專利名稱：半導體元件連接用金線及半導體元件的連接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及為把半導體元件上的電極和外部引線等電氣連接而使用的半導體元件連接用金線。更具體地涉及適合小間距連接或薄電極連接用的半導體元件連接用金線。
現(xiàn)在，在半導體裝置的安裝中，作為將半導體元件的電極和外部引線連接的方法，用金線進行球鍵合而布線的方法和用金線形成凸點并通過該凸點進行連接的方法已經(jīng)十分普及。
在用球鍵合布線的方法中，是將重復(fù)的金線導入作為鍵合工具的毛細管中，然后將從該工具的出口側(cè)導出的金屬細線的前端形成球，之后把球壓在Al電極上，在XYZ方向(前后、左右、上下方)上移動毛細管，形成預(yù)定的鼓起形狀，將外部引線鍵合后，切斷金屬細線的引線鍵合法(下稱“球鍵合”)。
通過凸點進行連接的方法，是在把上述球壓按在上述Al電極上之后，在球附著的根部附近將金線切斷，通過該球進行連接的方法(下稱“凸點連接”)。
另一方面，伴隨著最近的半導體裝置的高性能化和小型化，為了半導體元件的多間距化，需要進一步小間距化。為此對金線的要求的性能也提高，在這些要求的性能中，按壓上述球后的擠壓球的外徑是布線直徑的兩倍左右，提高擠壓球的圓形度是非常重要的特性。
以前曾嘗試對上述球形成時的壓接前的球的球形度進行管理。但是現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，在適合小間距連接的壓接后的球的圓形度與壓接前的球的球形度不必一致。
為此開始嘗試提高壓接后的球的圓形度。例如日本專利特開平11-163016號公報中公開了加入Cu、Pt、Pd中的一種以上總量為0.03～5wt％，特開平10-172998號公報公開了加入Be和Ca，特開平10-303239號和10-83716公報公開了在Mn、Pd中加入Ca等。
但是在小間距的布線中，球采用比以前還小的球，進行壓接，在更小的壓接直徑下要求維持壓接后的圓形度。即使在上述嘗試中，特開平10-172998號公報公開的情況具有小球的壓接圓形度不夠，得不到預(yù)定的布線強度的缺點。在此，在引線鍵合的小間距連接中為了防止布線倒轉(zhuǎn)引起的接觸事故，特別要求提高布線強度。
而其它的嘗試也具有小球的壓接圓形度不夠，而且由于為提高該圓形度而大量增加添加元素含量導致電阻增大的缺點。
而且，要求半導體元件的Al電極的膜厚為薄的；伴隨該電極膜厚的薄型化，尤其在凸點連接中會生成因壓接球產(chǎn)生電極開裂導致半導體元件即IC芯片開裂(下稱“芯片開裂”)的問題。大幅度增加上述添加元素的含量也會產(chǎn)生該芯片開裂問題。
而且，在通過凸點進行連接的場合，是把球壓接到半導體元件的Al電極上之后，從上方引出金線伸開，在球附著根部附近切割的方法。此時要求附著于壓接球的殘余線長度(下稱“線尾長度)均勻。
本發(fā)明正是鑒于上述現(xiàn)有的問題而提出的。其目的在于提供這樣的半導體元件連接用金線，即，為了抑制電阻上升，采用添加元素含量在200質(zhì)量ppm以下的特定的金合金成分，同時提高小球壓接后的圓形度，增大布線強度，即使在半導體元件的Al電極膜厚為薄的場合也不會產(chǎn)生壓接球?qū)е碌男酒_裂問題，而且在凸點連接時以均勻的線尾長度引出來。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供下述的發(fā)明(1).一種半導體元件連接用金線，其中含有5～100質(zhì)量ppm的Ca、5～100質(zhì)量ppm的Gd、1～100質(zhì)量ppm的Y，這些元素的總量為200質(zhì)量ppm以下，其余為金和不可避免的雜質(zhì)。
(2).如(1)所述的半導體元件連接用金線，其中還含有1～100質(zhì)量ppm的Mg、Ti、Pb中的至少一種，且全部添加元素的總量在200質(zhì)量ppm以下。
(3).一種半導體元件連接用金線，其中含有5～100質(zhì)量ppm的Ca、5～100質(zhì)量ppm的Gd、1～100質(zhì)量ppm的Y，以及除Y之外的稀土元素中的至少一種，這些元素的總量為200質(zhì)量ppm以下，其余為金和不可避免的雜質(zhì)。
(4).如(1)所述的半導體元件連接用金線，其中還含有1～100質(zhì)量ppm的Mg、Ti、Pb中的至少一種，且全部添加元素的總量在200質(zhì)量ppm以下。
(5).一種半導體元件的連接方法，其中包括下列工序(A)將金線插入毛細管，加熱熔化金線的前端形成金球的工序；(B)使毛細管下降，將金球壓接到半導體元件的電極上，將金線與電極接合的工序；(C)將含有接合到電極上的上述金線的毛細管描畫預(yù)定軌跡，在被連接部件上移動，將該金線的側(cè)面壓接到被連接部件上的工序；以及(D)在把壓接到被連接部件上的金線彎曲成突起的狀態(tài)下提升，切斷金線，完成半導體元件的電極和被連接部件間的金線的布線的工序，而且上述金線是如(1)～(4)中任一項所述的金線。
(6).如(5)所述的方法，其中在上述工序(A)和/或工序(C)中，包括通過毛細管向金線的前端部分施加超聲波振動，同時用加熱器單元對半導體元件或被連接件加熱，將上述金球熱壓接。
(7).如(5)所述的方法，其中半導體元件的鄰接電極的間距為70μm以下。
(8).如(5)所述的方法，其中半導體元件的鄰接電極的間距為60μm以下。
(9).一種半導體元件的連接方法，包括下列工序(A)將金線插入毛細管，加熱熔化金線的前端以形成金球的工序；
(B)使毛細管下降，將金球壓接到半導體元件的電極上以形成壓接金球的工序；以及(C)在把壓接到半導體元件的電極上形成壓接金球的上述金線彎曲成突起的狀態(tài)下提升，在壓接金球的附著根部附近切斷金線，在電極上形成凸點的工序，而且上述金線是如(1)～(4)中任一項所述的金線。
(10).如(9)所述的方法，其中還包括把在半導體元件的電極上形成的凸點壓接到被連接部件上的工序。
(11).如(9)所述的方法，其中在上述工序(A)中包括通過毛細管向金線前端施加超聲波振動，同時用加熱器單元加熱半導體元件，熱壓接上述金球。
(12).如(9)所述的方法，其中上述半導體元件電極是鋁電極膜，其厚度為0.5μm以下。
(13).如(9)所述的方法，其中上述半導體元件電極是鋁電極膜，其厚度為0.1μm以下。


圖1A～1D是用球鍵合法布線連接的方法的工序圖；圖2A～2D是凸點連接法的工序圖；圖3A和3B是用凸點連接法把半導體元件和引線或布線基板連接起來的狀態(tài)；圖4是凸點的放大圖。
一、成分(1)原料金作為原料金，優(yōu)選采用至少99.99wt％以上的精制的高純金。更優(yōu)選為99.995wt％以上，最優(yōu)選為99.999wt％以上。用高純金最好除去有害成分的影響。(2)[Ca]本發(fā)明用的金合金線有預(yù)定量的Gd和Y共存時，使Ca含量為5～100ppm質(zhì)量可以實現(xiàn)上述目的。
若Ca的含量在該范圍內(nèi)，與Ca含量小于5質(zhì)量ppm的場合相比，可以提高小球的壓接圓形度和破斷強度，提高形成凸點時的線尾長度的均勻性。與Ca含量大于100質(zhì)量ppm的場合相比，可以提高小球的壓接圓形度，不產(chǎn)生薄膜電極造成的芯片開裂。因此在有預(yù)定量的Gd和Y共存時Ca的含量為5～100質(zhì)量ppm。(3)[Gd]本發(fā)明用的金合金線有預(yù)定量的Ca和Y共存時，使Gd含量為5～100ppm質(zhì)量可以實現(xiàn)上述目的。
若Gd的含量在該范圍內(nèi)，與Gd含量小于5質(zhì)量ppm的場合相比，可以提高小球的壓接圓形度，提高形成凸點時的線尾長度的均勻性。與Gd含量大小100質(zhì)量ppm的場合相比，可以提高小球的壓接圓形度，不產(chǎn)生薄膜電極造成的芯片開裂。因此在有預(yù)定量的Ca和Y共存時Gd的含量為5～100質(zhì)量ppm。(4)[Y]本發(fā)明用的金合金線有預(yù)定量的Gd和Ca共有時，使Y含量為1～100ppm質(zhì)量可以實現(xiàn)上述目的。
若Y的含量在該范圍內(nèi)，與Y含量小于1質(zhì)量ppm的場合相比，可以提高小球的壓接圓形度，提高形成凸點時的線尾長度的均勻性。與Y含量大小100質(zhì)量ppm的場合相比，可以提高小球的壓接圓形度，不產(chǎn)生薄膜電極造成的芯片開裂。因此在有預(yù)定量的Gd和Ca共存時Ca的含量為5～100質(zhì)量ppm。(5)[除Gd、Y之外的稀土元素](下稱“第一組元素”)在本發(fā)明用的金合金線有預(yù)定量的Ca、Gd和Y共存時通過添加1～100質(zhì)量ppm的第一組元素中的至少一個，與不添加的場合相比，可以提高小球的壓接圓形度和形成凸點時的線尾長度的均勻性，所以是優(yōu)選的。第一組元素中優(yōu)選采用Eu、La、Ce、Lu。
因此在有預(yù)定量的Ca、Gd和Y共存時，優(yōu)選地添加1～100質(zhì)量ppm的第一組元素中的至少一個。(6)[Mg、Ti、Pb](下稱“第二組元素”)
在本發(fā)明用的金合金線有預(yù)定量的Ca、Gd和Y共存時或者與向其又添加的預(yù)定量的第一組元素共存時，通過添加1～10質(zhì)量ppm的第二組元素中的至少一個，與不添加的場合相比，有同等的性能。第二組元素中優(yōu)選采用Mg、Ti、Pb。(7)添加量的總量若本發(fā)明用的金合金線中添加量的總量超過200質(zhì)量ppm，會生成薄膜電極引起的芯片開裂。而且電阻會增大，也是不好的。因此添加量的總量必須為200質(zhì)量ppm以下。二、金線的制造工藝對本發(fā)明用的半導體元件連接用金線的制造工藝的一例進行說明。首先，將預(yù)定成分的金屬熔化鑄成錠，然后用溝型軋機軋制，交叉進行中間退火，經(jīng)最終冷加工成為直徑10～100μm的細線后，進行最終退火以得到4～6％的延伸率，然后在線的表面涂敷潤滑防銹劑。最后將加工結(jié)束的線以預(yù)定張力在外徑50.3mm的卷軸上反復(fù)卷繞成預(yù)定長度，得到制品。作為預(yù)定長度，根據(jù)需要在100～3000m中選擇。三、用途本發(fā)明的金線用于半導體元件電極和外部引線(或布線基板)之間的連接。作為連接方法，用金線通過球鍵合進行布線連接的方法和用金線形成凸點，并通過該凸點進行連接的方法已經(jīng)普及開來。下面用圖1～4說明這些方法。(1)通過球鍵合進行連接的方法在圖1A所示的狀態(tài)中，金線2插入毛細管1，其前端與電火焰3對置，通過與金線2之間發(fā)生放電，加熱金線2的前端，熔化形成球4。
接著，在圖1B所示的狀態(tài)中，使毛細管1下降，把該球4按壓接合在半導體元件6的Al電極5上。此時通過毛細管1施加未圖示的超聲波振動，同時用加熱器單元加熱半導體元件6，對上述球4熱壓，形成壓接球4′。
接著，如圖1C所示，毛細管1描畫預(yù)定的軋跡，在外部引線8上移動、下降。此時通過毛細管1施加未圖示的超聲波振動，用加熱器單元加熱外部引線8，將金線2的側(cè)面熱壓在外部引線8上。
然后，如圖1D所示，通過彎曲金線2形成突起7并原樣上升，切斷金線2完成布線。接著用樹脂密封該布線部分，成為半導體裝置。作為半導體裝置，除了樹脂密封型之外，還可以是陶瓷封裝型等各種形態(tài)，沒有特殊限制。因此，半導體元件的電極和布線側(cè)用各種引線或電極等都是可以的。
此時鄰接的壓接球4′的中心間的距離(下稱“間距長度”)是現(xiàn)有的80μm左右，但要求70μm以下甚至是60μm以下的小的間距長度。
由于本發(fā)明的金線，強度高，且提高了壓接球的圓形度，在半導體元件電極和引線部用金線布線連接，用樹脂密封布線部的半導體裝置中，可優(yōu)選用于間距長度在70μm以下的半導體裝置。(2)通過凸點進行連接的方法用與圖1A、圖1B同樣的方法將球4按壓接合在半導體元件6上的Al電極5上，形成球4′(圖2A，圖2A)。
接著，如圖2C所示，在半導體元件6被固定的狀態(tài)下，通過在被彎曲的突起7上方移動金線2，使金線2在壓接球4′根部附近殘存有線尾部分的狀態(tài)下破斷。此時，金線2受形成球時的熱影響，球的附著根部附近變?nèi)?，所以在如上所述金線因張力而斷裂時，球的附著根部附近也破斷。
然后如圖2D或3D所示，通過在引線8上壓接壓接球4′而形成凸點14，半導體元件6的電極5和引線8通過凸點14直接起來。然后用樹脂密封該連接部分形成半導體裝置。對于利用凸點的半導體元件的連接狀態(tài)并不限于與引線連接，例如，如圖3B所示將具有凸點14的半導體元件16與布線基板21等的電極22用凸點14連接起來的類型和其它類型都是可以的。因此，通過凸點連接的一側(cè)即使是各種引線、電極等都是可以的。
圖4示出圖2c中金線破斷的壓接球的放大圖。高度a是通過毛細管1的外底部壓接的高度，高度b是通過毛細管1的內(nèi)底部壓接的高度，高度c是線尾部分。其中高度a、b的偏差小，而高度c易于產(chǎn)生偏差。如果高度c的偏差大，凸點的大小產(chǎn)生偏差，同時高度c變長，則如圖2D所示形成壓接球4′時，從布線端部引出的鄰接的凸點會發(fā)生短路。為此要求抑制高度c的偏差。而且雖然半導體元件Al電極5的膜厚現(xiàn)在為1μm左右，但要求壓接在0.5μm以下，或0.3μm以下，甚至0.1μm以下的薄的電極膜上。這樣的板薄的電極膜與球壓接時，容易產(chǎn)生電極破損，因其影響導致芯片破損。
如果用本發(fā)明的金線形成凸點，由于可減小線尾長度的偏差，即使壓接在極薄電極膜上也可以防止芯片開裂，所以在半導體元件電極和引線部分用金凸點連接，且用樹脂密封連接部分的半導體裝置中，適合用于半導體元件Al電極的膜最為0.5μm以下的半導體裝置。
第一，進行圓形度試驗。首先用高速自動鍵合機UTC-200型(株式會社新川制造)，用電火焰電弧放電在金合金前端形成球。在電弧放電的條件中調(diào)整電流和時間形成直徑55μm(是線直徑的2.2倍的現(xiàn)有球)和直徑45μm(是線直徑的1.8倍的小球)兩種。然后用壓接工具在200℃的模子溫度下，并且超聲波和熱壓方式把各個球熱壓接到半導體元件Al電極上。
測量現(xiàn)有球和小球壓接前和壓接后的圓形度。壓接前的球測量任意直角方向的直徑，以小直徑/大直徑的值作為圓形度。壓接后的圓形度是分別測量與超聲波施加方向垂直方向的壓接直徑(下稱“X)”和平行方向的壓接直徑(下稱“Y”)，以X/Y作為小球的壓接圓形度。作為各圓形度，取50個球的平均值示于表1中。
第二，進行芯片破損試驗。用凸點鍵合機SBB-1型(株式會社新川制造)，同樣地，通過電火焰電弧放電在金合金線的前端形成球。球的大小是現(xiàn)有的球(直徑55μm)的大小。然后用壓接工具在200℃的模子溫度下，并用超聲波和熱壓方式把該球熱壓接到半導體元件Al電極上。作為該半導體元件Al電極，采用通用膜厚(1μm)和小膜厚(0.1μm)。作為熱壓接條件，有超聲波輸出為0.5W～1.5W范圍內(nèi)的4個水平，負荷為0.4N～0.8N范圍內(nèi)的3個水平，共計12種。在各個條件下進行400個凸點試驗，在全部條件下沒有芯片開裂的為合格品，即使有1個有芯片開裂也是不合格品。合格品用“O”表示，不合格品用“X”表示，測量結(jié)果示于表1。
第三，進行線尾長度的均勻性試驗。除了Al電極采用通用膜厚(1μm)之外，與第二試驗同樣地進行熱壓接。然后按圖2(c)所示的要領(lǐng)從上方拉引金合金線，形成凸點4′。測量在凸點的放大圖即圖3中的a＋b＋c的高度。對每一個成分條件用金屬顯激鏡測量50個凸點，取最大值和最小值的差作為線尾長度的均勻性，示于表1。
第四，在室溫下進行拉伸試驗，測量斷裂負荷。結(jié)果示于表1。(實驗例)除了成分如表2～3所示以外，與試驗A同樣地制作實驗例1～45所示的直徑25μm的金合金線，供測量用。
除了在小球的壓接圓形度試驗中，作為球大小是形成小球(直徑45μm)之外，與試驗A的圓形度試驗同樣地測量球壓接后的圓形度，其結(jié)果示于表2～3。
進行所供材料的拉伸試驗，測量斷裂負荷，結(jié)果示于表2～3。
除了在芯片破損試驗中作為半導體元件Al電極的膜厚采用小膜厚(0.1μm)之外，與試驗A的芯片破損試驗同樣地測量芯片破損，結(jié)果示于表2～3。
除了在線尾長度均勻性試驗中作為半導體元件Al電極的膜厚，采用小膜厚(0.1μm)之外，與試驗A的線尾長度均勻性試驗同樣地測量線尾長度均勻性，結(jié)果示于表2～3。(試驗結(jié)果)試驗A用表1所示的成分(試樣A1～A11)，進行了用來探索實現(xiàn)本發(fā)明的目的所必需的元素的試驗A。
一、圓形度試驗進行小球的壓接后的測量，有下列結(jié)論。
(1)不含Ca、Gd、Y中Ca的試樣A7，不含Gd的試樣A3、A4、A11，不含Y的試樣A5、A6、A10，和含0.5％Ag或Co的試樣A8、A9的小球壓接后圓形度為0.94以下，不夠充分。
(2)可看出，上述試樣A3～A11的壓接前球圓形度或現(xiàn)有球的壓接后圓形度為0.97以上，良好，但小球壓接后圓形度不夠充分。
(3)含有Ca、Gd、Y各20質(zhì)量ppm的試樣A1的小球壓接后圓形度為0.97，良好。
(4)在試樣A1的成分中含有20質(zhì)量ppm的作為第一組元素的Eu的試樣A2的小球壓接后圓形度為1.00，更好。
二、芯片破損試驗測量厚度0.1μm的小電板的芯片破損，有下列結(jié)論。
(1)含有0.5％Ag或Co的試樣A8、A9發(fā)生芯片開裂。
可以由此判定這是添加元素的量的上限值。
三、線尾長度的偏差(1)不含Ca、Gd、Y中的Ca的試樣A7，不含Gd的試樣A3、A4、A11，和不含Y的試樣A5、A6、A10的線尾長度的偏差在56μm以上，不好。
(2)含有Ca、Gd、Y各20質(zhì)量ppm的試樣A1的線尾長度的偏差為40μm，良好。
(3)在試樣A1的成分中含有20質(zhì)量ppm的作為第一組元素的Eu的試樣A2，線尾長度的偏差為19μm，更好。
四、破斷負荷
(1)至少含Gd、Ca、Y各20質(zhì)量ppm的試樣A1、A2、A8、A9，破斷負荷為129～140mN，良好。
(2)即使含有20質(zhì)量ppm的Gd、Y但不含Ca的試樣A7，和有Be和Gd共存的試樣A10，破斷負荷為124～127mN，比較低。
五、結(jié)論對于小球壓接后圓形度、芯片破損、線尾長度的偏差這些問題，含有Ca、Gd、Y或向其中加入Eu可以得到優(yōu)良的效果。可以判定，若向其添加的量多，則對小球壓接后圓形度和芯片破壞的效果減小。實驗例1～45為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，作為對試驗A的追加試驗，用表2～3所示的成分進行了實驗例1～45。
一、試驗I(試驗A和實施例1～7)由改變Ca添加量的表2的試驗I可得出下列結(jié)論。
(1)可以看出，在有Gd和Y共存時，Ca添加量在5～100質(zhì)量ppm范圍內(nèi)對本發(fā)明的目的有良好的效果。即，小球壓接后圓形度為0.96～0.97，破斷負荷為133～145mN，沒有芯片破損，線尾長度的偏差為31～48μm。
(2)Ca添加量小于5質(zhì)量ppm時，小球壓接后圓形度為0.93，破斷負荷為127mN，線尾長度的偏差為78μm，都不好。
(3)Ca添加量超過100質(zhì)量ppm時，小球壓接后圓形度0.91，發(fā)生芯片破損，也不好。
(4)若在Ca、Gd、Y中添加Eu，Ca添加量為5～100質(zhì)量ppm范圍內(nèi)時對本發(fā)明的目的有良好的效果。即，小球壓接后圓形度為0.99～1.00，線尾長度的偏差為13～27μm，是很好的。
二、試驗II(試驗A和實驗例8-13)由改變Gd添加量的表2的試驗II可得出下列結(jié)論。
(1)可以看出，在有Ca和Y共存時，Gd添加量在5～100質(zhì)量ppm范圍內(nèi)對本發(fā)明的目的有良好的效果。即，小球壓接后圓形度為0.95～0.97，破斷負荷為138～140mN，沒有芯片破損，線尾長度的偏差為33～45μm。
(2)Gd添加量小于5質(zhì)量ppm時，小球壓接后圓形度為0.92，線尾長度的偏差為75μm，都不好。
(3)Gd添加量超過100質(zhì)量ppm時，小球壓接后圓形度0.90，發(fā)生芯片破損，也不好。
(4)若在Ca、Gd、Y中添加Eu，Gd添加量為5～100質(zhì)量ppm范圍內(nèi)時對本發(fā)明的目的有良好的效果。即，小球壓接后圓形度為0.99～1.00，線尾長度的偏差為15～29μm，是很好的。
三、試驗III(試驗A和實驗例14～19)由改變Y添加量的表2的試驗III可得出下列結(jié)論。
(1)可以看出，在有Ca和Gd共存時，Y添加量在1～100質(zhì)量ppm范圍內(nèi)對本發(fā)明的目的有良好的效果。即，小球壓接后圓形度為0.95～0.97，破斷負荷為137～142mN，沒有芯片破損，線尾長度的偏差為35～50μm。
(2)Y添加量小于1質(zhì)量ppm時，小球壓接后圓形度為0.93，線尾長度的偏差為82μm，都不好。
(3)Y添加量超過100質(zhì)量ppm時，小球壓接后圓形度0.91，發(fā)生芯片破損，也不好。
(4)若在Ca、Gd、Y中添加Eu，Y添加量為1～100質(zhì)量ppm范圍內(nèi)時對本發(fā)明的目的有良好的效果。即，小球壓接后圓形度為0.98～1.00，線尾長度的偏差為16～29μm，是很好的。
四、試驗IV(試驗A及實驗例20～31)由改變第一組元素(Gd、Y以外的稀土元素)的添加量的表3的試驗IV可得出下列結(jié)果。
(1)可以看出，在有Ca、Gd、Y共存時第一組元素的添加量1～100質(zhì)量ppm的范圍內(nèi)的實驗例20～30和試驗A2，對于本發(fā)明的目的都有最好的效果。即，小球壓接后圓形度為0.98～1.0，破斷負荷為136～141mN，無芯片破損，線尾長度的偏差為15～29μm，最好。
(2)第一組元素的添加量大于100質(zhì)量ppm的實驗例31的小球壓接后圓形度為0.91，有芯片破損發(fā)生，不好。
五、試驗V(試驗A及實驗例32～45)由改變第二組元素(Mg、Ti、Pb)的添加量的表3的試驗V可得出下列結(jié)果。
(1)可以看出，在有Ca、Gd、Y和第一組元素共存時，第二組元素中的至少一種的添加量1～100質(zhì)量ppm的范圍內(nèi)的實驗例32～42，對于本發(fā)明的目的都有和試驗IV同樣的最好的效果。即，小球壓接后圓形度為0.98～1.0，破斷負荷為137～141mN，無芯片破損，線尾長度的偏差為9～18μm，最好。
(2)第二組元素的添加總量大于200質(zhì)量ppm的實驗例43的小球壓接后圓形度為0.96，有芯片破損發(fā)生，不好。
(3)雖含有預(yù)定量的第二組元素，但不含Ca、Gd、Y、第一組元素中的Gd或Y的實驗例44、45，小球壓接后圓形度為0.91～0.92，線尾長度的偏差為37～43μm?？梢钥闯?，在添加有預(yù)定量的第二組元素時全部添加了Ca、Gd、Y、第一組元素的實驗例32～42非常好。表1
表2
表2(續(xù))
表3
表3(續(xù))
權(quán)利要求
1.一種半導體元件連接用金線，其中含有5～100質(zhì)量ppm的Ca、5～100質(zhì)量ppm的Gd、1～100質(zhì)量ppm的Y，這些元素的總量為200質(zhì)量ppm以下，其余為金和不可避免的雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的半導體元件連接用金線，其中還含有1～100質(zhì)量ppm的Mg、Ti、Pb中的至少一種，且全部添加元素的總量在200質(zhì)量ppm以下。
3.一種半導體元件連接用金線，其中含有5～100質(zhì)量ppm的Ca、5～100質(zhì)量ppm的Gd、1～100質(zhì)量ppm的Y，以及除Y之外的稀土元素中的至少一種，這些元素的總量為200質(zhì)量ppm以下，其余為金和不可避免的雜質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1所述的半導體元件連接用金線，其中還含有1～100質(zhì)量ppm的Mg、Ti、Pb中的至少一種，且全部添加元素的總量在200質(zhì)量ppm以下。
5.一種半導體元件的連接方法，其中包括下列工序(A)將金線插入毛細管，加熱熔化金線的前端形成金球的工序；(B)使毛細管下降，將金球壓接到半導體元件的電極上，將金線與電極接合的工序；(C)將含有接合到電極上的上述金線的毛細管描畫預(yù)定軌跡，在被連接部件上移動，將該金線的側(cè)面壓接到被連接部件上的工序；以及(D)在把壓接到被連接部件上的金線彎曲成突起的狀態(tài)下提升，切斷金線，完成半導體元件的電極和被連接部件間的金線的布線的工序，而且上述金線是如權(quán)利要求1～4中任一項所述的金線。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中在上述工序(A)和/或工序(C)中，包括通過毛細管向金線的前端部分施加超聲波振動，同時用加熱器單元對半導體元件或被連接件加熱，將上述金球熱壓接。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中半導體元件的鄰接電極的間距為70μm以下。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中半導體元件的鄰接電極的間距為60μm以下。
9.一種半導體元件的連接方法，包括下列工序(A)將金線插入毛細管，加熱熔化金線的前端以形成金球的工序；(B)使毛細管下降，將金球壓接到半導體元件的電極上以形成壓接金球的工序；以及(C)在把壓接到半導體元件的電極上形成壓接金球的上述金線彎曲成突起的狀態(tài)下提升，在壓接金球的附著根部附近切斷金線，在電極上形成凸點的工序，而且上述金線是如權(quán)利要求1～4中任一項所述的金線。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中還包括把在半導體元件的電極上形成的凸點壓接到被連接部件上的工序。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中在上述工序(A)中包括通過毛細管向金線前端施加超聲波振動，同時用加熱器單元加熱半導體元件，熱壓接上述金球。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中上述半導體元件電極是鋁電極膜，其厚度為0.5μm以下。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中上述半導體元件電極是鋁電極膜，其厚度為0.1μm以下。
全文摘要
提供一種半導體元件連接用金線,其中包含5～100質(zhì)量ppm的Ca、5～100質(zhì)量ppm的Gd、1～100質(zhì)量ppm的Y,優(yōu)選還含有1～100質(zhì)量ppm的除Y之外的稀土元素中的至少一種,更優(yōu)選地還含有1～100質(zhì)量ppm的Mg、Ti、Pb中的至少一種,這些元素的總量在200質(zhì)量ppm以下,其余為金和不可避免的雜質(zhì)。還提供用該金線進行球鍵合和凸點鍵合的半導體元件的連接方法。
文檔編號C22C5/02GK1326224SQ01121320
公開日2001年12月12日 申請日期2001年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月31日
發(fā)明者村井博, 三苫修一, 德山威吏, 本村光友 申請人:田中電子工業(yè)株式會社