(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｙを含む希土類元素の内の１種以上を１〜１００重量ｐｐｍ含み、Ｃの含有量が１重量ｐｐｍ未満であり、残部がＡｕ及び不可避不純物からなるボンディングワイヤー。
【請求項２】
不純物が０．１重量％未満のＢｅＯ、ＭｇＯ、または、ＴｈＯ２製坩堝を用いて溶解鋳造す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ーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子上のチップ電極と外部リードとを電気的に接続するためなどに用いられるボンディングワイヤーとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トランジスタ、ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体素子上のチップ電極と外部リードとを電気的に接続するためには、耐食性、接合性に優れた直径１５〜１００μｍのボンディングワイヤーが用いられてきた。
【０００３】
これらボンディングワイヤーは、金と添加元素の原料を高純度黒鉛坩堝に入れ、真空もしくは不活性ガス雰囲気中で溶解、鋳造し、得られた鋳塊を適宜歪み除去のため熱処理を施しながら溝ロール圧延、ダイス線引きを順次行い、最終直径のワイヤーとし、更に熱処理して所定の伸び率に調整後、スプールに巻き取って製品となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記製造方法では、添加元素の組成がほぼ同一でもロット内やロット間で強度がばらついていた。この強度のばらつきは、製造工程内の品質管理を困難にするばかりか、半導体素子上のチップ電極と外部リードとを接続したワイヤーの形状のばらつきも招き、突発的な歩留まり低下等の問題を生じていた。
【０００５】
そこで本発明は、製品間の強度のばらつきをおさえたボンディングワイヤー及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者は、Ａｕ中にＣが極微量存在してもワイヤー強度の向上は望めないが、Ｃの含有量が増大するとともにワイヤー強度のバラツキも増大することを解明し、本発明に至った。
【０００７】
即ち、上記目的を解決するための本発明のボンディングワイヤーは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｙを含む希土類元素の内の１種以上を１〜１００重量ｐｐｍ含み、Ｃの含有量が１重量ｐｐｍ未満であり、残部がＡｕ及び不可避不純物からなることを特徴とする。
【０００８】
また、上記本発明のボンディングワイヤーの製造方法は、不純物が０．１重量％未満のＢｅＯ、ＭｇＯ、または、ＴｈＯ2製坩堝を用いて溶解鋳造することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
前記のように、Ａｕ中にＣが極微量存在してもワイヤー強度の向上は望めないが、Ｃの含有量が増大するとともにワイヤー強度のバラツキも増大する。その原因は未だ完全には把握されていないが、Ｃａ、Ｂｅなどの他の添加元素と炭化物を形成する等が考えられている。
【００１０】
従って、極力Ｃの含有量をおさえることが望ましいが、１重量ｐｐｍ未満であれぱ実用上問題はない。本発明においては、Ｃの含有量を１重量ｐｐｍ未満とする。
【００１１】
一方、従来の溶解鋳造による金ワイヤー製造方法では、費用及び成型の容易さなどの点から専ら高純度黒鉛堆蝸が用いられてきた。ところがＡｕはＣを極少量ではあるが固溶することができるため、坩堝中のＣがＡｕ合金を汚染してＡｕ中にＣが数重量ｐｐｍ程度含有されるのを常としていた。このため、Ａｕ中のＣの含有量を滅らすためには、従来の溶解鋳造で用いる坩堝の材質を変更する必要がある。
【００１２】
溶解鋳造中でのＡｕ中のＣによる汚染を防ぐためには、坩堝の材質としてＢｅＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＴｈＯ２が適している。ただし、これらの坩堝中の不純物が０．１重量％以上あるとその不純物によってＡｕの汚染が生じ、ワイヤー強度のばらつきを生じさせる要因となるので、坩堝中の不純物は、０．１重量％未満とする必要がある。なお不純物中のＣの含育量には特に配慮することはいうまでもない。
【００１３】
Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｙを含む希土類元素等の１〜１００重量ｐｐｍの添加は、ワイヤーの強度や耐熱性を向上させる効果がある。これら添加元素の添加量は１重量ｐｐｍ未満では効果が十分でなく、また、１００重量ｐｐｍを超えると効果が飽和するだけでなく、ワイヤーが脆化して伸線加工中に断線を起こしやすくなる。
【００１４】
【実施例】
以下に本発明を実施例によってより詳細に説明する。Ｂｅ、Ｃａ、Ｌａ、Ｇｅ、Ｐｔを添加元素とした金合金の溶解鋳造を、不純物が０．１重量％未満のＭｇＯ製坩堝を用いて行った。原料のＡｕは、純度９９，９９９ｗｔ％以上の電解金とし、実施例（No.１〜４）の各組成を３ロットずつ作製した。各組成を表１に示す。組成分析は、Ｃを除いてＩＣＰ分光分析で行い、Ｃについては全炭素燃焼法（高周波加熱／赤外吸光法）を用いた。
【００１５】
【表１】
0003871094.tif 000002
【００１６】
これらの鋳塊の内、組成分析用の試料を除いて適宜歪み取りのための熱処理を施しながら溝ロール圧延、ダイス線引きを順次行い、最終線径３０μｍのボンディングワイヤーとした。最後に大気雰囲気中で連統焼鈍して、伸び率が約６％となるように調整した。
【００１７】
得られたボンディングワイヤーについて、ワイヤー強度を測定した。強度は、溶解鋳造方法ごとに３ロット各２０点の常温で測定し、各ロットごとの平均値と標準偏差σを表２に示す。
【００１８】
【表２】
0003871094.tif 000003
【００１９】
次に、各ポンデイングワイヤーを用いて、高速自動ボンダーによりチップ電極と外部リード間のボンディングを行い、ボンディング後のワイヤー形状の指標であるループ高さをそれぞれ５０点測定し、平均値と標準偏差σを算出した。ここで「ループ高さ」は、チップ電極と外部リード間をボンディングされたワイヤー形状の、チップ表面からワイヤーループの最高点までの垂直距離とし、結果を表３に示す。
【００２０】
【表３】
0003871094.tif 000004
【００２１】
表１に示すように、Ｎｏ．１〜４の各組成で本発明の実施例となるＭｇＯ製坩堝で溶解鋳造した鋳塊のＣ濃度は、検出限界以下だった。この鋳塊を３０μｍのポンディングワイヤーにした強度は、表２に示されるように、ロット内の標準偏差が小さく、さらに平均値のロット間の差も小さかった。また表３に示されるように、どの組成もルーブ高さの各ロツト間の平均値のパラツキやロット内の標準偏差が小さく、ポンディング後のワイヤー形状が安定していた。
【００２２】
また、比較例として、高純度黒鉛製坩堝を用いて実施例と同様の金合金を溶解鋳造し、金合金線を作成した（No.５〜８）。結果を実施例と同様に表１〜表３に示す。
【００２３】
比較例では添加元素の含有量については実施例とほとんど差はないが、Ｃの濃度が高く、３〜４重量ｐｐｍ検出された。また、強度は実施例と比較してロット内の標準偏差も、平均値のロット間の差も大きかった。ループ高さも実施例と比較して、ロット間のばらつきやロット内の標準偏差が大きかった。
【００２４】
【発明の効果】
本発明により、製品間の強度のばらつきをおさえたボンディングワイヤー及びその製造方法を提供することができた。本発明のボンディングワイヤーは、製品間の強度バラツキが小さいことから、ポンディング後のワイヤー形状の安定性が増し、工業上極めて有用である。