팔라듐 코팅 구리 와이어의 접합성과 신뢰성

일렉트로닉스 반도체 접합 및 봉지

2024/07/09

Semiconductor Digest, 2024년 4월/5월

DODGIE CALPITO 다나까귀금속인터내셔널(미국) 주식회사
TAKESHI KUWAHARA, YUKI ANTOKU 다나까전자공업 주식회사 (일본)

고신뢰성 CHR PCC 와이어는 원래의 Pd 코팅을 볼 표면에 남기는 독특한 불순물을 포함합니다.
Al 패드상의 볼 본드 표면의 Pd는 Cu9Al4와 3원 금속간 화합물을 형성함으로써 부식과 본드 불량을 방지한다.

은 이외에서는 구리 (Cu)가 가장

전도성이 높은 금속으로 알려져 있으며 반도체 상호 연결에 사용되는 본딩 와이어로 이상적입니다. 그러나 구리는 매우 산화되기 쉽고 염소와 같은 반응성이 높은 할로겐으로 부식되기 쉽습니다. 염소 (Cl)는 관리되지 않는 환경과 반도체를 밀폐하는 데 사용되는 전자 성형 화합물에도 존재합니다. 이러한 이유로 팔라듐 코팅 구리 (PCC)의 본딩 와이어 개발되었으며 현재 비싼 금 대신 직경 50 미크론 미만의 세선에서 사용되는 가장 주요한 본딩 와이어 입니다.

초음파 열 압착 와이어 본딩은 대부분의 반도체 상호 연결에 가장 많이 사용되는 형태입니다. 이를 위해서는 와이어 단부에 용융 프리 에어 볼 (FAB)을 형성 할 필요가 있고, 그 후 FAB를 초음파로 반도체 본딩 패드에 압착함으로써 패스트 본드가 형성된다.
다만, PCC 와이어를 사용하는 경우는 종종 공정중 노출되는 Cu의 산화를 방지하기 위해 FAB 형성시에 포밍 가스가 필요하게 된다. 이 Cu의 노출은, 조성 금속간의 표면 장력의 차이에 기인하여 FAB 내부에서 Pd 피복이 흘러 버리는 것에 의해 일어난다(이전의 기사 「Tanaka – 와인의 눈물과 팔라듐 피복 구리 와이어 – 말랑고니 효과」로 이 현상에 대해서 기재 – 3월 발행의 Semiconductor Digest의 pp. 33)

지난 1년에 Tanaka는 Pd의 흐름을 막고 FAB 형성 중에도 Cu를 피복하는 것을 유지하는 고신뢰성 PCC 와이어의 새로운 시리즈의 제조를 개시하고 있다.

이 기사는 접합성과 신뢰성의 관점에서 종래의 와이어와 고신뢰성 PCC 와이어를 비교한 것이다.

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