DE3606224A1 - Kugeltyp-bond-draehte fuer halbleitervorrichtungen und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Kugeltyp-bond-draehte fuer halbleitervorrichtungen und verfahren zu ihrer herstellung

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DE3606224A1
DE3606224A1 DE19863606224 DE3606224A DE3606224A1 DE 3606224 A1 DE3606224 A1 DE 3606224A1 DE 19863606224 DE19863606224 DE 19863606224 DE 3606224 A DE3606224 A DE 3606224A DE 3606224 A1 DE3606224 A1 DE 3606224A1
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Jitsuho Hirota
Kazumichi Machida
Noriko Amagasaki Hyogo Watanabe
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Description

43 306 q/gt
KUGELTYP-BOND-DRÄHTE FÜR HALBLEITERVORRICHTUNGEN UND VERFAHREN ZU IHRER HERSTELLUNG
Beschreibung:
Die vorliegende Erfindung betrifft Binde- oder Verbindungsdrähte (Bond-Drähte) zur Verwendung bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen und ein Verfahren zur Herstellung solcher Verbindungsdrähte (Bonden).
Insbesondere betrifft die Erfindung KugeLtyp-Bindedrähte, welche bei der Herstellung von Verbindungen zu Elektroden von Ha Ib Ieiterchips verwendet werden.
Gold wurde häufig für Kuge l-Binde- (Bond)-Techni k für Halbleitervorrichtungen verwendet. Da jedoch Gold teuer ist und da die Langzeitzuver lassigkeit von Verbindungen zwischen einem Golddraht und einer Aluminiumelektrode auf einem Halbleiterchip relativ niedrig ist, wurde vorgeschlagen, anstatt dessen Kupfer, Aluminium, Paladium oder bestimmte Legierungen dieser Elemente zu verwenden. Insbesondere wurde eine Aluminiumlegierung mit 2,0% Magnesium und eine Aluminiumlegierung mit 1,0% Silizium als annehmbar angesehen, wie von Johnson et al offenbart in "Ultraschalldrahtschweißen", Solid State Technology, Band 20, Seiten 91 bis 95, April 1977 und von Gehman et al in "Aluminiumdraht für Thermoschallkugelbinden in Halbleitervorrichtungen", Solid State Technology, Band 26, Seiten 151 bis 158, Oktober 1983.
Wie in diesen Literaturstellen offenbart, ist zur
Beseitigung der Richtungsbegrenzung des Drahtes dann, wenn er mit der Elektrode der HaLbLeitervorrichtung verbunden wird, eine Spitze aus MetaLLdraht in einer KugeL ausgebildet bzw. gestaltet. Die Gestaltung und Ausbildung der Drahtspitze wird gewöhnlich ausgeführt durch AnLegen einer Hqchgleichspannung zwischen der Spitze des Drahtes und einer verbrauchbaren Elektrode, um eine eLektrische Entladung dazwischen zu bewirken und um hierdurch die Spitze zu schmelzen und sie zu einer KugeL aufgrund der Oberflächenspannung zu formen. In einem solchen Fall wird ein positives Potentia I an die Elektrode und ein negatives Potential an den Draht angelegt, und zwar im Hinblick auf die Leichtigkeit eines Isolationsdurchschlags.
Fig. 1a zeigt eine Kugelformation an der Spitze eines Metalldrahtes 1, der aus Kupfer oder Aluminium hergestellt ist, wobei das gleiche Verfahren zur Anwendung kommt, wie das, welches für die Kugelbildung an der Spitze eines Golddrahtes verwendet wurde. In Fig. 1a ist der Metalldraht 1, welcher durch ein Kapillarplättchen 5 gehalten wird, welches ebenfalls als ein Binde- oder Verbindungswerkzeug verwendet wird, gegenüberliegend einer verbrauchbaren Elektrode 2 in einer Edelgasatmosphäre eines Gases, wie z.B. Argon, angeordnet. Eine Gleichstromquelle 4 ist zwischen dem Draht und der Elektrode 2 vorgesehen, wobei der positive und negative Anschluß der Gleichstromquelle 4 jeweils mit der Elektrode 2 und dem Draht 1 verbunden sind. Ein Bogen 3 wird hierdurch zwischen dem Draht 1 und der Elektrode 2 gebildet. Aufgrund der Entladung wird der Spitzenbereich des Metalldrahtes 1 erwärmt und geschmolzen.
Die thermale Elektronenemission auf der negativen
Potent ialseite neigt dazu, in Gebieten aufzutreten, deren Arbeitsfunktion kleiner ist als in anderen Gebieten, d.h. daß sie in Gebieten, in denen eine stabilere Emission als in anderen Gebieten stattfindet, möglich ist. Da der Draht 1 aus Kupfer oder Aluminium einen natürlich gebildeten Oxidfilm aufweist, der einige 10 Angström Dicke auf seiner Oberfläche aufweist, neigt die Fläche, wo die thermische Elektronenemission stattfindet dazu zu expandieren, wie schraffiert in Fig. 1a gezeigt. Daher wird Hitze einer solchen geweiteten Fläche zugeführt, was dazu führt, daß eine fehlerhafte Kugel 8 gebildet wird, die einen nicht geschmolzenen Bereich 1a aufweist, der rund um die Spitze des Drahtes 1 gebildet ist, wie aus Fig. 1b zu sehen ist. Ein solcher nicht geschmolzener Bereich 1a bewirkt, daß winzige Risse oder Sprünge in einem Siliziumchip gebildet werden, wenn eine defekte Kugel 8 mit einem ihrer Anschlußfelder verbunden wird, sogar wenn ein solcher Bereich unsichtbar innerhalb der Kugel 8 existiert (es gibt kein solches Problem für einen Golddraht, weil kein Oxidfilm sich auf einem Golddraht bildet).
Wenn außerdem ein Kupferdraht verwendet wird, um annehmbare Bindungscharakteristiken mit einer Elektrode der Halbleitervorrichtung vorzusehen, sollte der Draht eine Härte aufweisen, die mit der der Elektrode der Halbleitervorrichtung kompatibel ist, wobei dieses Anschlußfeld gewöhnlich aus Aluminium hergestellt wird. Die Wickershärte eines Aluminiumanschlußfeldes Liegt ungefährt zwischen 30 und 40, welches für Golddraht akzeptabel ist. Da jedoch gewöhnliches Kupfer eine Wickershärte von 60 oder mehr aufweist, ist es im allgemeinen nicht vorzuziehen, Kupfer für Bindedrähte zu verwenden.
Außerdem ist es bekanntgeworden, daß die Scherfestigkeit eines ALuminiumanschLußfeLdes, welches durch Aufdampfung von äußerst reinem Aluminium gebildet wird, gering ist und zwischen 5 bis 7 kg/mm beträgt, und daß wenn ein Draht aus Kupfer oder ähnlichem mit einem solchen Anschlußfeld verbunden wird und die Halbleitervorrichtung in Kunststoff eingebettet oder geschmolzen wird, das Durchbrechen oder die Deformation des Aluminiumanschlußfeldes während des Formungs- oder Gießprozesses auftreten kann. Das bedeutet, daß wenn das Kunstharzpressen oder Formen thermoplastisch erfolgt, die Formungstemperatur ungefähr bei 300 liegt und wenn ein Niedrigtemperatur-Kunstharz verwendet wird, das Formen unter einem hohen Druck ausgeführt werden muß. In solchen Fällen kann das konventionelle Aluminiumanschlußfeld, welches eine geringe Scherstärke aufweist, der hohen Temperatur oder dem hohen Druck nicht Widerstand leisten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kugel-Binde- bzw. Bond-Technik zu schaffen, welche die Verwendung von Kupfer, Aluminium oder Paladium erlaubt oder eine Legierung oder eine Kombination hiervon, und zwar als Mate I Ibindedraht für Halbleitervorrichtungen, welche geeignet ist für eine zuverlässige Verbindung mit Aluminiumanschlußfeldern.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Bildung einer Kugel an einem Spitzenbereich eines Metalldrahtes zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Verbesserung der mechanischen Stärke eines Aluminiumanschlußfeldes einer Halbleitervorrichtung zu schaffen.
AA
In Übereinstimmung mit der oben genannten Aufgabe schafft die Erfindung ein Verfahren zur Bildung einer Kugel an einer Spitze eines Metalldrahtes, um so einen Draht zu erzeugen, welcher für die Verwendung in der Bildung von Zwischenverbindungen zwischen Anschlußfeldern einer Halbleitervorrichtung und extern vorgesehenen oder sich erstreckenden Anschlüssen geeignet ist, wobei die Verbesserung den Schritt der Verbindung einer elektrischen Leistungsquelle zwischen dem Metalldraht und einer Verbrauchselektrode umfaßt, um so eine Entladung zwischen der Spitze des Drahtes und der verbrauchbaren Elektrode stattfinden zu lassen, wobei die Polarität der Spannungsquelle so ist, daß von der in der Entladung enthaltenen Energie eine Majorität erzeugt wird, wenn der Draht positiv ist in bezug auf die verbrauchbare E-lektrode. Der Draht kann aus.einem Material wie z.B. Aluminium, Kuper, Paladium oder Legierungen oder Kombinationen von Aluminium, Kupfer und Paladium hergestellt sein. Die Entladung findet in Edelgas oder in reduzierender Atmosphäre statt, vorzugsweise in einer solchen Atmosphäre, die eine Sauerstoffkonzentration von nicht mehr als 5000 ppm aufweist.
Vorzugsweise sind die Härte einer so gebildeten Kugel und die Anschlußfelder der Halbleitervorrichtungen, mit der sie verbunden werden soll, ähnlich. Um nun die Anschlußfelder der Halbleitervorrichtung zu härten, kann ein geringer Betrag einer Verunreinigung ihr zugefügt werden. Um den Draht weich zu machen, wenn es z.B. Kupferdraht ist, ist eine Met a 11 reinheit von nicht weniger als 99,99% bevorzugt.
Al
Die Erfindung ist durch die im Kennzeichen des Anspruches enthaltenen Merkmale gekennzeichnet. Weitere Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.
Im folgenden werden die Figuren beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1a und 1b jeweils eine konventionelle KugeLbi Idung an der Spitze eines Metalldrahtes und die resultierende Kugel,
Fig. 2a und 2b jeweils die Kugelbildung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und die resultierende Kugel,
Fig. 3 eine graphische Darstellung von annehmbaren EntLadungsströmen und Ent ladungszeiten, wie sie bei der Kugelbildungstechnik gemäß Fig. 2a verwendet werden sollen,
Fig. 4a und 4b jeweils eine Kugelbildung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie die resultierende Kugel,
Fig. 5a und 5b Wellenformen von Spannungen, die für den Gebrauch in der Kugelbildungstechnik gemäß Fig. 4a geeignet sind,
Fig. 6 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Scherfestigkeit einer Aluminiumelektrode und dem Druck,.unter dem die Aluminiumelektrode zerstört wird,
Fig. 7 die Druckbeaufschlagung für einen Kugeltyp-Bindedraht,um die Beziehung von Fig. 6 zu erhalten, und
Fig. 8 eine graphische DarsteLLung der verbesserten Scherfestigkeit einer Aluminiumelektrode nach der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2a zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Bildung eines Bindedrahtes der vorliegenden Erfindung, welches ähnlich der Fig. 1a ist, ausgenommen, daß die Polarität der Spannung, die durch eine Gleichstromspannungsquelle 14 zwischen einem Metalldraht 1, der aus Kupfer, Aluminium, Paladium oder einer Legierung einer Kombination hergestellt ist und einer verbrauchbaren Elektrode 2 angelegt ist, umgekehrt ist.
Das bedeutet, daß der Draht 1, der durch ein Kapillarchip oder -plättchen 5 getragen wird, als Binde- bzw. Verbindungswerkzeug arbeitet und mit dem positiven Anschluß einer Gleichstromhochspannungsquelle 14 verbunden ist. Die verbrauchbare Elektrode 2 ist an den negativen Anschluß dieser Quelle angeschlossen. Die Entladeregion wird in einer Edelgasatmosphäre von Gas, wie z.B. Argon, gehalten, um eine Oxidation der geformten Bereiche des Drahtes 1 zu verhindern.
Mit dieser Anordnung wird nur der Spitzenbereich 6 des Drahtes 1 erwärmt, wenn die thermische Elektronenemission auf der Oberfläche der Elektrode 2 stattfindet. Somit wird nur der Spitzenbereich geschmolzen. Das bedeutet, daß der geschmolzene Bereich fest und strikt im Spitzenbereich des Drahtes 1 definiert ist mit dem Ergebnis, daß eine vollständige Kugel 18, wie in Fig. 2b zu sehen ist, erhalten wird.
Die Stabilität der Entladung zwischen der Drahtspitze mit
positivem Potential und der verbrauchbaren Elektrode mit negativem Potential kann bis zu einem gewissen Grad herabgesetzt werden, verglichen mit dem Fall, in dem entgegengesetzte Potentiale verwendet werden. Jedoch wurde aus der Analyse des Schmelzphänomens eines Drahtes mit einem Durchmesser von 25 ,wm und der Spi tzenkuge Ibi Idung herausgefunden, daß ein nicht geschmolzener Bereich unvermeidbar in einem Bereich des Drahtes hinterlassen wird bzw. zurückbleibt, wenn die Polaritäten des Drahtes und der Elektrode jeweils negativ und positiv sind. Daher wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Stabilität der Entladung durch Erhöhen der Spannung verbessert und durch Verwendung eines tägheits losen Abschirmungsgases, wie z.B. Argon, welches in mehr zuverlässiger Weise in ein Plasma umgewandelt werden kann, wie Luft.
Um nun eine Kugel 18 stabil zu bilden, welche einen Durchmesser von 2 bis 3 mal dem Durchmesser des Metalldrahtes 1 aufweist, mit einem Drahtdurchmesser im Bereich von 15 bis 35 /um, kann der Entladestrom und die Entladezeit für Bereiche von 30 bis 20 mA und 1 bis 10 ms jeweils gewählt werden.
Fig. 3 zeigt eine graphische Darstellung mit experimentellen Daten eines Entladestroms und der Entladezeit für einen Kupferdraht mit einem Durchmesser von 25 Micron. In Fig. 3 zeigt die schraffierte Fläche den be vorzugten. Bereich dieser Parameter.
Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird nur der Spitzenbereich des Drahtes erwärmt und er wird ; konzentrisch erwärmt, um hierdurch diesen Bereich vollständig zu schmelzen mit dem Ergebnis, daß eine Kugel mit einem nicht geschmolzenen Bereich erhalten wird.
Obwohl dieses Verfahrens sehr wirksam ist, kann ein Problem in einigen Situationen auftreten, dadurch, daß aufgrund eines solchen vollständigen Schmelzens die mechanische Stärke des Halsbereiches (Grenzbereich zwischen dem Kugelbereich und dem Drahtbereich) während der Bindeoperation verringert wird, woraus eine Schleifenbildung des Drahtbereiches oder ein Brechen des Halsbereiches resultiert. Dieses kann verbessert werden, dadurch, daß ein partiell nicht geschmolzener Halsbereich übri gb Lei bt.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird das obengenannte Problem wirksam beseitigt, dadurch, daß die Entladungsspannung, welche zwischen dem Draht und der verbrauchbaren Elektrode angelegt ist, alternierend gemacht wird, wobei die elektrische Energie bei positiver Polarität des Drahtes größer ist als die bei negativer Polarität.
Fig. 4a zeigt einen Bogen bei einer Wechselspannung, der durch eine Wechselstromquelle 24 zwischen dem Draht 1 und der Entladungselektrode 2 angelegt ist. Wenn in Fig. 4a die Polarität der Spannung, die am Draht angelegt ist, positiv ist, wird ein Bogen 3 zwischen der Spitze des Drahtes und der Entladungselektrode gebildet, dargestellt durch durchgezogene Linien, worauf der Spitzenbereich konzentrisch erwärmt wird, wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Wenn die Spannungspolarität des Drahtes auf einen negativen Wert geschaltet wird, tendiert der Bogen 3 dazu, in einer breiteren Fläche des Drahtes sich auszubilden, wie durch die strichpunktierte Linie dargestellt ist, wie im konventionellen Kugelbildungsprozeß für einen Golddraht. Durch Wiederholung der wechselnden Polaritätszyklen für die
angelegte Spannung wird ein kleiner nicht geschmolzener Bereich 28a im Halsbereich der Kugel 28 wie in Fig. 4b zu sehen ist hinterlassen. Die Entladungsregion kann in einer trägheitslosen Gasatmosphäre gehalten werden, um eine Oxidation während des Schmelzens zu verhindern, wie im vorangegangenen Ausführungsbeispiel.
Um einen solchen nicht geschmolzenen Bereich 28a effizient zu bilden, sollte die an den Draht 1 angelegte Spannung selektiert werden, so daß die elektrische Energie, welche dem Draht 1 zugeführt wird, wenn die Polarität positiv ist, größer ist als die, wenn die Polarität negativ ist. Zum Beispiel wird die Spannung V,., welche an den Draht 1 angelegt wird, wenn seine Polarität positiv ist, größer gemacht als die Spannung V^, welche an den Draht angelegt wird, wenn seine Polarität negativ ist, wie aus Fig. 5a zu sehen ist. Alternativ hierzu ist es möglich, die Zeit t., für die die Spannung einer positiven Polarität an den Draht 1 angelegt wird, länger zu machen als die Zeit t?, für die die Spannung mit negativer Polarität angelegt ist, wie aus Fig. 5b zu sehen ist. Es wurde empirisch bevorzugt herausgefunden, daß das Verhältnis der Energie, welche an den Draht angelegt ist, wenn seine Polarität positiv ist, zur an ihn angelegten Energie, wenn seine Polarität negativ ist, ungefähr 3 bis 4 beträgt.
Die obigen Ausführungsbeispiele wurden in Verbindung mit der Verwendung eines Elektrodendrahtes aus Kupfer, Paladium, Aluminium oder Legierungen oder einer Kombination hiervon beschrieben. Es sollte bemerkt werden, daß zur Erzielung von guten Bindungen die Härte der Kugel, welche an der Spitze des Drahtes ausgebildet ist, kompatibel mit der Härte der Elektrode auf dem
Halbleiterchip sein muß, mit dem der Draht verbunden werden soll, welche Elektrode gewöhnlich aus Aluminium hergestellt ist. Die Wickershärte Hv einer Aluminiumelektrode befindet sich gewöhnlich in einem Bereich von 35 bis 40, während die der an der Spitze ausgebildeten Kugel des Kupferdrahtes 60 oder mehr beträgt. Daher ist die Härte eines Kupferdrahtes zu hoch, um eine gute Bindewirkung mit einer Aluminiumelektrode zu erzielen.
Um nun die Härte des Drahtes und der Elektrode kompatibel untereinander zu machen, ist es notwendig, entweder die Härte des Kupferdrahtes zu verringern oder aber die Härte der Aluminiumelektrode zu erhöhen. In bezug auf einen Kupferdraht sollte Kupfer so rein als möglich sein, vorzugsweise 99,99% oder mehr. Durch Verwendung solchen Kupfers kann die Härte des Drahtes auf ungefähr 50 bis 60 Hv abgesenkt werden. Zusätzlich sollte, um das Einmischen von Sauerstoff in die Kugel zu verhindern und um hierdurch jegliche Härteerhöhung zu beschränken, welche hierdurch verursacht wird, um die Verschlechterung der Rundheit der resultierenden Kugel aufgrund der Oxidfilmbildung zu verhindern, die Sauerstoffkonzentration des trägheits losen Gases oder reduzierenden Gases 5000 ppm oder weniger sein.
Es wurde herausgefunden, daß die Härte der Aluminiumelektrode durch Hinzufügen eines geringfügigen Betrages einer Verunreinigung erhöht wird. Die Verunreinigung kann aus Materialien, wie. z.B. Mn, Mg, Cu und/oder Si oder Gasen, wie z.B. Op, N-, usw. ausgewählt werden, deren Betrag 10 bis 5000 ppm betragen kann. Die Härte von Aluminium, welches eine solche Verunreinigung enthält, wird auf 45 bis 60 Hv erhöht, welches kompatibel
mit der Härte des Kupferdrahtes ist. Außerdem werden andere mechanische Eigenschaften der ALuminiumeLektrode ebenso durch Hinzufügen der Verunreinigung verbessert. Zum Beispiel beträgt die Scherfestigkeit einer gewöhnlichen ALuminiumeLektrode nur ungefähr 5 bis 7 kg/mm", welches nicht ausreichend ist für den Draht, um dem nachfolgenden Formungsprozeß zum Einkapseln des HaIb Leiterchips in Kunstharz zu widerstehen. Das bedeutet, daß der Halbleiterchip gewöhnlich mit einem Kunstharz geformt bzw. gepreßt wird, welcher vom thermoplastischen Typ ist, in welchem Falle das Formen bei hoher Temperatur ausgeführt wird. Wenn ein gewöhnliches Aluminiumanschlußfeld solchen Bedingungen ausgesetzt wird, tendiert es dazu zu brechen oder innerlich deformiert zu werden, woraus die resultierende Vorrichtung instabil im Betrieb wird.
Fig. 6 zeigt eine graphische Darstellung, welche durch graphische Darstellung kritischer Werte P des Druckes erhalten wird, welcher in einer Richtung angelegt wird, gezeigt durch einen Doppelpfeil in Fig. 7 , welche einen Kupferdraht 1 zeigt, der mit einer Aluminiumelektrode 20 kugeIverbunden ist, die auf einem Siliziumchip ausgebildet ist, wobei gemessen wird, wenn das Aluminiumanschlußfeld gebrochen ist, mit einer Scherstärke des Aluminiumanschlußfeldes als Parameter. Es ist aus Fig. 6 klar ersichtlich, daß der Druckwert P mit der Scherfestigkeit in einem Bereich unterhalb von ungefähr 8 kg/mm zunimmt. Die Zerstörung der A luminiurneLektrode, welche dem kritischen Druck ausgesetzt ist, ist in diesem Bereich gewöhnlich ein inneres Brechen des Anschlußfeldes. Auf der anderen Seite beinhaltet der Schaden für eine Aluminiumelektrode mit einer Scherfestigkeit von ungefähr 8 bis 12 kg/mm , welcher auftritt, nur ein Brechen seiner
Schnittstellen- oder Interfaceregionen, während für eine Elektrode mit einer Scherfestigkeit größer als 12 kg/mm2 das Halbleiterchip aufgrund der inneren Spannung der Elektrode zerstört bzw. beschädigt wird. Daher sollte die Scherfest i gkei t der Aluminiumelektrode sich in einem Bereich von ungefähr 8 bis 12 kg/mm bewegen.
Fig. 8 zeigt eine graphische Darstellung der Beziehung der Scherstärke eines Aluminiumfilmes zum Betrag der Verunreinigung, die hierin enthalten ist, wenn Kupfer als Verunreinigung ausgewählt ist. Aus Fig. 8 ist es klar ersichtlich, daß die Scherstärke des Aluminiumfilmes mit der Zunahme des Wertes der Verunreinigung ebenfalls zunimmt. Die gewünschte Scherstärke wird erhalten, wenn der Betrag von Kupfer sich in einem Bereich von 100 bis 500 ppm befindet.
Wie vorhergehend beschrieben, werden gemäß der vorliegenden Erfindung die Kugeltyp-nicht-Goldbindedrähte beachtlich verbessert durch Verbesserung der Kugelbildung an der Spitze des Drahtes durch Verringerung der Härte der Kugel und durch Zunahme der mechanischen Stärke der Alumini umelektrode.

Claims (23)

43 306 q/gt MITSUBISHI DENKI KABUSHIKI KAISHA, Tokyo / JAPAN KUGELTYP-BOND-DRÄ'HTE FÜR HALBLEITERVORRICHTUNGEN UND VERFAHREN ZU IHRER HERSTELLUNG Patentansprüche:
1. Verfahren zur Bildung einer Kugel.an einer Spitze eines Metalldrahtes zum Kugelbonden, g e k e η η ζ e i c h η e t durch die folgenden Schritte:
Verbinden einer elektrischen Leistungsquelle zwischen dem Metalldraht und einer Verbrauchselektrode, um so eine Entladung zwischen einer Spitze des Drahtes und der verbrauchbaren. EIektrode zu bewirken und Betreiben der Leistungsquelle so, daß die Majorität bzw. Mehrheit der. Entladungsenergie erzeugt wird, wenn der Draht positiv ist in bezug auf die Verbrauchselektrode, wodurch die Spitze schmilzt und sie genau die Gestalt einer Kugel annimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische LeistungsqueLIe eine Gleichstrom-Hochspannungsquelle aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Draht
aus einem Material hergestellt ist, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die Aluminium, Kupfer, Paladium und Legierungen sowie Kombinationen aus Aluminium, Kupfer und Paladium enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzei chnet , daß die Kugel mit einem Anschlußfeld eines Halbleiterchips verbunden bzw. gebondet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Metalldrahtes sich im Bereich zwischen 15 bis 35 Mikrons (,um) befindet und daß der Durchmesser der Kugel im Bereich zwischen 30 bis 100 Mikron (jum) liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Region, in der die elektrische Entladung hervorgerufen wird, in einer tragen (Edelgas) oder reduzierenden Gasatmosphäre angeordnet ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß der Draht aus Kupfer hergestellt ist und daß die Kugel in einer tragen (Edelgas) oder reduzierenden Gasatmosphäre gebildet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Draht aus Kupfer hergestellt ist und daß die Kugel in einer tragen (Edelgas) oder reduzierenden Gasatmosphäre gebildet ist mit einer Sauerstoffkonzentration von nicht mehr als 5000 ppm.
45 ·" -
9. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Strom, der diese Entladung bewirkt, sich im Bereich von 30 bis 200 mA befindet und daß eine Zeitdauer der Entladung gewählt ist, die im Bereich von 1 bis 10 ms Ii egt.
10. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung eine Wechselspannung ist, für die ein elektrischer Energiebetrag, der dem Draht während einer ersten Zeitperiode zugeführt wird, in der Draht positiv ist, größer ist als ein elektrischer Energiebetrag, der dem Draht während einer zweiten Zeitperiode zugeführt wird, in der der Draht negativ ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch ge k enn ze i c hne t , daß die Differenz der Energiebeträge für die erste und zweite Zeitperiode erzeugt wird, dadurch, daß die Spannung in der ersten Zeitperiode größer ist als die Spannung in der zweiten Zeitperiode.
12. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daßdie Differenz der Energiebeträge für die erste und zweite Zeitperiode dadurch erzeugt wird, daß die erste Zeitperiode länger als die zweite Zeitperiode gemacht wird.
13. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daßder Draht aus einem Material hergestellt ist, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die Aluminium, Kupfer,
PaLadium und Legierungen sowie Kombinationen aus Aluminium, Kupfer und PaLadium enthält.
14. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzei chnet, daß der Draht mit einer Elektrode eines Ha Ib Leiterchips kugelgebondetwird.
15. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Gebiet, in dem die elektrische Entladung erzeugt wird, in einer tragen (Edelgas) oder reduzierenden Gasatmosphäre angeordnet ist.
16. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der Draht aus Kupfer hergestellt ist und daß die Kugel in einer tragen (Edelgas) oder reduzierenden Gasatmosphäre gebildet wird mit einer Sauerstoffkonzentration von nicht mehr als 5000 ppm.
17. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzei chnet, daß das Verhältnis der elektrischen Energiemenge,die dem Draht während der ersten Zeitperiode geliefert wird, zur elektrischen Energiemenge, die dem Draht während der zweiten Zeitperiode geliefert wird, im Bereich von näherungsweise 3:1 bis 4:1 Liegt.
18. Halbleitervorrichtung,
gekennzei chnet durch:
einen Ha Ib Ieiterchi ρ mit Elektroden und Zuleitungen, welche mit feinen Metalldrähten verbunden werden sollen.
wobei die ELektroden ein Verbindungs(bond)-AnschLußfeLd aufweisen, weLches einen ALuminiumfiLm enthäLt, der aus ALuminium hergesteLLt ist mit einem geringen Betrag einer.Verunrein igung oder StörsteLLe mit mindestens einem MetaLL und einem Gas.
19. HaLb Lei tervorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verunreiηigungs- oder StörsteLLenbetrag zwischen bis 5000 ppm gegeben ist.
20. HaLbLeitervorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der dünne MetaLLdraht aus Kupfer oder einer Legierung aus Kupfer mit einer Reinheit von nicht weniger aLs 99,99% hergesteLLt ist.
21. HaLbLeitervorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzei chnet, daß die Scherfestigkeit des ALuminiumfiLmes zwischen 8 bis
2
12 kg/mm Liegt.
22. HaLb Lei tervorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Verunreinigung oder StörsteLLe mindestens ein ELement aufweist, weLches aus der Gruppe ausgewähLt ist, die aus Si, Mn, Mg und Kupfer besteht, wobei der Gesamtbetrag der Verunreinigung zwischen 10 bis 5000 ppm L i egt.
23. HaLbLeitervorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Verunreinigung mindestens ein ELement aufweist, weLches aus der Gruppe ausgewähLt ist, die aus 0 2 , Np und H2 besteht.
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