JPS62136835A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体装置の製造方法に関し、特にICや
トランジスタなどの製造工程において、金属ワイヤを接
続するワイヤボンディング方法に関するものである。
トランジスタなどの製造工程において、金属ワイヤを接
続するワイヤボンディング方法に関するものである。
第4図は従来のワイヤボンディング方法を検式的に示し
たものである。図において、1は金ワイヤ、2は半導体
チップ、3は半導体チップ2上に形成されたアルミ電極
、4は銀めっき等の表面処理が施された銅合金リード、
5はボンディングツールであるキャピラリチップである
。
たものである。図において、1は金ワイヤ、2は半導体
チップ、3は半導体チップ2上に形成されたアルミ電極
、4は銀めっき等の表面処理が施された銅合金リード、
5はボンディングツールであるキャピラリチップである
。
従来のワイヤボンディング方法では、金ワイヤ1の先端
をアーク入熱で溶融させ、これを凝固させてボール部1
aを形成し、このボール部1aをアルミ電極3にボール
ボンディングした後(第4図(a)、 (b)参照)、
金ワイヤ1の他端側をリード4にステッチボンディング
するようにしており(第4図(C)、 +d)参照)、
又ワイヤ1の接合には主として超音波併用熱圧着方式が
用いられている。
をアーク入熱で溶融させ、これを凝固させてボール部1
aを形成し、このボール部1aをアルミ電極3にボール
ボンディングした後(第4図(a)、 (b)参照)、
金ワイヤ1の他端側をリード4にステッチボンディング
するようにしており(第4図(C)、 +d)参照)、
又ワイヤ1の接合には主として超音波併用熱圧着方式が
用いられている。
以上のように従来のこの種の半導体装置においては、ボ
ンディング用金属ワイヤとして金ワイヤが使用されてい
るが、この場合コストが高(つくことと、半導体チップ
2上のアルミ電極3との接合部の長期信頼性が低いとい
う欠点があるため、金に代わる材料及びそのボンディン
グ技術が種々検討されている。
ンディング用金属ワイヤとして金ワイヤが使用されてい
るが、この場合コストが高(つくことと、半導体チップ
2上のアルミ電極3との接合部の長期信頼性が低いとい
う欠点があるため、金に代わる材料及びそのボンディン
グ技術が種々検討されている。
ここで材料原価低減及び素子の長期信転性向上という観
点から、金属ワイヤを金から銅に代える場合について考
える。金属ワイヤを電極にボンディングする場合、良好
な接合状態を得るためには金属ワイヤの硬さと電極の硬
さとが近位しているのが望ましい。従来の金ワイヤを用
いる場合には半導体チップのアルミ電極の硬さはビッカ
ース硬さでHv35〜40であるが、一般の銅ワイヤの
硬さはビッカース硬さでHv45以上であり、従って一
船の銅ワイヤをそのまま従来のアルミ電極に接合しよう
とするとボンディング性が悪いという問題が生じ、この
問題を解消するため超音波出力を、例えば振幅0.2〜
0.3μm程度に増大させると、第5図に示されるよう
に、アルミ電極3aが接合部周囲に排斥されて銅ワイヤ
10のボール10aが半導体チップ2に当り、電極3及
び半導体チップ2が損傷を受けるおそれがある。
点から、金属ワイヤを金から銅に代える場合について考
える。金属ワイヤを電極にボンディングする場合、良好
な接合状態を得るためには金属ワイヤの硬さと電極の硬
さとが近位しているのが望ましい。従来の金ワイヤを用
いる場合には半導体チップのアルミ電極の硬さはビッカ
ース硬さでHv35〜40であるが、一般の銅ワイヤの
硬さはビッカース硬さでHv45以上であり、従って一
船の銅ワイヤをそのまま従来のアルミ電極に接合しよう
とするとボンディング性が悪いという問題が生じ、この
問題を解消するため超音波出力を、例えば振幅0.2〜
0.3μm程度に増大させると、第5図に示されるよう
に、アルミ電極3aが接合部周囲に排斥されて銅ワイヤ
10のボール10aが半導体チップ2に当り、電極3及
び半導体チップ2が損傷を受けるおそれがある。
この発明は、以上のような問題点を鑑み、電極及び半導
体チップが損傷を受けることなく、金属ワイヤと電極と
を良好に接合できる半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的としている。
体チップが損傷を受けることなく、金属ワイヤと電極と
を良好に接合できる半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的としている。
ところで超音波併用熱圧着ボンディングにおける接合性
について見ると、良好な接合状態を得るためには、材料
表面の酸化皮膜等の吸着物を十分に破壊、除去すること
、及び接合界面における材料の塑性変形により、酸化膜
破壊後の新生面同志の接触面積を拡大することが極めて
重要である。
について見ると、良好な接合状態を得るためには、材料
表面の酸化皮膜等の吸着物を十分に破壊、除去すること
、及び接合界面における材料の塑性変形により、酸化膜
破壊後の新生面同志の接触面積を拡大することが極めて
重要である。
ここで金属ワイヤの表面酸化について見ると、金表面は
酸化されにくいのに対し、銅、アルミニウム等はその表
面が酸化されやすいという性質を有し、そのため従来の
金板外の金属ワイヤを用いる場合は、ポール形成につい
てはこれを不活性ガス雰囲気で行なっていたが、ボール
ボンディングについてはこれを大気中で行なうのが一般
的であった。従ってこのような従来のワイヤボンディン
グ方法によって銅ワイヤのボンディングを行なうように
すると、ボール−表面が酸化され、又同時にアルミ電極
表面の酸化も進行し、ワイヤと電極の硬さの違いに加え
、この酸化膜が原因になって良好なボンディング性が得
られず、上述のように大きな超音波出力が必要であった
訳である。
酸化されにくいのに対し、銅、アルミニウム等はその表
面が酸化されやすいという性質を有し、そのため従来の
金板外の金属ワイヤを用いる場合は、ポール形成につい
てはこれを不活性ガス雰囲気で行なっていたが、ボール
ボンディングについてはこれを大気中で行なうのが一般
的であった。従ってこのような従来のワイヤボンディン
グ方法によって銅ワイヤのボンディングを行なうように
すると、ボール−表面が酸化され、又同時にアルミ電極
表面の酸化も進行し、ワイヤと電極の硬さの違いに加え
、この酸化膜が原因になって良好なボンディング性が得
られず、上述のように大きな超音波出力が必要であった
訳である。
そこでこの発明は、半導体チップ上の電極とリードとを
金属ワイヤを用いて結線する半導体装置の製造方法にお
いて、金属ワイヤのボール形成及びポールボンディング
を不活性ガス雰囲気中で行なうようにしたものである。
金属ワイヤを用いて結線する半導体装置の製造方法にお
いて、金属ワイヤのボール形成及びポールボンディング
を不活性ガス雰囲気中で行なうようにしたものである。
この発明においては、不活性ガス雰囲気中でボール形成
及びポールボンディングを行なうようにしたことから、
ボール及び電極の表面酸化が防止され、低い超音波出力
でもってボールが半導体チップの電極に良好にボンディ
ングされるものである。
及びポールボンディングを行なうようにしたことから、
ボール及び電極の表面酸化が防止され、低い超音波出力
でもってボールが半導体チップの電極に良好にボンディ
ングされるものである。
以下、本発明の実施例を図について説明する。
第1図ないし第3図は本発明の一実施例による半導体装
置の製造方法を示す。図において、第4図及び第5図と
同一符号は同図と同一のものを示し、10は銅ワイヤ、
10aはボール、11は放電電極、12はシールドカバ
ー、13は不活性ガス雰囲気、14はアークである。
置の製造方法を示す。図において、第4図及び第5図と
同一符号は同図と同一のものを示し、10は銅ワイヤ、
10aはボール、11は放電電極、12はシールドカバ
ー、13は不活性ガス雰囲気、14はアークである。
本実施例の方法では、まずシールドカバー12内にアル
ゴンガスを送給してシールドカバー12内に不活性ガス
雰囲気13を形成し、この不活性ガス雰囲気13中で銅
ワイヤ10と放電電極11との間に高電圧を印加する。
ゴンガスを送給してシールドカバー12内に不活性ガス
雰囲気13を形成し、この不活性ガス雰囲気13中で銅
ワイヤ10と放電電極11との間に高電圧を印加する。
すると銅ワイヤ10と放電電極11との間に放電が起こ
ってアーク14が形成され、銅ワイヤ10の先端に熱が
投与されてボール10aが形成される。
ってアーク14が形成され、銅ワイヤ10の先端に熱が
投与されてボール10aが形成される。
こうしてボール10aが形成されると、上記不活性ガス
雰囲気13中で、キャピラリチップ5を用いてボール1
0aを半導体チップ2のアルミ電極3に押圧し、これに
振幅0.111mの超音波振動を印加する。するとボー
ル10aが変形してボール10aとアルミ電極3とが接
合されるので、その後従来と同様に銅ワイヤ10の他端
をリード4にステッチボンディングする。
雰囲気13中で、キャピラリチップ5を用いてボール1
0aを半導体チップ2のアルミ電極3に押圧し、これに
振幅0.111mの超音波振動を印加する。するとボー
ル10aが変形してボール10aとアルミ電極3とが接
合されるので、その後従来と同様に銅ワイヤ10の他端
をリード4にステッチボンディングする。
以上のような本実施例の方法では、ボール形成及びポー
ルボンディングを不活性ガス雰囲気中で行なうようにし
たので、ボール及びアルミ電極表面の酸化を防止でき、
超音波出力として従来0.2〜0.3μm程度の振幅が
必要であったのが、0.1μm程度の振幅で良く、その
結果電極及び半導体チップが損傷を受けることなく、銅
のワイヤを良好にアルミ電極に接合でき、これにより現
在ワイヤボンディングに用いられている金ワイヤに代え
て低度な銅ワイヤの使用が可能となり、大幅な材料原価
低減が実現できるとともに、ワイヤと電極との接合部の
長期信幀性を向上できる。
ルボンディングを不活性ガス雰囲気中で行なうようにし
たので、ボール及びアルミ電極表面の酸化を防止でき、
超音波出力として従来0.2〜0.3μm程度の振幅が
必要であったのが、0.1μm程度の振幅で良く、その
結果電極及び半導体チップが損傷を受けることなく、銅
のワイヤを良好にアルミ電極に接合でき、これにより現
在ワイヤボンディングに用いられている金ワイヤに代え
て低度な銅ワイヤの使用が可能となり、大幅な材料原価
低減が実現できるとともに、ワイヤと電極との接合部の
長期信幀性を向上できる。
なお上記実施例では金属ワイヤとして銅ワイヤを用いた
場合について説明したが、この金属ワイヤの材料はパラ
ジウム、アルミニウム、銀あるいはこれらの低元素添加
合金、又は低元素添加銅合金であってもよい。
場合について説明したが、この金属ワイヤの材料はパラ
ジウム、アルミニウム、銀あるいはこれらの低元素添加
合金、又は低元素添加銅合金であってもよい。
以上のように本発明によれば、半導体チップ上の電極と
リードとを金属ワイヤを用いて結線する半導体装置の製
造方法において、金属ワイヤのボール形成及びボールボ
ンディングを不活性ガス雰囲気中で行なうようにしたの
で、電極及び半導体チップが損傷を受けることなく、金
属ワイヤと電極とを良好に接合でき、金ワイヤに代えて
低度な金属ワイヤの使用が可能になるという効果がある
。
リードとを金属ワイヤを用いて結線する半導体装置の製
造方法において、金属ワイヤのボール形成及びボールボ
ンディングを不活性ガス雰囲気中で行なうようにしたの
で、電極及び半導体チップが損傷を受けることなく、金
属ワイヤと電極とを良好に接合でき、金ワイヤに代えて
低度な金属ワイヤの使用が可能になるという効果がある
。
第1図ないし第3図は本発明の一実施例による半導体装
置の製造方法を模式的に示す図で、第1図(a)、 (
b)は各々アーク放電時及びボール形成後の状態を示す
図、第2図はボールボンディング途中の状態を示す図、
第3図はボールボンディング後の状態を示す図、第4図
(a)〜(d)は各々従来の方法を示す模式図、第5図
は発明が解決しようとする問題点を説明するための図で
ある。 2・・・半導体チップ、3・・・電極、4・・・リード
、10・・・銅ワイヤ(金属ワイヤ)、lOa・・・ボ
ール、13・・・不活性ガス雰囲気。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
置の製造方法を模式的に示す図で、第1図(a)、 (
b)は各々アーク放電時及びボール形成後の状態を示す
図、第2図はボールボンディング途中の状態を示す図、
第3図はボールボンディング後の状態を示す図、第4図
(a)〜(d)は各々従来の方法を示す模式図、第5図
は発明が解決しようとする問題点を説明するための図で
ある。 2・・・半導体チップ、3・・・電極、4・・・リード
、10・・・銅ワイヤ(金属ワイヤ)、lOa・・・ボ
ール、13・・・不活性ガス雰囲気。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- (1)半導体チップ上の電極とリードとを金属ワイヤを
用いて結線する半導体装置の製造方法において、 不活性ガス雰囲気中で、金属ワイヤの先端にボールを形
成するとともに該ボールを半導体チップ上の電極にボン
ディングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60278646A JPS62136835A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60278646A JPS62136835A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62136835A true JPS62136835A (ja) | 1987-06-19 |
Family
ID=17600178
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60278646A Pending JPS62136835A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62136835A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5295619A (en) * | 1992-05-22 | 1994-03-22 | Rohm Co., Ltd. | Method and apparatus for performing wire bonding by using solder wire |
US5431329A (en) * | 1993-05-21 | 1995-07-11 | Rohm Co., Ltd. | Method of forming a ball end for a solder wire |
JP2007294975A (ja) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Kulicke & Soffa Industries Inc | ワイヤーボンディング用の酸化減少システム |
US7628307B2 (en) * | 2006-10-30 | 2009-12-08 | Asm Technology Singapore Pte Ltd. | Apparatus for delivering shielding gas during wire bonding |
JP2012504317A (ja) * | 2008-06-10 | 2012-02-16 | クリック アンド ソッファ インダストリーズ、インク. | ワイヤーボンディング作業における酸化軽減のためのガス配送システム |
CN102554526A (zh) * | 2012-01-18 | 2012-07-11 | 福建福顺半导体制造有限公司 | 一种半导体器件铜线焊接铜球保护方法及其保护装置 |
-
1985
- 1985-12-10 JP JP60278646A patent/JPS62136835A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5395037A (en) * | 1992-04-22 | 1995-03-07 | Rohm Co., Ltd. | Method and apparatus for performing wire bonding by using solder wire |
US5295619A (en) * | 1992-05-22 | 1994-03-22 | Rohm Co., Ltd. | Method and apparatus for performing wire bonding by using solder wire |
US5431329A (en) * | 1993-05-21 | 1995-07-11 | Rohm Co., Ltd. | Method of forming a ball end for a solder wire |
JP2007294975A (ja) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Kulicke & Soffa Industries Inc | ワイヤーボンディング用の酸化減少システム |
US7628307B2 (en) * | 2006-10-30 | 2009-12-08 | Asm Technology Singapore Pte Ltd. | Apparatus for delivering shielding gas during wire bonding |
JP2012504317A (ja) * | 2008-06-10 | 2012-02-16 | クリック アンド ソッファ インダストリーズ、インク. | ワイヤーボンディング作業における酸化軽減のためのガス配送システム |
CN102554526A (zh) * | 2012-01-18 | 2012-07-11 | 福建福顺半导体制造有限公司 | 一种半导体器件铜线焊接铜球保护方法及其保护装置 |
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