JPH0717976B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH0717976B2 JPH0717976B2 JP60282977A JP28297785A JPH0717976B2 JP H0717976 B2 JPH0717976 B2 JP H0717976B2 JP 60282977 A JP60282977 A JP 60282977A JP 28297785 A JP28297785 A JP 28297785A JP H0717976 B2 JPH0717976 B2 JP H0717976B2
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- wire
- bonding
- semiconductor device
- ball
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- 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
- H10W72/5522—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising gold [Au]
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- H—ELECTRICITY
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- H10W72/5525—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising copper [Cu]
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- 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
- H10W74/00—Encapsulations, e.g. protective coatings
-
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- 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
- H10W90/00—Package configurations
- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
- H10W90/751—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
- H10W90/756—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked lead frame, conducting package substrate or heat sink
Landscapes
- Wire Bonding (AREA)
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体のチップ電極と外部引出し用リードフレ
ームのインナーリード部とをワイヤボンディングした半
導体装置に関する。
ームのインナーリード部とをワイヤボンディングした半
導体装置に関する。
一般に、トランジスタ、IC（集積回路）、LSI（大規模
集積回路）の如き半導体装置としては、例えば第３図に
示す構造のものが知られている。ダイフレーム１の上に
半導体チップであるペレット２をダイボンディングし、
このペレット２の電極とリードフレーム３とをボンディ
ングワイヤ４で電気的に接続した後、これらを樹脂５で
モールディングすることにより形成される。
集積回路）の如き半導体装置としては、例えば第３図に
示す構造のものが知られている。ダイフレーム１の上に
半導体チップであるペレット２をダイボンディングし、
このペレット２の電極とリードフレーム３とをボンディ
ングワイヤ４で電気的に接続した後、これらを樹脂５で
モールディングすることにより形成される。
上記ボンディングワイヤとして、熱圧着法あるいは超音
波併用熱圧着法によりボンディングするφ20〜100μｍ
の金、超音波法によりボンディングするφ25〜50μｍの
アルミニウム合金（Al-1.0wt.％Si,Al-1.0wt.％Mg等）
とφ100〜500μｍの高純度アルミニウム（99.99％以
上）が用いられている。
波併用熱圧着法によりボンディングするφ20〜100μｍ
の金、超音波法によりボンディングするφ25〜50μｍの
アルミニウム合金（Al-1.0wt.％Si,Al-1.0wt.％Mg等）
とφ100〜500μｍの高純度アルミニウム（99.99％以
上）が用いられている。
現在、金線は普及タイプのICやLSIに用い、アルミニウ
ム線はサーディプ型またパワートランジスタ用にと使い
わけられている。
ム線はサーディプ型またパワートランジスタ用にと使い
わけられている。
最近、集積度の増加に伴なう多ピン化の傾向によって、
金線のコストを無視することが出来なくなっている。そ
のため、ボンディングワイヤを高価な金線から比較的安
価な銅線に変更することが検討されている。
金線のコストを無視することが出来なくなっている。そ
のため、ボンディングワイヤを高価な金線から比較的安
価な銅線に変更することが検討されている。
銅線のボンディングボールは不活性雰囲気中で形成され
るが、ボール表面が酸化し、さらに金あるいはアルミニ
ウムに比べてボールが硬すぎるため、ボンディング時に
半導体チップの損傷あるいはボンディングの強度不足に
よるワイヤの剥離などが発生する場合がある。そこで、
この問題を解決し、期待される良好なボンディング性を
有する銅線の開発が望まれていた。
るが、ボール表面が酸化し、さらに金あるいはアルミニ
ウムに比べてボールが硬すぎるため、ボンディング時に
半導体チップの損傷あるいはボンディングの強度不足に
よるワイヤの剥離などが発生する場合がある。そこで、
この問題を解決し、期待される良好なボンディング性を
有する銅線の開発が望まれていた。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもの
で、優れたボンディング性を有した銅ワイヤを用いた半
導体装置を提供することを目的とする。
で、優れたボンディング性を有した銅ワイヤを用いた半
導体装置を提供することを目的とする。
本発明は半導体チップとの接続にワイヤボンディングを
用いた半導体装置において、前記ワイヤボンディング素
材として、マグネシウムを５〜150wt.ppm含有し、残部
が不純物として硫黄（Ｓ）を含有した銅からなる線材を
用いることを特徴とする半導体装置である。
用いた半導体装置において、前記ワイヤボンディング素
材として、マグネシウムを５〜150wt.ppm含有し、残部
が不純物として硫黄（Ｓ）を含有した銅からなる線材を
用いることを特徴とする半導体装置である。
本発明者等はArガス等の不活性ガス中での放電あるいは
酸水素炎等により形成された銅ボールの硬化は、銅線中
に銅の不純物として固溶しているＳがボール表面に濃化
学偏析するためであることを見出した。さらに研究を進
めた結果、微量のMgの添加が、このＳの銅ボール表面で
の濃化偏析防止に有効であることを見出したのである。
酸水素炎等により形成された銅ボールの硬化は、銅線中
に銅の不純物として固溶しているＳがボール表面に濃化
学偏析するためであることを見出した。さらに研究を進
めた結果、微量のMgの添加が、このＳの銅ボール表面で
の濃化偏析防止に有効であることを見出したのである。
このマグネシウム（Mg）は微量の添加でＳの銅ボール表
面での濃化偏析を防止し、銅ボールの硬化を防止する効
果を発揮するが、あまり多いと銅中に固溶して強度が増
大し、銅ボールが硬化してボンディング後の接合強度が
低下してしまう。したがって、５〜150wt.ppmとする。
さらには、30〜90wt.ppmが好ましい。
面での濃化偏析を防止し、銅ボールの硬化を防止する効
果を発揮するが、あまり多いと銅中に固溶して強度が増
大し、銅ボールが硬化してボンディング後の接合強度が
低下してしまう。したがって、５〜150wt.ppmとする。
さらには、30〜90wt.ppmが好ましい。
また酸素含有量は20wt.ppm以下とすることが好ましい。
これは、酸素が20wt.ppm以上になると、銅ボールの硬化
に対して前記Mgの添加効果を低減するからである。
これは、酸素が20wt.ppm以上になると、銅ボールの硬化
に対して前記Mgの添加効果を低減するからである。
またMgに加え、さらにB,V,Ti,Zr,Cr,Hf等を加えること
もできる。B,V,Ti,Zr,Cr,Hf等の添加も同様に銅ボール
の硬化を防止することができる。しかしながら、余り大
量の添加はかえって銅ボールを硬化させてしまうため、
20wt.ppm以下が好ましい。添加する場合は、5wt.ppm以
上程度からその効果があらわれる。
もできる。B,V,Ti,Zr,Cr,Hf等の添加も同様に銅ボール
の硬化を防止することができる。しかしながら、余り大
量の添加はかえって銅ボールを硬化させてしまうため、
20wt.ppm以下が好ましい。添加する場合は、5wt.ppm以
上程度からその効果があらわれる。
残部が不純物としてＳを含有した銅であるが、Ｓと同様
に銅の不可避的不純物としてAg,Ni,Sn,Si,Te,Pb,Bi等を
除くものではない。
に銅の不可避的不純物としてAg,Ni,Sn,Si,Te,Pb,Bi等を
除くものではない。
以上説明したように本発明によれば、銅ボール表面にＳ
が濃化偏析するのを防止することができるため、接合強
度が高く、優れたボンディング性を有する半導体装置を
得ることができる。
が濃化偏析するのを防止することができるため、接合強
度が高く、優れたボンディング性を有する半導体装置を
得ることができる。
以下に本発明の実施例を説明する。
（実施例１） 純度99.99wt.％の無酸素銅にMgを添加した試料を真空溶
解により作製した。φ20mmの各鋳塊を面削し、1mmまで
冷間引抜き後、400℃で1hr焼鈍し、引抜き加工により、
φ25μｍ細線とした。次に線材を300℃で等温焼鈍を行
ない、試料とした。
解により作製した。φ20mmの各鋳塊を面削し、1mmまで
冷間引抜き後、400℃で1hr焼鈍し、引抜き加工により、
φ25μｍ細線とした。次に線材を300℃で等温焼鈍を行
ない、試料とした。
得られた試料をArガス中で放電により溶融してボールを
形成し、ボール断面の硬さをヌープ硬度計で測定した。
その結果を第１図に示す。第１図から明らかなように、
本発明に規定する範囲の添加で放電ボールの硬さ、比較
例の放電ボールに比べて低下していることが確認され
た。
形成し、ボール断面の硬さをヌープ硬度計で測定した。
その結果を第１図に示す。第１図から明らかなように、
本発明に規定する範囲の添加で放電ボールの硬さ、比較
例の放電ボールに比べて低下していることが確認され
た。
（実施例２） 純度99.99wt.％の無酸素銅の各種元素（99.99wt.％）を
添加して真空溶解した後、実施例１と同様な方法によっ
て試料（φ25μｍ）を作製した。各試料の組成は、第１
表に示す通りである。
添加して真空溶解した後、実施例１と同様な方法によっ
て試料（φ25μｍ）を作製した。各試料の組成は、第１
表に示す通りである。
硬さ測定およびプッシュ・テストの結果を同表に示す。
この表から明らかなように、本発明の実施例は優れた特
性を有していることが確認された。
この表から明らかなように、本発明の実施例は優れた特
性を有していることが確認された。
次にAESを用い、放電ボール表面からの不純物Ｓを分析
した結果を第２図に示す。比較例（純度99.99％の無酸
素銅）により形成した放電ボール表面に存在するＳ濃化
偏析は、本発明の実施例である試料１により形成した放
電ボール表面には認められなかった。他の実施例も同様
であった。
した結果を第２図に示す。比較例（純度99.99％の無酸
素銅）により形成した放電ボール表面に存在するＳ濃化
偏析は、本発明の実施例である試料１により形成した放
電ボール表面には認められなかった。他の実施例も同様
であった。
第１図は硬度特性曲線図、第２図はＳピーク強度特性
図、第３図はプラスチックパッケージICを示す概略断面
図。 ２……ペレット ３……リードフレーム ４……ボンディングワイヤ
図、第３図はプラスチックパッケージICを示す概略断面
図。 ２……ペレット ３……リードフレーム ４……ボンディングワイヤ
Claims (1)
- 【請求項１】半導体チップとの接続にワイヤボンディン
グを用いた半導体装置において、前記ワイヤボンディン
グ素材として、マグネシウム（Mg）を５〜150wt.ppm含
有し、残部が不純物として硫黄（Ｓ）を含有した銅から
なる線材を用いることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60282977A JPH0717976B2 (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60282977A JPH0717976B2 (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | 半導体装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8080525A Division JP2993660B2 (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | ボンディングワイヤ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62142734A JPS62142734A (ja) | 1987-06-26 |
| JPH0717976B2 true JPH0717976B2 (ja) | 1995-03-01 |
Family
ID=17659592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60282977A Expired - Lifetime JPH0717976B2 (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0717976B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6364211A (ja) * | 1986-09-05 | 1988-03-22 | 古河電気工業株式会社 | 銅細線とその製造方法 |
| JP2993660B2 (ja) * | 1996-03-11 | 1999-12-20 | 株式会社東芝 | ボンディングワイヤ |
| JP4705078B2 (ja) * | 2006-08-31 | 2011-06-22 | 新日鉄マテリアルズ株式会社 | 半導体装置用銅合金ボンディングワイヤ |
| JP6493047B2 (ja) * | 2015-07-13 | 2019-04-03 | 日立金属株式会社 | 銅合金材およびその製造方法 |
-
1985
- 1985-12-18 JP JP60282977A patent/JPH0717976B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62142734A (ja) | 1987-06-26 |
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