JP2003059961A - ワイヤボンディング方法、および半導体装置 - Google Patents

ワイヤボンディング方法、および半導体装置

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JP2003059961A JP2001246969A JP2001246969A JP2003059961A JP 2003059961 A JP2003059961 A JP 2003059961A JP 2001246969 A JP2001246969 A JP 2001246969A JP 2001246969 A JP2001246969 A JP 2001246969A JP 2003059961 A JP2003059961 A JP 2003059961A
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JP
Japan
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bonding
chip
wire
chips
stitch
Prior art date
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Hitoshi Fujimoto
仁士 藤本
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 複数のＩＣチップのボンディングパッド間を
ワイヤを用いて相互に結線する場合の接続手順の自由度
を確保してＩＣチップの組み合わせが変更された場合に
も容易に対応できるようにするとともに、安定したステ
ッチボンドを行うことができるワイヤボンディング方
法。 【解決手段】 複数のＩＣチップ１１，１２のボンディ
ングパッド１１ａ，１２ａ間をワイヤ１４を用いて相互
に結線する場合において、ＩＣチップ１２の一つのボン
ディングパッド１２ａ上にスタッドバンプ１５を形成
し、引き続いて、ＩＣチップ１１の一つのボンディング
パッド１１ａ上にボールボンドを施し、このボールボン
ドされたワイヤ１４の他端を引き出して一方のＩＣチッ
プ１２のスタッドバンプ１５上にステッチボンドを行う
ことで、ステッチボンドされた接続部とボールボンドさ
れた接続部とからなる一組の接続部分を一度に形成する
工程を単位ボンディング工程とし、これを繰り返す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のＩＣチップ
のボンディングパッド間をワイヤを用いて相互に結線す
るワイヤボンディング方法、およびこの方法により製造
される半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置は、大容量化、高機能
化、高集積化等が益々要求されており、これらの要請に
応えるために、一つのパッケージ内にそれぞれ回路機能
の異なる複数のＩＣチップを一度に封止した、いわゆる
マルチチップパッケージされた半導体装置が注目されて
いる。
【０００３】このようなマルチチップパッケージされた
半導体装置を製作するには、各ＩＣチップをリードフレ
ームに接続するだけでなく、各ＩＣチップ同士を互いに
電気的に接続することが必要となる。そして、このよう
なＩＣチップ間の相互の接続には、通常、ワイヤボンデ
ィング法が適用される。このワイヤボンディング法によ
って一対のＩＣチップ間を直接に接続する場合、一方の
ＩＣチップのボンディングパッド上にボールボンドした
後、他方のＩＣチップのボンディングパッド上にはステ
ッチボンドをすることになる。
【０００４】ここで、ＩＣチップのボンディングパッド
上に直接にステッチボンドを施すと、キャピラリツール
の先端部が直接にＩＣチップの表面に接触して衝撃を与
え、ＩＣチップにダメージを与えるなどの不具合が生じ
る。
【０００５】そのため、従来技術では、予めボンディン
グパッド上にスタッドバンプ（突起電極）を予め形成
し、このスタッドバンプ上にステッチボンドを施すこと
で、ＩＣチップに対する衝撃荷重を軽減するようにして
いる。
【０００６】図３は、このような技術を用いて２つのＩ
Ｃチップ間をワイヤボンディングする場合の説明図であ
る。すなわち、この例では、アラインド１上に２つのＩ
Ｃチップ２，３が搭載され、一方のＩＣチップ２の各々
のボンディングパッド２ａ上に予めスタッドバンプ５が
形成されている。そして、他方のＩＣチップ３のボンデ
ィングパッド３ａ上にボールボンドを施した後、このボ
ールボンドされたワイヤ６の他端を引き出して一方のＩ
Ｃチップ２のスタッドバンプ５上にステッチボンドする
ことで、ＩＣチップ２，３間を電気的に接続する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図３に示し
たように、２つのＩＣチップ２，３間をワイヤボンディ
ングする場合には、一方のＩＣチップ２の全てのボンデ
ィングパッド２ａ上にスタッドバンプ５を予め形成して
おき、そのスタッドバンプ５上にステッチボンドを施す
ことが可能であるが、ＩＣチップが３つ以上になると、
予め一つのＩＣチップにスタッドバンプのみを形成して
おくことが困難になる。
【０００８】たとえば、図４に示すように、アラインド
１０上に第１、第２、第３の３つのＩＣチップ１１，１
２，１３を搭載する場合、第１のＩＣチップ１１のボン
ディングパッド１１ａにはワイヤ１４でボールボンドの
みを行い、第２のＩＣチップ１２のボンディングパッド
１２ａには、スタッドバンプ１５を介してステッチボン
ドのみを行うように設定した場合、残りの第３のＩＣチ
ップ１３のボンディングパッド１３には、ボールボンド
すべき接続箇所と、スタッドバンプ１５を介してステッ
チボンドすべき接続箇所とが必然的に混在するようにな
る。つまり、第３のＩＣチップ１３は、他の第１、第２
のＩＣチップ１１，１２のように、ステッチボンドの
み、あるいはボールボンドのみを行うことができなくな
る。
【０００９】このように、ステッチボンドされた接続部
とボールボンドされた接続部とが混在することになる第
３のＩＣチップ１３に対しては、たとえばステッチボン
ドする予定箇所のボンディングパッド１３ａ上に予めス
タッドバンプ１５を形成しておくことが考えられる。
【００１０】しかし、そのような構成を採用した場合に
は、各ＩＣチップの組み合わせに応じてワイヤボンディ
ングを行う場合の一連の接続手順を予め厳密に設定して
おく必要がある。すなわち、図４に例示したものの場合
には、たとえば、最初に第１のＩＣチップ１１の右側上
下４つのボンディングパッド１１ａにボールボンドをし
た後、第２のＩＣチップ１２の左側上下４つのボンディ
ングパッド上１２ａのスタッドバンプ１５にステッチボ
ンドを行う。次に、第１のＩＣチップ１１の下側左右３
つのボンディングパッド１１ａにボールボンドをした
後、第３のＩＣチップ１３の左側上下３つのボンディン
グパッド１３ａ上のスタッドバンプ１５にステッチボン
ドを行う。続いて、第３のＩＣチップ１３の上側左右３
つのボンディングパッド１３ａ上にボールボンドをした
後、第２のＩＣチップ１２の下側左右３つのボンディン
グパッド１３ａ上のスタッドバンプ１５にステッチボン
ドを行う、とっいったように一連の接続手順を予め設定
し、これらの接続手順をプログラムしてコンピュータ等
に登録しておく必要がある。
【００１１】ところが、せっかくこのような接続手順を
決めておいても、マルチチップパッケージされた半導体
装置全体として各種の回路機能を発揮させるためには、
各ＩＣチップの組み合わせが変更されることがあり、そ
のような場合には、ＩＣチップの組み合わせに応じて各
ＩＣチップ１１，１２，１３の一連の接続手順を決める
制御プログラムも全面的に変更する必要が生じる。
【００１２】つまり、従来は、ワイヤボンディングを行
う際の一連の接続手順をＩＣチップの組み合わせに応じ
て予め厳密に設定しておく必要があるため、接続手順に
自由度がなかった。このため、ＩＣチップの組み合わせ
が変更された場合には、その都度、接続手順を規定する
制御プログラムも組み直す必要が生じて余分な労力と時
間がかかっていた。
【００１３】しかも、従来のように、ＩＣチップのステ
ッチボンドされる予定箇所のボンディングパッド上に最
初からスタッドバンプを形成しておくと、ステッチボン
ドするまでの間にスタッドバンプの酸化が進んで、ステ
ッチボンドする際の接合強度が低下するなどの不都合も
生じていた。
【００１４】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたもので、複数のＩＣチップのボンディングパッド
間をワイヤを用いて相互に結線する場合の接続手順の自
由度を確保してＩＣチップの組み合わせが変更された場
合にも容易に対応できるようにするとともに、安定した
ステッチボンドを行うことができるワイヤボンディング
方法、およびこの方法により製造される半導体装置を提
供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、次のようにしている。すなわち、請求
項１記載の発明におけるワイヤボンディング方法は、複
数のＩＣチップのボンディングパッド間をワイヤを用い
て相互に結線する場合において、互いに電気的接続が必
要とされる一対のＩＣチップの内、いずれか一方のＩＣ
チップの一つのボンディングパッド上にスタッドバンプ
を形成し、引き続いて、他方のＩＣチップの一つのボン
ディングパッド上にボールボンドを施し、このボールボ
ンドされたワイヤの他端を引き出して一方のＩＣチップ
の前記スタッドバンプ上にステッチボンドを行うこと
で、ステッチボンドされた接続部とボールボンドされた
接続部とからなる一組の接続部分を一度に形成する工程
を単位ボンディング工程として設定し、この単位ボンデ
ィング工程を各ＩＣチップのボンディングパッド間で繰
り返して行うことを特徴としている。
【００１６】また、請求項２記載の発明における半導体
装置は、請求項１記載の方法により複数のＩＣチップの
ボンディングパッド間が結線されていることを特徴とし
ている。
【００１７】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の実
施の形態１に係る半導体装置の要部を示す平面図であ
り、図４に示した従来技術と対応する構成部分には同一
の符号を付す。
【００１８】この実施の形態１の半導体装置は、アライ
ンド１０上に第１、第２、第３の３つのＩＣチップ１
１，１２，１３が搭載されており、各ＩＣチップ１１，
１２，１３に設けられているアルミニュウム電極からな
るボンディングパッド１１ａ，１２ａ，１３ａは、図示
しないリードフレームに接続されるとともに、ボンディ
ングパッド１１ａ，１２ａ，１３ａ間が金線などのワイ
ヤ１４を用いて相互に結線され、さらに、これらの各Ｉ
Ｃチップ１１，１２，１３の全体が図示しないエポキシ
樹脂などでモールドされてマルチチップパッケージが構
成されている。
【００１９】そして、この実施の形態１の場合、各々の
ＩＣチップ１１，１２，１３のボンディングパッド１１
ａ，１２ａ，１３ａ上には、スタッドバンプ１５を介し
てステッチボンドされた接続部と、ボールボンドされた
接続部とが混在している。
【００２０】次に、このような複数のＩＣチップ１１，
１２，１３間を直接にワイヤボンディングする場合の方
法について、図２を参照して説明する。ここでは、一例
として、最初に第１、第２のＩＣチップ１１，１２の一
つのボンディングパッド１１ａ，１２ａ間を接続するも
のとし、その際、第１のＩＣチップ１１のボンディング
パッド１１ａにはボールボンドをし、第２のＩＣチップ
１２のボンディングパッド１２ａにはスタッドバンプ１
５を介してステッチボンドをするものとする。
【００２１】そのためには、まず、ワイヤ１４がキャピ
ラリツール１８を通って供給され、そのワイヤ１４の先
端部を加熱することでボール１４ａを形成する（図２
（ａ）参照）。次に、キャピラリツール１８が降下して
ボール１４ａを第２のＩＣチップ１２上の一つのボンデ
ィングパッド１２ａに押し付け、同時にキャピラリツー
ル１８に超音波振動を与えることでボール１４ａを変形
させてボンディングパッド１２ａと接合する（図２
（ｂ）参照）。そして、キャピラリツール１８とともに
ワイヤ１４を上方に引き上げて、ボール１４ａを根元部
で切断することでボンディングパッド１２ａ上にスタッ
ドバンプ１５が形成される（図２（ｃ）参照）。
【００２２】続いて、キャピラリツール１８を第２のＩ
Ｃチップ１２と電気的接続が必要となる第１のＩＣチッ
プ１１の一つのボンディングパッド１１ａ上に移動させ
た後、ワイヤ１４の先端を電気トーチ１９等で加熱する
ことでキャピラリツール１８の先端にボール１４ｂを形
成する（図２（ｄ）参照）。次に、キャピラリツール１
８が降下して、ボール１４ｂをボンディングパッド１１
ａに押し付ける（図２（ｅ）参照）。その際、キャピラ
リツール１８に超音波振動を与えることでボール１４ｂ
を変形させてボール１４ｂとボンディングパッド１１ａ
とを接合する（図２（ｆ）参照）。
【００２３】こうして、ワイヤ１４の一端がボールボン
ドされると、ワイヤ１４の他端側を引き出しつつ、キャ
ピラリツール１８をその直前にスタッドバンプ１５を形
成した第２のＩＣチップ１２上に移動させる（図２
（ｇ）参照）。そして、キャピラリツール１８を降下さ
せてワイヤ１４の先端をスタッドバンプ１５上に押し付
ける（図２（ｈ）参照）。その際、キャピラリツール１
８に超音波振動を与えることでワイヤ１４をスタッドバ
ンプ１５に接合してステッチボンドを行う（図２（ｉ）
参照）。
【００２４】ここでは説明の便宜上、第１のＩＣチップ
１１のボンディングパッド１１ａ上にボールボンドを、
第２のＩＣチップ１２のボンディングパッド１２ａ上に
スタッドバンプ１５を介してステッチボンドを行った
が、その逆に、第２のＩＣチップ１２のボンディングパ
ッド１２ａ上にボールボンドをし、第１のＩＣチップ１
１のボンディングパッド１１ａ上にスタッドバンプ１５
を介してステッチボンドをしてもよい。
【００２５】つまり、この実施の形態１では、ステッチ
ボンドされた接続部とボールボンドされた接続部とから
なる一組の接続部分を一度に形成する工程を単位ボンデ
ィング工程として設定し、この単位ボンディング工程を
用いて第１、第２のＩＣチップ１１，１２のボンディン
グパッド１１ａ，１２ａ間のみならず、第１と第３のＩ
Ｃチップ１１，１３のボンディングパッド１１ａ，１３
ａ間、および、第２と第３のＩＣチップ１２，１３の各
ボンディングパッド１２ａ，１３ａ間を相互に接続す
る。
【００２６】その場合、各ＩＣチップ１１，１２，１３
間は確実にワイヤ１４を介して電気的に接続されればよ
いので、従来のように、第１のＩＣチップ１１のボンデ
ィングパッド１１ａにはボールボンドのみ、第２のＩＣ
チップ１２のボンディングパッド１２ａにはステッチボ
ンドのみを行うといったことは取り決めないで、ＩＣチ
ップの任意のボンディングパッド上にスタッドバンプ１
５を形成した後、このＩＣチップと電気的接続が必要と
される他方のＩＣチップにボールボンドをしてから、こ
のスタッドバンプ１５を形成した側のＩＣチップにステ
ッチボンドを行う。このため、たとえば、第１のＩＣチ
ップ１１に着目したときには、このＩＣチップ１１のボ
ンディングパッド１１ａ上には、他のＩＣチップから引
き出されたワイヤ１４がスタッドバンプ１５を介してス
テッチボンドされた接続部と、ワイヤ１４が直接ボール
ボンドされた接続部とが混在することになる。
【００２７】このように、本発明のワイヤボンディング
方法は、各ＩＣチップ１１，１２，１３を電気的に接続
する場合、ステッチボンドされた接続部とボールボンド
された接続部とからなる一組の接続部分を形成するため
の単位ボンディング工程の手順のみを予め設定しておけ
ばよく、従来のように、各ＩＣチップ１１，１２，１３
をワイヤボンディングを行う場合の一連の接続手順を厳
密に決めておく必要がない。
【００２８】したがって、マルチチップパッケージされ
た半導体装置全体として所要の回路機能を発揮させるた
めに各ＩＣチップの種類や組み合わせが変更されたよう
な場合にも、各ＩＣチップの接続手順を決める制御プロ
グラムも全面的に変更する必要がなく、接続手順を決め
る自由度が極めて大きくなり、余分な労力と時間を削減
することができる。
【００２９】しかも、上記の単位ボンディング工程ごと
に一対のボンディングパッド間の結線が完了するので、
スタッドバンプ１５を形成してからその上にステッチボ
ンドするまでの期間が短時間ですむ。このため、スタッ
ドバンプ１５の酸化が進んでステッチボンドする際の接
合強度が低下するなどの不都合を回避することができ
る。
【００３０】なお、上記の実施の形態１では、３つのＩ
Ｃチップ１１，１２，１３をワイヤボンディングする場
合について説明したが、本発明は、これに限定されるも
のではなく、２つのＩＣチップ間、あるいは４つ以上の
ＩＣチップ間を接続してマルチチップパッケージした半
導体装置を製作する場合にも適用することができる。
【００３１】
【発明の効果】請求項１記載に係る本発明のワイヤボン
ディング方法によれば、ステッチボンドされた接続部と
ボールボンドされた接続部とからなる一組の接続部分を
一度に形成する工程を単位ボンディング工程として設定
し、この単位ボンディング工程を用いて複数のＩＣチッ
プのボンディングパッド間を相互に結線するので、その
場合の接続手順の自由度を確保することができる。この
ため、ＩＣチップの組み合わせが変更された場合にも容
易に対応することができる。
【００３２】また、上記の単位ボンディング工程ごとに
一対のボンディングパッド間の結線が完了するので、ス
タッドバンプを形成してからその上にステッチボンドす
るまでの期間が短かくなって酸化が防止されるため、安
定したステッチボンドを行うことが可能になる。
【００３３】請求項２記載に係る本発明の半導体装置
は、上記の方法により各ＩＣチップのボンディングパッ
ド間が接続されるので、配線の引き回しの自由度を高め
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係る半導体装置の要
部を示す平面図である。
【図２】 本発明の実施の形態１の半導体装置を得るた
めのワイヤボンディング方法の手順を示す説明図であ
る。
【図３】 従来の半導体装置のワイヤボンディング方法
の手順の説明に供する斜視図である。
【図４】 従来の他の半導体装置のワイヤボンディング
方法の手順の説明に供する平面図である。
【符号の説明】
１０ アイランド、１１，１２，１３ ＩＣチップ、１
１ａ，１２ａ，１３ａボンディングパッド、１４ ワイ
ヤ、１５ スタッドバンプ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のＩＣチップのボンディングパッド
    間をワイヤを用いて相互に結線するワイヤボンディング
    方法であって、互いに電気的接続が必要とされる一対の
    ＩＣチップの内、いずれか一方のＩＣチップの一つのボ
    ンディングパッド上にスタッドバンプを形成し、引き続
    いて、他方のＩＣチップの一つのボンディングパッド上
    にボールボンドを施し、このボールボンドされたワイヤ
    の他端を引き出して一方のＩＣチップの前記スタッドバ
    ンプ上にステッチボンドを行うことで、ステッチボンド
    された接続部とボールボンドされた接続部とからなる一
    組の接続部分を一度に形成する工程を単位ボンディング
    工程として設定し、この単位ボンディング工程を各ＩＣ
    チップのボンディングパッド間で繰り返して行うことを
    特徴とするワイヤボンディング方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の方法により複数のＩＣチ
    ップのボンディングパッド間が結線されていることを特
    徴とする半導体装置。
JP2001246969A 2001-08-16 2001-08-16 ワイヤボンディング方法、および半導体装置 Withdrawn JP2003059961A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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