JPS6199646A - 半導体素子のボンデイング用銅線 - Google Patents
半導体素子のボンデイング用銅線Info
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- JPS6199646A JPS6199646A JP59221483A JP22148384A JPS6199646A JP S6199646 A JPS6199646 A JP S6199646A JP 59221483 A JP59221483 A JP 59221483A JP 22148384 A JP22148384 A JP 22148384A JP S6199646 A JPS6199646 A JP S6199646A
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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。
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〉
本発明は半導体のチップ電極と外部リード部とを接続す
るために使用するワイヤボンディング用銅線に関する。
るために使用するワイヤボンディング用銅線に関する。
〈従来の技術〉
従来、ボンディング用線として、もっばら金（Ａｕ ）
線あるいはアルミニュム＜Ｍ＞線が使用されているが、
ノ１１近、金線の代替として経演性に有利な銅線の使用
が検討されているも未だ実用段階に至っていない。
線あるいはアルミニュム＜Ｍ＞線が使用されているが、
ノ１１近、金線の代替として経演性に有利な銅線の使用
が検討されているも未だ実用段階に至っていない。
一般にボンデ・ｆング用線に要求される要素として、■
引張り強さが大ぎいこと、■ａ濡強度が大ぎいこと、Ｃ
１）塑性変形による熱圧着及び超音波ボンデ−Ｃングが
可能なこと、■ボール形状が真球に近＜ Ｅｌ、−）一
定していること、■ボンディング後の接合強１１°〔が
大きいことが最少限必要である。
引張り強さが大ぎいこと、■ａ濡強度が大ぎいこと、Ｃ
１）塑性変形による熱圧着及び超音波ボンデ−Ｃングが
可能なこと、■ボール形状が真球に近＜ Ｅｌ、−）一
定していること、■ボンディング後の接合強１１°〔が
大きいことが最少限必要である。
しかるに従来の銅線は導電材としての用途が一般的であ
り、使用される銅の純度も９９．９％、高くても９で）
、９５〜９９．９６％までであり、金線に較べＣ引張り
強度が大きいものの硬すぎてボンデラングに供した場合
にチップ割れを起したり、ネック切れの原因となり又、
接合強度が小さく（・ｋ川し１１Ｊない。
り、使用される銅の純度も９９．９％、高くても９で）
、９５〜９９．９６％までであり、金線に較べＣ引張り
強度が大きいものの硬すぎてボンデラングに供した場合
にチップ割れを起したり、ネック切れの原因となり又、
接合強度が小さく（・ｋ川し１１Ｊない。
さらに、上記従来の銅線は表面酸化を起しやすいととも
に耐蝕性が小さく耐熱性に劣る欠点を右し、そのためボ
ンディング時のボール形状がいびつになりやすいととも
に接合強度が低下する不具合を生じ、前記五要素を満足
させることができないものであった。
に耐蝕性が小さく耐熱性に劣る欠点を右し、そのためボ
ンディング時のボール形状がいびつになりやすいととも
に接合強度が低下する不具合を生じ、前記五要素を満足
させることができないものであった。
〈発明の目的〉
本発明は上記従来事情に鑑み、ボンディング用に要求さ
れる前記五要素を満足させ、しかも耐熱性及びｆＩ４ｆ
！！性を向上させ、導電性を維持させて金線の代替とし
て有用且つ実用可能なボンディング用銅線を提供せんと
することを目的とする。
れる前記五要素を満足させ、しかも耐熱性及びｆＩ４ｆ
！！性を向上させ、導電性を維持させて金線の代替とし
て有用且つ実用可能なボンディング用銅線を提供せんと
することを目的とする。
〈発明の構成〉
断る本発明のボンディング用ａ４ｓ＊は、９９゜９９％
以上のへ純度銅’（（ａ ）に、第５周明元素中より５
〜５０１）ｌ）ｌ ｗｔ％のジルコニウム（Ｚｒ）。
以上のへ純度銅’（（ａ ）に、第５周明元素中より５
〜５０１）ｌ）ｌ ｗｔ％のジルコニウム（Ｚｒ）。
１ ５〜５０１ｌｌ）Ｉｎ ｗｔ％のニオブ（Ｎ
ｂ）、１０〜１００ｐｐｍ ｗｔ％のパラジウム（Ｐｄ
）、１０〜１００１００ｐｐ％の銀（〜） 、 １０〜
１００１）０１ｗｔ％のインジウム（Ｉｎ ） 、 １
０〜１００１）０１ｗｔ％のスズ（３ｎ）の１種又は２
種以上を５〜１５００ｉ）ｓ ｗｔ％含何セしめたこと
を特徴とする。
ｂ）、１０〜１００ｐｐｍ ｗｔ％のパラジウム（Ｐｄ
）、１０〜１００１００ｐｐ％の銀（〜） 、 １０〜
１００１）０１ｗｔ％のインジウム（Ｉｎ ） 、 １
０〜１００１）０１ｗｔ％のスズ（３ｎ）の１種又は２
種以上を５〜１５００ｉ）ｓ ｗｔ％含何セしめたこと
を特徴とする。
本発明銅線は戸を９９．９９％以上の高純度とし、それ
に前記元素Ｚｒ 、 Ｎｂ 、 Ｐｄ、〜。
に前記元素Ｚｒ 、 Ｎｂ 、 Ｐｄ、〜。
Ｉｎ、Ｓｎの１秤又は２種以上を含有せしめることによ
って適瓜な硬さく１−１ｖ：３５〜５５）が得られ、ボ
ンディング時におけるチップ割れ（シリコンチップのひ
び割れ）やネック切れ（ボールとワイヤの境界部分の切
１９ｉ）を防止するとともにボールの潰れ幅を一定にす
る。
って適瓜な硬さく１−１ｖ：３５〜５５）が得られ、ボ
ンディング時におけるチップ割れ（シリコンチップのひ
び割れ）やネック切れ（ボールとワイヤの境界部分の切
１９ｉ）を防止するとともにボールの潰れ幅を一定にす
る。
上記元１ＡＺｒ 、 Ｎｂ 、 Ｐｄ、〜、Ｉｎ、Ｓｎ
は何れも銅線の耐熱性を改善して結晶粗大化を防止する
とともに結晶粒開破１１ｉ（ネック切れの原因）を防止
し、又、銅線の耐蝕性を改善するものであるが、とくに
その特性を区分けするならば、Ｚｒ 、 Ｎｂは耐熱性
の改善に、Ｐｄ、〜。
は何れも銅線の耐熱性を改善して結晶粗大化を防止する
とともに結晶粒開破１１ｉ（ネック切れの原因）を防止
し、又、銅線の耐蝕性を改善するものであるが、とくに
その特性を区分けするならば、Ｚｒ 、 Ｎｂは耐熱性
の改善に、Ｐｄ、〜。
Ｉｎ、Ｓｎは耐蝕性の改善に有用である。
又、上記Ｚｒ 、 ＮｂはＰｄ、〜、ｉｎ、３ｎｌＣ較
べて、僅に対づる固溶限が小さいので、その含有ｍが、
５ｐｐｍｗｔ％以上であれば、前記効果が現れ、円、〜
、ｉｎ、３ｎはその含有ｆｆｔｌＯｐｐｍ ｗｔ％以上
で効果が現れる。 ゛しかし、上記元素は夫々の上限
値以上を含有させた場合に硬くなりすぎてボンディング
特性が低下するとともに１［性を維持し得なくなって信
頼性に劣り、前記元素を２１以上含イｉせしめる場合に
は、その含有ｆｆｉ１５０ｐｐｓｗｔ％を越えると前記
欠点が現われる。
べて、僅に対づる固溶限が小さいので、その含有ｍが、
５ｐｐｍｗｔ％以上であれば、前記効果が現れ、円、〜
、ｉｎ、３ｎはその含有ｆｆｔｌＯｐｐｍ ｗｔ％以上
で効果が現れる。 ゛しかし、上記元素は夫々の上限
値以上を含有させた場合に硬くなりすぎてボンディング
特性が低下するとともに１［性を維持し得なくなって信
頼性に劣り、前記元素を２１以上含イｉせしめる場合に
は、その含有ｆｆｉ１５０ｐｐｓｗｔ％を越えると前記
欠点が現われる。
（実施例〉
本発明実施品の各試料は９９．９９９％偽にＺｒ、Ｎｂ
、Ｐｄ、〜、ｌｎ、３ｎの１種又は２種以上を添加して
溶解鋳造し、線引加工と中間熱処理とをくり返して直径
２５μのＱ線に仕上げたものである。
、Ｐｄ、〜、ｌｎ、３ｎの１種又は２種以上を添加して
溶解鋳造し、線引加工と中間熱処理とをくり返して直径
２５μのＱ線に仕上げたものである。
各試料の添加元素及び添加量を次表（１）に示す。
尚、比較量の試料Ｎ００１は９９．９％の純銅線、Ｎｏ
、２は９９．９９９％の純銅線、Ｎｏ、３はＢｅを５
ｐｐｌＤ ｗｔ％含有せしめた金線である。
、２は９９．９９９％の純銅線、Ｎｏ、３はＢｅを５
ｐｐｌＤ ｗｔ％含有せしめた金線である。
表 （１）
（次只に状く）
上記各試料をもって、その機械的性質、ボンディング特
性を測定した結果を次表（２）に示す。
性を測定した結果を次表（２）に示す。
尚、ボンディングは熱圧着、超音波併用方式表（２）中
において、ボール形状の［良］とは真円状態、「可」と
は若干いびつが生じる状態、「不良」とはいびつが大き
くボール形状が定まらない状態である。
において、ボール形状の［良］とは真円状態、「可」と
は若干いびつが生じる状態、「不良」とはいびつが大き
くボール形状が定まらない状態である。
また、ボンディング後の接合強度について、チップ割れ
を起したものにあっては測定の対象とせず、表中に「−
」をもって示した。
を起したものにあっては測定の対象とせず、表中に「−
」をもって示した。
（次頁に続く）
裏 （２）
（■貝に枕くＪ
上記表（２）の測定結果よりみて、１．ｒ 。
Ｎｂはその含有量を５〜５０１１１）＠ｌ ｗｔ％、Ｐ
ａ 、〜。
ａ 、〜。
Ｉｎ、３ｎはその含有量を１０〜１００ｐｐａ＋ ｗｔ
％とし、２種以上を含有させる場合は、その含有量上限
を１５０１）Ｉ）１ｗｔ％とじた。
％とし、２種以上を含有させる場合は、その含有量上限
を１５０１）Ｉ）１ｗｔ％とじた。
手Ｍｔ、ネ１１１正雪
昭和５９年１１月 ５日
特許庁長官 志 賀 学 殿昭和５９
年１０月２０日提出の特訂願（２）２、発明の名称 半導体素子のボンディング用銅線 ３、補正をする者 男例との関係 特 許 出 願 人氏名（名称）ａ
ｌｌ中電子工業株式会社４、代理人 住 所 東京都文京区白山５丁目１４番７号７、ｈｉ
正の内容 補 正 明 細 書 １、発明の名称 半導体素子のボンディング用鋼線 ２、特許請求の範囲 ９９．９９％以上の高純度ｔＭ （ＣＩＬ）に、第５周
期元素中より５〜５０重量 ｐｐｍのジルコニウム（Ｚ
ｒ ） 、 ５〜５０１ｆｆｉｐｐｍ （り二ｔ）（Ｎ
ｂ ＞１０〜１１００１ｆｆｉｐｐのパラジウム（Ｐｃ
＋）。
年１０月２０日提出の特訂願（２）２、発明の名称 半導体素子のボンディング用銅線 ３、補正をする者 男例との関係 特 許 出 願 人氏名（名称）ａ
ｌｌ中電子工業株式会社４、代理人 住 所 東京都文京区白山５丁目１４番７号７、ｈｉ
正の内容 補 正 明 細 書 １、発明の名称 半導体素子のボンディング用鋼線 ２、特許請求の範囲 ９９．９９％以上の高純度ｔＭ （ＣＩＬ）に、第５周
期元素中より５〜５０重量 ｐｐｍのジルコニウム（Ｚ
ｒ ） 、 ５〜５０１ｆｆｉｐｐｍ （り二ｔ）（Ｎ
ｂ ＞１０〜１１００１ｆｆｉｐｐのパラジウム（Ｐｃ
＋）。
１０〜１００膳ｆｆ１ｐｐ鴎の銀（〜）、１０〜１００
重量 ｐｐｍのインジウム（Ｉｎ ＞、 １０〜１００
重ｆｆｉｐｐｍ％のスズ（Ｓｎ ）の１種又は２種以上
を５〜１５０ｆｉｌｐＩ）Ｉ含有せしめたことを特徴と
する半導体素子のボンディング用銅線。
重量 ｐｐｍのインジウム（Ｉｎ ＞、 １０〜１００
重ｆｆｉｐｐｍ％のスズ（Ｓｎ ）の１種又は２種以上
を５〜１５０ｆｉｌｐＩ）Ｉ含有せしめたことを特徴と
する半導体素子のボンディング用銅線。
３、発明の詳細な説明
〈産業上の利用分野〉
本発明は半導体のチップ電極と外部リード部とを接続す
るために使用するワイヤボンディング用銅線に関する。
るために使用するワイヤボンディング用銅線に関する。
〈従来の１支術〉
従来、ボンディング用線として、もっばら金＜Ａ１１）
線あるいはアルミニュム＜Ｍ＞線が使用されているが、
ｊ＆近、金線の代替として経済性に右利な銅線の使用が
検討されているも未だ実用段階に至つ【いない。
線あるいはアルミニュム＜Ｍ＞線が使用されているが、
ｊ＆近、金線の代替として経済性に右利な銅線の使用が
検討されているも未だ実用段階に至つ【いない。
一般にボンディング用線に要求される要素として、■引
張り強さが大きいこと、■高温強度が大ぎいこと、（■
塑性変形による熱圧着及び超凸波ボンディングが可能な
こと、■ボール形状が真球に近く且゛つ一定しているこ
と、■ボンディング１ｎの接合強度が大きいことが最少
限必要である。
張り強さが大きいこと、■高温強度が大ぎいこと、（■
塑性変形による熱圧着及び超凸波ボンディングが可能な
こと、■ボール形状が真球に近く且゛つ一定しているこ
と、■ボンディング１ｎの接合強度が大きいことが最少
限必要である。
しかるに従来の１１′１線は導電材としての用途が一般
的であり、１史川される銅の純度も９つ、９％、＾くて
も９９．９５〜９９．９６％までであり、σ線に較べＣ
引張り強度が大きいものの硬すぎてボンデラングに供し
た場合にチップ割れを起しｌζす、ネック切れの原因と
なり又、接合強度が小さく使用し得ない。
的であり、１史川される銅の純度も９つ、９％、＾くて
も９９．９５〜９９．９６％までであり、σ線に較べＣ
引張り強度が大きいものの硬すぎてボンデラングに供し
た場合にチップ割れを起しｌζす、ネック切れの原因と
なり又、接合強度が小さく使用し得ない。
さらに、上記従来の銅線は表面酸化をス「］シやすいと
ともに耐蝕性が小さく耐熱性に劣る欠点を有し、そのた
めボンディング時のボール形状がいびつになりやすいと
ともに接合強度が低下する不具合を生じ、前記五要素を
満足させることができないものであった。
ともに耐蝕性が小さく耐熱性に劣る欠点を有し、そのた
めボンディング時のボール形状がいびつになりやすいと
ともに接合強度が低下する不具合を生じ、前記五要素を
満足させることができないものであった。
〈発明の目的〉
本発明は上記従来事情に鑑み、ボンディング用に要求さ
れる前記五要素を満足させ、しかも耐熱性及び耐蝕性を
向上させ、導電性を維持させて金線の代替として有用且
つ実用可能なボンディング用銅線を提供せんとすること
を目的とする。
れる前記五要素を満足させ、しかも耐熱性及び耐蝕性を
向上させ、導電性を維持させて金線の代替として有用且
つ実用可能なボンディング用銅線を提供せんとすること
を目的とする。
く発明の構成〉
断る本発明のボンディング用銅線は、９９゜９９％以上
の高純度銅（へ）に、第５周期元素中より５〜５０重ｆ
ｆｉ ｐｐｍのジルコニウム（Ｚｒ）。
の高純度銅（へ）に、第５周期元素中より５〜５０重ｆ
ｆｉ ｐｐｍのジルコニウム（Ｚｒ）。
５〜５０劃＠ ｐｐｍのニオブ（Ｎｂ）、１０〜１００
！Ｑｆｆｔｐｐｍ ｃ／）ｔ＜−ｙシウム（Ｐａ） 、
１０〜１００ｆＪｆｆｉｐｐｍ ノ銀（Ａｇ） 、
１０〜１００１ｆｆｉｐｐ−のインジウム（Ｉｎ ）
、 １０〜１００ｆｌｔ１１ｐｌのスズ（ＳＱ ）の１
１ｉｐ又は２種以上を５〜１５Ｃ１ｉＮｌ）ｐ１１含有
せしめたことを特徴とする。
！Ｑｆｆｔｐｐｍ ｃ／）ｔ＜−ｙシウム（Ｐａ） 、
１０〜１００ｆＪｆｆｉｐｐｍ ノ銀（Ａｇ） 、
１０〜１００１ｆｆｉｐｐ−のインジウム（Ｉｎ ）
、 １０〜１００ｆｌｔ１１ｐｌのスズ（ＳＱ ）の１
１ｉｐ又は２種以上を５〜１５Ｃ１ｉＮｌ）ｐ１１含有
せしめたことを特徴とする。
水元１１銅線は賑を９９．９９％以上の高純度とし、そ
れに前記元素Ｚｒ 、 Ｎｂ 、 Ｐｄ、 Ａｏ。
れに前記元素Ｚｒ 、 Ｎｂ 、 Ｐｄ、 Ａｏ。
ｌｎ、３ｎの１種又は２１！Ｉ！以上を含有せしめるこ
とによって適度な硬さくＨｖ：３５〜５５）が１りられ
、ボンディング時におけるチップ割れ（シリコンチップ
のひび割れ）やネック切れ（ボールとワイ−１７の境界
部分の切断）を防止するとと６にボールの潰れ幅を一定
にする。
とによって適度な硬さくＨｖ：３５〜５５）が１りられ
、ボンディング時におけるチップ割れ（シリコンチップ
のひび割れ）やネック切れ（ボールとワイ−１７の境界
部分の切断）を防止するとと６にボールの潰れ幅を一定
にする。
上記元素Ｚｒ、Ｎｂ、Ｐｂ、〜、Ｉｎ、Ｓｎは何れも銅
線の耐熱性を改善して結晶粗大化を防＋Ｌ、するととも
に結晶粒界破断（ネック切れの原因）を防止し、又、銅
線の耐蝕性を改善するものであるが、とくにその特性を
区分けするならば、ｚｒ 、 Ｎｂは耐熱性の改善に、
Ｐｄ、〜。
線の耐熱性を改善して結晶粗大化を防＋Ｌ、するととも
に結晶粒界破断（ネック切れの原因）を防止し、又、銅
線の耐蝕性を改善するものであるが、とくにその特性を
区分けするならば、ｚｒ 、 Ｎｂは耐熱性の改善に、
Ｐｄ、〜。
ｌｎ、３ｎは耐蝕性の改善に有用である。
又、上３ａＺｒ 、Ｎｂは円、〜、ｉｎ、Ｓｎに較べて
、偽に対する固溶限が小さいので、その含有量が、５
ｍ ｍｐｐｍ以上であれば、前記効果が現れ、円、〜、
ｉｎ、３ｎはその含有量１０重ｆｆｉ ｐｐｍ以上で効
果が現れる。
、偽に対する固溶限が小さいので、その含有量が、５
ｍ ｍｐｐｍ以上であれば、前記効果が現れ、円、〜、
ｉｎ、３ｎはその含有量１０重ｆｆｉ ｐｐｍ以上で効
果が現れる。
しかし、上記元素は夫々の上限値以上を含有させた場合
に硬くなりすぎてボンディング特性が低下するとともに
導電性を維持し得なくなって信頼性に劣り、前記元素を
２種以上含イｉせしめる場合には、その含有ｆｉ１５０
ｔｆｉｌｐｐｅ＋を越えると前記欠点が現われる。
に硬くなりすぎてボンディング特性が低下するとともに
導電性を維持し得なくなって信頼性に劣り、前記元素を
２種以上含イｉせしめる場合には、その含有ｆｉ１５０
ｔｆｉｌｐｐｅ＋を越えると前記欠点が現われる。
〈実施例〉
本発明実施品の各試料は９９．９９９％へにｚｒ、 Ｎ
ｂ、Ｒ１，〜、Ｉｎ、Ｓｎの１種又は２種以上を添加し
て溶解鋳造し、線引加工と中間熱処理とをくり返して直
径２５μのへ線に仕上げたものである。
ｂ、Ｒ１，〜、Ｉｎ、Ｓｎの１種又は２種以上を添加し
て溶解鋳造し、線引加工と中間熱処理とをくり返して直
径２５μのへ線に仕上げたものである。
各試料の添加元素及び添加量を次表（１）に示す。
尚、比較量の試料Ｎ００１は９９．９％の純銅線、Ｎｏ
、２は９９．９９％の純銅線、ＮＯ，３は３ｅを５重ｆ
ｆ１ｐｐ−含有せしめた金線である。
、２は９９．９９％の純銅線、ＮＯ，３は３ｅを５重ｆ
ｆ１ｐｐ−含有せしめた金線である。
表 （１）
を久ｊ４に枕ζＪ
上記各試料をもって、その機械的性質、ボンディング特
性を測定した結果を次表（２）に示す。
性を測定した結果を次表（２）に示す。
尚、ボンディングは熱圧着、Ｊｌｌｌｌ波力用方式
表（２）中において、ボール形状の「良」とは真円状態
、「可」とは若干いびつが生じる状態、１−不良」と（
，１いびつが大きくボール形状が定まらない状態Ｃある
。
、「可」とは若干いびつが生じる状態、１−不良」と（
，１いびつが大きくボール形状が定まらない状態Ｃある
。
まＩこ、ボンディング侵の接合強度について、チップυ
１れを起したものにあっては測定の対象とｉｆ、表中に
「−」をもって示した。
１れを起したものにあっては測定の対象とｉｆ、表中に
「−」をもって示した。
（次頁に続く）
（？Ｘ貝に枕ζλ
上記表（２）の測定結果よりみて、ｚｒ。
Ｎｂはその含有量を５〜５０重ｆｆ１ｌｌｌ）１％円、
〜。
〜。
Ｉｎ、Ｓｎはその含有量をｉ ｏ〜１ｏｏａｕｐｐｍど
し、２種以上を含有させる場合は、その含有邑上限を１
５０重１ ｐｐｍ＋とじた。
し、２種以上を含有させる場合は、その含有邑上限を１
５０重１ ｐｐｍ＋とじた。
Claims (1)
- ９９．９９％以上の高純度銅（Ｃｕ）に、第５周期元
素中より５〜５０ｐｐｍｗｔ％のジルコニウム（Ｚｒ）
、５〜５０ｐｐｍｗｔ％のニオブ（Ｎｂ）、１０〜１０
０ｐｐｍｗｔ％のパラジウム（Ｐｄ）、１０〜１００ｐ
ｐｍｗｔ％の銀（Ａｇ）、１０〜１００ｐｐｍｗｔ％の
インジウム（Ｉｎ）、１０〜１００ｐｐｍｗｔ％のスズ
（Ｓｎ）の１種又は２種以上を５〜１５０ｐｐｍｗｔ％
含有せしめたことを特徴とする半導体素子のボンディン
グ用銅線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59221483A JPS6199646A (ja) | 1984-10-20 | 1984-10-20 | 半導体素子のボンデイング用銅線 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59221483A JPS6199646A (ja) | 1984-10-20 | 1984-10-20 | 半導体素子のボンデイング用銅線 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6199646A true JPS6199646A (ja) | 1986-05-17 |
Family
ID=16767413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59221483A Pending JPS6199646A (ja) | 1984-10-20 | 1984-10-20 | 半導体素子のボンデイング用銅線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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