(57)【要約】【課題】本発明は、ワイヤボンディングにおける接合性を高め、更に保管寿命の長期化を実現したボンディングワイヤを提供することを目的とする。【解決手段】リンを含有する銅を主成分とする芯材１０の外周をパラジウムからなる外層２０で被覆し、該外層の外周を有機被膜層３０で被覆したボンディングワイヤであって、  前記有機被膜層の最表面では炭素の濃度が５０ａｔ％を超え、該炭素の濃度が２０ａｔ％を超える領域の深さが０．２ｎｍ以上２．０ｎｍ以下であり、前記有機被膜層の最表面における窒素と硫黄の濃度の合計が１ａｔ％以上５ａｔ％以下であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リンを含有する銅を主成分とする芯材の外周をパラジウムからなる外層で被覆し、該外層の外周を有機被膜層で被覆したボンディングワイヤであって、
前記有機被膜層の最表面では炭素の濃度が５０ａｔ％を超え、該炭素の濃度が２０ａｔ％を超える領域の深さが０．２ｎｍ以上２．０ｎｍ以下であり、前記有機被膜層の最表面における窒素と硫黄の濃度の合計が１ａｔ％以上５ａｔ％以下であることを特徴とするボンディングワイヤ。
【請求項２】
前記芯材が含有するリンの濃度が、１〜１５０質量ｐｐｍであることを特徴とする請求項１に記載のボンディングワイヤ。
【請求項３】
金属元素の総計に対するパラジウムの濃度が５０ａｔ％以上の領域の厚さが、５０〜２５０ｎｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載のボンディングワイヤ。
【請求項４】
前記有機被膜層は、アミド基又はスルホン基を有する有機物から構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のボンディングワイヤ。
【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に関し、特に、リンを含有する銅を主成分とする芯材の外周を、パラジウムからなる外層で被覆したボンディングワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、銅を用いたボンディングワイヤが知られている。かかる銅ボンディングワイヤは、表面が酸化し易く、酸化により表面に生じる銅酸化物が接合界面に介在すると、接合性が悪化する現象が見られる。この現象の発生を防止するため、ベンゾトリアゾールなどの有機皮膜や、金やパラジウムといった貴金属で被覆して銅表面の酸化を防止する方法が提案されている。
【０００３】
ベンゾトリアゾールは、２５０℃以上の高温では比較的蒸発が進むため、２６０℃以上の高温でボンディングされることが多いＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）等のリードフレームを使用するパッケージでは使用可能である。
【０００４】
しかしながら、１７０℃前後の温度でボンディングされるＰＢＧＡ（Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）等の樹脂基板を使用するパッケージでは、ベンゾトリアゾールがワイヤと基板上の金めっきとの界面に介在し、金属間での拡散を抑制する。これにより、スティッチボンディングの接合性が低下し、プル強度試験でのスティッチ剥がれが発生し易くなったり、テール強度が低下して連続ボンディング中にテールが剥がれ、ワイヤ先端がキャピラリから抜けてしまい、連続ボンディングがストップしたりするといった問題が発生した。
【０００５】
また、銅ボンディングワイヤの表面酸化を防ぐ方法として、金、銀、白金、パラジウム、ニッケル、コバルト、クロム、チタンなどの貴金属や耐食性金属で銅を被覆したボンディングワイヤが提案されている（例えば、特許文献１参照）。例えば、銅ボンディングワイヤを大気中に放置すると、放置環境によっては４〜５日で連続ボンディングが不可能となる場合があるのに対し、パラジウムで被覆した銅ワイヤは、大気中に放置しても２週間程度までは連続ボンディングが可能となった。
【０００６】
また、銅ボンディングワイヤの熱サイクル試験での不良の低減を目的として、金、パラジウム、白金、ロジウムなどの貴金属で銅を被覆し、その最表面に炭素を濃化したボンディングワイヤが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６２−９７３６０
【特許文献２】特開２０１０−２１２６９７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載のパラジウム被覆銅ワイヤにおいては、金ワイヤでは１ヶ月放置しても連続ボンディングが可能であるのに対し、２週間以上放置すると徐々に安定的なボンディングが困難になることが時折観察され、大気放置した場合の耐久性が十分ではないという問題があった。
【０００９】
このような、安定的なボンディングが困難になったパラジウム被覆銅ワイヤについて、表面に付着している元素をオージェ電子分光分析により調査したところ、窒素や硫黄が検出された。つまり、長期に亘り大気中に放置することにより、窒素や硫黄を含む分子やイオンがパラジウム表面に吸着し、吸着した分子やイオンが一定量を超えることにより接合界面で介在物として作用し、連続ボンディング性を低下させるのではないかと推察された。
【００１０】
また、従来の銅ボンディングワイヤの熱サイクル試験における不良の低減を目的として、銅の芯材に金、パラジウム、白金、ロジウムなどの貴金属を被覆し、ワイヤ表面より深さ２ｎｍ以下の領域（以下では最表面という）に炭素を濃化させた有機皮膜を有する特許文献２に記載の銅ワイヤについても、本発明者らの評価によれば、炭素量の制御だけでは、ウェッジ接合性及び保管寿命への改善効果が十分でないことが確認された。
【００１１】
そこで、本発明は、ワイヤボンディングにおける接合性を高め、更に保管寿命の長期化を実現できるボンディングワイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るボンディングワイヤは、リンを含有する銅を主成分とする芯材の外周をパラジウムからなる外層で被覆し、該外層の外周を有機被膜層で被覆したボンディングワイヤであって、
前記有機被膜層の最表面では炭素の濃度が５０ａｔ％を超え、該炭素の濃度が２０ａｔ％を超える領域の深さが０．２ｎｍ以上２．０ｎｍ以下であり、前記有機被膜層の最表面における窒素と硫黄の濃度の合計が１ａｔ％以上５ａｔ％以下であることを特徴とする。
【００１３】
また、前記芯材が含有するリンの濃度が、１〜１５０質量ｐｐｍであってもよい。
【００１４】
また、金属元素の総計に対するパラジウムの濃度が５０ａｔ％以上の領域の厚さが、５０〜２５０ｎｍであってもよい。
【００１５】
また、前記有機被膜層は、アミド基又はスルホン基を有する有機物から構成されてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、スティッチボンディング接合性を向上させることができ、クリーンルーム内で大気放置した場合の保管寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係るボンディングワイヤの一例を示した断面構成図である。
【図２】実施例１〜６及び比較例１〜５に係るボンディングワイヤの評価に用いた半導体パッケージの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係るボンディングワイヤの一例を示した断面構成図である。図１において、本実施形態に係るボンディングワイヤは、芯材１０と、外層２０と、有機被膜層３０とを有する。本実施形態に係るボンディングワイヤは、芯材１０が中心にあり、芯材１０の外側の周囲を外層２０が囲み、外層２０の外側を更に有機被膜層３０が被覆した３層の断面構成となっている。
【００２０】
芯材１０は、銅で構成される。銅は、配線材料の中でも、電気伝導性が高く、安価な材料であり、量産に好ましい材料であるが、大気中に放置されると酸化し易いという性質を有する。本実施形態に係るボンディングワイヤにおいては、銅を芯材１０として用いつつ、外層２０で芯材１０の周囲を覆い、更に外層２０の周囲を有機被膜層３０で被覆することにより、芯材１０の銅の酸化を防止できる構成を有する。
【００２１】
外層２０は、芯材１０の外周を被覆し、銅からなる芯材１０が大気中に直接露出することを防止し、芯材１０の酸化を防止するための被覆層である。外層２０は、パラジウムで構成される。銅からなる芯材１０の表面近傍にパラジウムを含有させることにより、ウェッジツール（くさび型工具）を用いてワイヤ接合を行う際の接合性を示すウェッジ接合性を向上させることができる。
【００２２】
しかしながら、銅からなる芯材１０の周囲をパラジウムの外層２０で被覆しただけでは、ウェッジ接合性の向上などが期待できる反面、保管寿命の改善効果が十分でないこと、ボールボンディング時にボールの形成が不安定になること、及び、ボール硬度の上昇によるパッドダメージの発生が新たな問題となることが判明した。
【００２３】
そこで、本実施形態に係るボンディングワイヤにおいては、パラジウムの外層２０の外周を、有機被膜層３０で更に被覆した構成としている。発明者等は、銅からなる芯材１０の周囲に外層を設け、その外層表面近傍での有機皮膜層を制御することが上述の問題に対して有効であり、保管寿命の延長、ボールボンディング時にパッドダメージの抑制など新たな実装ニーズへの対応と量産適応性の更なる向上などにも対応できることを見出した。また、発明者等は、さらに効果的には、芯材の組成、外層の構造を制御することが有効であることを見出した。以下、本実施形態に係るボンディングワイヤの外層２０の構造、芯材１０の組成を含むより詳細な好ましい条件について説明する。
【００２４】
本実施形態に係るボンディングワイヤは、銅を主成分とする芯材１０と、芯材１０の上に設けられたパラジウムからなる外層２０を有し、外層２０を被覆する有機皮膜層３０の厚さが０．２〜２．０ｎｍであることが好ましい。かかる構成のボンディングワイヤであれば、良好なボール、ウェッジ接合性を維持し、かつボンディングワイヤの保管寿命を延長する高い効果が得られる。また、有機皮膜層３０の厚さは、０．２〜１．０ｎｍであることがより好ましい。なお、ここでの有機皮膜層３０の厚さとは、炭素が２０ａｔ％を越えて含まれる層であることを指す。
【００２５】
有機被膜層３０が存在せず、銅にパラジウム被覆のみを行った従来のボンディングワイヤにおいては、ボンディングワイヤを大気放置することで、周囲に存在する窒素、硫黄を含むイオンがワイヤ表面に吸着し、パラジウム、銅を腐食して接合性を劣化させると考えられる。よって、有機被膜層３０を、パラジウムからなる外層２０の周囲に設けることにより、大気中に存在する窒素、硫黄を含むイオンが、外層２０の表面に付着し、パラジウム、銅を腐食することを防止することができる。
【００２６】
そして、有機皮膜層３０の厚さが０．２〜２．０ｎｍの範囲であれば、大気保管中に窒素、硫黄を含むイオンがボンディングワイヤ表面に吸着することを抑制しつつ、接合性を維持することができる。有機被膜層３０の厚さが０．２ｎｍ未満であると、イオンの吸着の抑制効果が十分には得られない。また、有機被膜層３０の厚さが２．０ｎｍを超えると、非金属である有機物がボンディングワイヤと接合部との介在物となり、接合性を劣化させてしまう。
【００２７】
つまり、ワイヤ表面に一定膜厚以上の有機皮膜層３０が存在することで、イオン吸着を抑制する効果が発揮されると考えられる。一方で、有機皮膜層厚さが２．０ｎｍを超えると、接合時にワイヤと接合部の間で本来形成される金属間での拡散層に有機物が混入してしまい、接合性を劣化させることになる。よって、有機被膜層３０の厚さの範囲は、０．２ｎｍ以上２．０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２８】
また、有機被膜層３０の最表面の窒素、硫黄濃度が１ａｔ％未満であれば、有機皮膜３０が均一に形成されないため、ボンディングワイヤ製造工程における防錆剤、伸線液の浸漬、塗布が不十分となり、製造時の熱処理、加工熱などによりワイヤが腐食し、歩留まりが悪化するおそれがある。また、有機被膜層３０の最表面の窒素、硫黄濃度が５ａｔ％を超えると、防錆剤などの窒素または硫黄を含む分子の洗浄不足に起因し、周囲のイオンの吸着を促進してワイヤを腐食させ、保管寿命が短くなってしまう。
【００２９】
一方、有機被膜層３０の最表面の窒素と硫黄の濃度の合計が１ａｔ％以上５ａｔ％以下の範囲であれば、粘度の高いアミド基またはスルホン基を有する有機物の作用により、有機皮膜３０が均一に形成されるため、大気保管中での窒素、硫黄を含むイオンの吸着を抑制する高い効果が得られる。
【００３０】
また、芯材１０に含まれるリンの濃度が、１〜１５０質量ｐｐｍの範囲であれば、ボール形成時の偏芯を抑制し、ワイヤボンディング時の接合性を向上させることができる。そして、リンの濃度が１質量ｐｐｍ未満であれば、ボール形成時に偏芯が起こり易くなり、ボール接合性を劣化させる。逆に、リンの濃度が１５０質量ｐｐｍを超えると、ボールの偏芯は抑制されるが、一方で、ボール硬度が上昇しチップ側に圧着する際に、パッド電極にダメージを与え、破壊するおそれがある。よって、本実施形態に係るボンディングワイヤにおいては、芯材１０が含有するリンの濃度は、１〜１５０質量ｐｐｍの範囲であることが好ましい。
【００３１】
外層２０の厚さは、５０〜２５０ｎｍの範囲であることが好ましい。外層２０の厚みが５０〜２５０ｎｍの範囲であれば、ボール形成時の偏芯を抑制し、更にウェッジ接合時にリードとの接合性を高めることができる。この根拠は、酸化しやすい銅表面を、耐酸化性を有するパラジウムで被覆することにより、酸化銅の生成を抑制することによる。この酸化銅は、ボールを偏芯せしめ、更にリードとワイヤの介在物となることで、ウェッジ接合性を劣化せしめると考えられる。外層２０の厚みが５０ｎｍ未満であれば、外層２０の耐酸化性を有する膜厚が薄く不十分なため、芯材１０の銅が酸化してしまい、ボールの偏芯、およびウェッジ接合性の劣化を招く蓋然性が高い。反対に、外層２０の厚みが２５０ｎｍを超える範囲では、パラジウムと銅との間で熱の伝わり方が不均一となり、ボールが偏芯してしまうおそれがある。更に、ボール表面近傍で合金を形成することにより、表面の硬度が増し、チップ側のパッド電極にダメージを与え破壊してしまうため、ボンディング装置がエラーで停止し、作業性を悪化させる確率が高くなる。よって、本実施形態に係るボンディングワイヤにおいて、外層２０の厚さは、５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の範囲内であることが好ましい。
【００３２】
なお、外層２０と芯材１０との境界付近は、熱処理を行った際に芯材１０の銅と外層２０のパラジウムが拡散し、両者が混合した状態となる場合が多い。そのような場合には、ボンディングワイヤの金属元素の総計に対し、パラジウムの濃度が５０ａｔ％以上である領域を外層２０とみなす。そして、外層２０とみなされる、ボンディングワイヤの金属元素の総計に対してパラジウムの濃度が５０ａｔ％以上となる範囲の厚さが、５０〜２５０ｎｍの範囲となるようにボンディングワイヤを構成する。
【００３３】
外層２０と芯材１０の濃度分析については、ボンディングワイヤの表面からスパッタ等により深さ方向に掘り下げて分析する手法、あるいはワイヤ断面でのライン分析などが有効である。前者は、外層２０が薄い場合には有効であるが、厚くなると測定時間が増大し、現実的でない。後者の断面での分析は、外層２０が厚い場合に特に有効であり、断面全体での濃度分布や、数箇所での再現性の確認などが比較的容易であることが利点であるが、断面加工時のボンディングワイヤへのダメージによる影響があることや、外層２０、有機皮膜層３０といった各構造が微細である場合には、精度が低下するといった欠点もある。
【００３４】
これらの定量分析の精度を上げるためには、電子線マイクロ分析法（ＥＰＭＡ）、エネルギー分散型Ｘ線分析法（ＥＤＳ）、オージェ電子分光分析法（ＡＥＳ）、透過型電子線顕微鏡（ＴＥＭ）などを利用することができる。特に、ＡＥＳ法は、空間分解能が高いことから、最表面の微細な領域の濃度分析に有効である。また、平均的な組成の調査などには誘導結合プラズマ発光分光法（ＩＣＰ−ＡＥＳ）、 グロー放電質量分析（ＧＤＭＳ）を用い定量分析を行うことが可能である。
【００３５】
次に、本実施形態に係るボンディングワイヤの製造方法の一例について説明する。本実施形態に係るボンディングワイヤを製造するに当たり、芯材１０の表面に外層２０を形成するめっき工程、有機皮膜層３０を制御しつつ形成する伸線工程、洗浄工程及び熱処理工程が必要になる。
【００３６】
外層２０を形成する手法としては、例えば、電解めっきが挙げられる。電解めっきにおいては、めっき液中のパラジウム濃度、印加する電流密度、めっき浴中の浸漬時間を制御することにより、めっき膜厚を制御することができる。所望の線径となるように外層２０の厚み分だけめっきを施す方法と、伸線過程にてめっきを施した後、更に伸線加工を行い、所望の外層２０の厚みとする方法などがある。また、後の熱処理工程において、芯材１０の銅と外層２０のパラジウムが熱拡散することで、外層２０の厚みが変化する。そこで、めっき工程でのめっき膜厚を調整すること、および熱処理工程における熱拡散の程度を調整することにより、所定の外層膜厚みが得られるようにする。このように、本実施形態に係るボンディングワイヤの製造工程においては、各工程で厳しい管理が要求される。
【００３７】
有機皮膜層３０の形成を制御する方法としては、１つには伸線工程における潤滑剤の種類および潤滑剤の濃度の管理、１つには洗浄工程における超純水の液温、洗浄時間および超音波強度の管理、１つには熱処理工程における熱処理温度、熱処理速度、塗布する冷却剤の種類、冷却剤の濃度および冷却剤を乾燥させるために吹き付ける乾燥空気の圧力管理などがある。特に、金ボンディングワイヤに比べ、有機物との濡れ性がよいパラジウム被覆銅ワイヤにおいては、潤滑剤及び冷却剤の選定、及び濃度管理は保管寿命を延長させる有機皮膜層３０の形成のために重要である。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明の実施例に係るボンディングワイヤついて説明する。なお、本実施例に係るボンディングワイヤにおいて、今まで説明した構成要素と同様の構成要素については、今までの説明と同一の参照符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
【００３９】
本実施例に係るボンディングワイヤの原材料として、芯材１０に用いる銅については、純度が９９．９９％以上の無酸素銅を用い、外層２０のパラジウムには、市販のめっき液（ケムキャット社製：ＰＤ−ＬＦ８００Ｓ）を用いた。
【００４０】
本実施例に係るボンディングワイヤを製造するには、ある線径まで伸線した銅を主成分としたワイヤを芯材１０とし、電解めっき法を用いて、そのワイヤ（芯材１０）の表面にパラジウムの外層２０を形成する。そして、有機被膜層３０を形成するために、所定の線径まで伸線加工し、有機皮膜層３０及び外層２０の厚さ、濃度等の制御のため、洗浄・熱処理を行う。
【００４１】
具体的には、まず、直径が１００〜５００μｍのリンを含有する銅を主成分としたワイヤを別途作製し、その表面にパラジウムを電解めっきにより被覆し、その後最終径２５μｍまで伸線加工し、最後に加工ゆがみを取り除き伸び値が５〜１５％となるように熱処理を施した。
【００４２】
伸線加工では、潤滑剤として市販の銅線用又はステンレス用の潤滑剤を、純水で２〜４体積％の範囲となるよう希釈した。
【００４３】
伸線加工の直後、４０〜７０℃の範囲で調整した超純水と６００〜１２００Ｗの範囲で出力を調整した超音波を用いて、０．５〜４．０秒間ワイヤを洗浄した。
【００４４】
熱処理については、芯材１０であるワイヤを連続的に掃引しながら加熱して行った。炉長が５００ｍｍの焼鈍炉を用い、炉内温度は３００〜５００℃の範囲に設定し、ワイヤの掃引速度は１５〜７０ｍ／ｍｉｎの範囲で調整した。熱処理の雰囲気は、酸化を抑制する目的で、不活性ガスの窒素を利用した。ガス流量は、０．１〜１．０Ｌ／ｍｉｎの範囲で調整した。熱処理後、窒素、硫黄もしくはその両方を含む冷却液をオーバーフローさせた槽内にワイヤーを通過させる。かかる処理により、本実施例に係るボンディングワイヤが得られた。
【００４５】
表１は、本実施例に係るボンデシィングワイヤの各層の濃度及び厚さを、比較例とともに示している。
【００４６】
【表１】
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表１において、実施例１〜６に係るボンディングワイヤの各層の濃度及び厚さの条件が、比較例１〜５に係るボンディングワイヤとともに示されている。
【００４７】
比較例１〜５に係るボンディングワイヤは、銅の芯材１０の外周をパラジウムの外層２０が被覆し、外層２０の外周を更に有機被膜層３０が被覆する３層構造を有する点で、実施例１〜６に係るボンディングワイヤと同様の構成を有する。しかしながら、比較例１〜５に係るボンディングワイヤは、本実施形態に係るボンディングワイヤで好ましいとされる最表面の炭素濃度が５０ａｔ％を超える範囲、有機被膜層３０の炭素濃度が２０ａｔ％以上である領域の深さが０．２〜２．０ｎｍの範囲、最表面の窒素と炭素の合計濃度が１〜５ａｔ％の範囲のいずれかを逸脱している。
【００４８】
具体的には、比較例１に係るボンディングワイヤは、最表面の炭素濃度が５０ａｔ％を超えておらず、更に、最表面の窒素と炭素の合計濃度が１〜５ａｔ％の範囲にない。また、比較例２、３に係るボンディングワイヤは、有機被膜層３０の炭素濃度が２０ａｔ％以上である領域の深さが０．２〜２．０ｎｍの範囲にない。比較例４に係るボンディングワイヤは、最表面の炭素濃度が５０ａｔ％を超えていない。また、比較例５に係るボンディングワイヤは、有機被膜層３０の炭素濃度が２０ａｔ％以上である領域の深さが０．２〜２．０ｎｍの範囲になく、更に、最表面の窒素と炭素の合計濃度が１〜５ａｔ％の範囲にない。
【００４９】
一方、実施例１〜６に係るボンディングワイヤは、各々が上述の条件を総て満たしている。
【００５０】
表１に示した実施例１〜６及び比較例１〜５に係るボンディングワイヤについて、種々の評価を行った。評価方法について、以下説明する。
【００５１】
図２は、実施例１〜６及び比較例１〜５に係るボンディングワイヤの評価に用いた半導体パッケージの平面図である。図２において、評価用の半導体パッケージは、ボンディングワイヤ４０と、ボール５０と、シリコンチップ６０と、アルミニウム電極７０と、パラジウムめっき付きリード８０とを備える。
【００５２】
ボンディングワイヤ４０は、実施例１〜６又は比較例１〜５に係るボンディングワイヤであり、シリコンチップ６０の表面上にあるアルミニウム電極７０と、パラジウムめっき付きリード８０とを接続している。ボール５０は、ボンディングワイヤ４０をアルミニウム電極７０に接合する際に形成されるはんだボールである。アルミニウム電極７０は、２つのパッド７１を有する。このように、実際にワイヤボンディングを行うことにより、ボンディングワイヤ４０の評価を行った。
【００５３】
まず、ボンディングワイヤ４０のボール５０の評価においては、固定電気トーチを持つカイジョー製ワイヤボンダ（ＦＢ７８０）を用いるとともに、通常の銅ワイヤボンディングに用いられる５％水素＋９５％窒素ガス、１００％窒素ガスの各雰囲気ガスを用いて、直径７５μｍのボール５０を、各実施例及び比較例に係るボンディングワイヤ４０について５０個ずつ作製した。そして、走査型電子顕微鏡を用いてボール５０を観察し、底部に伸張した楕円体形状となったボール５０が５０個中１個でも発生した場合には、ＮＧと判定した。
【００５４】
また、厚さ０．８μｍのアルミニウム電極７０と、アルミニウム電極７０とシリコン層との間に５０ｎｍ厚のチタン層と５０ｎｍ厚の酸化シリコン層とを有するシリコンチップ６０を用いて、ボンディングワイヤ４０の超音波熱圧着ボールボンディングを行った。その後に、水酸化カリウム溶液で銅ボール５０ごとアルミニウム電極７０を洗い流して、アルミニウム電極７０の下のパッド損傷を観察し、ひび割れ・欠けなどの損傷が１００個中１個でも発生した場合をＮＧと判定した。
【００５５】
ボンディングのスティッチ接合性について、２個ずつ連結されたアルミニウム電極パッド７１を備える前述のシリコンチップ６０のアルミニウム電極７０と、リード先端にパラジウムめっきされた銅合金のリードフレームのパラジウムめっき付きリード８０とをワイヤボンディング接続し、１２００本のボンディングワイヤ４０中１本でもスティッチ不着が発生した場合にＮＧと判定し、後に示す表２の接合性初期の欄に記入した。
【００５６】
ボンディングワイヤの保管寿命について、各ボンディングワイヤ４０をクリーンルーム内に１週、２週、３週、４週、５週、６週間と放置した後、上述のスティッチ接合性試験を行った。その途中でＮＧとなったものについては、例えば、１週間経過後にＮＧとなったものについては１週として記録した。一方、６週間後も同様にワイヤボンディングできたものについてはＯＫとし、後に示す表２の接合性寿命の欄に記入した。
【００５７】
表２は、実施例１〜６及び比較例１〜５に係るボンディングワイヤの評価結果を示している。
【００５８】
【表２】
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表２において、表１に対応して試料番号が示されている。表１で説明したように、５％水素＋９５％窒素ガス、１００％窒素ガスの各雰囲気ガスの２通りの雰囲気下で、評価を行った。評価項目は、上述のように、ボール評価と、パッドダメージと、接合性初期と、接合性寿命である。ボール評価は、ボール５０の形状と尖りの２項目について記載している。また、上述のように、接合性初期は、スティッチ不着の発生の有無に関する項目であり、接合性寿命は、放置後のスチィッチ接合性試験の結果に関する項目である。
【００５９】
表２の結果から、実施例１〜６に係るボンディングワイヤは、接合性寿命の項目がいずれの実施例においてもＯＫとなっている。つまり、本実施例に係るボンディングワイヤを６週間大気中に放置したとしても、５％水素＋９５％窒素ガス、１００％窒素ガスの各雰囲気ガス下において、スティッチ接合時に１２００本中１本もスティッチ不着は見られず、保管寿命を延長する効果を有することが確認された。
【００６０】
比較例１に係るボンディングワイヤでは、初期のスティッチ接合性は良好であったものの、クリーンルーム内に１週間放置した後スティッチ接合試験を行ったところ不着が発生した。
【００６１】
比較例２に係るボンディングワイヤでは、スティッチ接合試験を行ったところ不着が発生した。
【００６２】
比較例３に係るボンディングワイヤでは、スティッチ接合試験を行ったところ不着が発生した。また、ボールボンディング時にパッド７１の破損が確認された。
【００６３】
比較例４に係るボンデシングワイヤでは、初期のスティッチ接合性は良好であったものの、クリーンルーム内に３週間放置した後スティッチ接合試験を行ったところ、不着が発生した。また、窒素雰囲気下の試験で、ボール５０の偏芯及びボールボンディング時にパッド７１の破損が確認された。
【００６４】
比較例５に係るボンディングワイヤでは、初期のスティッチ接合性は良好であったものの、クリーンルーム内に２週間放置した後スティッチ接合試験を行ったところ、不着が発生した。また、ボールボンディング時にパッドの破損が確認された。
【００６５】
このように、本実施例に係るボンディングワイヤは、比較例に係るボンディングワイヤと比較して、保管寿命を大幅に延長させることができた。
【００６６】
また、本実施例に係るボンディングワイヤは、窒素雰囲気下において、実施例１に係るボンディングワイヤのボール形状評価が若干好ましくなかった点を除けば、ボール評価、パッドダメージ、スティッチ接合の接合性初期の項目においても、５％水素＋９５％窒素ガス、１００％窒素ガスの双方の雰囲気下において、良好な結果が得られた。
【００６７】
このように、本実施例に係るボンディングワイヤによれば、スティッチ接合性を向上させるとともに、大気中での保管寿命を長期化させることができる。
【００６８】
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、半導体チップ等の素子を実装する際に、離間した電極同士の接続に用いるボンディングワイヤに利用することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０    芯材
２０    外層
３０    有機被膜層
４０    ボンディングワイヤ
５０    ボール
６０    シリコンチップ
７０    アルミニウム電極
７１    パッド
８０    パラジウムめっき付きリード
【図１】
2012204805.tif 000005
【図２】
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