【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
この発明は、半導体装置の製造に際して施され
たワイヤ・ボンデイングに使用するのに適した
AuまたはAu合金細線に関するものである。
一般に、半導体装置としては、トランジスタや
IC、さらにLSIなどが知られているが、例えばIC
などの半導体装置は、
(a) Cu合金の板材または条材の片面に、Au，
Ag，Ni，およびその合金などのメツキ層を形
成したものからなるリード素材を用意し、
(b) 上記リード素材にプレス打抜き加工を施して
製造せんとする半導体装置の形状に適合したリ
ードフレームとし、
(c) 上記リードフレームの所定個所に高純度Siま
たはGeなどの半導体素子を上記メツキ層を介
して熱圧着し、
(d) 上記リードフレームと上記半導体素子に対し
て、AuまたはAu合金細線を用い、熱圧着また
は超音波熱圧着法にてワイヤ・ボンデイングを
施し、
(e) 上記半導体素子、上記AuまたはAu合金細
線、および半導体素子が取付けられている部分
のリードフレームをプラスチツクでパツクし、
(f) 最終的に、上記リードフレームにおける相互
に連なる部分を切除してリード材とする、
以上(a)〜(f)の主要工程によつて製造されてい
る。
このように半導体装置の製造に際しては、上記
の(d)工程において、AuまたはAu合金細線を用い
てワイヤ・ボンデイングが施されるが、従来その
ボンデイング線として、添付図面の第１図に示さ
れるように、アルミスプール上に一層に巻取られ
たAuまたはAu合金細線が使用され、手動式また
は自動式のボンデイングマシンを用いて半導体素
子とリードフレームとの結線が行なわれてきた。
しかし、最近では生産性をあげるためにボンデイ
ングマシンの改良や生産技術の向上がはかられ、
ボンデイング速度は高速化し、より長尺のボンデ
イング線が要求されてきている。
したがつて、従来から使用されてきた一層巻で
は、巻取量は精々100〜200mが限度であるところ
から、上記の要求に応えるため、最近では添付図
面の第２図に示されるようなクロス巻の多層巻線
が用いられるようになり、巻取量も500〜1000ｍ
へと長尺化してきているが、このような多層巻を
使用すると、次のようなトラブルが発生するもの
であつた。すなわち第１図の一層巻の場合には、
ボンデイング線は線どうしが互に接触している個
所がないため、線の取り出しの際Au線が引つ掛
かり折れることはないが、多層巻の場合は、第２
図から明らかなように、取り出されるAu線が下
層のAu線上でこすられて取り出されるため、取
り出されたAu線に折れ（曲り）が発生しやすく
なる。この折れは、そのままボンデイングされる
ため、ボンデイングループが変形され、たれや曲
りが生じ、シヨートを起こして製品不良の原因と
なる。
そこで、本発明者は、上記のような観点から、
ワイヤ・ボンデイング用の多層巻線において上記
のような折れを無くすべく鋭意研究を重ねた結
果、AuまたはAu合金細線の表面に界面活性剤の
コーテイング処理を施こし、その被膜の平均膜厚
を0.5μm〜50Åとすると、取り出されるAuまた
はAu合金細線の折れが無くなり、ボンデイング
が高速で、かつ正常なループ形状で行なわれると
いう知見を得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、スプール上に多層巻に巻かれた、半
導体装置のワイヤ・ボンデイング用AuまたはAu
合金細線の表面に、平均膜厚：0.5μm〜50Åとな
るように界面活性剤の被膜をコーテイングするこ
とを特徴とするものである。
以下に被膜の平均膜厚を上記の通りに限定した
理由を述べる。
通常ワイヤ・ボンデイングに際しては、前記の
通り、熱圧着法や超音波熱圧着法が用いられる
が、このコーテイング被膜が厚すぎると、ボンデ
イング不良を生じて圧着部の剥離を招き、他方被
膜が薄すぎると、コーテイングの効果がなく、前
述のような折れが発生してボンデイングループの
変形が起きてシヨートにつながるところから、被
膜の平均膜厚を、コーテイングの効果が現われる
50Åから剥離の起きない0.5μmまでの範囲とし
た。
本発明において使用される界面活性剤として
は、従来知られているどのような界面活性剤でも
利用できるが、アニオン界面活性剤、特にポリオ
キシエチレンアルキルエーテルサルフエートおよ
び非イオン界面活性剤、特にポリオキシエチレン
アルキルエーテルが好ましい。
また界面活性剤の塗布液を形成させるための溶
媒としては、界面活性剤を溶解することができる
周知の溶剤、例えば水、フロン、アセトン等を使
用することができ、このような溶媒に界面活性剤
を溶かした塗布液をAuまたはAu合金線線上に塗
布した後溶媒を蒸発させると、Au線またはAu合
金線の表面にきわめて薄いコーテイング膜を形成
させることができる。
つぎに、この発明のAuまたはAu合金細線を実
施例により具体的に説明する。
実施例
第１表に示される種々の濃度のポリオキシエチ
レンアルキルエーテルサルフエート水溶液および
種々の濃度のポリオキシエチレンアルキルエーテ
ル水溶液を直径：25μmφのAu線表面に連続的に
塗布、乾燥することにより形成した本発明コーテ
イングAu線１〜６を、アルミスプール上にクロ
ス・多層巻で1000m巻取り、50000回の高速ボン
デイングにおいて取り出された二つの巻
This invention is suitable for use in wire bonding performed during the manufacture of semiconductor devices.
It concerns Au or Au alloy thin wire. In general, semiconductor devices include transistors and
IC and even LSI are well known, but for example, IC
Semiconductor devices such as (a) Au, Cu alloy plate or strip on one side;
A lead material made of a plating layer of Ag, Ni, or their alloys is prepared, and (b) the lead material is press punched to form a lead frame that matches the shape of the semiconductor device to be manufactured. (c) A semiconductor element made of high-purity Si or Ge is thermocompression bonded to a predetermined location of the lead frame through the plating layer, and (d) Au or Au alloy fine wire is attached to the lead frame and the semiconductor element. (e) Pack the semiconductor element, the Au or Au alloy fine wire, and the lead frame where the semiconductor element is attached with plastic. , (f) Finally, the interconnected portions of the lead frame are cut out to form a lead material. The lead frame is manufactured by the main steps (a) to (f) above. In this way, when manufacturing a semiconductor device, wire bonding is performed using Au or Au alloy thin wire in the above step (d). Conventionally, the bonding wire is shown in FIG. In this way, a thin Au or Au alloy wire wound in a single layer on an aluminum spool has been used, and a manual or automatic bonding machine has been used to connect the semiconductor element and the lead frame.
However, in recent years, efforts have been made to improve bonding machines and improve production technology to increase productivity.
As bonding speeds increase, longer bonding lines are required. Therefore, with the conventional single-layer winding, the winding amount is limited to 100 to 200 m at most.In order to meet the above requirements, recently, cross winding as shown in Figure 2 of the attached drawings has been developed. Multi-layer windings have been used, and the winding length has increased from 500 to 1000 m.
However, when such multilayer windings are used, the following problems occur. In other words, in the case of the single-layer winding shown in Figure 1,
Bonding wire has no points where the wires touch each other, so the Au wire will not get caught and break when taking out the wire, but in the case of multi-layer winding, the second
As is clear from the figure, since the Au wire to be extracted is rubbed against the underlying Au wire and extracted, the extracted Au wire is likely to be bent. Since this fold is bonded as it is, the bond group is deformed, causing sagging or bending, which causes shortening and product defects. Therefore, from the above viewpoint, the present inventors
As a result of extensive research in order to eliminate the above-mentioned folds in multilayer windings for wire bonding, we applied a surfactant coating treatment to the surface of Au or Au alloy thin wire, and the average thickness of the coating was reduced to 0.5. They found that when the thickness is between μm and 50 Å, there is no bending of the thin Au or Au alloy wire to be taken out, and bonding is performed at high speed and with a normal loop shape. The present invention has been made based on the above knowledge, and includes Au or Au for wire bonding of semiconductor devices, which is wound in multiple layers on a spool.
It is characterized by coating the surface of the thin alloy wire with a surfactant film having an average thickness of 0.5 μm to 50 Å. The reason why the average film thickness of the film was limited as described above will be described below. As mentioned above, the thermocompression bonding method and the ultrasonic thermocompression bonding method are normally used for wire bonding, but if the coating film is too thick, bonding defects will occur and the bonded part will peel off, while on the other hand, the coating film is too thin. Then, the effect of the coating appears when the average thickness of the coating is reduced from the point where the coating has no effect and the breakage described above occurs and the bonding group deforms, leading to shoots.
The range was from 50 Å to 0.5 μm without peeling. As the surfactant used in the present invention, any conventionally known surfactant can be used, but anionic surfactants, especially polyoxyethylene alkyl ether sulfate, and nonionic surfactants, especially polyoxyethylene are used. Oxyethylene alkyl ethers are preferred. Furthermore, as a solvent for forming a surfactant coating solution, well-known solvents that can dissolve surfactants, such as water, CFCs, acetone, etc., can be used. By applying a coating solution in which the agent is dissolved onto the Au or Au alloy wire and then evaporating the solvent, an extremely thin coating film can be formed on the surface of the Au wire or Au alloy wire. Next, the Au or Au alloy thin wire of the present invention will be specifically explained using Examples. Example Formed by continuously applying polyoxyethylene alkyl ether sulfate aqueous solutions with various concentrations shown in Table 1 and polyoxyethylene alkyl ether aqueous solutions with various concentrations onto the surface of an Au wire with a diameter of 25 μmφ and drying. The coated Au wires 1 to 6 of the present invention were wound on an aluminum spool for 1,000 m in cross-multilayer winding, and the two windings were taken out after 50,000 high-speed bonding cycles.
【表】【table】
【表】
線の変形ループの発生回数を調査することによ
り、ボンデイング・テストを行ない、さらに比較
のため、上記コーテイング処理を施こさない同じ
太さの従来Au線を直接アルミスプール上へクロ
ス・多層巻で巻取り、上記と同じボンデイング・
テストを行つた。
これらの結果を第１表に示す。
第１表に示される結果から、多層巻に巻取られ
るAu線表面に界面活性剤のコーテイング被膜を
形成させることによつて、製品不良につながる変
形ループの発生を極度に減少できることがわか
る。
上述のように、この発明のAuまたはAu合金細
線は、ICなどの半導体装置のワイヤ・ボンデイ
ングにおいて折れの発生を回避して製品歩留りの
向上をもたらすとともに、ボンデイングの高速化
を達成して生産性の向上に役立つものである。[Table] A bonding test was conducted by investigating the number of wire deformation loops that occurred, and for comparison, a conventional Au wire of the same thickness without the above coating treatment was directly placed on an aluminum spool in a cross-layered manner. Wind it up with the same bonding process as above.
I did a test. These results are shown in Table 1. From the results shown in Table 1, it can be seen that by forming a surfactant coating on the surface of the Au wire wound into a multilayer winding, the occurrence of deformation loops that lead to product defects can be extremely reduced. As mentioned above, the Au or Au alloy fine wire of the present invention improves product yield by avoiding bending in wire bonding of semiconductor devices such as ICs, and also increases productivity by achieving faster bonding. It is useful for improving the
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図はアルミスプール上に一層巻に巻取られ
たAu線を取り出す場合の状態を模式的に示す図
であり、第２図はクロス・多層巻に巻取られてい
る場合の図である。図面において、
１…アルミスプール、２…スペーサー、３…金
線。
Figure 1 is a diagram schematically showing the state when taking out the Au wire wound in a single layer on an aluminum spool, and Figure 2 is a diagram showing the situation when the Au wire is wound in a cross/multilayer winding. . In the drawing: 1...aluminum spool, 2...spacer, 3...gold wire.