は、上記の研究結果にもとづいてなさ
れたものであつて、 合金成分として、HfおよびＶのいずれか１種
または両方、あるいはHfおよびＶのいずれか１
種または両方とTi、Zr、Cr、Mn、およびＢのう
ちの１種または２種以上：１〜20ppm、を含有
し、残りがCuと10ppm以下の不可避不純物から
なる組成を有するCu合金で構成され、かつこの
Cu合金は素材状態で40〜50のビツカース硬さを
有する軟質にして高温強度のすぐれた半導体装置
用Cu合金製ボンデイングワイヤに特徴を有する
ものである。 なお、この発明のボンデイングワイヤにおい
て、これを構成するCu合金中の不可避不純物の
上限値を10ppmとしたのは、この上限値を越えて
多くなると、上記の通り、素材状態でビツカース
硬さ：50を越えた高硬度をもつようになつて、ボ
ンデイング時に、Al合金配線被膜やチツプの損
傷が起り易くなると共に、伸びも低くなつて、正
常なループ形状の保持およびループ切れの防止を
はかることが困難になるという理由からである。
また、同じくCu合金における合金成分は、その
含有量が1ppm未満では所望の高い高温強度を確
保することができず、一方、その含有量が20ppm
を越えると、硬さが急上昇して、ボンデイング時
に上記の問題点の発生を回避することができなく
なることから、その含有量を１〜20ppmと定め
た。 ［実施例］ つぎに、この発明のCu合金製ボンデイングワ
イヤを実施例により具体的に説明する。 原料として無酸素銅を用い、これに通常の電解
法あるいは帯域溶解法による精製を繰り返し施し
た後、同じく通常の真空溶解法にて母合金を用い
て合金成分を含有させることによつて、それぞれ
第１表に示される成分組成をもつたCu合金を溶
製し、鋳造し、ついで素材状態でビツカース硬さ
を測定した後、これに通常の条件で熱間および冷
間圧延を施して直径：25μｍの極細線とし、さら
にこれに200〜300℃の範囲内の温度に１〜２秒保
持の光輝熱処理を施すことによつて本発明ボンデ
イングワイヤ１〜21、並びに合金成分含有量およ
び不可避不純物含有量のいずれかがこの発明の範
囲から外れた組成を有するCu合金からなる比較
ボンデイングワイヤ１〜９を製造した。 また、比較の目的で第１表に示される不可避不
純物含有量の各種の無酸素銅から同一の条件での
熱間および冷間圧延、および光輝熱処理にて無酸
素銅製ボンデイングワイヤ１〜４を製造した。
【表】
【表】
ついで、この結果得られた各種のボンデイング
ワイヤについて、ボンデイング雰囲気に相当する
温度：250℃に20秒間保持した状態で高温引張試
験を行ない、破断荷重と伸びを測定した。これら
の測定結果を第１表に合せて示した。 ［発明の効果］ 第１表に示される結果から、本発明ボンデイン
グワイヤ１〜21は、いずれも無酸素銅製ボンデイ
ングワイヤ１〜４がビツカース硬さで60〜70の高
硬度を示すのに対して、これより低い40〜50のビ
ツカース硬さを示し、かつ高い高温強度を保持し
た状態で、高い伸びを示すのに対して、比較ボン
デイングワイヤ１〜９に見られるように、合成成
分含有量および不可避不純物含有量のいずれかで
もこの発明の範囲から外れると上記の特性のうち
の少なくともいずれかの特性が劣つたものになる
ことが明らかである。 上述のように、この発明のCu合金製ボンデイ
ングワイヤは、ビツカース硬さで40〜50を示す軟
質材なので、半導体装置のボンデイング時に、
Al合金配線被膜やチツプ自体を損傷することが
なく、かつ高い高温強度を保持した状態で高い伸
びを示すので、正常なループ形状で、ループ切れ
の発生なく結線を行なうことができるなど半導体
装置用ボンデイングワイヤとしてすぐれた特性を
有するものである。
ワイヤについて、ボンデイング雰囲気に相当する
温度：250℃に20秒間保持した状態で高温引張試
験を行ない、破断荷重と伸びを測定した。これら
の測定結果を第１表に合せて示した。 ［発明の効果］ 第１表に示される結果から、本発明ボンデイン
グワイヤ１〜21は、いずれも無酸素銅製ボンデイ
ングワイヤ１〜４がビツカース硬さで60〜70の高
硬度を示すのに対して、これより低い40〜50のビ
ツカース硬さを示し、かつ高い高温強度を保持し
た状態で、高い伸びを示すのに対して、比較ボン
デイングワイヤ１〜９に見られるように、合成成
分含有量および不可避不純物含有量のいずれかで
もこの発明の範囲から外れると上記の特性のうち
の少なくともいずれかの特性が劣つたものになる
ことが明らかである。 上述のように、この発明のCu合金製ボンデイ
ングワイヤは、ビツカース硬さで40〜50を示す軟
質材なので、半導体装置のボンデイング時に、
Al合金配線被膜やチツプ自体を損傷することが
なく、かつ高い高温強度を保持した状態で高い伸
びを示すので、正常なループ形状で、ループ切れ
の発生なく結線を行なうことができるなど半導体
装置用ボンデイングワイヤとしてすぐれた特性を
有するものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 合金成分として、HfおよびＶのいずれか１
種または両方、あるいはHfおよびＶのいずれか
１種または両方とTi、Zr、Cr、Mn、およびＢの
うちの１種または２種以上：１〜20ppm、 を含有し、残りがCuと10ppm以下の不可避不純
物からなる組成を有するCu合金で構成され、 かつ、このCu合金は、素材状態で40〜50のビ
ツカース硬さを有することを特徴とする軟質にし
て高温強度のすぐれた半導体装置用Cu合金製ボ
ンデイングワイヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60102232A JPS61259558A (ja) | 1985-05-14 | 1985-05-14 | 半導体装置用Ｃｕ合金製ボンディングワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60102232A JPS61259558A (ja) | 1985-05-14 | 1985-05-14 | 半導体装置用Ｃｕ合金製ボンディングワイヤ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61259558A JPS61259558A (ja) | 1986-11-17 |
| JPH0412623B2 true JPH0412623B2 (ja) | 1992-03-05 |
Family
ID=14321898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60102232A Granted JPS61259558A (ja) | 1985-05-14 | 1985-05-14 | 半導体装置用Ｃｕ合金製ボンディングワイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61259558A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2656238B2 (ja) * | 1985-10-30 | 1997-09-24 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
| JP2656236B2 (ja) * | 1985-10-30 | 1997-09-24 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
| JP2656237B2 (ja) * | 1985-10-30 | 1997-09-24 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
| JPS62127437A (ja) * | 1985-11-26 | 1987-06-09 | Tatsuta Electric Wire & Cable Co Ltd | 半導体素子用ボンデイング線 |
| JP2726939B2 (ja) * | 1989-03-06 | 1998-03-11 | 日鉱金属 株式会社 | 加工性，耐熱性の優れた高導電性銅合金 |
| JPH083132B2 (ja) * | 1989-06-30 | 1996-01-17 | 株式会社神戸製鋼所 | 薄肉銅または薄肉銅合金材およびその製造方法 |
| KR101078453B1 (ko) * | 2008-04-25 | 2011-10-31 | 미츠비시 마테리알 가부시키가이샤 | 태양 전지용 인터커넥터용 재료 및 태양 전지용 인터커넥터 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60124960A (ja) * | 1983-12-09 | 1985-07-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体素子結線用線 |
| JPS6199645A (ja) * | 1984-10-20 | 1986-05-17 | Tanaka Denshi Kogyo Kk | 半導体素子のボンデイング用銅線 |
| JPS6199646A (ja) * | 1984-10-20 | 1986-05-17 | Tanaka Denshi Kogyo Kk | 半導体素子のボンデイング用銅線 |
| JPS61234063A (ja) * | 1985-04-10 | 1986-10-18 | Tanaka Denshi Kogyo Kk | 半導体素子のボンデイング用銅線 |
-
1985
- 1985-05-14 JP JP60102232A patent/JPS61259558A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61259558A (ja) | 1986-11-17 |
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