半導体装置
【課題】 Ａｕ溶融ボールをＡｌパッドへボンディングする時に溶融金属の表面上に浮き上がる酸化物の均一な半球状の薄膜バリアによって溶融ボールの拡がりを抑制した半導体装置を提供することにある。本発明の他の課題は、純金に対する微量添加元素の表面への析出を利用して細線の表面に微量添加元素を濃縮させ、それらの高濃度の微量添加元素を酸化することによって細線の表面に安定した所定の薄い酸化物の均一な層を形成した半導体装置を提供する。
【解決手段】 純度９９．９９質量％以上のＡｕからなる極細線が酸化性雰囲気下でＡｌパッドへボール・ボンディングされた半導体装置において、該接合されたＡｕボールの最大直径が極細線の線径の２倍以下であり、かつ、そのボール部の表層として８ｎｍ〜２０ｎｍ厚の微量添加元素の酸化物層が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【解決手段】 純度９９．９９質量％以上のＡｕからなる極細線が酸化性雰囲気下でＡｌパッドへボール・ボンディングされた半導体装置において、該接合されたＡｕボールの最大直径が極細線の線径の２倍以下であり、かつ、そのボール部の表層として８ｎｍ〜２０ｎｍ厚の微量添加元素の酸化物層が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップのＡｌ電極と９９．９９質量％以上のＡｕからなる極細線とがボール・ボンディングされた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来よりＩＣやトランジスタなどの集積回路素子上の純ＡｌまたはＡｌを主成分とする合金、例えば純ＡｌあるいはＡｌ−１％Ｓｉ合金やＡｌ−０．５％Ｃｕ合金やＡｌ−０．５％Ｃｕ−１％Ｓｉ％合金からなる電極パッドと、リードフレームやセラミック基板上の導体配線との間を接続する純度９９．９９質量％以上のＡｕ極細線としては、線径が２５μｍのものが一般的に利用されている。最近では、半導体装置の一層の高集積化および小型化、薄型化および高機能化に伴い、半導体装置の大きさが小さくなっている。それに伴って、Ａｌパッドの大きさも１００μｍ角から６０μｍ角へと小さくなり、かつ、入出力端子の数が増大してきている。
このようなチップ電極パッドの大きさが縮小される背景から、接続すべき外部接続電極の密度が飛躍的に高まりつつある。そのためボール・ボンディングするためのパッドの接合領域やパッドのピッチ間隔は狭小化されている。この狭小化に対応するため極細線の線径を細くすることによって極細線のボール径を小さくすることが考えられてきた。しかしながら、ボール径が微小になればなるほど、Ａｕボールの高真球度が必要とされる。これまでの１００μｍ角Ａｌパッドの場合には、Ａｕボールが多少いびつになることがあっても、あるいは、Ａｌパッド上へ溶け拡がりの生じることがあっても、Ａｌパッドが広いので問題にはならなかった。しかし、Ａｌパッドが６０μｍ角へと小さくなると、これまで許容されていた多少のいびつさやわずかな溶け拡がりまでが問題になってきた。更には、Ａｌパッドへのボール・ボンディング時における圧着ボール径の形状の安定性を確保したり、狭小な接合領域への接合性を確保したりすることも重要である。
【０００３】
この解決手段として極細線の表面層の機械的強度を高める方法が従来から数多く提案されている。たとえば、特開昭６０−１４５３６３号公報（特許文献１）には「表面にめっきまたは蒸着を施した金属材料をその再結晶温度以上に加熱後、断面減少率１５％以上の加工を行い、さらに再結晶温度以上に加熱する工程を含むことを特徴とする成分濃度勾配を有する合金の製造方法」が開示され、特許第２７０８５７３号公報（特許文献２）には「導体細線の表面に、合金元素或いは高濃度合金を被覆し、該導体細線に、その外周部から中心部にかけて、連続的に合金元素の濃度が変化する拡散処理を行ったのち、線引きすることを特徴とする半導体用ボンディング細線の製造方法」が開示されている。また、特開平６−７７２７４号公報（特許文献３）には「ワイヤ本体にセラミックス層が被覆され、かつこのセラミックス層が、上記ワイヤ本体の線径の１／５００〜１／２５も膜厚に設定されたことを特徴とする半導体用ボンディングワイヤ」が開示されている。しかしながら、表面層の機械的強度を高めたこれらの極細線は、異種金属等からなる一定の厚さを有する表面層を接合しているため接合界面の接着強度が強い部分と弱い部分を有しており、細線化によって不十分な接合個所が顕在化して接合不良が生じてしまうことがある。また、表面層の機械的強度を高めたこれらのワイヤであっても、ボール・ボンィングの際には電気トーチによる放電等で溶融または半溶融ボールを作るため、通常の溶解法で合金化され鋳造された純度９９．９９質量％以上のＡｕからなる極細線と異なることがなくなってしまう。
【０００４】
一方、微量添加元素をＡｕに添加して最終的にＡｕの純度を９９．９９質量％以上にする通常の溶解法では、酸化性雰囲気下でボールをＡｌパッドへ接合する時にボールの結晶粒界が多くなるように微量添加元素を添加しておくと、Ａｕの真球ボールが得られやすいが、複雑な微量添加元素の添加によってＡｕボールが硬くなりすぎ、ボール接合時にＳｉチップの損傷をもたらすという欠点があった。これまでこれらの問題は溶融ボールの表面に存在する微量添加元素の酸化物が引き起こすと考えられていたため、微量添加元素の酸化物層を初めから生じないようにしたり、できるだけ取り除こうとしたりして余分な費用をかけていた。例えば、極細線の表面を有機物質で被覆したり、還元性雰囲気下でボール・ボンディングしたりしていた。
【０００５】
特に、半導体デバイスの軽薄短小化が一段と進む近年の半導体製造では、チップ電極の接合可能面積の狭小化によりアーク放電によって溶融されるＡｕボールの直径も小さくなるため、従来のように高荷重、高出力での接合がますます難しくなってきている。例えば、低荷重で超音波発振させる高出力のボンディング装置によって複雑な微量添加元素を添加したＡｕ溶融ボールを微小なＡｌパッドの接合領域へ強く押し当てずに接合しようとすると、圧着ボール径の超音波発振方向へ潰れる度合いが大きくなり、Ａｕボールのわずかな溶け拡がりがＡｌパッドの接合領域からはみだすという問題が生じる。他方、Ａｕ溶融ボールを微小なＡｌパッドの接合領域へ強く押し当てて接合しようとすると、硬いＡｕボールの中心がＡｌパッドの一点へ押し付けられる結果ボール接合時にＡｌパッドの下のＳｉチップの損傷をもたらす。これらの欠点は極細線の線径が細くなればなるほど極細線自身の剛性が失われていくため微小な接合領域への圧着ボール径の安定化が図れなくなっていくという課題に発展する。
【０００６】
本発明の目的は、純金ボールの表面に微量添加元素の酸化物の均一な薄い層を形成することによって、その酸化物層が接合時に溶融ボールの溶け拡がりのバリア層となり、狭小なＡｌパッドの接合領域へ安定した接合性を確保した半導体装置を提供するものである。たとえ低荷重で超音波発振させる高出力のボンディング装置を利用しても、圧着ボールの圧着とは異なる方向へ溶融Ａｕボールが溶け拡がるのを抑制した半導体装置を提供することである。すなわち、これまでは純金は酸化しないものと信じられていたため、Ａｕ極細線の表面に酸化物層を積極的に形成させるという概念はなく、添加元素の酸化物層がたまたま表層として形成されることがあっても全長にわたって均一に形成されていなかった。そのためたまたま発生したボンディング不良の半導体装置を詳細に分析して、溶融ボールの表層の上部で異常に凝集した酸化物を見つけ出し、この異常に凝集した酸化物が半導体チップへボンディングする際にチップ割れを起こす原因であると結論付けていた。このような現象は、極細線の表層として形成された析出物の酸化物層が均一のものでなければ、熱併用超音波ボンディング法や単純な超音波ボンディング法でも大なり小なり生じていると予想される。
【０００７】
【特許文献１】特開昭６０−１４５３６３号公報
【特許文献２】特許第２７０８５７３号公報
【特許文献３】特開平６−７７２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、Ａｕ溶融ボールをＡｌパッドへボンディングする時に溶融金属の表面上に浮き上がる酸化物の均一な半球状の薄膜バリアによって溶融ボールの拡がりを抑制した半導体装置を提供することにある。本発明の他の課題は、純金に対する微量添加元素の表面への析出を利用して細線の表面に微量添加元素を濃縮させ、それらの高濃度の微量添加元素を酸化することによって細線の表面に安定した所定の薄い酸化物の均一な層を形成した半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、以下に示す半導体装置が提供される。
（１）純度９９．９９質量％以上のＡｕからなる極細線が酸化性雰囲気下でＡｌパッドへボール・ボンディングされた半導体装置において、該接合されたＡｕボールの最大直径が極細線の線径の２倍以下であり、かつ、そのボール部の表層として８ｎｍ〜２０ｎｍ厚の微量添加元素の酸化物層が形成されていることを特徴とする半導体装置。
（２）極細線の線径が２５μｍ以下である前記（１）に記載の半導体装置。
（３）Ａｕボールの最大直径が５０μｍ以下である前記（１）または（２）に記載の半導体装置。
（４）微量添加元素の酸化物層が極細線の表面から中心方向へ連続的に濃度が減少している前記（１）〜（３）のいずれかに記載の半導体装置。
（５）微量添加元素が低融点金属Ａである前記（１）〜（４）のいずれかに記載の半導体装置。
（６）低融点金属Ａが、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、ＳｂおよびＧａの中から選ばれる少なくとも１種である前記（５）に記載の半導体装置。
（７）微量添加元素が、その酸化物の標準生成自由エネルギーが炭素の標準生成自由エネルギーよりも低い金属Ｂである前記（１）〜（４）のいずれかに記載の半導体装置。
（８）金属ＢがＣａ、Ｂｅ、Ｍｇ、ＭｎおよびＣｅの中から選ばれる少なくとも１種である前記（７）に記載の半導体装置。
（９）微量添加元素が低融点金属Ａおよび金属Ｂの双方を含有している前記（１）〜（４）のいずれかに記載の半導体装置。
（１０）低融点金属ＡがＩｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、ＳｂおよびＧａの中から選ばれる少なくとも１種であり、金属Ｂが、Ｃａ、Ｂｅ、Ｍｇ、ＭｎおよびＣｅの中から選ばれる少なくとも１種である前記（９）に記載の半導体装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の極細線表層の酸化物は異種金属を被覆したものではないので、接合界面からはく離するなどの接合不良が生じることがない。しかも、ボンディング用細線として純金表面への微量金属の析出を利用した、連続的に微量添加元素の濃度が変化する安定した細線構造のものを用いるため、ボンディング時に均一な析出物の酸化物層が形成され、そしてこの酸化物の剛性を利用してボンディングワイヤをチップ電極へ押し潰すことができるので、狭小なＡｌパッドの接合領域へ接合する際の接合性を確保することができる。また、純金への微量金属の析出を利用するので、一方では溶融Ａｕボールの表面は微量添加元素を数％存在させることもでき、高濃度の微量添加元素が酸化されることによって溶融Ａｕボールの表面に安定した所定の酸化物の層を形成することができ、純金の表層内部を保護して表面傷が付きにくい効果もある。他方、溶融Ａｕボール線の内部は微量添加元素を数ｐｐｍ以下の濃度までこれまで通りコントロールすることができる。
【００１１】
これらの濃度コントロールの効果を組み合わせることによって、極細線をボンディングする時にＡｌパッド上のチップ電極やリードへの損傷を抑制することができ、より狭小なＡｌパッドの接合領域へ接合する際でも溶融ボールの半球形状を確保することができ、半導体装置の更なる小型化及び薄型化が可能になる。純金の場合は、特にＩｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、ＳｂおよびＧａ、並びにＣａ．Ｂｅ．Ｍｇ、ＭｎおよびＣｅの微量金属がボール・ボンディングや超音波併用ボール・ボンディングに最適である。また、安定な所定の酸化物の層をその表面に形成した溶融Ａｕボールをボンディングする際に、必要な酸化物が供給されるよう酸化性雰囲気下でボール・ボンディング等するので、たとえ表面の酸化物が純金の内部へ移動しても、表面には新たな微量金属が析出してくるので、新たな酸化物を絶えず補充することができ、均一な膜厚を保持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
純金を一定温度で加熱すると、純金以外の残りの元素（不純元素）が表面に高濃度で析出し、純金表面には該不純元素からなる表面層が形成されることは知られている。この表面層における不純元素の濃縮の度合いは、使用する純金中に残存する元素の種類や濃度、純金表面の清浄度、あるいは、微量添加元素の種類・添加量などのわずかな違いによって大幅に異なるため、一概に定めることができない。また、複数の微量添加元素を添加した場合は、表面の自由エネルギーを減少させる効果の最も強い元素が表面を覆い、優先的に酸化する。そこで、酸化しない純金であっても、微量添加元素を表面へ析出させることによって微量添加元素が表面に濃縮される結果、金等が酸化しないにもかかわらず、９９．９９％以上の純金であってもこれらの微量添加元素を純金の表面で酸化することができる。この場合、大気中の酸素と結合しやすい元素（酸化物層の表層に存在する元素）と純金と結合しやすい元素（酸化物層の最下層に存在する元素）とがある。この酸素と結合しやすい微量添加元素は低融点金属Ａまたはその酸化物の標準生成自由エネルギーが炭素の標準生成自由エネルギーよりも低い金属元素Ｂである。
【００１３】
そして、この酸素と結合しやすい微量添加元素を酸化物層に安定して分散させることによって、その極細線の中心方向に連続的に濃度が減少している微量添加元素の酸化物の薄い層構造を安定させることができる。このとき、純金と結合しやすい元素を混在させると、溶融した硬い純金ボールと酸化物の層によってＳｉチップが損傷したり酸化物の層が形成されなかったりして複雑な現象が生じる。よって、純金に含有させる不純元素は、大気中の酸素と結合しやすい元素だけで構成されることが好ましい。この酸素と結合しやすい微量添加元素の酸化物の層をボンディング時のボール形成に利用すると、まず真球形状の溶融したボールに対して表層の酸化物層がいち早く冷却され殻となって真球形状を保持する。しかも、ボンディング時には、ＡｌパッドとのＡｌとＡｕとの接合性は酸化物の層が薄いので問題とならず、ＡｌパッドとＡｕの溶融ボールとが半球状に接合される。接合される際には薄い酸化物の層が内部の溶融したＡｕの溶け拡がりを防止するので、小径Ａｕボールをそのまま狭小のＡｌパッドへ接合できる。このようにして半導体装置が完成されるものと考えられる。
【００１４】
Ａｕ表面への析出を起こさせる代表的な金属元素としては、表面エネルギーや元素半径などとの関係から、Ｃａ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｔｃ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｗ、Ｒｅ、及び希土類元素などが知られているが、Ａｕ表面上の酸素と結合しやすい微量添加元素は低融点金属Ａまたは金属元素Ｂである。低融点金属Ａとしては、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、ＳｂおよびＧａがある。金属元素Ｂとしては、Ｃａ、Ｂｅ、Ｍｇ、ＭｎおよびＣｅである。これらの元素Ｂは形成された酸化物が溶融しても極細線の表面から移動していかないので、ボール・ボンディングや超音波併用ボール・ボンディングに最適である。
【００１５】
本発明で微量添加元素として用いる金属Ａにおいて、その添加量を示すと、Ａｕ中に含まれる割合として、Ｉｎ：５〜５０ｐｐｍ（質量ｐｐｍ）、好ましくは１０〜４０ｐｐｍ、Ｓｎ：５〜５０ｐｐｍ（質量ｐｐｍ）、好ましくは１０〜４０ｐｐｍ、Ｂｉ：５〜５０ｐｐｍ（質量ｐｐｍ）、好ましくは５〜４０ｐｐｍ、Ｐｂ：５〜５０ｐｐｍ（質量ｐｐｍ）、好ましくは１０〜４０ｐｐｍ、Ｓｂ：５〜５０ｐｐｍ（質量ｐｐｍ）、好ましくは１０〜４０ｐｐｍ、Ｇａ：５〜５０ｐｐｍ（質量ｐｐｍ）、好ましくは１０〜４０ｐｐｍである。Ａｕ中に含まれる金属Ａの合計量は、５〜６０ｐｐｍ、好ましくは１０〜５０ｐｐｍである。
本発明において用いる好ましい金属Ａは、Ｉｎ、ＳｎおよびＢｉである。
【００１６】
本発明で微量添加元素として用いる金属Ｂにおいて、その添加量を示すと、Ａｕ中に含まれる割合として、Ｃａ：５〜５０ｐｐｍ（質量ｐｐｍ）、好ましくは１０〜４０ｐｐｍ、Ｂｅ：１〜５０ｐｐｍ（質量ｐｐｍ）、好ましくは５〜４０ｐｐｍ、Ｍｇ：５〜５０ｐｐｍ（質量ｐｐｍ）、好ましくは１０〜４０ｐｐｍ、Ｍｎ：５〜５０ｐｐｍ（質量ｐｐｍ）、好ましくは１０〜４０ｐｐｍ、Ｃｅ：５〜５０ｐｐｍ（質量ｐｐｍ）、好ましくは１０〜４０ｐｐｍ、Ａｕ中に含まれる金属Ｂの合計量は、３〜６０ｐｐｍ、好ましくは５〜５０ｐｐｍである。
本発明において用いる好ましい金属Ｂは、Ｂｅ、ＣａおよびＭｇである。
【００１７】
本発明で用いる微量添加元素は、金属Ａと金属Ｂの混合物からなることができる。この場合Ａｕ中に含まれる金属Ａと金属Ｂの合計量は、５〜１００ｐｐｍ、好ましくは１０〜１００ｐｐｍである。
金属Ａと金属Ｂの好ましい組合せは、Ｉｎ／Ｃａ、Ｓｎ／Ｂｅ、Ｉｎ／Ｓｎ／Ｃａ等である。
【００１８】
ボンディング後のボールに形成される微量添加元素の酸化物層の厚さは８ｎｍ〜２０ｎｍ、好ましくは１０〜２０ｎｍである。２０ｎｍよりも厚くなると、Ａｌパッドの狭小領域へボンディングする時に厚い酸化物の層を接合するに十分な極細線の押し付け力が必要となり、半導体のチップ電極を破損するおそれがあるからである。逆に、８ｎｍ未満の場合は、微量添加元素の酸化物の均一な膜を形成することが困難となって溶融ボールの真球形状や半球形状を安定して形成することができなくなり、狭小なＡｌパッドへ正確に接合することができなくなるからである。なお、純金と微量添加元素の組み合わせによって表面へ析出がしやすいものとしにくいものがあり、また析出させる温度条件などによっても微量添加元素の酸化物の量すなわち層の厚さは異なる。例えば、酸化条件としては、大気酸化、真空下での酸素雰囲気による酸化あるいは高酸素圧酸化、オゾンガスによる酸化などがあるが、酸化時間にはあまり影響されない。
【００１９】
なお、本明細書で言う酸化物層は、Ａｕボール中に含まれる微量不純元素の酸化物からなるもので、Ａｕボールの表面層として形成されたものである。Ａｕボールの表面層として形成された酸化物層において、その酸化物の濃度は、ボール表面からボール中心に向けて、徐々に低下している。
Ａｕボールの最大直径は、ボール・ボンディングに用いる極細線の直径の２倍以下、好ましくは１．８倍以下であり、その下限値は、通常、１．４倍である。該極細線の線径は、好ましくは１０〜２５μｍ、特に１５〜２５μｍである。
Ａｕボールの最大直径は、通常、５０μｍ以下、好ましくは、４５μｍ以下であり、その下限値は、通常３５μｍである。
【実施例】
【００２０】
次に本発明を実施例により詳細に説明する。
【００２１】
実施例１
純度９９．９９９重量％の高純度金に微量金属として表１に記載の数値（質量ｐｐｍ）になるように配合した実施品の成分組成を添加し、真空溶解炉で溶解鋳造した。これを伸線加工して、線径が２５μｍのところで最終熱処理し、伸び率を４％に調整した。この極細線を６０μｍ角のＡｌパッド上へ大気中で次の条件下でボール・ボンディングしたところ、すべてのボールが６０μｍ角のＡｌパッド内に形成されていた。その結果を表１の右欄に示す。
ボール・ボンディング条件：
（１）ボンダー：一般に市販されているワイヤボンダー
（２）キャピラリー：一般汎用のセラミック製キャピラリー
（３）ボンディング温度：２００℃
（４）初期ボール狙い：３８μｍ
（５）圧着ボール径：４５±５μｍ
（６）圧着ボール厚：８±４μｍ
（７）ボンディング総数：１００ワイヤ
【００２２】
実施例２
接合ボールの上面に半球状の酸化物の殻が形成されていたので、表面酸化した半球状の酸化物の代表的な殻についてバーキンエルマー社製オージェ電子分光分析装置によって毎分５ｎｍのスパッタ速度でその表面から中心方向への酸化物濃度を調べたところ、表１の右欄の結果を得た。
【００２３】
比較例１
純度９９．９９９重量％の高純度金に微量金属として表の左欄に記載の比較品の成分組成を添加し、真空溶解炉で溶解鋳造した。これを実施例１と同様にしてＡｌパッド上へ大気中でボール・ボンディングし、表２の右欄の結果を得た。
【００２４】
比較例２〜８
また、実施例２と同様にして酸化物濃度を調べたところ、表２の右欄の結果を得た。
なお、表１および表２において、金属Ａは低融点金属を示し、金属Ｂは酸化物の標準生成エネルギーが炭素の標準生成エネルギーよりも低い金属を示す。
【００２５】
なお、実施例品はいずれの試料でも表面では１％前後の酸化物濃度があり、中心に向かうに従って、その値が連続的に薄くなっていた。
ここで、「圧着ボール径」は、オリンパス社製の測長顕微鏡を用い、Ｎ＝４０で測定した平均値である。「Ｘ／Ｙ」の判定基準は、測定値が０．９８未満のものをバツ（×）とし、０．９９以上のものをマル（○）とした。「Ｃｐｋ」は圧着ボール径の規格（４５μｍ／５μｍ）を示し、Ｃｐｋが１．３３未満のものをバツ（×）とし、Ｃｐｋが１．３３以上のものをマル（○）とした。「シェア強度」は、ＤＡＧＥ社製の万能ボンドテスターＢＴ−２４００を用い、３μｍのステップバックと毎秒１２５μｍのシェア速度、Ｎ＝４０で測定したシェア荷重を圧着ボール径の面積で割り、単位面積あたりの接合強度で判断した。この値が１０ｋｇｆ／ｍｍ２未満のものをバツ（×）とし、１０ｋｇｆ／ｍｍ２以上のものをマル（○）とした。「Ａｕ−Ａｌ」はＡｕ−Ａｌ合金の合金化率を示し、ボンディングしたサンプルを塩基性水溶液中にて溶解して接合面を露出させた後、日本電子社製の走査型電子顕微鏡ＪＳＭ−５９００ＬＶで１、０００倍の倍率で観察し、Ｎ＝５で測定した。この測定値が７０％未満のものをバツ（×）とし、７０％以上のものをマル（○）とした。
【００２６】
上記結果から明らかなように、実施品の１から３８までの試料のボンディング・ワイヤは圧着ボール径が小さくても満足のいくボンディング効果が得られることがわかる。これに対し比較品の１から６までのボンディング・ワイヤの場合は、圧着ボール径が小さいと満足のいくボンディング効果が得られないことがわかる。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップのＡｌ電極と９９．９９質量％以上のＡｕからなる極細線とがボール・ボンディングされた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来よりＩＣやトランジスタなどの集積回路素子上の純ＡｌまたはＡｌを主成分とする合金、例えば純ＡｌあるいはＡｌ−１％Ｓｉ合金やＡｌ−０．５％Ｃｕ合金やＡｌ−０．５％Ｃｕ−１％Ｓｉ％合金からなる電極パッドと、リードフレームやセラミック基板上の導体配線との間を接続する純度９９．９９質量％以上のＡｕ極細線としては、線径が２５μｍのものが一般的に利用されている。最近では、半導体装置の一層の高集積化および小型化、薄型化および高機能化に伴い、半導体装置の大きさが小さくなっている。それに伴って、Ａｌパッドの大きさも１００μｍ角から６０μｍ角へと小さくなり、かつ、入出力端子の数が増大してきている。
このようなチップ電極パッドの大きさが縮小される背景から、接続すべき外部接続電極の密度が飛躍的に高まりつつある。そのためボール・ボンディングするためのパッドの接合領域やパッドのピッチ間隔は狭小化されている。この狭小化に対応するため極細線の線径を細くすることによって極細線のボール径を小さくすることが考えられてきた。しかしながら、ボール径が微小になればなるほど、Ａｕボールの高真球度が必要とされる。これまでの１００μｍ角Ａｌパッドの場合には、Ａｕボールが多少いびつになることがあっても、あるいは、Ａｌパッド上へ溶け拡がりの生じることがあっても、Ａｌパッドが広いので問題にはならなかった。しかし、Ａｌパッドが６０μｍ角へと小さくなると、これまで許容されていた多少のいびつさやわずかな溶け拡がりまでが問題になってきた。更には、Ａｌパッドへのボール・ボンディング時における圧着ボール径の形状の安定性を確保したり、狭小な接合領域への接合性を確保したりすることも重要である。
【０００３】
この解決手段として極細線の表面層の機械的強度を高める方法が従来から数多く提案されている。たとえば、特開昭６０−１４５３６３号公報（特許文献１）には「表面にめっきまたは蒸着を施した金属材料をその再結晶温度以上に加熱後、断面減少率１５％以上の加工を行い、さらに再結晶温度以上に加熱する工程を含むことを特徴とする成分濃度勾配を有する合金の製造方法」が開示され、特許第２７０８５７３号公報（特許文献２）には「導体細線の表面に、合金元素或いは高濃度合金を被覆し、該導体細線に、その外周部から中心部にかけて、連続的に合金元素の濃度が変化する拡散処理を行ったのち、線引きすることを特徴とする半導体用ボンディング細線の製造方法」が開示されている。また、特開平６−７７２７４号公報（特許文献３）には「ワイヤ本体にセラミックス層が被覆され、かつこのセラミックス層が、上記ワイヤ本体の線径の１／５００〜１／２５も膜厚に設定されたことを特徴とする半導体用ボンディングワイヤ」が開示されている。しかしながら、表面層の機械的強度を高めたこれらの極細線は、異種金属等からなる一定の厚さを有する表面層を接合しているため接合界面の接着強度が強い部分と弱い部分を有しており、細線化によって不十分な接合個所が顕在化して接合不良が生じてしまうことがある。また、表面層の機械的強度を高めたこれらのワイヤであっても、ボール・ボンィングの際には電気トーチによる放電等で溶融または半溶融ボールを作るため、通常の溶解法で合金化され鋳造された純度９９．９９質量％以上のＡｕからなる極細線と異なることがなくなってしまう。
【０００４】
一方、微量添加元素をＡｕに添加して最終的にＡｕの純度を９９．９９質量％以上にする通常の溶解法では、酸化性雰囲気下でボールをＡｌパッドへ接合する時にボールの結晶粒界が多くなるように微量添加元素を添加しておくと、Ａｕの真球ボールが得られやすいが、複雑な微量添加元素の添加によってＡｕボールが硬くなりすぎ、ボール接合時にＳｉチップの損傷をもたらすという欠点があった。これまでこれらの問題は溶融ボールの表面に存在する微量添加元素の酸化物が引き起こすと考えられていたため、微量添加元素の酸化物層を初めから生じないようにしたり、できるだけ取り除こうとしたりして余分な費用をかけていた。例えば、極細線の表面を有機物質で被覆したり、還元性雰囲気下でボール・ボンディングしたりしていた。
【０００５】
特に、半導体デバイスの軽薄短小化が一段と進む近年の半導体製造では、チップ電極の接合可能面積の狭小化によりアーク放電によって溶融されるＡｕボールの直径も小さくなるため、従来のように高荷重、高出力での接合がますます難しくなってきている。例えば、低荷重で超音波発振させる高出力のボンディング装置によって複雑な微量添加元素を添加したＡｕ溶融ボールを微小なＡｌパッドの接合領域へ強く押し当てずに接合しようとすると、圧着ボール径の超音波発振方向へ潰れる度合いが大きくなり、Ａｕボールのわずかな溶け拡がりがＡｌパッドの接合領域からはみだすという問題が生じる。他方、Ａｕ溶融ボールを微小なＡｌパッドの接合領域へ強く押し当てて接合しようとすると、硬いＡｕボールの中心がＡｌパッドの一点へ押し付けられる結果ボール接合時にＡｌパッドの下のＳｉチップの損傷をもたらす。これらの欠点は極細線の線径が細くなればなるほど極細線自身の剛性が失われていくため微小な接合領域への圧着ボール径の安定化が図れなくなっていくという課題に発展する。
【０００６】
本発明の目的は、純金ボールの表面に微量添加元素の酸化物の均一な薄い層を形成することによって、その酸化物層が接合時に溶融ボールの溶け拡がりのバリア層となり、狭小なＡｌパッドの接合領域へ安定した接合性を確保した半導体装置を提供するものである。たとえ低荷重で超音波発振させる高出力のボンディング装置を利用しても、圧着ボールの圧着とは異なる方向へ溶融Ａｕボールが溶け拡がるのを抑制した半導体装置を提供することである。すなわち、これまでは純金は酸化しないものと信じられていたため、Ａｕ極細線の表面に酸化物層を積極的に形成させるという概念はなく、添加元素の酸化物層がたまたま表層として形成されることがあっても全長にわたって均一に形成されていなかった。そのためたまたま発生したボンディング不良の半導体装置を詳細に分析して、溶融ボールの表層の上部で異常に凝集した酸化物を見つけ出し、この異常に凝集した酸化物が半導体チップへボンディングする際にチップ割れを起こす原因であると結論付けていた。このような現象は、極細線の表層として形成された析出物の酸化物層が均一のものでなければ、熱併用超音波ボンディング法や単純な超音波ボンディング法でも大なり小なり生じていると予想される。
【０００７】
【特許文献１】特開昭６０−１４５３６３号公報
【特許文献２】特許第２７０８５７３号公報
【特許文献３】特開平６−７７２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、Ａｕ溶融ボールをＡｌパッドへボンディングする時に溶融金属の表面上に浮き上がる酸化物の均一な半球状の薄膜バリアによって溶融ボールの拡がりを抑制した半導体装置を提供することにある。本発明の他の課題は、純金に対する微量添加元素の表面への析出を利用して細線の表面に微量添加元素を濃縮させ、それらの高濃度の微量添加元素を酸化することによって細線の表面に安定した所定の薄い酸化物の均一な層を形成した半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、以下に示す半導体装置が提供される。
（１）純度９９．９９質量％以上のＡｕからなる極細線が酸化性雰囲気下でＡｌパッドへボール・ボンディングされた半導体装置において、該接合されたＡｕボールの最大直径が極細線の線径の２倍以下であり、かつ、そのボール部の表層として８ｎｍ〜２０ｎｍ厚の微量添加元素の酸化物層が形成されていることを特徴とする半導体装置。
（２）極細線の線径が２５μｍ以下である前記（１）に記載の半導体装置。
（３）Ａｕボールの最大直径が５０μｍ以下である前記（１）または（２）に記載の半導体装置。
（４）微量添加元素の酸化物層が極細線の表面から中心方向へ連続的に濃度が減少している前記（１）〜（３）のいずれかに記載の半導体装置。
（５）微量添加元素が低融点金属Ａである前記（１）〜（４）のいずれかに記載の半導体装置。
（６）低融点金属Ａが、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、ＳｂおよびＧａの中から選ばれる少なくとも１種である前記（５）に記載の半導体装置。
（７）微量添加元素が、その酸化物の標準生成自由エネルギーが炭素の標準生成自由エネルギーよりも低い金属Ｂである前記（１）〜（４）のいずれかに記載の半導体装置。
（８）金属ＢがＣａ、Ｂｅ、Ｍｇ、ＭｎおよびＣｅの中から選ばれる少なくとも１種である前記（７）に記載の半導体装置。
（９）微量添加元素が低融点金属Ａおよび金属Ｂの双方を含有している前記（１）〜（４）のいずれかに記載の半導体装置。
（１０）低融点金属ＡがＩｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、ＳｂおよびＧａの中から選ばれる少なくとも１種であり、金属Ｂが、Ｃａ、Ｂｅ、Ｍｇ、ＭｎおよびＣｅの中から選ばれる少なくとも１種である前記（９）に記載の半導体装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の極細線表層の酸化物は異種金属を被覆したものではないので、接合界面からはく離するなどの接合不良が生じることがない。しかも、ボンディング用細線として純金表面への微量金属の析出を利用した、連続的に微量添加元素の濃度が変化する安定した細線構造のものを用いるため、ボンディング時に均一な析出物の酸化物層が形成され、そしてこの酸化物の剛性を利用してボンディングワイヤをチップ電極へ押し潰すことができるので、狭小なＡｌパッドの接合領域へ接合する際の接合性を確保することができる。また、純金への微量金属の析出を利用するので、一方では溶融Ａｕボールの表面は微量添加元素を数％存在させることもでき、高濃度の微量添加元素が酸化されることによって溶融Ａｕボールの表面に安定した所定の酸化物の層を形成することができ、純金の表層内部を保護して表面傷が付きにくい効果もある。他方、溶融Ａｕボール線の内部は微量添加元素を数ｐｐｍ以下の濃度までこれまで通りコントロールすることができる。
【００１１】
これらの濃度コントロールの効果を組み合わせることによって、極細線をボンディングする時にＡｌパッド上のチップ電極やリードへの損傷を抑制することができ、より狭小なＡｌパッドの接合領域へ接合する際でも溶融ボールの半球形状を確保することができ、半導体装置の更なる小型化及び薄型化が可能になる。純金の場合は、特にＩｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、ＳｂおよびＧａ、並びにＣａ．Ｂｅ．Ｍｇ、ＭｎおよびＣｅの微量金属がボール・ボンディングや超音波併用ボール・ボンディングに最適である。また、安定な所定の酸化物の層をその表面に形成した溶融Ａｕボールをボンディングする際に、必要な酸化物が供給されるよう酸化性雰囲気下でボール・ボンディング等するので、たとえ表面の酸化物が純金の内部へ移動しても、表面には新たな微量金属が析出してくるので、新たな酸化物を絶えず補充することができ、均一な膜厚を保持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
純金を一定温度で加熱すると、純金以外の残りの元素（不純元素）が表面に高濃度で析出し、純金表面には該不純元素からなる表面層が形成されることは知られている。この表面層における不純元素の濃縮の度合いは、使用する純金中に残存する元素の種類や濃度、純金表面の清浄度、あるいは、微量添加元素の種類・添加量などのわずかな違いによって大幅に異なるため、一概に定めることができない。また、複数の微量添加元素を添加した場合は、表面の自由エネルギーを減少させる効果の最も強い元素が表面を覆い、優先的に酸化する。そこで、酸化しない純金であっても、微量添加元素を表面へ析出させることによって微量添加元素が表面に濃縮される結果、金等が酸化しないにもかかわらず、９９．９９％以上の純金であってもこれらの微量添加元素を純金の表面で酸化することができる。この場合、大気中の酸素と結合しやすい元素（酸化物層の表層に存在する元素）と純金と結合しやすい元素（酸化物層の最下層に存在する元素）とがある。この酸素と結合しやすい微量添加元素は低融点金属Ａまたはその酸化物の標準生成自由エネルギーが炭素の標準生成自由エネルギーよりも低い金属元素Ｂである。
【００１３】
そして、この酸素と結合しやすい微量添加元素を酸化物層に安定して分散させることによって、その極細線の中心方向に連続的に濃度が減少している微量添加元素の酸化物の薄い層構造を安定させることができる。このとき、純金と結合しやすい元素を混在させると、溶融した硬い純金ボールと酸化物の層によってＳｉチップが損傷したり酸化物の層が形成されなかったりして複雑な現象が生じる。よって、純金に含有させる不純元素は、大気中の酸素と結合しやすい元素だけで構成されることが好ましい。この酸素と結合しやすい微量添加元素の酸化物の層をボンディング時のボール形成に利用すると、まず真球形状の溶融したボールに対して表層の酸化物層がいち早く冷却され殻となって真球形状を保持する。しかも、ボンディング時には、ＡｌパッドとのＡｌとＡｕとの接合性は酸化物の層が薄いので問題とならず、ＡｌパッドとＡｕの溶融ボールとが半球状に接合される。接合される際には薄い酸化物の層が内部の溶融したＡｕの溶け拡がりを防止するので、小径Ａｕボールをそのまま狭小のＡｌパッドへ接合できる。このようにして半導体装置が完成されるものと考えられる。
【００１４】
Ａｕ表面への析出を起こさせる代表的な金属元素としては、表面エネルギーや元素半径などとの関係から、Ｃａ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｔｃ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｗ、Ｒｅ、及び希土類元素などが知られているが、Ａｕ表面上の酸素と結合しやすい微量添加元素は低融点金属Ａまたは金属元素Ｂである。低融点金属Ａとしては、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、ＳｂおよびＧａがある。金属元素Ｂとしては、Ｃａ、Ｂｅ、Ｍｇ、ＭｎおよびＣｅである。これらの元素Ｂは形成された酸化物が溶融しても極細線の表面から移動していかないので、ボール・ボンディングや超音波併用ボール・ボンディングに最適である。
【００１５】
本発明で微量添加元素として用いる金属Ａにおいて、その添加量を示すと、Ａｕ中に含まれる割合として、Ｉｎ：５〜５０ｐｐｍ（質量ｐｐｍ）、好ましくは１０〜４０ｐｐｍ、Ｓｎ：５〜５０ｐｐｍ（質量ｐｐｍ）、好ましくは１０〜４０ｐｐｍ、Ｂｉ：５〜５０ｐｐｍ（質量ｐｐｍ）、好ましくは５〜４０ｐｐｍ、Ｐｂ：５〜５０ｐｐｍ（質量ｐｐｍ）、好ましくは１０〜４０ｐｐｍ、Ｓｂ：５〜５０ｐｐｍ（質量ｐｐｍ）、好ましくは１０〜４０ｐｐｍ、Ｇａ：５〜５０ｐｐｍ（質量ｐｐｍ）、好ましくは１０〜４０ｐｐｍである。Ａｕ中に含まれる金属Ａの合計量は、５〜６０ｐｐｍ、好ましくは１０〜５０ｐｐｍである。
本発明において用いる好ましい金属Ａは、Ｉｎ、ＳｎおよびＢｉである。
【００１６】
本発明で微量添加元素として用いる金属Ｂにおいて、その添加量を示すと、Ａｕ中に含まれる割合として、Ｃａ：５〜５０ｐｐｍ（質量ｐｐｍ）、好ましくは１０〜４０ｐｐｍ、Ｂｅ：１〜５０ｐｐｍ（質量ｐｐｍ）、好ましくは５〜４０ｐｐｍ、Ｍｇ：５〜５０ｐｐｍ（質量ｐｐｍ）、好ましくは１０〜４０ｐｐｍ、Ｍｎ：５〜５０ｐｐｍ（質量ｐｐｍ）、好ましくは１０〜４０ｐｐｍ、Ｃｅ：５〜５０ｐｐｍ（質量ｐｐｍ）、好ましくは１０〜４０ｐｐｍ、Ａｕ中に含まれる金属Ｂの合計量は、３〜６０ｐｐｍ、好ましくは５〜５０ｐｐｍである。
本発明において用いる好ましい金属Ｂは、Ｂｅ、ＣａおよびＭｇである。
【００１７】
本発明で用いる微量添加元素は、金属Ａと金属Ｂの混合物からなることができる。この場合Ａｕ中に含まれる金属Ａと金属Ｂの合計量は、５〜１００ｐｐｍ、好ましくは１０〜１００ｐｐｍである。
金属Ａと金属Ｂの好ましい組合せは、Ｉｎ／Ｃａ、Ｓｎ／Ｂｅ、Ｉｎ／Ｓｎ／Ｃａ等である。
【００１８】
ボンディング後のボールに形成される微量添加元素の酸化物層の厚さは８ｎｍ〜２０ｎｍ、好ましくは１０〜２０ｎｍである。２０ｎｍよりも厚くなると、Ａｌパッドの狭小領域へボンディングする時に厚い酸化物の層を接合するに十分な極細線の押し付け力が必要となり、半導体のチップ電極を破損するおそれがあるからである。逆に、８ｎｍ未満の場合は、微量添加元素の酸化物の均一な膜を形成することが困難となって溶融ボールの真球形状や半球形状を安定して形成することができなくなり、狭小なＡｌパッドへ正確に接合することができなくなるからである。なお、純金と微量添加元素の組み合わせによって表面へ析出がしやすいものとしにくいものがあり、また析出させる温度条件などによっても微量添加元素の酸化物の量すなわち層の厚さは異なる。例えば、酸化条件としては、大気酸化、真空下での酸素雰囲気による酸化あるいは高酸素圧酸化、オゾンガスによる酸化などがあるが、酸化時間にはあまり影響されない。
【００１９】
なお、本明細書で言う酸化物層は、Ａｕボール中に含まれる微量不純元素の酸化物からなるもので、Ａｕボールの表面層として形成されたものである。Ａｕボールの表面層として形成された酸化物層において、その酸化物の濃度は、ボール表面からボール中心に向けて、徐々に低下している。
Ａｕボールの最大直径は、ボール・ボンディングに用いる極細線の直径の２倍以下、好ましくは１．８倍以下であり、その下限値は、通常、１．４倍である。該極細線の線径は、好ましくは１０〜２５μｍ、特に１５〜２５μｍである。
Ａｕボールの最大直径は、通常、５０μｍ以下、好ましくは、４５μｍ以下であり、その下限値は、通常３５μｍである。
【実施例】
【００２０】
次に本発明を実施例により詳細に説明する。
【００２１】
実施例１
純度９９．９９９重量％の高純度金に微量金属として表１に記載の数値（質量ｐｐｍ）になるように配合した実施品の成分組成を添加し、真空溶解炉で溶解鋳造した。これを伸線加工して、線径が２５μｍのところで最終熱処理し、伸び率を４％に調整した。この極細線を６０μｍ角のＡｌパッド上へ大気中で次の条件下でボール・ボンディングしたところ、すべてのボールが６０μｍ角のＡｌパッド内に形成されていた。その結果を表１の右欄に示す。
ボール・ボンディング条件：
（１）ボンダー：一般に市販されているワイヤボンダー
（２）キャピラリー：一般汎用のセラミック製キャピラリー
（３）ボンディング温度：２００℃
（４）初期ボール狙い：３８μｍ
（５）圧着ボール径：４５±５μｍ
（６）圧着ボール厚：８±４μｍ
（７）ボンディング総数：１００ワイヤ
【００２２】
実施例２
接合ボールの上面に半球状の酸化物の殻が形成されていたので、表面酸化した半球状の酸化物の代表的な殻についてバーキンエルマー社製オージェ電子分光分析装置によって毎分５ｎｍのスパッタ速度でその表面から中心方向への酸化物濃度を調べたところ、表１の右欄の結果を得た。
【００２３】
比較例１
純度９９．９９９重量％の高純度金に微量金属として表の左欄に記載の比較品の成分組成を添加し、真空溶解炉で溶解鋳造した。これを実施例１と同様にしてＡｌパッド上へ大気中でボール・ボンディングし、表２の右欄の結果を得た。
【００２４】
比較例２〜８
また、実施例２と同様にして酸化物濃度を調べたところ、表２の右欄の結果を得た。
なお、表１および表２において、金属Ａは低融点金属を示し、金属Ｂは酸化物の標準生成エネルギーが炭素の標準生成エネルギーよりも低い金属を示す。
【００２５】
なお、実施例品はいずれの試料でも表面では１％前後の酸化物濃度があり、中心に向かうに従って、その値が連続的に薄くなっていた。
ここで、「圧着ボール径」は、オリンパス社製の測長顕微鏡を用い、Ｎ＝４０で測定した平均値である。「Ｘ／Ｙ」の判定基準は、測定値が０．９８未満のものをバツ（×）とし、０．９９以上のものをマル（○）とした。「Ｃｐｋ」は圧着ボール径の規格（４５μｍ／５μｍ）を示し、Ｃｐｋが１．３３未満のものをバツ（×）とし、Ｃｐｋが１．３３以上のものをマル（○）とした。「シェア強度」は、ＤＡＧＥ社製の万能ボンドテスターＢＴ−２４００を用い、３μｍのステップバックと毎秒１２５μｍのシェア速度、Ｎ＝４０で測定したシェア荷重を圧着ボール径の面積で割り、単位面積あたりの接合強度で判断した。この値が１０ｋｇｆ／ｍｍ２未満のものをバツ（×）とし、１０ｋｇｆ／ｍｍ２以上のものをマル（○）とした。「Ａｕ−Ａｌ」はＡｕ−Ａｌ合金の合金化率を示し、ボンディングしたサンプルを塩基性水溶液中にて溶解して接合面を露出させた後、日本電子社製の走査型電子顕微鏡ＪＳＭ−５９００ＬＶで１、０００倍の倍率で観察し、Ｎ＝５で測定した。この測定値が７０％未満のものをバツ（×）とし、７０％以上のものをマル（○）とした。
【００２６】
上記結果から明らかなように、実施品の１から３８までの試料のボンディング・ワイヤは圧着ボール径が小さくても満足のいくボンディング効果が得られることがわかる。これに対し比較品の１から６までのボンディング・ワイヤの場合は、圧着ボール径が小さいと満足のいくボンディング効果が得られないことがわかる。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
純度９９．９９質量％以上のＡｕからなる極細線が酸化性雰囲気下でＡｌパッドへボール・ボンディングされた半導体装置において、該接合されたＡｕボールの最大直径が極細線の線径の２倍以下であり、かつ、そのボール部の表層として８ｎｍ〜２０ｎｍ厚の微量添加元素の酸化物層が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
極細線の線径が２５μｍ以下である請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
Ａｕボールの最大直径が５０μｍ以下である請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
微量添加元素の酸化物層が極細線の表面から中心方向へ連続的に濃度が減少している請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
微量添加元素が低融点金属Ａである請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
低融点金属Ａが、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、ＳｂおよびＧａの中から選ばれる少なくとも１種である請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
微量添加元素が、その酸化物の標準生成自由エネルギーが炭素の標準生成自由エネルギーよりも低い金属Ｂである請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項８】
金属ＢがＣａ、Ｂｅ、Ｍｇ、ＭｎおよびＣｅの中から選ばれる少なくとも１種である請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
微量添加元素が低融点金属Ａおよび金属Ｂの双方を含有している請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１０】
低融点金属ＡがＩｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、ＳｂおよびＧａの中から選ばれる少なくとも１種であり、かつ、金属ＢがＣａ、Ｂｅ、Ｍｇ、ＭｎおよびＣｅの中から選ばれる少なくとも１種である請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１】
純度９９．９９質量％以上のＡｕからなる極細線が酸化性雰囲気下でＡｌパッドへボール・ボンディングされた半導体装置において、該接合されたＡｕボールの最大直径が極細線の線径の２倍以下であり、かつ、そのボール部の表層として８ｎｍ〜２０ｎｍ厚の微量添加元素の酸化物層が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
極細線の線径が２５μｍ以下である請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
Ａｕボールの最大直径が５０μｍ以下である請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
微量添加元素の酸化物層が極細線の表面から中心方向へ連続的に濃度が減少している請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
微量添加元素が低融点金属Ａである請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
低融点金属Ａが、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、ＳｂおよびＧａの中から選ばれる少なくとも１種である請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
微量添加元素が、その酸化物の標準生成自由エネルギーが炭素の標準生成自由エネルギーよりも低い金属Ｂである請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項８】
金属ＢがＣａ、Ｂｅ、Ｍｇ、ＭｎおよびＣｅの中から選ばれる少なくとも１種である請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
微量添加元素が低融点金属Ａおよび金属Ｂの双方を含有している請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１０】
低融点金属ＡがＩｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、ＳｂおよびＧａの中から選ばれる少なくとも１種であり、かつ、金属ＢがＣａ、Ｂｅ、Ｍｇ、ＭｎおよびＣｅの中から選ばれる少なくとも１種である請求項９に記載の半導体装置。
【公開番号】特開２００６−１９０７１９（Ｐ２００６−１９０７１９Ａ）
【公開日】平成１８年７月２０日（２００６．７．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３８２０７４（Ｐ２００４−３８２０７４）
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（０００２１７３３２）田中電子工業株式会社 (51)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月２０日（２００６．７．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（０００２１７３３２）田中電子工業株式会社 (51)
【Ｆターム（参考）】
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