(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｇを１〜４０重量％含み、Ｃａを０．０００１〜０．０１重量％含み、さらにＳｎを０．０００１〜０．０１重量％含み、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を１〜４０重量％含み、Ｃａを０．０００１〜０．０１重量％含み、Ｓｎを０．０００１〜０．０１重量％含み、さらにＣｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒの内の１種以上を合計で０．１〜５重量％含み、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を１〜４０重量％含み、Ｃａを０．０００１〜０．０１重量％含み、Ｓｎを０．０００１〜０．０１重量％含み、さらにＢｅ、Ｇｅ、Ｉｎの内の１種以上を０．０００１〜０．００５重量％含み、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を１〜４０重量％含み、Ｃａを０．０００１〜０．０１重量％含み、Ｓｎを０．０００１〜０．０１重量％含み、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒの内の１種以上を合計で０．１〜５重量％含み、さらにＢｅ、Ｇｅ、Ｉｎの内の１種以上を０．０００１〜０．００５重量％含み、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、０．０２〜０．１ｍｍの範囲の直径を有するボンディングワイヤが用いられている。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、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きた。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、より細いワイヤを狭いピッチや長い距離で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はワイヤ強度が弱いために、より細いワイヤを狭いピッチや長い距離でワイヤボンディングを行った場合には、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号公報、特公昭６２―２２４５１号公報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あった。
【０００５】
しかし、Ａｇを多量に添加したワイヤはボールボンディング時に形成されるボールの硬度が高いために、ボールボンディング時にチップの電極部を損傷する確率が高いという問題があった。
【０００６】
【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系ワイヤのボール硬度を低下させ、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。
【０００７】
【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、
（１）Ａｇを１〜４０重量％含み、Ｃａを０．０００１〜０．０１重量％含み、さらにＳｎを０．０００１〜０．０１重量％含み、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】
（２）Ａｇを１〜４０重量％含み、Ｃａを０．０００１〜０．０１重量％含み、Ｓｎを０．０００１〜０．０１重量％含み、さらにＣｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒの内の１種以上を合計で０．１〜５重量％含み、残部がＡｕ及び不可避不純物からなることを特徴とする。
【０００９】
（３）Ａｇを１〜４０重量％含み、Ｃａを０．０００１〜０．０１重量％含み、Ｓｎを０．０００１〜０．０１重量％含み、さらにＢｅ、Ｇｅ、Ｉｎの内の１種以上を０．０００１〜０．００５重量％含み、残部がＡｕ及び不可避不純物からなることを特徴とする。
【００１０】
（４）Ａｇを１〜４０重量％含み、Ｃａを０．０００１〜０．０１重量％含み、Ｓｎを０．０００１〜０．０１重量％含み、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒの内の１種以上を合計で０．１〜５重量％含み、さらにＢｅ、Ｇｅ、Ｉｎの内の１種以上を０．０００１〜０．００５重量％含み、残部がＡｕ及び不可避不純物からなることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
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。本発明において、Ａｇの濃度を１〜４０重量％としたのは、１重量％未満では強度向上の効果が不十分であり、逆に４０重量％を超すと強度向上の効果が飽和するだけでなく、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。
【００１２】
Ｃａは、Ａｇとともにワイヤ強度を向上させるとともにボンディングワイヤに必要な耐熱性を付加する元素である。Ｃａの濃度を０．０００１〜０．０１重量％としたのは、０．０００１重量％未満では添加効果が不十分であり、逆に０．０１重量％を超すと添加効果が飽和するからである。
【００１３】
Ｓｎは、その機構は不明であるが、ＡｇとＣａを含むＡｕ系ワイヤのボール硬度を低下させる効果を有する元素である。Ｓｎの濃度を０．０００１〜０．０１重量％としたのは、０．０００１重量％未満では添加効果が不充分だからであり、逆に０．０１重量％を超えると添加効果が飽和するからである。
【００１４】
第２、４の発明におけるＣｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、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、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒの内の１種以上を０．１〜５重量％としたのは、０．１重量％未満では添加効果が不十分であり、逆に５重量％を超えるとボール硬度が向上してチップ電極部を損傷する確率が高くなるからである。
【００１５】
また、第３、４の発明におけるＢｅ、Ｇｅ、Ｉｎは、ワイヤのルーピング性を向上するための元素である。Ｂｅ、Ｇｅ、Ｉｎの１種以上を１種以上を０．０００１〜０．００５重量％としたのは、０．０００１重量％未満では添加効果が不十分であり、逆に０．００５重量％を超えると添加効果が講和するからである。
【００１６】
【実施例】
純度９９．９９９重量％の金、９９．９９重量％のＡｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ、及び所定の添加元素を１重量％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。得られた鋳塊は溝ロール加工を施した後に、ダイヤモンドダイスを用いた伸線加工を行って直径０．０２５ｍｍの合金線を得た。得られた合金線は熱処理を施すことによって特性を調整して試料とした。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
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。ボール硬度については、市販のワイヤボンダーによって約６０μｍφのボールを形成し、そのボールを荷重５０ｇで潰した状態において、超微小ヴィッカース硬度計（荷重１ｇ）を用いて測定した。
【００１９】
ボンディング接合性すなわちボンディングワイヤとチップ電極及び外部リードとの接合性は、ステージ温度２５０℃で市販のワイヤボンダーを用い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。
【００２０】
ワイヤボンディング時のチップ電極の損傷については、ボンディング接合性の評価に用いたのと同一料について、電極部を水酸化ナトリウム水溶液によって除去した後に、電極部下のクラック発生の有無を光学顕微鏡を用いて観察することによって行った。
【００２１】
接合部の耐環境性については、上記と同様な方法でワイヤボンディングした試料について、２００℃で１００時間保持した後のボンディング接合性を評価することにより行った。
【００２２】
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。
【００２３】
なお、ワイヤ流れ量は、エポキシ樹脂を封入した時のワイヤの変形量で示した。
【００２４】
表１に、上記評価の結果を市販材及び比較材の評価結果とともに示した。
【００２５】
表１において明らかなように、Ｓｎを添加した本発明のボンディングワイヤは比較材と比べてボール硬度が低くチップ電極部の損傷が起こりにくいことがわかる。また、市販品に比較して強度が高くてワイヤ流れ量が小さく、ボンディング接合性にも問題のないことがわかる。
【００２６】
【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、かつワイヤボンディング時のチップ電極の損傷が小さい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。