CN117766427A - 半导体制造装置及半导体制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体制造装置及半导体制造方法，目的在于提供不使用光纤传感器就能够检测出实际上送出的导线的量的半导体制造装置及半导体制造方法。半导体制造装置具有US焊头、传感器、存储器和处理器。传感器构成为对US焊头的X、Y及Z轴方向的移动量进行检测，存储器构成为对导线键合程序进行储存，处理器构成为按照导线键合程序基于移动量对金属制导线的送出量进行运算，US焊头构成为在移动量与金属制导线的预定用量一致时停止导线的送出，实施导线键合。

Description

半导体制造装置及半导体制造方法

技术领域

本发明涉及半导体制造装置及半导体装置制造方法。

背景技术

在对半导体元件与引线框之间进行导线键合的情况下，需要一边抑制导线挠曲等一边实现所期望的导线形状。因此，谋求通过使导线的送出量恒定而使施加于导线的负荷恒定的技术。

为了使导线的送出量恒定，需要对实际的导线的送出量进行检测。例如，在专利文献1中公开了用于对实际的导线的送出量进行检测的技术。另一方面，作为对实际的导线的送出量进行检测的现有的方法，已知使用光纤传感器的方法。在该方法中，使用光缆内的光的反射对导线的有无进行检测。

专利文献1：日本特开平07-335687号公报

但是，在上述方法中，有时由于导线路径的脏污等的影响，光纤传感器灵敏度下降。因此，存在产生导线送出不良的课题。

发明内容

本发明为了解决上述课题，第一目的在于提供不使用光纤传感器就能够检测出实际送出的导线的量的半导体制造装置。

另外，本发明的第二目的在于提供不使用光纤传感器就能够检测出实际送出的导线的量的半导体制造方法。

本发明的第一方案优选是半导体制造装置，其具有US焊头、传感器、存储器和处理器，在该半导体制造装置中，传感器构成为对US焊头的X、Y及Z轴方向的移动量进行检测，存储器构成为对导线键合程序进行储存，处理器构成为按照导线键合程序基于移动量对金属制导线的送出量进行运算，US焊头构成为在移动量与金属制导线的预定用量一致时停止导线的送出，实施导线键合。

本发明的第二方案优选是是由具有传感器、US焊头、存储器、处理器的半导体制造装置进行的半导体制造方法，该存储器储存有导线键合程序，该半导体制造方法具有以下步骤：传感器对US焊头的X、Y及Z轴方向的移动量进行检测；处理器按照导线键合程序基于移动量对金属制导线的送出量进行运算；以及US焊头在移动量与金属制导线的预定用量一致时停止导线的送出，实施导线键合。

发明的效果

根据本发明的第一及第二方案，能够提供不使用光纤传感器就能够检测出实际送出的导线的量的半导体制造装置。

附图说明

图1是表示导线键合设备的动作部的图。

图2是表示进行了金属制导线的配线后的半导体装置的一部分的图。

图3是表示用于使金属制导线成形的毛细管的动作的图。

图4是表示通过多根金属制导线进行了配线的半导体装置的一部分的图。

图5是表示本发明的实施方式1涉及的装置导线供给部的图。

图6是表示本发明的实施方式1涉及的导线键合的处理的流程图。

图7是表示本发明的实施方式2涉及的导线键合的处理的流程图。

图8是表示本发明的实施方式3涉及的导线键合的处理的流程图。

图9是表示本发明的实施方式4涉及的导线键合的处理的流程图。

具体实施方式

实施方式1

[导线键合工艺的概要]

首先，对金属制导线的导线键合进行说明。图1是表示导线键合设备的动作部的图。导线键合动作部具有US焊头1。US焊头1与毛细管2连接，毛细管2构成为将金属制导线3送出。金属制导线3由金、银、铜、铝等这样的电阻低的金属构成。

导线键合的第一工艺是在金属制导线的前端形成FAB的点火动作。例如，通过从点火棒5朝向金属制导线3的前端进行放电，使金属制导线3的前端熔融，从而能够形成FAB 4。

图2是表示进行了金属制导线的配线后的半导体装置的一部分的图。半导体装置具有引线框8。引线框8呈复杂的形状。因此，如果在导线键合时没有将引线框8固定，则无法将金属制导线3正常地连接。

另外，在引线框8使用芯片键合接合材料7而接合有半导体元件6。作为半导体元件6能够例示纵向尺寸小于或等于3.5mm、横向尺寸小于或等于7mm、厚度小于或等于0.5mm的IC元件。在半导体元件6接合有FAB 4a，以FAB 4a为前端的金属制导线3a与引线框8a连接。

另外，半导体装置具有传感器20。传感器20对US焊头等的移动量进行检测。移动量的检测例如可以使用图像处理来进行，也可以通过除此以外的处理来进行。并且，半导体装置具有存储器30。存储器30储存有由处理器40执行的导线键合程序。处理器40按照导线键合程序实施运算处理。并且，半导体装置具有芯片识别照相机50。芯片识别照相机50能够检测出由于生产波动而产生的半导体元件6及引线框8的倾斜。

导线键合的第二工艺是使FAB与半导体元件的电极等接合的动作。例如在图2的半导体装置的情况下，首先，通过毛细管2的Z方向的上下动作及XY方向的往复动作而使FAB 4移动至规定的位置。然后，通过在将FAB 4按压于半导体元件6的同时施加超声波(US)，从而能够形成与半导体元件6接合的FAB 4a。

图3是表示用于使金属制导线成形的毛细管的动作的图。在半导体元件6之上经由FAB 4a而接合有金属制导线3a。另外，金属制导线3b经由FAB 4b而进行配线的预定的位置由虚线表示。

并且，为了通过毛细管2形成金属制导线3b的配线所需要经过的路径是作为轨迹图像11而由点线示出的。即，金属制导线3b通过下述的方法配线于虚线的位置。首先，在FAB4b形成于半导体元件6之上后，使毛细管2如轨迹图像11那样进行动作。然后，在后述的电力用半导体元件13之上使毛细管2移动，将金属制导线3b接合。

导线键合的第三工艺是使以FAB为前端的金属制导线的配线成形的动作。例如在图3的半导体装置的情况下，完成了FAB 4b的接合后的毛细管2如轨迹图像11那样在Z方向及XY方向上反复进行细微的动作。由此，在之后的工艺中，在与FAB 4b相反侧的一端将金属制导线3b与电力用半导体元件13接合时，金属制导线3b的配线如虚线所示的那样形成。

此外，空间12是表示在轨迹图像11与金属制导线3a之间存在的空间，表示毛细管2的前端经过不与其它配线冲突的路径。

图4是表示通过多根金属制导线而进行了配线的半导体装置的一部分的图。在半导体元件6之上接合有以FAB 4a为前端的金属制导线3a和以FAB 4b为前端的金属制导线3b这样的多根金属制导线。金属制导线3a在与FAB 4a相反侧的一端与引线框8a接合。金属制导线3b在与FAB 4b相反侧的一端与电力用半导体元件13接合。电力用半导体元件13通过未图示的接合材料而接合于引线框8b之上。

此外，为了防止与不同电极的短接，金属制导线3b主要呈梯形的导线形状。为了实现该形状，使XY工作台及Z轴进行动作。

导线键合的第四工艺是对以FAB为前端的金属制导线的相反侧的一端进行接合的动作。例如在图4的半导体装置的情况下，如果完成了金属制导线3b的形成，则毛细管2移动至电力用半导体元件13之上的规定的位置。然后，通过将金属制导线3b按压于电力用半导体元件13，同时施加US，从而能够使金属制导线3b与电力用半导体元件13接合。以上的四个工艺是导线键合工艺的概要。

[实施方式1的概要]

图5是表示本发明的实施方式1涉及的装置导线供给部的图。装置导线供给部具有导线卷筒16。导线卷筒16在内部具有金属制导线3，在外部具有导线卷筒电机17。导线卷筒电机17例如是步进电机或伺服电机，能够容易地得到。如果驱动导线卷筒电机17，则导线卷筒16旋转，因此金属制导线3被压出。

另外，装置导线供给部具有导线引导部14。金属制导线3被沿导线引导部14压出。并且，装置导线供给部具有供气机15。供气机15通过向金属制导线3送出导线张力空气，从而抑制金属制导线3的松弛。

图6是表示本发明的实施方式1涉及的导线键合的处理的流程图。首先，在步骤100中，进行金属制导线的预定用量的内部运算。在后面会叙述内部运算的详情。接下来，在步骤102中，将引线框搭载于装置。接着，在步骤104中，开始导线键合。

接下来，在步骤106中，以预定用量与实际的送出量相等的方式将金属制导线送出。即，通过与后述的内部运算相同的方法，实时地对金属制导线的实际的送出量进行测定。并且，在金属制导线的实际的送出量变得与预定用量相等时，使导线卷筒电机停止。此外，此时的金属制导线3被匀速地送出。

接着，在步骤108中，实施导线键合。由此，能够使用预定用量的金属制导线来实施导线键合。

在本实施方式中，首先，对每个封装器件所使用的导线长度进行内部运算。然后，使运算结果与导线键合动作同步。即，通过基于运算结果对导线卷筒电机17进行驱动，从而能够将所需量的金属制导线3送出，进行导线键合。

[实施方式1的内部运算的详情]

对内部运算的详情进行说明。本实施方式涉及的半导体制造装置具有对单元各部的X、Y及Z轴方向的移动量进行检测的传感器。传感器所检测出的移动量被发送至导线键合对象单元专用的导线键合程序。导线键合程序基于发送来的移动量对金属制导线的预定用量及实际的送出量进行运算。

作为对移动量进行检测的单元，能够例示US焊头1。除此以外，也能够例示使XY工作台、US焊头1及毛细管2上下动作而进行导线键合的Z轴等，该XY工作台用于使毛细管2、点火棒5、后述的芯片识别照相机进行移动。

在本实施方式中，还能够通过芯片识别照相机对由于生产波动而产生的半导体元件6及引线框8的倾斜进行检测。通过加入检测出的倾斜的数据，从而能够对金属制导线的预定用量及实际的送出量更加细微地进行运算。

步骤100涉及的金属制导线的预定用量的运算是基于单元各部的移动预定量及检测出的单元各部的倾斜等实施的。单元各部的移动预定量例如能够根据半导体装置的设计图等事先计算。另一方面，关于步骤106涉及的金属制导线的实际的送出量，是基于检测出的单元各部的移动量及检测出的单元各部的倾斜等实施的。

根据本实施方式，不使用光纤传感器就能够检测出实际送出的导线的量。其结果，能够削减导线的误供给，提高导线形状的再现性。即，使导线键合的稳定性提高。并且，能够削减导线送出不良，所以通过成本改善而使得利润率也得到提高。

实施方式2

图7是表示本发明的实施方式2涉及的导线键合的处理的流程图。实施方式2与实施方式1的不同点在于，不对金属制导线的预定用量进行内部运算，而是进行手动输入。此外，步骤102、104及108与图6是共通的，因此省略说明。

在步骤102之前，在步骤110中输入金属制导线预定用量。例如，根据半导体装置的设计图等对金属制导线的预定用量事先进行计算。基于该计算结果，将金属制导线的预定用量作为装置的参数而手动输入。

然后，在步骤106中，基于输入的金属制导线使用量的信息而驱动导线卷筒电机17。由此，与实施方式1同样地，能够将所需量的金属制导线3送出而进行导线键合。

在本实施方式中，通过手动输入金属制导线的预定用量，从而能够削减进行内部运算的数据量。因此，能够削减运算所需的时间及数据量。

实施方式3

图8是表示本发明的实施方式3涉及的导线键合的处理的流程图。实施方式3与实施方式1的不同点在于，对导线张力空气的流量进行调整。此外，步骤100至108与图6是共通的，因此省略说明。

在步骤112中，对导线张力空气的流量进行调整。即，与匀速地送出金属制导线3并行地，对供气机15所送出的导线张力空气的流量进行控制。

在本实施方式中，通过对供气机15所送出的导线张力空气的流量进行控制，从而能够更适当地抑制所送出的金属制导线3的松弛。因此，能够进一步提高导线键合的稳定性。

实施方式4

图9是表示本发明的实施方式4涉及的导线键合的处理的流程图。实施方式4与实施方式3的不同点在于，将金属制导线的1个单元的量一并送出。此外，步骤100至104、108及112是与图8共通的，因此省略说明。

在步骤114中，以预定用量与实际的送出量相等的方式将1个单元的量的金属制导线送出。即，事先将与预定用量相等的金属制导线3一并送出。然后，在步骤112中，进行导线张力空气的送出，抑制松弛。

在本实施方式中，1个单元的量1个单元的量地进行金属制导线的实际的送出。因此，能够通过与实施方式3不同的方式进一步提高导线键合的稳定性。

以下，将本发明的所有方式作为附记而汇总地进行记载。

(附记1)

一种半导体制造装置，其具有US焊头、传感器、存储器和处理器，

在该半导体制造装置中，

所述传感器构成为对所述US焊头的X、Y及Z轴方向的移动量进行检测，

所述存储器构成为对导线键合程序进行储存，

所述处理器构成为按照所述导线键合程序基于所述移动量对金属制导线的送出量进行运算，

所述US焊头构成为在所述移动量与金属制导线的预定用量一致时停止导线的送出，实施导线键合。

(附记2)

根据附记1所记载的半导体制造装置，其中，

所述处理器构成为事先对所述预定用量进行运算。

(附记3)

根据附记1所记载的半导体制造装置，其中，

所述处理器构成为接收事先计算出而手动输入的所述预定用量。

(附记4)

根据附记1至3中任一项所记载的半导体制造装置，其中，

具有芯片识别照相机，

所述芯片识别照相机构成为对在半导体装置搭载的半导体元件及引线框的倾斜进行检测，

所述处理器构成为基于所述移动量和所述倾斜对金属制导线的送出量进行运算。

(附记5)

根据附记2所记载的半导体制造装置，其中，

具有芯片识别照相机，

所述芯片识别照相机构成为对在半导体装置搭载的半导体元件及引线框的倾斜进行检测，

所述处理器构成为基于所述移动量和所述倾斜对金属制导线的预定用量进行运算。

(附记6)

根据附记1至5中任一项所记载的半导体制造装置，其中，

具有供气机，该供气机送出导线张力空气，对该导线张力空气的流量进行控制。

(附记7)

根据附记1至6中任一项所记载的半导体制造装置，其中，

将所述金属制导线匀速地送出。

(附记8)

根据附记1至7中任一项所记载的半导体制造装置，其中，

以1个单元所使用的量将所述金属制导线一并送出。

(附记9)

一种半导体制造方法，其是由具有传感器、US焊头、存储器、处理器的半导体制造装置进行的半导体制造方法，该存储器储存有导线键合程序，

该半导体制造方法具有以下步骤：

所述传感器对所述US焊头的X、Y及Z轴方向的移动量进行检测；

所述处理器按照所述导线键合程序基于所述移动量对金属制导线的送出量进行运算；以及

所述US焊头在所述移动量与金属制导线的预定用量一致时停止导线的送出，实施导线键合。

标号的说明

3、3a、3b金属制导线

6半导体元件

8、8a、8b引线框

15 供气机

20 传感器

30 存储器

40 处理器

50 芯片识别照相机

Claims (9)

1.一种半导体制造装置，其具有US焊头、传感器、存储器和处理器，

在该半导体制造装置中，

所述传感器构成为对所述US焊头的X、Y及Z轴方向的移动量进行检测，

所述存储器构成为对导线键合程序进行储存，

所述处理器构成为按照所述导线键合程序基于所述移动量对金属制导线的送出量进行运算，

所述US焊头构成为在所述移动量与金属制导线的预定用量一致时停止导线的送出，实施导线键合。

2.根据权利要求1所述的半导体制造装置，其中，

所述处理器构成为事先对所述预定用量进行运算。

3.根据权利要求1所述的半导体制造装置，其中，

所述处理器构成为接收事先计算出而手动输入的所述预定用量。

4.根据权利要求1所述的半导体制造装置，其中，

具有芯片识别照相机，

所述芯片识别照相机构成为对在半导体装置搭载的半导体元件及引线框的倾斜进行检测，

所述处理器构成为基于所述移动量和所述倾斜对金属制导线的送出量进行运算。

5.根据权利要求2所述的半导体制造装置，其中，

具有芯片识别照相机，

所述芯片识别照相机构成为对在半导体装置搭载的半导体元件及引线框的倾斜进行检测，

所述处理器构成为基于所述移动量和所述倾斜对金属制导线的预定用量进行运算。

6.根据权利要求1所述的半导体制造装置，其中，

具有供气机，该供气机送出导线张力空气，对该导线张力空气的流量进行控制。

7.根据权利要求1所述的半导体制造装置，其中，

将所述金属制导线匀速地送出。

8.根据权利要求1所述的半导体制造装置，其中，

以1个单元所使用的量将所述金属制导线一并送出。

9.一种半导体制造方法，其是由具有传感器、US焊头、存储器、处理器的半导体制造装置进行的半导体制造方法，该存储器储存有导线键合程序，

该半导体制造方法具有以下步骤：

所述传感器对所述US焊头的X、Y及Z轴方向的移动量进行检测；

所述处理器按照所述导线键合程序基于所述移动量对金属制导线的送出量进行运算；以及

所述US焊头在所述移动量与金属制导线的预定用量一致时停止导线的送出，实施导线键合。