特許 5665956 ボンディングワイヤ及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5665956

(24)【登録日】2014年12月19日

(45)【発行日】2015年2月4日

(54)【発明の名称】ボンディングワイヤ及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/60 20060101AFI20150115BHJP

   C23C 26/00 20060101ALI20150115BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/60 301F

   C23C26/00 A

【請求項の数】2

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-256294(P2013-256294)

(22)【出願日】2013年12月11日

(62)【分割の表示】特願2010-256216(P2010-256216)の分割

【原出願日】2010年11月16日

(65)【公開番号】特開2014-45227(P2014-45227A)

(43)【公開日】2014年3月13日

【審査請求日】2014年1月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】595179228

【氏名又は名称】日鉄住金マイクロメタル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107892

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 俊太

(74)【代理人】

【識別番号】100105441

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 久喬

(74)【代理人】

【識別番号】100166707

【弁理士】

【氏名又は名称】香取 英夫

(72)【発明者】

【氏名】山田 隆

(72)【発明者】

【氏名】西林 景仁

【審査官】 工藤 一光

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１６６０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０３１６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０３１６０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２４１７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−０７８８６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ２１／６０−２１／６０７

Ｃ２３Ｃ２６／００−２６／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属製ワイヤ表面に有機被膜を形成したボンディングワイヤであって、ＡＥＳ分析による有機被膜の厚みがＳｉＯ₂換算で０．５〜３ｎｍであり、
ワイヤ表面をＴＯＦ−ＳＩＭＳ分析し、金属製ワイヤの主成分金属による２次イオンスペクトルのピーク強度を１として規格化したとき、
炭素を１〜６有するアミンの１種以上をＣ系成分とし、Ｃ系成分に起因する２次イオンスペクトルの少なくとも１つのピーク強度が１以上であり、
炭素を１５〜２１有する陽イオン系界面活性剤の１種以上をＡ系成分とし、炭素を１５〜２０有する非イオン系界面活性剤の１種以上をＢ系成分とし、Ａ系成分に起因する２次イオンスペクトルの少なくとも１つのピーク強度が１以上であるか、及び／又は、Ｂ系成分に起因する２次イオンスペクトルの少なくとも１つのピーク強度が０．１以上であり、
半導体素子の接続に用いることを特徴とするボンディングワイヤ。

【請求項2】

金属製ワイヤ表面に有機被膜を形成し、ＡＥＳ分析による有機被膜の厚みがＳｉＯ₂換算で０．５〜３ｎｍである、半導体素子の接続に用いるボンディングワイヤの製造方法であって、
Ｃ系成分として炭素を１〜６有するアミンの１種以上を合計で０．００１〜０．１質量％含有し、Ａ系成分として炭素を１５〜２１有する陽イオン系界面活性剤の１種以上を合計で０．００５〜０．１質量％、及び／又は、Ｂ系成分として炭素を１５〜２０有する非イオン系界面活性剤の１種以上を合計で０．００５〜０．０５質量％含有する塗布液に、金属製ワイヤを０．０１〜１秒浸漬して有機被膜を塗布することを特徴とするボンディングワイヤの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属製ワイヤ表面に有機被膜を形成したボンディングワイヤ及びその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体素子上の電極と回路配線基板（リードフレーム、基板、テープ）の配線とを接続するためにボンディングワイヤが使用される。ワイヤの金属材料としてＡｕ、Ａｕ合金、Ａｕ−Ａｇ合金、Ａｇ、Ｃｕなどが用いられ、線径２０〜５０μｍ程度のボンディングワイヤが主として使用されている。半導体素子へのボンディングワイヤの接合には超音波併用熱圧着方式が一般的に使用されており、汎用ボンディング装置、ワイヤをその内部に通して接続に用いるキャピラリ冶具等が用いられる。キャピラリにワイヤを挿通させてワイヤ先端をアーク入熱で加熱溶融し、表面張力によりボールを形成させた後に、１５０〜３００℃の範囲内で加熱した半導体素子の電極上にキャピラリによりこのボール部を圧着接合せしめ、その後で、所定の軌跡を描いてキャピラリを上昇させさらに下降させて外部リード側に移動させ、直接ワイヤを外部リード側に超音波圧着により接合させる。ボンディングワイヤは所定の長さでスプールに巻かれてボンディング作業に供される。

【0003】

上記方法によるワイヤボンディングに際し、スプールからのワイヤの解きほぐれ性を向上させるために、ボンディングワイヤの表面に界面活性剤などの有機物を塗布する方法が知られている。塗布する有機物としては、従来、非イオン系界面活性剤のポリオキシエチレンアルキルエーテル等が主に用いられている。

【0004】

塗布された有機被膜の厚みが厚すぎると、スプールからの解きほぐれの際には効果が見られるが、ワイヤと半導体素子との接続性が悪くなる。また、特許文献１によると、有機被膜の厚さが厚いとワイヤがボンダの特にキャピラリとの摺動における潤滑性の問題が発生することがあるが、極細線の表面に潤滑防錆剤を単分子層ないし数分子層塗布し、その平均膜厚が３〜３０Å（０．３〜３ｎｍ）の被膜を形成することで問題を解決するとしている。潤滑防錆剤として高級脂肪酸アミド、脂肪酸エステルを用いることが好ましいとしている。膜厚が３０Åを超える場合は、ワイヤボンダのクランパやキャピラリの汚れが早く、ボンディング時の変形ループ発生までが早い。

【0005】

近年、半導体素子の高集積度化やボンディング速度の高速化に伴い、ワイヤに求められる機能も高度化しつつある。高集積化によるパッドピッチの縮小に対応すべく、ボンダではワイヤに屈曲をつけて台形状に接続するなど高度な制御を行っている。このような制御によりワイヤに過酷な動作を強いることになると、ワイヤや表面の有機被膜とキャピラリとが摩擦力で削りあい、発生した削れ屑がキャピラリ内に堆積してワイヤとキャピラリ間の摩擦力が大きくなり、ボンディング異常が発生するようになる。特許文献２においては、ワイヤ表面に有機物を含む溶液を塗布するにあたり、有機物の平均分子量が３００〜８００であり、溶液の表面張力が２０℃で１０〜４５ｍＮ／ｍとすることにより、潤滑性を向上して問題を解決するとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平２−９４５３４号公報

【特許文献2】特開２００３−３１６０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

半導体素子の高集積度化やボンディング速度の高速化はさらに進展し、最も高密度化が進んだ市場では２次元から３次元へ高密度実装が進展し、接続回数（ピン数）が増大するとともに、複雑形状のワイヤループが増加している。さらに生産性向上のため、ボンディング速度が２倍に増大している。このような環境変化により、高速で複雑ループを形成した際にワイヤ削れが発生するようになった。ワイヤ削れとは、ボンディング時にワイヤ表面がキャピラリとの摩擦で削られる現象である。ワイヤ削れが発生すると、削れによってワイヤ表面に発生したひげが原因となり、ボンディングした隣接ワイヤ間でショートが発生する問題が生じている。また、連続ボンディングを行うとキャピラリ先端部に汚れが堆積し、キャピラリ汚れに起因して半導体素子とワイヤとの接続不良が発生することとなる。ワイヤに塗布する有機被膜の厚みを３ｎｍ以下と薄くした場合、前述のとおりワイヤと半導体素子との接続性は改善されるが、ワイヤ削れとキャピラリ汚れが助長されるという傾向を有している。

【0008】

本発明は、金属製ワイヤ表面に有機被膜を形成したボンディングワイヤにおいて、ボンディング速度の高速化とワイヤループ形状の複雑化に対応し、スプールからのワイヤほぐれ性と半導体素子へのワイヤ接続性を確保しつつ、ボンディング時のワイヤ削れを防止し、キャピラリ汚れの発生を防止することのできるボンディングワイヤ及びその製造方法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】

【0009】

即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）金属製ワイヤ表面に有機被膜を形成したボンディングワイヤであって、ＡＥＳ分析による有機被膜の厚みがＳｉＯ₂換算で０．５〜３ｎｍであり、
ワイヤ表面をＴＯＦ−ＳＩＭＳ分析し、金属製ワイヤの主成分金属による２次イオンスペクトルのピーク強度を１として規格化したとき、
炭素を１〜６有するアミンの１種以上をＣ系成分とし、Ｃ系成分に起因する２次イオンスペクトルの少なくとも１つのピーク強度が１以上であり、
炭素を１５〜２１有する陽イオン系界面活性剤の１種以上をＡ系成分とし、炭素を１５〜２０有する非イオン系界面活性剤の１種以上をＢ系成分とし、Ａ系成分に起因する２次イオンスペクトルの少なくとも１つのピーク強度が１以上であるか、及び／又は、Ｂ系成分に起因する２次イオンスペクトルの少なくとも１つのピーク強度が０．１以上であり、
半導体素子の接続に用いることを特徴とするボンディングワイヤ。
（２）金属製ワイヤ表面に有機被膜を形成し、ＡＥＳ分析による有機被膜の厚みがＳｉＯ₂換算で０．５〜３ｎｍである、半導体素子の接続に用いるボンディングワイヤの製造方法であって、
Ｃ系成分として炭素を１〜６有するアミンの１種以上を合計で０．００１〜０．１質量％含有し、Ａ系成分として炭素を１５〜２１有する陽イオン系界面活性剤の１種以上を合計で０．００５〜０．１質量％、及び／又は、Ｂ系成分として炭素を１５〜２０有する非イオン系界面活性剤の１種以上を合計で０．００５〜０．０５質量％含有する塗布液に、金属製ワイヤを０．０１〜１秒浸漬して有機被膜を塗布することを特徴とするボンディングワイヤの製造方法。

【発明の効果】

【0010】

本発明は、ボンディングワイヤ表面に厚みが０．５〜３ｎｍの有機被膜を形成し、有機被膜の構成成分として、炭素を１〜６有するアミンの１種以上（Ｃ系成分）と、炭素を１５〜２１有する陽イオン系界面活性剤（Ａ系成分）、及び／又は、炭素を１５〜２０有する非イオン系界面活性剤（Ｂ系成分）を用いることにより、スプールからのワイヤほぐれ性と半導体素子へのワイヤ接続性を確保しつつ、ボンディング時のワイヤ削れを防止し、キャピラリ汚れの発生を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】ボンディングワイヤの解きほぐれ性評価方法を示す図である。

【図2】ワイヤボンダによるボンディング方法について説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明は、金属製ワイヤ表面に有機被膜を形成したボンディングワイヤを対象とする。ボンディングワイヤ表面に有機被膜を有することにより、ワイヤボンディングに際し、スプールからのワイヤの解きほぐれ性を向上させることができる。有機被膜の膜厚が薄すぎるとワイヤの解きほぐれ性を発揮することができなくなるが、ＡＥＳ分析による有機被膜の厚みをＳｉＯ₂換算で０．５ｎｍ以上とすれば解きほぐれ性を確保することが可能である。

【0013】

ボンディングワイヤの表面に塗布された有機被膜の厚みが厚すぎると、スプールからの解きほぐれの際には効果が見られるが、ワイヤと半導体素子との接続性が悪くなる。本発明においては、ＡＥＳ分析による有機被膜の厚みをＳｉＯ₂換算で３ｎｍ以下とすることにより、ワイヤと半導体素子との接続性を良好に保持することができる。

【0014】

なお、ＡＥＳ分析による有機被膜の厚み評価に際しては、ＡＥＳ分析の測定ばらつきを考慮し、３点以上の測定値の平均をもって膜厚評価とすると好ましい。

【0015】

従来、ボンディングワイヤ表面に有機被膜を形成するに際し、有機被膜の形成材料として、非イオン系界面活性剤のポリオキシエチレンアルキルエーテル等が主に用いられていた。これら成分を含有する水溶液中にボンディングワイヤを所定時間浸漬させることにより、ボンディングワイヤ表面に目標の厚さで有機被膜を形成することができる。形成する膜厚を０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下とすることにより、ワイヤの解きほぐれ性を確保しつつワイヤと半導体素子との接続性をも確保することができた。

【0016】

半導体の高集積化によるパッドピッチの縮小に対応すべく、ボンダではワイヤに屈曲をつけて台形状に接続するなど高度な制御を行っている。このような制御により、ボンディング時にワイヤに過酷な動作を強いることになる。さらに生産性向上のため、ボンディング速度が２倍に増大している。３ｎｍ以下の厚さの有機被膜を有する上記従来のボンディングワイヤを用いて、ワイヤに過酷な動作を強いるようなワイヤボンディングを行ったところ、ワイヤや表面の有機被膜とキャピラリとが摩擦力で削りあい、ワイヤ削れが発生するようになった。ワイヤ削れが発生すると、ボンディングした隣接ワイヤ間でショートが発生する問題が生じている。

【0017】

また、３ｎｍ以下の厚さの有機被膜を有する上記従来のボンディングワイヤを用いて連続ボンディングを行うと、キャピラリ先端部に汚れが堆積し、キャピラリ汚れに起因して半導体素子とワイヤとの接続不良が発生することとなる。キャピラリに付着した汚れ物質をＥＤＸを用いて分析したところ、硫化物が主体であることが判明した。そこで、ボンディングワイヤをケミカルフィルターが設置されていないクリーンルーム内に７日間曝露し、曝露前と曝露後のワイヤを超純水中で煮沸し、超純水中に溶出したＳＯ₄^2-イオンとＮＨ₄⁺イオンをイオンクロマトグラフィーで定量分析した。その結果、ＳＯ₄^2-イオンは曝露前２．９ｎｇ／ｃｍ²から曝露後２１．０ｎｇ／ｃｍ²に増加し、ＮＨ₄⁺イオンは曝露前０．７ｎｇ／ｃｍ²から曝露後１１．７ｎｇ／ｃｍ²に増加していた。この結果から、ケミカルフィルターが設置されていないクリーンルーム内にボンディングワイヤを保管しているときにワイヤ表面に硫化物が付着し、付着した硫化物がボンディング時にキャピラリに堆積し、キャピラリ汚れとして成長するものと推定される。

【0018】

これに対し本発明においては、ボンディングワイヤ表面の有機被膜組成として、炭素を１５〜２１有する陽イオン系界面活性剤（以下「Ａ系成分」という。）と炭素を１５〜２０有する非イオン系界面活性剤（以下「Ｂ系成分」という。）の一方又は両方を含有するとともに、炭素を１〜６有するアミン（以下「Ｃ系成分」という。）を含有することにより、これら問題を解決できることを明らかにした。

【0019】

Ａ系成分とＢ系成分はいずれも、分子量が２５０〜３５０程度と分子量が大きく、これら成分のみで有機被膜を形成した上で被膜厚さを３ｎｍ以下と薄くすると、ワイヤ表面の単位面積あたりに付着する分子の数が十分ではなくなる。それに対してＣ系成分は分子量が３０〜１５０程度と分子量が小さい。そのため、Ａ系成分とＢ系成分の一方又は両方に加えてＣ系成分を含有させることにより、厚さが同じく３ｎｍ以下であっても、ワイヤ表面の単位面積あたりに付着する分子の数を増大させることができる。有機被膜を構成する有機物は、各分子の炭化水素鎖の一端にある吸着基がワイヤ表面の吸着サイトに吸着していると考えられる。ワイヤ表面単位面積あたりに付着する分子の数が少ないと、ワイヤ表面に存在する吸着サイトの一部が有機被膜の有機物によって埋められずに残存する。それに対し、ワイヤ表面単位面積あたりに付着する分子の数が増大すると、ワイヤ表面の吸着サイトのうち、有機物によって埋められずに残存する吸着サイトが減少することになる。大気中のＳＯ_Xはワイヤ表面の吸着サイトに吸着するので、吸着サイトが有機物によって埋められていれば大気中のＳＯ_Xのワイヤ表面への吸着を抑制することが可能となるものと推測される。また、ボンディング時のワイヤ削れの減少についても、分子量の大きなＡ系成分Ｂ系成分と分子量の小さなＣ系成分をともに含有することにより、ワイヤ表面の有機被膜がより均一に形成されていることに起因していると推定される。

【0020】

Ａ系成分として陽イオン系界面活性剤、Ｂ系成分として非イオン性界面活性剤、Ｃ系成分としてアミンを用いることにしたのは、これら成分は分子の一端に吸着基を有し、この吸着基がワイヤ表面の吸着サイトに吸着して良好な有機被膜を形成することが可能だからである。また、Ａ系成分として炭素を１５〜２１有する陽イオン系界面活性剤を用い、Ｂ系成分として炭素を１５〜２０有する非イオン系界面活性剤を用いることにしたのは、このような炭素含有量において、本発明の有機被膜の分子量が多い成分として好適な分子量となるからである。Ａ系成分、Ｂ系成分とも、その炭素の量が多すぎても少なすぎても、ワイヤ削れ性が悪化したり、大気中のＳＯｘが吸着し易くなり、吸着物質によるキャピラリ汚れが多くなるが、本発明で規定する炭素量の範囲であればこのような問題が発生することがない。さらにＣ系成分として炭素を１〜６有するアミンを用いることにしたのは、このような炭素含有量において、本発明の有機被膜の分子量が少ない成分として好適な分子量となるからである。Ｃ系成分の炭素の量が多すぎるとワイヤ表面の単位面積あたりに付着する分子の数が不十分となるが、Ｃ系成分の炭素の量が１〜６の範囲であればこのような問題が発生することがない。

【0021】

有機被膜としてＣ系成分とＡ系成分を含有する場合は、従来に比較してワイヤ削れ性の改善を得ることができる。またＣ系成分とＢ系成分を含有する場合は、従来に比較してワイヤ削れ性、キャピラリの汚れを改善することができる。Ｃ系成分とＡ系成分Ｂ系成分をいずれも含有する場合は、従来に比較してワイヤ削れ性がより一層改善されるとともに、キャピラリ汚れを改善することができる。またいずれの水準でも、解きほぐれ性と半導体素子との接合性については従来と同等の品質を得ることができる。

【0022】

なお、有機被膜としてＣ系成分のみを含有し、Ａ系成分Ｂ系成分を含有しない組成とした場合には、有機被膜厚さが３ｎｍ以下であると解きほぐれ性が優れず、有機被膜厚さを３ｎｍ超とするとワイヤと半導体素子との接続性が悪化するとともに解きほぐれ性も十分に得ることができない。そのため、本発明の効果を発揮することができない。

【0023】

次に、Ａ系成分、Ｂ系成分、Ｃ系成分それぞれについて、有機被膜中に本発明の効果を奏するに足りる含有量で含有していることを評価する評価方法について説明する。ワイヤ表面の有機被膜中の含有成分について、ＴＯＦ−ＳＩＭＳ分析を用いる。ＴＯＦ−ＳＩＭＳ（Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry）は、固体表面に１次イオンを照射することによってスパッタアウトされた２次イオンを、飛行時間型の質量分析器を用いて分析し、得られる２次イオンスペクトルより試料表面の構造解析を行う手法である。検出された物質毎に２次イオンスペクトル強度を計測することができる。本発明においては、金属製ワイヤの主成分金属による２次イオンスペクトルのピーク強度を１として２次イオンスペクトル強度を規格化する。金ボンディングワイヤであれば金の２次イオンスペクトルのピーク強度を１と規格化する。なお、ＴＯＦ−ＳＩＭＳ分析による２次イオンスペクトル強度評価に際しては、ＴＯＦ−ＳＩＭＳ分析の測定ばらつきを考慮し、３点以上の測定値の平均をもって２次イオンスペクトル強度評価とすると好ましい。

【0024】

本発明においては、まずＣ系成分に起因する２次イオンスペクトルの少なくとも１つのピーク強度が１以上であることが必要である。Ｃ系成分として、炭素を１〜６有するアミンの１種以上を含有することができる。また、Ａ系成分を含有する場合、Ａ系成分に起因する２次イオンスペクトルの少なくとも１つのピーク強度が１以上であることが必要である。Ａ系成分として炭素を１５〜２１有する陽イオン系界面活性剤の１種以上を含有することができる。さらにＢ系成分を含有する場合、Ｂ系成分に起因する２次イオンスペクトルの少なくとも１つのピーク強度が０．１以上であることが必要である。Ｂ系成分として、炭素を１５〜２０有する非イオン系界面活性剤の１種以上を含有することができる。Ｃ系成分起因の２次イオンスペクトル強度が上記条件を満足し、Ａ系成分とＢ系成分の一方又は両方について、それぞれの成分起因の２次イオンスペクトル強度が上記条件を満足するような有機被膜を形成しているときに、本発明の効果を発揮することができる。

【0025】

炭素を１５〜２１有する陽イオン系界面活性剤（Ａ系成分）として、好ましくは、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムブロマイト、テトラブチルアンモニウムハイドロオキサイト、テトラブチルアンモニウムハイドロジェンサルフェート、ベンジルトリブチルアンモニウムクロライドの１種又は２種以上を用いることができる。

【0026】

炭素を１５〜２０有する非イオン系界面活性剤（Ｂ系成分）として、好ましくは、ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド、ラウリン酸ジエタノールアミド、ミスチン酸ジエタノールアミド、ステアリン酸モノエタノールアミド、ラウリン酸モノイソプロパノールアミド、ラウリルグルコシドの１種又は２種以上を用いることができる。

【0027】

炭素を１〜６有するアミン（Ｃ系成分）として、好ましくは、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノメタノールアミン、ジメタノールアミン、トリメタノールアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンの１種又は２種以上を用いることができる。

【0028】

次に本発明のボンディングワイヤの製造方法について説明する。

【0029】

本発明において、伸線加工と熱処理が完了したボンディングワイヤについて、有機被膜を構成する成分を溶解した塗布液中に浸漬することにより、ボンディングワイヤ表面に有機被膜を形成することができる。塗布液の溶媒として水を用い、水溶液とすると好ましい。溶媒としてＩＰＡ等のアルコールを用いることもできる。塗布液中に、Ｃ系成分として炭素を１〜６有するアミンの１種以上を合計で０．００１〜０．１質量％含有し、Ａ系成分として炭素を１５〜２１有する陽イオン系界面活性剤の１種以上を合計で０．００５〜０．１質量％、及び／又は、Ｂ系成分として炭素を１５〜２０有する非イオン系界面活性剤の１種以上を合計で０．００５〜０．０５質量％含有させる。Ａ系成分、Ｂ系成分、Ｃ系成分それぞれの塗布液中含有量が上記範囲よりも少ない場合には、ボンディングワイヤ表面の有機被膜中の含有量として、本発明の効果を発揮するに足りる含有量を実現することができない。また、Ａ系成分、Ｂ系成分、Ｃ系成分それぞれの塗布液中含有量が上記範囲よりも多い場合には、接合性が悪化する問題が発生する。形成する有機被膜の厚み調整は、金属製ワイヤを塗布液中に浸漬する浸漬時間を調整することにより調整することができる。本発明においては、ＡＥＳ分析による有機被膜の厚みをＳｉＯ₂換算で０．５〜３ｎｍとする。準備した塗布液中に金属製ワイヤを浸漬する浸漬時間を、０．０１〜１秒の範囲内で調整することとすれば、有機被膜の厚みを上記必要な厚み範囲内とする適切な浸漬時間を決定することが可能である。

【実施例】

【0030】

ボンディングワイヤとして直径２３μｍの金ボンディングワイヤを用い、本発明を適用した。伸線加工と熱処理が完了したボンディングワイヤを、有機被膜を形成する成分を溶解した常温の水溶液中に所定時間浸漬することにより、ボンディングワイヤ表面に有機被膜を塗布した。

【0031】

有機被膜の厚み測定はＡＥＳ分析によって行い、ＳｉＯ₂換算によって有機被膜の厚みを評価した。ＡＥＳ分析として、装置はＳＡＭ−６７０（ＰＨＩ社製、ＦＥ型）を用い、電子ビーム条件は１０ｋＶ，１０ｎＡ、ビームサイズ＝０．０４μｍとし、イオンビーム条件はＡｒ、３ｋＶ、スパッター速度＝４Å／分（ＳｉＯ₂の場合）として、塗布皮膜厚（Ｃ膜厚）をＡｒをスパッタリングして、ＳｉＯ₂換算で測定した。各評価水準についてＮ数３の平均値で評価を行った。

【0032】

また有機被膜中の含有成分についてはＴＯＦ−ＳＩＭＳ分析によって行い、金属製ワイヤの主成分金属である金の２次イオンスペクトルのピーク強度を１として規格化した。ＴＯＦ−ＳＩＭＳ分析として、装置はＴＯＦ．ＳＩＭＳ ５（ＩＯＮ−ＴＯＦ社製）を用い、１次イオンはＢｉ₃⁺⁺、１次イオンエネルギーは２５ｋＶ、検出される正２次イオンのピーク強度を主成分金属のピーク強度を１として規格化して測定した。各評価水準についてＮ数３の平均値で評価を行った。

【0033】

ワイヤ解きほぐれ性評価方法：
ボンディングワイヤを巻き胴直径５０ｍｍのスプールに巻き取り、スプールを９ｒｐｍの回転速度で１５分間回転させつつ３０ｃｍの高さからワイヤを垂らしてワイヤを巻きほどしたとき、ワイヤが繰り出される位置によって解きほぐれ性を評価した。スプール８からボンディングワイヤ１が繰り出される位置９が、図１（ａ）のようにＡの領域であれば良好（○）、Ｂ〜Ｄの領域であれば不良（×）と評価した。図１（ｂ）はＢの領域から繰り出されている。各評価水準についてＮ数５の評価を行った。

【0034】

ワイヤと電極との接合性評価方法：
基板上の第１電極にボンディングワイヤをボール接合して第１接合部を形成し、第２電極にボンディングワイヤをウェッジ接合して第２接合部を形成した。装置はＵＴＣ−１０００（新川製）を用い、基板にマウントされたチップ上にボンディングした。接合性評価装置はｓｅｒｉｅｓ５０００（Ｄａｇｅ製）を用い、接合強度を測定した。各評価水準についてＮ数３０の平均値で評価を行った。従来使用されていた塗布剤と接合性が同等な場合を（○）、悪化する場合を（×）とした。

【0035】

ワイヤ削れの評価方法：
第１電極の上にボール接合によって第１接合部を形成した後、キャピラリを図２に示す軌跡で動かすことによってワイヤに台形状の屈曲を形成し、第２電極にウェッジ接合によって第２接合部を形成した。図２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順でボンディングが進行する。キャピラリ７はキャピラリの軌跡１０に沿って運動する。まず半導体基板２上の第１電極３に第１接合部４が形成され、その後、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順でキャピラリ７が移動することにより、図２（ｃ）に示すようなボンディングワイヤ１の台形形状が形成され、最後に第２電極５の上に第２接合部６が形成される。このとき、図２（ｂ）に示す軌跡１０の過程でできる台形状の屈曲部が、主にワイヤ削れ発生位置１１となる。屈曲部の下の部分をＳＥＭにて観察し、ワイヤの削れ状態を評価した。各評価水準についてＮ数２００の評価を行った。削れひげが全く発生しない場合を（○）、１０μｍ以下のひげが一つでもある場合を（△）、１０μｍ以上のひげが一つでもある場合を（×）とした。

【0036】

キャピラリ汚れの評価方法：
ＵＴＣ−１０００を用いて、スパン１ｍｍのワイヤを２０万連続ボンディングして評価した。初期状態のワイヤと、ケミカルフィルターが設置されていないクリーンルームにて１週間暴露したワイヤとを用いて、２０万ボンド使用後のキャピラリ先端部の汚れの状態をＳＥＭにて評価した。各評価水準についてＮ数３の評価を行った。従来使用されていた塗布剤より汚れが少ない場合を（○）、同等な場合を（△）、多い場合を（×）とした。

【0037】

本発明例については、Ａ系成分、Ｂ系成分、Ｃ系成分として表１に示す物質を用い、比較例については表１の比較例に示すＤ系成分を用い、いずれも表２に示す条件で有機被膜の塗布を行った。結果を同じ表２に示す。

【0038】

【表1】

【0039】

【表2】

【0040】

本発明例Ｎｏ．１〜２８は、いずれも有機被膜厚みが本発明範囲内であり、またＴＯＦ−ＳＩＭＳ分析によるピーク強度としてＣ系成分とＡ系成分及び／又はＢ系成分のピーク強度が本発明範囲内である。

【0041】

本発明例Ｎｏ．１〜７は、有機被膜としてＣ系成分とＡ系成分を含有し、比較例Ｎｏ．２９〜３１に比較してワイヤ削れ性の改善を得ることができた。本発明例Ｎｏ．８〜１３は、Ｃ系成分とＢ系成分を含有し、比較例Ｎｏ．２９〜３１に比較してワイヤ削れ性、キャピラリの汚れを改善することができた。本発明例Ｎｏ．１４〜２８は、Ｃ系成分とＡ系成分Ｂ系成分をいずれも含有し、従来に比較してワイヤ削れ性がより一層改善し、キャピラリ汚れも改善することができた。また本発明例Ｎｏ．１〜２８のいずれも、解きほぐれ性と半導体素子との接合性については従来と同等の品質を得ることができた。

【0042】

ＴＯＦ−ＳＩＭＳ分析の２次イオンスペクトルとして、本発明例Ｎｏ．１においては、Ａ系成分であるラウリルトリメチルアンモニウムクロライドに起因するピークとしてＣ₁₅Ｈ₃₄Ｎ⁺のピークが観察され、Ｃ系成分であるジメチルアミンに起因するピークとしてＣ₂Ｈ₆Ｎ⁺のピークが観察された。本発明例Ｎｏ．１０においては、Ｂ系成分であるミスチン酸ジエタノールアミドに起因するピークとしてＣ₁₇Ｈ₃₆ＮＯ⁺のピークが観察され、Ｃ系成分であるジエチルアミンに起因するピークとしてＣ₃Ｈ₁₀Ｎ⁺のピークが観察された。

【符号の説明】

【0043】

１ ボンディングワイヤ
２ 半導体基板
３ 第１電極
４ 第１接合部
５ 第２電極
６ 第２接合部
７ キャピラリ
８ スプール
９ ワイヤが繰り出される位置
１０ キャピラリの軌跡
１１ ワイヤ削れ発生位置

【図1】

【図2】