JP2014120702A - ワイヤボンディング方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】半導体素子の不良の発生を低減できるワイヤボンディング方法を提供する。
【解決手段】第１の半導体素子２上の第１の電極パッド２１は、ボールボンディングされる。一方、第２の半導体素子３上の第２の電極パッド３１はバンプ１３上にスティッチボンディングされる。これにより、第１の電極パッド２１および第２の電極パッド３１の何れもキャピラリ１０が直接押し付けられないので、第１の半導体素子２および第２の半導体素子３に不良が発生することを低減できる。
【選択図】 図１Ｈ

Description

本発明は、ワイヤボンディング方法に関するものである。
従来より、半導体装置の電極パッド間の結線にワイヤボンディング方法が用いられている。例えば、特許文献１には、基板上に実装されたセンサチップ上の電極パッドに結線するワイヤボンディング方法が開示されている。このワイヤボンディング方法について図３Ａ〜図３Ｅを参照して以下に説明する。
まず、図３Ａに示すように、トーチ電極（不図示）からの放電によってキャピラリ１００先端部の開口部から露出したワイヤ１０１の先端部に金属ボール１０２を成形する。そして、図３Ｂに示すように、キャピラリ１００を下降させて、基板２００上に形成された電極２１０にワイヤ１０１の先端の金属ボール１０２を押し付けて、超音波振動を加えながら金属ボール１０２を電極２１０に固着させるボールボンディングを行う。次に、図３Ｃに示すように、キャピラリ１００を基板２００上に実装された半導体素子２２０の高さよりも少し高い位置まで上昇させながら、半導体素子２２０の上方まで移動させる。この後、図３Ｄに示すように、キャピラリ１００を下降させて半導体素子２２０の上面に形成された上面電極２２１に押し当て、所定の荷重を掛けると同時に超音波振動を加えワイヤ１０１を上面電極２２１に固着させるスティッチボンディングを行う。そして、図３Ｅに示すように、ワイヤ１０１をクランプした状態でキャピラリ１００を上方に移動させて、ワイヤ１０１を切断する。これにより、基板２００上に形成された電極２１０と、基板２００上に実装された半導体素子２２０上面の上面電極２２１とが、ワイヤ１０１により結線されることとなる。
特開２００４−１１１６７７号公報
しかしながら、上述したワイヤボンディング方法では、半導体素子２２０の上面電極２２１への結線の際、キャピラリ１００を上面電極２２１に直接押し当てて所定の荷重を掛けるとともに超音波振動を与えるスティッチボンディングを行っているので、半導体素子２２０に傷がついたり、半導体素子２２０の機械的な強度が低い場合には半導体素子２２０自体が破損したりするといった不良が発生することがあった。
そこで、本発明は、半導体素子の不良の発生を低減できるワイヤボンディング方法を提供することを目的とする。
上述したような課題を解決するために、本発明に係るワイヤボンディング方法は、基板上に搭載された第１の半導体素子上の第１の電極パッドと、基板上に搭載された第２の半導体素子上の第２の電極パッドとの間をキャピラリを用いてワイヤで結線するためのワイヤボンディング方法であって、第２の電極パッド上にバンプを形成する第１のステップと、ワイヤを第１の電極パッドにボールボンディングする第２のステップと、一端が第１の電極パッドにボールボンディングされたワイヤを繰り出しながらキャピラリを第２の電極パッド上に移動させる第３のステップと、一端が第１の電極パッドにボールボンディングされたワイヤを、第２の電極上に形成されたバンプ上にスティッチボンディングする第４のステップとを有することを特徴とするものである。
また、本発明に係る他のワイヤボンディング方法は、基板上に搭載された半導体素子上の第１の電極パッドと第２の電極パッドとの間をキャピラリによりワイヤで結線するためのワイヤボンディング方法であって、第２の電極パッド上にバンプを形成する第１のステップと、ワイヤを第１の電極パッドにボールボンディングする第２のステップと、一端が第１の電極パッドにボールボンディングされたワイヤを繰り出しながらキャピラリを第２の電極パッド上に移動させる第３のステップと、一端が第１の電極パッドにボールボンディングされたワイヤを、第２の電極上に形成されたバンプ上にスティッチボンディングする第４のステップとを有することを特徴とするものである。
本発明によれば、第１の電極パッドはボールボンディングされ、第２の電極パッドはバンプ上にスティッチボンディングされるので、第１，第２の電極パッドの何れもキャピラリが直接押し付けられないので、半導体素子に不良が発生することを低減できる。
図１Ａは、本発明の第１の実施の形態に係るワイヤボンディング方法を説明するための図である。 図１Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係るワイヤボンディング方法を説明するための図である。 図１Ｃは、本発明の第１の実施の形態に係るワイヤボンディング方法を説明するための図である。 図１Ｄは、本発明の第１の実施の形態に係るワイヤボンディング方法を説明するための図である。 図１Ｅは、本発明の第１の実施の形態に係るワイヤボンディング方法を説明するための図である。 図１Ｆは、本発明の第１の実施の形態に係るワイヤボンディング方法を説明するための図である。 図１Ｇは、本発明の第１の実施の形態に係るワイヤボンディング方法を説明するための図である。 図１Ｈは、本発明の第１の実施の形態に係るワイヤボンディング方法を説明するための図である。 図２Ａは、本発明の第２の実施の形態に係るワイヤボンディング方法を説明するための図である。 図２Ｂは、本発明の第２の実施の形態に係るワイヤボンディング方法を説明するための図である。 図２Ｃは、本発明の第２の実施の形態に係るワイヤボンディング方法を説明するための図である。 図２Ｄは、本発明の第２の実施の形態に係るワイヤボンディング方法を説明するための図である。 図２Ｅは、本発明の第２の実施の形態に係るワイヤボンディング方法を説明するための図である。 図２Ｆは、本発明の第２の実施の形態に係るワイヤボンディング方法を説明するための図である。 図２Ｇは、本発明の第２の実施の形態に係るワイヤボンディング方法を説明するための図である。 図２Ｈは、本発明の第２の実施の形態に係るワイヤボンディング方法を説明するための図である。 図３Ａは、従来のワイヤボンディング方法を説明するための図である。 図３Ｂは、従来のワイヤボンディング方法を説明するための図である。 図３Ｃは、従来のワイヤボンディング方法を説明するための図である。 図３Ｄは、従来のワイヤボンディング方法を説明するための図である。 図３Ｅは、従来のワイヤボンディング方法を説明するための図である。
［第１の実施の形態］
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施の形態について詳細に説明する。
本実施の形態は、基板１上に実装された第１の半導体素子２上面の第１の電極パッド２１と、基板１上に実装された第２の半導体素子３上面の第２の電極パッド３１とをキャピラリ１０を用いてボンディングワイヤ（以下、「ワイヤ」と言う。）１１で結線するものである。ここで、キャピラリは１０は、ワイヤボンディングマシンに搭載され、ワイヤ１１が挿通される筒状の部材なる公知のキャピラリから構成されている。
まず、図１Ａに示すように、トーチ電極(不図示）からの放電によってキャピラリ１０の先端部の開口部から露出したワイヤ１１の先端部に金属ボール１２を成型する。そして、図１Ｂに示すように、キャピラリ１０を下降させて、基板１上の第２の半導体素子３上面に形成された第２の電極パッド３１に、ワイヤ１１の先端の金属ボール１２を押し付けて、超音波振動を加えながら金属ボール１２を第２の電極パッド３１に固着させるボールボンディングを行う。そして、図１Ｃに示すように、ワイヤ１１をクランプした状態でキャピラリ１０を上方に移動させて、ワイヤ１１を切断する。
これにより、第２の電極パッド３１上にはバンプ１３が形成される。
第２の電極パッド３１上にバンプ１３を形成すると、図１Ｄに示すように、キャピラリ１０を基板１上の第１の半導体素子２上面に形成された第１の電極パッド２１上方に移動させる。このとき、トーチ電極(不図示）からの放電によってキャピラリ１０の先端部の開口部から露出したワイヤ１１の先端部に金属ボール１２を成型する。そして、図１Ｅに示すように、キャピラリ１０を下降させて、第１の電極パッド２１にワイヤ１１の先端の金属ボール１４を押し付けて、超音波振動を加えながら金属ボール１４を第１の電極パッド２１に固着させるボールボンディングを行う。
次に、図１Ｆに示すように、キャピラリ１０を上方に移動させた後、第２の半導体素子３１の上方まで移動させる。この後、図１Ｇに示すように、キャピラリ１０を下降させて半導体素子３１の上面に形成された第２の電極パッド３１に押し当て、所定の荷重を掛けると同時に超音波振動を加えワイヤ１１を第２の電極パッド３１に固着させるスティッチボンディングを行う。
このとき、第２の電極パッド３１上には、上述したようにバンプ１３が形成されている。したがって、ワイヤ１１は、バンプ１３に対してスティッチボンディングされ、バンプ１３を介して第２の電極パッド３１に結線されることとなる。このように、第２の電極パッド３１への結線の際、バンプ１３にスティッチボンディングされ、キャピラリ１０が直接に第２の電極パッド３１に押し当てられることがないので、第２の電極パッド３１を備えた第２の半導体素子３に不良が発生することを低減させることができる。
ワイヤ１１がスティッチボンディングされると、図１Ｈに示すように、ワイヤ１１をクランプした状態でキャピラリ１０を上方に移動させて、ワイヤ１１を切断する。
これにより、第１の半導体素子２の第１の電極パッド２１と、第２の半導体素子３の第２の電極パッド３１とがワイヤ１１により結線されることとなる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、第１の半導体素子２上の第１の電極パッド２１はボールボンディングされ、第２の半導体素子３上の第２の電極パッド３１はバンプ１３上にスティッチボンディングされるので、第１の電極パッド２１および第２の電極パッド３１の何れもキャピラリ１０が直接押し付けられないので、第１の半導体素子２および第２の半導体素子３に不良が発生することを低減できる。
［第２の実施の形態］
次に本発明の第２の実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態において、上述した第１の実施の形態と同等の構成要素については、同じ名称および符号を付し適宜説明を省略する。
本実施の形態は、基板１上に実装された半導体素子４上面の第１の電極パッド４１と第２の電極パッド４２とをキャピラリ１０を用いてワイヤ１１で結線するものである。
まず、図２Ａに示すように、トーチ電極(不図示）からの放電によってキャピラリ１０の先端部の開口部から露出したワイヤ１１の先端部に金属ボール１２を成型する。そして、図２Ｂに示すように、キャピラリ１０を下降させて、基板１上の半導体素子４上面に形成された第２の電極パッド４２に、ワイヤ１１の先端の金属ボール１２を押し付けて、超音波振動を加えながら金属ボール１２を第２の電極パッド４２に固着させるボールボンディングを行う。そして、図２Ｃに示すように、ワイヤ１１をクランプした状態でキャピラリ１０を上方に移動させて、ワイヤ１１を切断する。
これにより、第２の電極パッド４２上にはバンプ１３が形成される。
第２の電極パッド４２上にバンプ１３を形成すると、図２Ｄに示すように、キャピラリ１０を半導体素子４上面に形成された第１の電極パッド４１上方に移動させる。このとき、トーチ電極(不図示）からの放電によってキャピラリ１０の先端部の開口部から露出したワイヤ１１の先端部に金属ボール１４を成型する。そして、図２Ｅに示すように、キャピラリ１０を下降させて、第１の電極パッド４１にワイヤ１１の先端の金属ボール１４を押し付けて、超音波振動を加えながら金属ボール１４を第１の電極パッド４１に固着させるボールボンディングを行う。
次に、図２Ｆに示すように、キャピラリ１０を上方に移動させた後、第２の半導体素子４２の上方まで移動させる。この後、図２Ｇに示すように、キャピラリ１０を下降させて第２の電極パッド４２に押し当て、所定の荷重を掛けると同時に超音波振動を加えワイヤ１１を第２の電極パッド４２に固着させるスティッチボンディングを行う。
このとき、第２の電極パッド４２上には、上述したようにバンプ１３が形成されている。したがって、ワイヤ１１は、バンプ１３に対してスティッチボンディングされ、バンプ１３を介して第２の電極パッド４２に結線されることとなる。このように、第２の電極パッド４２への結線の際、バンプ１３にスティッチボンディングされ、キャピラリ１０が直接に第２の電極パッド４２に押し当てられることがないので、第２の電極パッド４２を備えた半導体素子４に不良が発生することを低減させることができる。
ワイヤ１１がスティッチボンディングされると、図２Ｈに示すように、ワイヤ１１をクランプした状態でキャピラリ１０を上方に移動させて、ワイヤ１１を切断する。
これにより、半導体素子４上の第１の電極パッド４１と第２の電極パッド４１とがワイヤ１１により結線されることとなる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、半導体素子４上の第１の電極パッド４１はボールボンディングされ、半導体素子４上の第２の電極パッド４１はバンプ１３上にスティッチボンディングされるので、第１の電極パッド４１および第２の電極パッド４２の何れもキャピラリ１０が直接押し付けられないので、半導体素子４に不良が発生することを低減できる。
従来では、スティッチボンディングによる半導体素子への不良の発生を防ぐために、半導体素子間で結線する際に基板上に連結された２つの電極パッドを設け、電極パッドにはスティッチボンディング、半導体素子にはボールボンディングにより、一方の電極パッドと一方の半導体素子、他方の電極パッドと他方の半導体素子を結線することが行われていた。しかしながら、第１，第２の本実施の形態によれば、半導体素子間や電極パッド間で直接に結線することができるので、上述したような連結した２つの電極パッドを基板上に形成しなくて良いので、基板上の省スペース化や作業工程の削減により低コスト化を実現することができる。
本発明は、半導体装置にワイヤボンディングを行う各種装置に適用することができる。
１…基板、２…第１の半導体素子、３…第２の半導体素子、４…半導体素子、１０…キャピラリ、１１…ワイヤ、１２，１４…金属ボール、１３…バンプ、２１，４１…第１の電極パッド、３１，４２…第２の電極パッド。

Claims (2)

  1. 基板上に搭載された第１の半導体素子上の第１の電極パッドと、前記基板上に搭載された第２の半導体素子上の第２の電極パッドとの間をキャピラリを用いてワイヤで結線するためのワイヤボンディング方法であって、
    前記第２の電極パッド上にバンプを形成する第１のステップと、
    前記ワイヤを前記第１の電極パッドにボールボンディングする第２のステップと、
    一端が前記第１の電極パッドにボールボンディングされた前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを前記第２の電極パッド上に移動させる第３のステップと、
    一端が前記第１の電極パッドにボールボンディングされた前記ワイヤを、前記第２の電極上に形成された前記バンプ上にスティッチボンディングする第４のステップと
    を有することを特徴とするワイヤボンディング方法。
  2. 基板上に搭載された半導体素子上の第１の電極パッドと第２の電極パッドとの間をキャピラリによりワイヤで結線するためのワイヤボンディング方法であって、
    前記第２の電極パッド上にバンプを形成する第１のステップと、
    前記ワイヤを前記第１の電極パッドにボールボンディングする第２のステップと、
    一端が前記第１の電極パッドにボールボンディングされた前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを前記第２の電極パッド上に移動させる第３のステップと、
    一端が前記第１の電極パッドにボールボンディングされた前記ワイヤを、前記第２の電極上に形成された前記バンプ上にスティッチボンディングする第４のステップと
    を有することを特徴とするワイヤボンディング方法。
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