(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｇ が２０ 〜４０ 重量％、Ｐｄが０ ．１を超えて５ 重量％以下、残部がＡｕ 及び不可避不純物からなることを特徴とするボンディングワイヤ。
【請求項２】
Ａｇ が２０ 〜４０ 重量％、Ｐｄが０ ．１を超えて５ 重量％以下、Ｓｒ、Ｃｅ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎ の内の１ 種以上が合計量で０ ．０００１〜０ ．０１ 重量％、残部がＡｕ 及び不可避不純物からなることを特徴とするボンディングワイヤ。
【請求項３】
Ａｇ が２０ 〜４０ 重量％、Ｐｄが０ ．１を超えて５ 重量％以下、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ の内の１ 種以上が合計量で０ ．１を超えて３ 重量％以下であり、かつ、Ｒｕ又はＩｒの内、少なくとも一つ以上を含有する場合は、Ｒｕ又はＩｒの内で含有される元素の含有割合についてはそれぞれ０．０００１〜０．０５ 重量％の範囲の含有を除き、残部がＡｕ 及び不可避不純物からなることを特徴とするボンディングワイヤ。
【請求項４】
Ａｇ が２０ 〜４０ 重量％、Ｐｄが０ ．１を超えて５ 重量％以下、Ｓｒ、Ｃｅ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎ の内の１ 種以上が合計量で０ ．０００１〜０ ．０１ 重量％、さらにＣｕ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ の内の１ 種以上が合計量で０ ．１を超えて３ 重量％以下、残部がＡｕ 及び不可避不純物からなることを特徴とするボンディングワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子上の電極と外部リードとを接続するために用いるボンディングワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ，ＬＳＩなどの半導体素子（チップ）の電極と外部リードとを接続するため直径０．０２〜０．１ｍｍのボンディングワイヤが用いられている。このボンディングワイヤには良好な導電性、チップや外部リードとの接合性、使用雰囲気中での耐環境性が要求される。そのため、ボンディングワイヤとしてはＡｌ，Ａｕ，Ｃｕ等の純金属もしくはその合金が用いられている。近年では低コスト化という観点から樹脂を用いた半導体パッケージが多用されてきており、そのため耐環境性に優れるＡｕ系ワイヤが最も多く用いられている。
【０００３】
最近の半導体デバイスの発展はパッケージの多ピン化をもたらし、その結果として、より細いワイヤを用いて狭いピッチで長い距離のワイヤボンディングを行う必要性が増してきた。しかしながら、従来のＡｕ系ボンディングワイヤで線経をより細くするとワイヤ強度が弱いため、樹脂封入を始めとする半導体デバイス組み立て工程中においてワイヤの変形不良が頻発化し、半導体デバイスの組み立て収率が大幅に低下するという問題があった。
【０００４】
こうした問題を解決する手段として、例えば特公昭６２―２２４５０、特公昭６２―２２４５１等で示されているように、多量のＡｇを添加してワイヤ強度を高めるという方法が提案されている。しかし、Ａｇを多量に添加したワイヤは半導体素子上の電極との接合信頼性が低くなり、実際の半導体パッケージに使用することは困難である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、かかる点に鑑み、Ａｇを多量に含むＡｕ系ワイヤの接合信頼性を向上させ、多ピン半導体デバイス用として好適な高強度ボンディングワイヤを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のボンディングワイヤは、第一にＡｇ を２０〜４０ 重量%（以下単に％と記す）を含み、さらにＰｄを０ ．１を超えて５ ％以下を含み、残部がＡｕ 及び不可避不純物からなる点に特徴があり、第二にＡｇ を２０ 〜４０%を含み、Ｐｄ を０ ．１を超えて５ ％以下を含み、さらにＳｒ ，Ｃｅ 、Ｇｅ 、Ｉｎ 、Ｓｎ の１ 種以上を０ ．０００１ 〜０ ．０１ ％含み、残部がＡｕ 及び不可避不純物からなる点に特徴があり、第三にＡｇ を２０〜４０%を含み、Ｐｄ を０ ．１を超えて５ ％以下を含み、さらにＣｕ 、Ｐｔ 、Ｒｕ 、Ｏｓ 、Ｒｈ 、Ｉｒ の内の１ 種以上を合計で０ ．１ を超えて３%以下であり、かつ、Ｒｕ又はＩｒの内、少なくとも一つ以上を含有する場合は、Ｒｕ又はＩｒの内で含有される元素の含有割合についてはそれぞれ０ ．０００１〜０．０５ 重量％の範囲の含有を除き、残部がＡｕ 及び不可避不純物からなる点に特徴があり、第四にＡｇ を２０ 〜４０%を含み、Ｐｄ を０ ．１ を超えて５ ％以下を含み、Ｓｒ ，Ｃｅ 、Ｇｅ 、Ｉｎ 、Ｓｎ の１ 種以上を０ ．０００１ 〜０ ．０１ ％含み、さらにＣｕ 、Ｐｔ 、Ｒｕ 、Ｏｓ 、Ｒｈ 、Ｉｒ の内の１ 種以上を合計で０ ．１ を超えて３%以下を含み、残部がＡｕ 及び不可避不純物からなる点に特徴がある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の構成について詳細に説明する。
【０００８】
Ａｇ は金に固溶することによりワイヤ強度を向上させる元素である。Ａｇ の濃度を２０ 〜４０ ％としたのは、２０ ％未満では強度向上の効果が不十分であり、逆に４０ ％を超すと強度向上の効果が低下するだけでなく、耐食性が低下してプラスチックパッケージ中で使用するのが難しくなるからである。
【０００９】
Ｐｄ は、その機構は不明であるが、Ａｇ を多量に含むＡｕ 系ワイヤの接合信頼性を向上させる元素である。Ｐｄ の濃度を０ ．１ を超えて５ ％以下としたのは、０ ．１％以下では接合信頼性向上効果が不充分だからであり、逆に５ ％を超えると効果が飽和するからである。
【００１０】
第二および第四の発明に用いるＳｒ，Ｃｅ 、Ｇｅ 、Ｓｎ 、Ｉｎ はワイヤの耐熱性やルーピング性を向上するための添加元素である。  Ｓｒ ，Ｃｅ 、Ｇｅ 、Ｓｎ 、Ｉｎ の１ 種以上を合計量で０ ．０００１ 〜０ ．０１ ％としたのは、０ ．０００１ ％未満では添加による耐熱性の向上効果が不十分であり、逆に０ ．０１ ％を超えると接合性の低下が起こるからである。
【００１１】
また、第三および第四の発明に用いるＣｕ 、Ｐｔ 、Ｒｕ 、Ｏｓ 、Ｒｈ 、Ｉｒ はワイヤ強度をさらに向上させる元素である。Ｃｕ 、Ｐｔ 、Ｒｕ 、Ｏｓ 、Ｒｈ 、Ｉｒ の内の１ 種以上を合計量で０ ．１ を超えて３%以下としたのは、０ ．１ ％以下では添加効果が不十分であり、逆に３ ％を超えるとワイヤの加工性や接合性が低下するからである。
【００１２】
【実施例】
次に実施例を用いて本発明をさらに説明する。
【００１３】
（実施例１ 〜１０ ）純度９９ ．９９９ ％の金、９９ ．９９ ％のＰｄ 、Ａｇ 、Ｃｕ 、Ｐｔ、Ｒｕ 、Ｏｓ 、Ｒｈ 、Ｉｒ 、及び所定の添加元素を１ ％含む金母合金を用いて、表１ に示す組成の金合金を溶解鋳造した。
【００１４】
【表１】
0003672063.tif 000002
【００１５】
このように作製された試料の評価として、ワイヤ強度は引張り試験により求めた。ボンディング接合性すなわちボンディングワイヤと半導体素子の電極及び外部リードとの接合性は、ステージ温度２５０℃で超音波熱圧着方式によりボンディングしたワイヤについて、フックを引っかけて引張り試験を実施した場合に、破断がワイヤの部分で起こった場合を良、接合部で破断した場合を不良と評価した。
【００１６】
樹脂の封入抵抗によるワイヤ変形については、上記と同様な方法で５ｍｍの間隔にワイヤボンディングした試料について、モールド機（トランスファーモールド型）によりエポキシ樹脂（住友ベークライト製、EME-6300）を金型温度１８０℃、射出圧１００Ｋｇ／ｃｍ2の条件でモールドした時のワイヤの流れ量をＸ線透過装置により撮影したＸ線写真から求め、その値で評価した。
【００１７】
ボンディング接合部分の耐環境信頼性については、上記と同様な方法でワイヤボンディングと樹脂封入した試料について、１７５℃の電気炉中に２００時間保持した場合のワイヤ接合部の電気抵抗値を測定し、保持前に比較して電気抵抗値の変化が認められなかった場合を良、電気抵抗値の増加が起こった場合を不良と評価した。
【００１８】
表２に上記評価の結果を示した。
【００１９】
【表２】
0003672063.tif 000003
【００２０】
0003672063.tif 000004
第２，４表において明らかなように、本発明によるボンディングワイヤは、市販品に比較して強度が高く、ワイヤ流れ量が小さい。また、比較材と比べるとボンディング接合部の耐環境性が良好であり、接合性にも問題の無いことがわかる。
【００２１】
【発明の効果】
以上から明らかなように、本発明により、半導体デバイス組み立て時におけるワイヤの変形不良が起こりにくく、かつ接合信頼性も良好である多ピン半導体デバイス用として好適なボンディングワイヤを提供することができる。