(57)【要約】【課題】高温においても、信頼性を確保することができ、かつ安価なボンディングワイヤ、それを備えた半導体装置および半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】ボンディングワイヤ１０は、銅を含む芯材１１と、芯材１１の表面を覆うように形成されたニッケルを含む被覆層１２とを備えている。芯材１１の径方向における芯材１１の断面積に対する被覆層１２の断面積の比が０．０５２以上０．０６３以下である。【選択図】図２
2014103252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅を含む芯材と、
前記芯材の表面を覆うように形成されたニッケルを含む被覆層とを備え、
前記芯材の径方向における前記芯材の断面積に対する前記被覆層の断面積の比が０．０５２以上０．０６３以下である、ボンディングワイヤ。
【請求項２】
前記ボンディングワイヤの半径に対する前記芯材の径方向における前記被覆層の厚みの比が０．０２５以上０．０３０以下である、請求項１に記載のボンディングワイヤ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のボンディングワイヤと、
前記ボンディングワイヤが接合された電極とを備えた、半導体装置。
【請求項４】
前記ボンディングワイヤと前記電極との接合部分の全面において、ニッケルを質量比で５０％以上の割合で含むニッケル濃化層が１００ｎｍ以上の厚さで形成されている、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載のボンディングワイヤを準備する工程と、
前記ボンディングワイヤの先端を加熱して溶融させ、前記ボンディングワイヤの先端を表面張力によりボール状に形成する工程と、
前記ボール状に形成された前記ボンディングワイヤの先端を半導体装置の電極に接合する工程とを備え、
前記ボンディングワイヤのワイヤ状の部分の径に対する前記ボンディングワイヤのボール状の部分の径の比が１．５以上２．１以下である、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディングワイヤ、半導体装置および半導体装置の製造方法に関し、特に芯材と被覆層とを備えたボンディングワイヤ、それを備えた半導体装置および半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子上の電極と外部端子とを接合するボンディングワイヤの素材として、金（Ａｕ）が主に用いられている。しかし、金は高価であるため、材料費が安価である他種金属のボンディングワイヤが所望されている。そこで、材料費が安価で、電気伝導性に優れる銅（Ｃｕ）が金に替わってボンディングワイヤの素材として使用されることが増えている。しかし、銅は金よりも酸化しやすいため、銅のボンディングワイヤでは、ワイヤ表面の酸化により接合強度が低下することが問題となる。
【０００３】
そこで、銅のボンディングワイヤの表面酸化を抑制可能な手法が提案されている。たとえば、特開昭６２−９７３６０号公報（特許文献１）には、金、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）等の貴金属または耐食性金属で銅極細線を被覆したボンディングワイヤが開示されている。
【０００４】
また、たとえば、特開２００４−６４０３３号公報（特許文献２）には、銅を含む芯材と、パラジウム、白金、ニッケルの少なくとも一種である耐酸化性の金属の被覆層とを有するボンディングワイヤが開示されている。このボンディングワイヤでは、芯材の面積に対する被覆層の面積の比率をＸ（被覆層面積／芯材面積）とした場合、０．００７≦Ｘ≦０．０５である。このボンディングワイヤでは、ボンディングワイヤの先端が溶融することで形成されるボールの形成性の劣化防止も図っている。
【０００５】
また、たとえば、特開２０１０−１５３９１８号公報（特許文献３）には、銅を主成分とする芯材と、パラジウムおよび銅を含有する外層とを有するボンディングワイヤが開示されている。このボンディングワイヤでは、外層は５０ｍｏｌ％以上のパラジウムを含む部位であり、外層の厚さが０．０２１〜０．１２μｍである。このボンディングワイヤでは熱サイクル試験での不良低減も図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−９７３６０号公報
【特許文献２】特開２００４−６４０３３号公報
【特許文献３】特開２０１０−１５３９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特開昭６２−９７３６０号公報および上記の特開２００４−６４０３３号公報では表面酸化およびボール形成性の劣化などの初期接合性に着目して、材料の最適化が実施されている。また上記の特開２０１０−１５３９１８号では熱サイクル試験での不良低減に着目して材料の最適化が実施されている。したがって、これらの公報では高温での信頼性を確保するための材料の最適化がなされていない。
【０００８】
近年では、特に車載用途でより高温（２００℃）で信頼性を確保できるボンディングワイヤの材料が強く求められている。このため、高温での信頼性を確認するための高温保存試験が行われる。たとえば、一般的に使用されるアルミニウム（Ａｌ）の電極上に金属被覆されていない銅のボンディングワイヤが接合された場合、高温保存試験において銅とアルミニウムとの虚弱な金属間化合物（Ｃｕ9Ａｌ4、Ｃｕ3Ａｌ2など）が形成される。この金属間化合物にはクラックが生じやすいため、接合部の高温での信頼性を確保することが困難である。
【０００９】
また、たとえ上記の各公報に記載されたボンディングワイヤのように表面が耐酸化性金属で被覆されていても、被覆厚および材料が最適化されていなければ高温での信頼性を確保することが困難である。つまり、被覆厚および材料が最適化されていなければ、ボンディングワイヤの先端が放電により加熱溶融され、表面張力によりボールが形成された後には、被覆金属は芯材の銅内に拡散され、ボール表面に残存しない。この結果、高温での接合部の耐食性は何も被覆していない銅のボンディングワイヤと同程度になってしまう。
【００１０】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、高温においても、信頼性を確保することができ、かつ安価なボンディングワイヤ、それを備えた半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のボンディングワイヤは、銅を含む芯材と、芯材の表面を覆うように形成されたニッケルを含む被覆層とを備えている。芯材の径方向における芯材の断面積に対する被覆層の断面積の比が０．０５２以上０．０６３以下である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、金よりも材料費が安価な銅を含む芯材を用いることで安価にすることができる。また、本発明者らは、ニッケルを含む被覆層で銅を含む芯材の表面を覆い、芯材の断面積に対する被覆層の断面積の比を０．０５２以上０．０６３以下にすることで、２００℃の高温においても接合部の信頼性を確保することができることを見出した。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態における半導体装置の概略断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図１のＰ１部の拡大図である。
【図４】図３のＰ２部の拡大図である。
【図５】本発明の一実施の形態における半導体装置の製造方法のボンディングワイヤを準備する工程を示す概略側面図である。
【図６】本発明の一実施の形態における半導体装置の製造方法のボンディングワイヤの先端をボール状に形成する工程を示す概略側面図である。
【図７】本発明の一実施の形態における半導体装置のボンディングワイヤの先端を半導体素装置の電極に接合する工程を示す概略側面図である。
【図８】本発明の一実施の形態における半導体装置の外部リードにワイヤボンディングする工程を示す概略側面図である。
【図９】比較例の半導体装置においてボンディングワイヤが半導体チップ上に形成された電極に接合された状態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態について図に基づいて説明する。
最初に、本発明の一実施の形態のボンディングワイヤを備えた半導体装置の構成について説明する。
【００１５】
図１を参照して、本発明の一実施の形態の半導体装置は、半導体チップ１と、電極２と、外部リード３と、ボンディングワイヤ１０とを主に有している。なお、図示しない樹脂によって半導体チップ１、電極２およびボンディングワイヤ１０が封止されていてもよい。本実施の形態では半導体チップ１上に２つの電極２が形成されている。電極２はたとえばアルミニウムで形成されている。２つの電極２には２つのボンディングワイヤ１０の一方端がそれぞれ接合されている。各電極２に接続された各ボンディングワイヤ１０の他方端が外部リード３にそれぞれ接合されている。これにより半導体チップ１はボンディングワイヤ１０によって外部リード３と電気的に接続されている。
【００１６】
図１および図２を参照して、ボンディングワイヤ１０は、芯材１１と被覆層１２とを備えている。芯材１１は銅を含んでいる。本実施の形態では芯材１１は銅および不可避不純物で構成されている。この芯材１１は９９．９９９質量％の銅で構成されている。被覆層１２は芯材１１の表面を覆うように形成されている。被覆層１２はニッケルを含んでいる。本実施の形態では被覆層１２はニッケルおよび不可避不純物で構成されている。
【００１７】
芯材１１の径方向における芯材１１の断面積に対する被覆層１２の断面積の比Ｘが０．０５２以上０．０６３以下である。比Ｘは、ボンディングワイヤ１０の半径ａおよび被覆層１２の厚みｂから次の式（１）で計算され得る。
【００１８】
比Ｘ＝被覆層の面積／芯材の面積＝（ａ2−（ａ−ｂ）2）／（ａ−ｂ）2  （１）
また、ボンディングワイヤ１０の半径ａに対する芯材１１の径方向における被覆層１２の厚みｂの比Ｙが０．０２５以上０．０３０以下である。比Ｙは、次の式（２）で計算され得る。
【００１９】
比Ｙ＝被覆層の厚み／ボンディングワイヤの半径＝ｂ／ａ  （２）
続いて、図３および図４を参照して、ボンディングワイヤ１０が電極２に接合された状態についてさらに詳しく説明する。主に図３を参照して、ボンディングワイヤ１０が電極２に接合された状態で、ボンディングワイヤ１０の先端の表面に被覆層１２が形成されている。
【００２０】
図４は図３のＰ２部を拡大して示している。図４に示すように、電極２と被覆層１２との間にＡｌ−Ｎｉ合金層１３が形成されている。このＡｌ−Ｎｉ合金層１３は主にＡｌＮｉ合金で構成されている。このＡｌＮｉ合金は原子組成比でＡｌ：Ｎｉ＝１：１であり、質量比でＡｌ：Ｎｉ＝３１．５：６８．５である。したがって、このＡｌ−Ｎｉ合金層１３は、Ｎｉの質量比がＡｌの質量比よりも大きなＮｉリッチの合金層である。Ａｌ−Ｎｉ合金層１３の厚み寸法はたとえば１０ｎｍ以下である。
【００２１】
また芯材１１と被覆層１２との間に、被覆層１２側から順に第１Ｎｉ−Ｃｕ拡散層１４および第２Ｎｉ−Ｃｕ拡散層１５が形成されている。第１Ｎｉ−Ｃｕ拡散層１４は、Ｎｉの質量比がＣｕの質量比よりも大きいＮｉリッチの層である。第２Ｎｉ−Ｃｕ拡散層１５は、Ｃｕの質量比がＮｉの質量比よりも大きいＣｕリッチの層である。
【００２２】
被覆層１２、Ａｌ−Ｎｉ合金層１３および第１Ｎｉ−Ｃｕ拡散層１４は、ニッケルを質量比で５０％以上の割合で含むニッケル濃化層を構成している。ニッケル濃化層は１００ｎｍ以上の厚さで形成されている。ボンディングワイヤ１０と電極２との接合部分の全面において、ニッケル濃化層が１００ｎｍ以上の厚さで形成されている。したがって、被覆層１２およびＡｌ−Ｎｉ合金層１３は合計で９０ｎｍ以上の厚さ寸法を有している。
【００２３】
次に、本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法について説明する。
続いて、本発明の一実施の形態のを用いたワイヤボンディングについてさらに詳しく説明する。まず、ボンディングワイヤ１０が半導体チップ１上に形成された電極２に第１ボンドされる場合について説明する。
【００２４】
図５を参照して、ボンディングワイヤ１０が準備される。次に、図６を参照して、ボンディングワイヤ１０の先端１０ａが放電２２により加熱され、溶融される。そして、溶融されたボンディングワイヤ１０の先端１０ａが表面張力によりボール状に形成される。ボンディングワイヤ１０のワイヤ状の部分の径Ｄ１に対するボール状の部分の径Ｄ２の比（Ｄ２／Ｄ１）が１．５以上２．１以下である。
【００２５】
図７を参照して、ボール状に形成されたボンディングワイヤ１０の先端１０ａがキャピラリ２３により半導体チップ１上に形成された電極２に圧着される。これにより、ボンディングワイヤ１０が電極２に接合される。電極２はたとえば１５０℃以上３００℃以下の範囲で加熱されている。
【００２６】
次にボンディングワイヤ１０が外部リード３に第２ボンドされる場合について説明する。図８を参照して、ボンディングワイヤ１０は外部リード３にキャピラリ２３により超音波圧着で接合される。ボンディングワイヤ１０が外部リード３に接合された後、キャピラリ２３がボンディングワイヤ１０に押し付けられる。その後、キャピラリ２３によりボンディングワイヤ１０が引きちぎられる。これにより第２ポンドが終了する。この後、図５に示すように、ボンディングワイヤ１０は第１ボンドのために再び準備される。
【００２７】
次に、本発明の一実施の形態の作用効果について比較例と対比して説明する。
図９を参照して、比較例の半導体装置においてボンディングワイヤ１０が半導体チップ１上に形成された電極２に接合された状態について説明する。この比較例では、芯材１１は銅で構成されており、被覆層１２はパラジウムで構成されている。そして、ボンディングワイヤ１０と電極２との接合部分において芯材１１が被覆層１２から露出している。この比較例では被覆層１２のパラジウムが芯材１１の銅に拡散するためボンディングワイヤ１０と電極２との接合部分に被覆層１２が残存していない。
【００２８】
一方、本発明の一実施の形態のボンディングワイヤ１０によれば、金よりも材料費が安価な銅を含む芯材１１を用いることで安価にすることができる。また、本発明者らは、ニッケルを含む被覆層１２で銅を含む芯材１１の表面を覆い、芯材１１の断面積に対する被覆層１２の断面積の比を０．０５２以上０．０６３以下にすることで２００℃の高温においても接合部の信頼性を確保することができることを見出した。
【００２９】
このように高温おいて接合部の信頼性が確保することができる理由は次のように考えられる。ニッケルは銅よりも融点が高く、拡散しにくい。このため、銅を含む芯材１１の断面積に対するニッケルを含む被覆層１２の断面積の比を０．０５２以上０．０６３以下にすることでボンディングワイヤ１０の先端１０ａが放電により加熱溶融され、表面張力によりボールが形成された後でもボンディングワイヤ１０の先端１０ａの表面にニッケルを含む被覆層１２が残存する。これにより、ボンディングワイヤ１０の先端１０ａの表面にＣｕ9Ａｌ4、Ｃｕ3Ａｌ2などの虚弱な金属間化合物が形成されないため、２００℃の高温においても接合部の信頼性を確保することができる。
【００３０】
また、本発明の一実施の形態のボンディングワイヤ１０によれば、ボンディングワイヤ１０の半径ａに対する芯材１１の径方向における被覆層１２の厚みの比が０．０２５以上０．０３０以下である。これにより、ボンディングワイヤ１０の先端１０ａにボールが形成された後でもボンディングワイヤ１０の先端１０ａの表面にニッケルを含む被覆層１２が残存する。このため、２００℃の高温においても接合部の信頼性を確保することができる。
【００３１】
本発明の一実施の形態の半導体装置によれば、上記のボンディングワイヤ１０が電極２に接合されているため、２００℃の高温においても接合部の信頼性を確保することができる。
【００３２】
また、本発明の一実施の形態の半導体装置によれば、ボンディングワイヤ１０と電極２との接合部分の全面において、ニッケルを質量比で５０％以上の割合で含むニッケル濃化層が１００ｎｍ以上の厚さで形成されている。これにより、ボンディングワイヤ１０の先端１０ａの表面にニッケルを含む被覆層１２が残存する。このため、２００℃の高温においても接合部の信頼性を確保することができる
本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、ワイヤ状の部分の径Ｄ１に対するボール状の部分の径Ｄ２の比が１．５以上２．１以下である。本発明者らは、これによりボールの形状不良を抑制することができることを見出した。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
表１を参照して、各実施例および各比較例のボンディングワイヤを準備した。これらのボンディングワイヤは次のように製造した。９９．９９９質量％以上の高純度の銅（Ｃｕ）金属を原料として、直径２００μｍの銅のボンディングワイヤを形成した。そして、各実施例および各比較例のボンディングワイヤにそれぞれ被覆金属としてニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）を形成した。
【００３６】
各実施例のボンディングワイヤには電気メッキにて銅よりも耐酸化性の高いニッケル（Ｎｉ）の被覆層を形成した。また各比較例のボンディングワイヤには耐酸化性の高い金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）の被覆層をそれぞれ形成した。この被膜層の厚さは、最終のワイヤ線径になったときに、目標の被膜厚（０．１５μｍ〜０．３５μｍ）になるよう調整した。次に、各実施例および比較例の被覆層の形成されたボンディングワイヤにワイヤ径（直径）が２０μｍ〜３０μｍになるように伸線加工を施した。
【００３７】
このとき、ボンディングワイヤの表面の被覆層のめっき割れの有無を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により確認した。めっき割れの判定では、めっき割れが見られなかったものを“○”と示し、めっき割れが見られたものを“×”と示した。表１に示すように、被覆金属が金、パラジウム、ニッケルではめっき割れが無かったのに対し、比較例２４〜２７の白金ではめっき割れがあった。これは、白金が他の金属よりも硬く、延性が乏しいためと考えられる。また白金めっきは、その析出層の内部歪みが大きく、内部応力が高いため、めっき厚を厚くすることが一般的に困難である。
【００３８】
次に、パラジウム、ニッケル、金を所定の厚さでめっき（被覆）した銅のボンディングワイヤの各々について、ボンディングワイヤ先端を放電より、加熱溶融させて、直径４２μｍのボールを形成し、その形状を観察した。ボールをそれぞれ１００個形成し、その形状を観察した。
【００３９】
ボール形成雰囲気は窒素（Ｎ）などの不活性ガスと水素（Ｈ）５％との混合ガスとした。なお水素（Ｈ）は爆発の危険があるため、少ないほうが良いが、一方で、酸素（Ｏ）と反応して、ボールの酸化をより防ぐことができる（還元作用）。ただし、上記ガスを吹き付けていても、酸素（Ｏ）を完全に除去することはできず、一部は残存する。ガスの吹き付け量は、任意で、吹き付け量を多くしすぎると、ボール形成時のアークを消してしまい、ボール形成が困難である。また吹き付け量を少なくしすぎると、ガスの不活性、還元効果が薄れる。
【００４０】
ボール形状の判定では、ボンディングワイヤの芯（中心軸）に対し、ボールが明らかに偏芯しているもの、あるいはボールが槍状であるものを“×”と示し、それ以外は“○”と示した。またそのときのボールを断面研磨し、ボール表面の被覆金属の有無をＳＥＭで観察した。このとき、ボール表面に、被覆金属の濃化層（質量比で被覆金属を５０％以上含んでいる層）が連続的に残存しているものを“○”と示し、不連続に残存しているものを“×”と示した。
【００４１】
実施例１〜１０では、ボール形状不良が見られず、また被覆金属が表面に残存していた。表１中Ｘは、被覆層断面積／芯材断面積の値である。これより、ニッケルで被覆された銅のボンディングワイヤでは、０．０５２≦Ｘ≦０．０６３であれば、ボール形状不良は見られないことを確認した。また、ボール表面にニッケルが連続的に残存していることを確認した。
【００４２】
また、表１中Ｙは、めっき層厚／めっきワイヤ半径の値である。これより、０．０２５≦Ｙ≦０．０３０であれば、ボール形状不良は見られないことを確認した。またボール表面にニッケルが連続的に残存していることを確認した。
【００４３】
被覆層の断面積および芯材の断面積は次のように算出した。日本電子株式会社（ＪＥＯＬ）製サーマル電界放出形走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、型番ＪＳＭ−７６００Ｆ）を用いて、ボンディングワイヤの断面を高倍で観察した。そして、ボンディングワイヤ全体の直径と、芯材である銅のボンディングワイヤの直径とを測定した。それらから、ボンディングワイヤ全体の断面積および芯材の断面積を算出し、両者の差から被覆面積を算出した。
【００４４】
また、ボール径（ボール状の部分の径）のワイヤ径（ワイヤ状の部分の径）に対する比が１．５以上２．１以下（１．５≦ボール径／ワイヤ径≦２．１）であれば、ボール形状不良は見られないことを確認した。またボール表面にニッケルが連続的に残存していることを確認した。なお、ボール径／ワイヤ径の値が２．１よりも大きくなると、ボール形成により大きな放電エネルギーが必要になるため、ニッケルが銅内に拡散し、ボール表面のニッケルが不連続な分布となる。またボール径／ワイヤ径の値が１．５よりも小さくなると、放電エネルギーが小さくなり放電が安定しない。
【００４５】
比較例１７〜１９の金で被覆された銅のボンディングワイヤでは、ボールが球状にならずに、明らかな槍状であった。これは、銅の融解熱が４９ｇ／ｃａｌなのに対し、金は１５ｇ／ｃａｌ（銅との融解熱差：−３４ｇ／ｃａｌ）、パラジウムは３８ｇ／ｃａｌ（銅との融解熱差：−１２ｇ／ｃａｌ）、ニッケルは７１ｇ／ｃａｌ（銅との融解熱差：＋２２ｇ／ｃａｌ）と金が銅よりも融解熱が小さく、また銅との融解熱差が大きいためと考えられる。そのため、放電した時に、銅よりも先に溶融し、濡れ上がることで、芯材の銅が残るようになり、槍状になったと考えられる。
【００４６】
比較例２０〜２３のパラジウムで被覆された銅のボンディングワイヤでは、ボールが球状になるものの、表面に連続的な層としてパラジウムが残存しなかった。これは、銅への拡散係数の違いによるものと考えられる。銅への拡散係数はニッケルよりもパラジウムの方が大きく、パラジウムはニッケルより拡散しやすいためと考えられる。
【００４７】
次に、ボール形状の判定で“○”となった各ボンディングワイヤを通常接合温度の２００℃にて、厚さ１μｍのアルミニウム電極上に接合し、接合部の断面の組成分析を実施した。
【００４８】
組成分析では、日本電子株式会社（ＪＥＯＬ）製サーマル電界放出形走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ：Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、型番ＪＳＭ−７６００Ｆ）を用いて、電界放出型電子線マイクロアナライザ（ＦＥ−ＥＰＭＡ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｐｒｏｂｅ  Ｍｉｃｒｏ  Ａｎａｌｙｓｅｒ）により、元素分析を行った。その結果、銅分布およびニッケル分布を確認した。詳細な厚さの分析については、日本電子製電界放射型透過分析電子顕微鏡（ＦＥ−ＴＥＭ：Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐe、型番ＪＥＭ−２０１０Ｆ）を用いて、エネルギー分散型X線分析法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により、元素分析を行うことで各層の厚さを見積もった。
【００４９】
実施例１〜１０では、銅分布およびニッケル分布を確認した結果、接合後もニッケル濃化層が連続的に残存していた。具体的には、接合界面に連続的な５０質量％以上のニッケル濃化層が厚さ１００ｎｍ以上残存していることが組成分析により確認された。
【００５０】
一方、パラジウムで被覆された銅のボンディングワイヤでは、銅分布およびパラジウム分布を確認した結果、パラジウムが銅に拡散して、接合界面に連続的な層として残存しなかった。
【００５１】
次に樹脂封止後、２００℃の高温保存試験を行った。具体的には、エスペック製ＰＨ（Ｈ）−４０２（内寸の幅１０００ｍｍ、高さ１０００ｍｍ、奥行き１０００ｍｍであり、外寸の幅１７３０ｍｍ、高さ１４８０ｍｍ、奥行き１２７５ｍｍ）を用いて、大気中で２００℃の高温保存試験を行った。樹脂封止されたモジュールをそれぞれ２０個作成した。２０００時間後に、全て接触抵抗値上昇が２０％以下であったものを“○”と示し、それ以外を“×”と示した。実施例１〜１０では、２０００時間後も抵抗値の上昇がなく、良好に接合されていた。これより、ニッケルで被覆された銅のボンディングワイヤでは、０．０５２≦Ｘ≦０．０６３であれば、２００℃の高温であっても接合部にクラックが発生せず、十分な信頼性を確保できることを確認した。また、０．０２５≦Ｙ≦０．０３０であれば、２００℃の高温であっても接合部にクラックが発生せず、十分な信頼性を確保できることを確認した。
【００５２】
この理由は、前述のとおり、ニッケルがパラジウムよりも銅への拡散係数が低いのと、何も被覆していない銅ボンディングワイヤで接合したときのように、Ｃｕ9Ａｌ4、Ｃｕ3Ａｌ2などの虚弱な合金相が形成されなかったためと考えられる。また、Ａｌへの拡散係数は、銅よりもニッケルの方が小さく、合金成長速度も抑制されているため、高温時でも安定して接合されていると考えられる。
【００５３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。
【符号の説明】
【００５４】
１  半導体チップ、２  電極、３  外部リード、１０  ボンディングワイヤ、１０ａ  先端、１１  芯材、１２  被覆層、１３  Ａｌ−Ｎｉ合金層、１４  第１Ｎｉ−Ｃｕ拡散層、１５  第２Ｎｉ−Ｃｕ拡散層拡散層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2014103252.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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