DD250211A1 - Verfahren zum drahtbonden auf halbleiterchips - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Drahtbonden auf Halbleiterchips von vorzugsweise schwer verformbaren Kontaktierdraehten auf mechanisch empfindlichen Chipsubtrat. Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Aufgabe in der Halbleiterchipmontage durch weitgehende Vermeidung von Kristallbruch im Chipsubstrat zu erhoehen. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass in einer ersten Bondkugel unter Einwirkung von Druck auf dem Chipsubstrat verformt wird und dass in einer zweiten Bondphase die Kontaktierung der verformten Bondkugel unter Einwirkung von US-Schwingungen erfolgt.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Drahtbonden auf Halbleiterchips von vorzugsweise schwer verformbaren Kontaktierdrähten, z. B. Kupferdraht, auf mechanisch empfindliches Chipsubstrat.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Das Drahtbonden ist ein bekanntes und in verschiedenen Varianten angewandtes übliches Verfahren in der Halbleiterchipmontage.

So wird in der DE-OS 3333601 eine Vorrichtung beschrieben, die ein der Erfindung naheliegendes Verfahren für das Drahtbonden realisiert. Zur Verbesserung der Zuverlässigkeit der Kontaktierung werden die Bondlast, die US-Schwingungsamplitude und die Bondzeit so gesteuert, daß eine gleichmäßige Verformung der Bondkugel eintritt. Nachteilig ist hierbei, daß mit dem Aufsetzen der Bondkugel auf das Chipsubstrat gleichzeitig Bondlast und US-Schwingungen wirksam sind. Da die Aufsetzfläche der Bondkugel sehr klein ist, wirken augenblicklich erstens ein sehr hoher Flächendruck und zweitens nahezu ungedämpfte Amplitudenspitzenwerte der US-Schwingungen auf das Chipsubstrat ein. Diese extreme Belastung des Chipsubstrates führt in der Praxis, besonders bei schwer verformbaren Bondkugeln, oft zu Kristallbruch in der Bondzone.

Weiterhin ist bekannt, daß zur Vermeidung von Beschädigungen des Chipsubstrates an der Bondstelle nur die US-Schwingungsamplitude reduziert wird. Nachteilig ist hierbei, daß dadurch die Haftfestigkeit der Bondverbindung erheblich verringert wird.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Ausbeute in der Halbleiterchipmontage durch weitgehende Vermeidung von Kristallbruch im Chipsubstrat zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Bei den bekannten Verfahren führt eine extrem hohe Belastung des Chipsubstrates im Moment des Aufsetzens der Bondkugel oft zu Kristallbruch in der Bondzone.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, mit einem herkömmlichen Drahtbonder schwer verformbare Kontaktierdrähte auf mechanisch empfindliches Chipsubstrat ohne Kristallbruch in der Bondzone zuverlässig zu kontaktieren.

Merkmaie der Erfindung

Das Verfahren zum Drahtbonden von vorzugsweise schwer verformbarem Kontaktierdraht auf Halbleiterchips aus mechanisch empfindlichen Chipsubstrat, bei dem an den Kontaktierdraht eine Bondkugel in bekannter Weise erzeugt und nachfolgend kontaktiert wird, wird erfindungsgemäß dadurch realisiert, daß in einer ersten Bondphase die Bondkugel unter Einwirkung von Druck auf dem Chipsubstrat verformt wird und daß in einer zweiten Bondphase die Kontaktierung der verformten Bondkugel unter Einwirkung von US-Schwingungen erfolgt.

In einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Verformung der Bondkugel in der ersten Bondphase unter Zuführung von Wärme erfolgen.

Vorteilhaft ist hierbei, daß herkömmliche Drahtbonder mit üblichen Funktionsparametern eingesetzt werden können und Kristallbruch weitgehend vermieden wird.

Ausführungsbeispiel

Das erfindungsgemäße Verfahren wird auf einem herkömmlichen Drahtbonder mit üblichen Funktionsparametern realisiert.

Am Kontaktierdraht wird zunächst in bekannter Weise eine Bondkugel angeschmolzen. Daraufhin senkt das Bondwerkzeug die Bondkugel auf die Kontaktfläche, wo sie im Moment des Aufsetzens das Chipsubstrat nur in einer kleinen punktförmigen Fläche berührt.

Wegen dieser kleinen Aufsetzfläche wird in einer ersten Bondphase die übliche Verformung der Bondkugel nur unter Einwirkung der konstanten Bondlast, gegebenenfalls durch Wärmezufuhr unterstützt, durchgeführt.

Damit wird erreicht, daß die Belastung des Chipsubstrates auf den Flächendruck, der bei konstanter Bondlast und kleiner Fläche sehr groß ist, begrenzt wird.

Eine zusätzliche Belastung des Chipsubstrates durch US-Schwingungen, die bedingt durch die kleine Fläche nahezu ungedämpfte Amplitudenspitzenwerte aufweisen, wird zur Vermeidung von Kristallbruch im Chipsubstrat in der ersten Bondphase erfindungsgemäß verhindert.

Erst nach abgeschlossener Verformung der Bondkugel wird in einer zweiten Bondphase die Kontaktierung unter Einwirkung von US-Schwingungen vollzogen und abgeschlossen. Nach der Verformung ist zwischen Bondkugel und Chipsubstrat eine wesentlich größere Fläche entstanden, die sowohl einen kleineren Flächendruck als auch eine große Schubgegenspannung, die die US-Schwingungen dämpft, zur Folge hat. Nach Ablauf der Bondzeit hebt das Bondwerkzeug von der Kontaktfläche ab.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat die Vorteile, daß nur durch zeitliche Änderung bekannter Verfahrensschritte Kristallbruch in der Bondzone weitgehend verhindert wird, der maximal mögliche US-Pegel bezogen auf Kontaktierdraht und Chipsubstrat genutzt werden kann, die Haftfestigkeit der Kontaktierung verbessert wird und die Ausbeute in der Halbleiterchipmontage steigt.

Claims (2)

1. Verfahren zum Drahtbonden von vorzugsweise schwer verformbarem Kontaktierdraht auf Halbleiterchips aus mechanisch empfindlichen Chipsubstrat, bei dem an dem Kontaktierdraht eine Bondkugel in bekannter Weise erzeugt und nachfolgend kontaktiert wird, gekennzeichnet dadurch, daß in einer ersten Bondphase die Bondkugel unter Einwirkung von Druck auf dem Chipsubstrat verformt wird, und daß in einer zweiten Bondphase die Kontaktierung der verformten Bondkugel unter Einwirkung von US-Schwingungen erfolgt.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Verformung der Bondkugel in der ersten Bondphase durch Wärmezufuhr unterstützt wird.