JP2000228422A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JP
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bump
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bonding
semiconductor device
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Manabu Kondo
学 近藤
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Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細化、多ピン化された半導体チップのパッ
ド部に対してもワイヤボンディング不良の発生を抑制し
た半導体装置及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明に係る半導体装置の製造方法は、
半導体基板上にＡｌパッド３を形成する工程と、ウエハ
処理工程でＡｌパッド３上にＡｕバンプ５を形成する工
程と、該Ａｕバンプ５にＡｕワイヤ９によるボンディン
グを行う工程と、を具備するものである。これにより、
ワイヤボンディング不良の発生を抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に係わり、特に、微細化、多ピン化された半
導体チップのパッド部に対してもワイヤボンディング不
良の発生を抑制した半導体装置及びその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図５及び図６は、従来の半導体装置の製
造方法であってＡｌパッドにワイヤボンディングを行う
工程を示す断面図である。
【０００３】まず、図５に示すように、半導体基板上に
Ａｌパッド１０３が形成された半導体チップ１０１を準
備する。このＡｌパッド１０３は、半導体チップ１０１
をパッケージのリード又は基板に電気的に接続するため
に、Ａｕワイヤ１０９の一端を接続するパッドである。
【０００４】この後、ボンディングツール１０７に挿入
装着されたＡｕワイヤ１０９の先端に、放電等の熱を利
用してＡｕボール１０９ａを形成し、このＡｕボール１
０９ａをＡｌパッド１０３の上方に位置させる。
【０００５】次に、このＡｕボール１０９ａをＡｌパッ
ド１０３上に下降させ、Ａｕボール１０９ａをボンディ
ングツール１０７で抑えながらＡｌパッド１０３に熱圧
着する。これにより、Ａｕワイヤの先端のＡｕボール１
０９ａとＡｌパッド１０３との接合部にＡｕ−Ａｌ合金
が形成され、図６に示すように、ＡｕボールとＡｌパッ
ド１０３が合金接合される。この後、ボンディングツー
ル１０７を上昇させ、所定の軌道を描いてＡｕワイヤ１
０９を引き回し、このＡｕワイヤの他端を図示せぬリー
ドに接続させる。これにより、Ａｌパッド１０３とリー
ドが電気的に接続される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体チッ
プに形成されるＡｌパッドの微細化及び多ピン化に伴
い、パッド開口径が小さくなり、Ａｕワイヤをボンディ
ングさせるボンディング領域の面積（パッド開口部から
露出したＡｌパッドの面積）が減少する傾向にある。そ
の結果、ＡｕワイヤとＡｌパッドとの接合強度を十分に
確保することが困難になった。
【０００７】また、パッドの微細化に伴い、Ａｕワイヤ
も細線化されている。これにより、ワイヤボンディング
を行う際のボンディングマージンが減少する傾向にあ
る。このようにボンディングマージンが減少すると、上
述したようなＡｕワイヤとＡｌパッドとのＡｕ−Ａｌ合
金反応に限界が生じる。その結果、ＡｕワイヤとＡｌパ
ッドとが十分に接合されない等の接合不良が発生した
り、一旦ＡｕボールがＡｌパッドに接合した後にＡｌパ
ッドが剥がれてしまう等の不良が発生する。
【０００８】また、半導体チップに形成されるパッド構
造の多層化、微細化に伴い、ワイヤボンディングを行っ
た際のＡｌパッドへの打ち込み力に対するボンディング
ダメージにパッド部が十分に耐えることができず、ボン
ディングリフト等に不具合が発生することがある。
【０００９】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたものであり、その目的は、微細化、多ピン化された
半導体チップのパッド部に対してもワイヤボンディング
不良の発生を抑制した半導体装置及びその製造方法を提
供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る半導体装置は、半導体基板上に形成さ
れたＡｌパッドと、該Ａｌパッド上に形成されたＡｕバ
ンプと、該Ａｕバンプに接続されたＡｕワイヤと、を具
備することを特徴とする。また、上記Ａｕワイヤと上記
Ａｕバンプとの接続部における該Ａｕワイヤの先端にボ
ールが形成されることなく、他の部分のＡｕワイヤと同
じ形状のままのＡｕワイヤを用いてボンディングされて
いることが好ましい。
【００１１】本発明に係る半導体装置の製造方法は、半
導体基板上にＡｌパッドを形成する工程と、該Ａｌパッ
ド上にＡｕバンプを形成する工程と、該ＡｕバンプにＡ
ｕワイヤによるボンディングを行う工程と、を具備する
ことを特徴とする。また、上記Ａｕバンプを形成する工
程が、ウエハ処理工程において行われる工程であること
が好ましい。
【００１２】上記半導体装置の製造方法では、Ａｕバン
プとＡｕワイヤとの接合はＡｕとＡｕとの接合であるた
め、従来のワイヤボンディングのようなＡｕ−Ａｌ合金
反応に限界が生じることがなく、ＡｕワイヤとＡｕバン
プとの接合強度を十分に確保することができる。従っ
て、微細化、多ピン化された半導体チップのパッド部に
対してもワイヤボンディング不良の発生を抑制すること
ができる。
【００１３】また、上記半導体装置の製造方法におい
て、上記ボンディングを行う工程は、上記Ａｕワイヤの
先端にボールを形成することなく、他の部分のＡｕワイ
ヤと同じ形状のままのＡｕワイヤを用いてボンディング
を行う工程であることが好ましい。これは、上述したよ
うにＡｕワイヤとＡｕバンプとの接合はＡｕとＡｕとの
接合であるため、Ａｕワイヤの先端にボールを形成する
ことなくボンディングを行っても接合強度を十分に確保
できるからである。従って、Ａｕワイヤの先端にボール
を形成せずにボンディングすることにより、Ａｌパッド
のピッチが益々微細化されてもボンディング不良を抑制
することができる。
【００１４】また、上記半導体装置の製造方法において
は、上記Ａｕバンプを形成する工程が、金属メッキ法に
よりＡｕバンプを形成するものであることが好ましい。
これにより、ＡｌパッドとＡｕバンプとの接合強度を十
分に確保することができる。また、上記ボンディングを
行う工程が、ワイヤボンディング法又はウェッジボンデ
ィング法によるものであることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。
【００１６】図１及び図２は、本発明の第1の実施の形
態による半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【００１７】まず、図１に示すように、半導体基板上に
Ａｌパッド３を形成する。この後、Ａｌパッド３上にＡ
ｕバンプ５を形成する。このＡｕバンプ５は、金属メッ
キ法を用いてＡｕを析出、成長させることにより、Ａｌ
パッド３の開口部上に形成される。このＡｕバンプ５の
形成はウエハプロセス段階で行われる。即ち、Ａｕバン
プ５は、組立工程ではなくウエハ処理工程で形成され
る。このような半導体チップ１を準備する。なお、この
Ａｕバンプ５は、半導体チップ１をパッケージのリード
又は基板に電気的に接続するために、Ａｕワイヤの一端
を接続するバンプである。
【００１８】この後、図２に示すように、ボンディング
ツール７に挿入装着されたＡｕワイヤ９の先端を放電等
の熱を利用して加熱し、このＡｕワイヤの先端をＡｕバ
ンプ５の上方に位置させ、このＡｕワイヤの先端をＡｕ
バンプ５上に下降させる。次に、Ａｕワイヤの先端をボ
ンディングツール７で抑えながらＡｕバンプ５に熱圧着
する。これにより、Ａｕワイヤの先端とＡｕバンプ５と
が接合される。
【００１９】次に、ボンディングツール７を上昇させ、
所定の軌道を描いてＡｕワイヤ９を引き回し、このＡｕ
ワイヤの他端を図示せぬリードに接続させる。これによ
り、Ａｌパッド３とリードが電気的に接続される。
【００２０】上記第1の実施の形態によれば、Ａｌパッ
ド３上にＡｕバンプ５を形成しているため、ワイヤボン
ディングを行う際にＡｕワイヤの先端にＡｕボールを形
成する必要はない。つまり、Ａｕバンプ５とＡｕワイヤ
９との接合はＡｕとＡｕとの接合となるので、Ａｕボー
ルを形成しなくても十分な接合力を得ることができる。
従って、このようにＡｕボールを形成しないことによ
り、微細パッドピッチ、小さいパッド開口径、ボンディ
ング領域の面積の減少に対しても、パッドとＡｕワイヤ
との接合強度を十分に確保したワイヤボンディングを行
うことができる。
【００２１】また、ウエハ処理工程で金属メッキ法を用
いてＡｕバンプ５を形成しているため、Ａｌパッド３と
Ａｕバンプ５との接合強度を十分に確保できる。
【００２２】また、パッドの微細化に伴い、Ａｕワイヤ
９が細線化されても、Ａｕバンプ５とＡｕワイヤ９との
接合はＡｕとＡｕとの接合であるため、従来のワイヤボ
ンディングのようなＡｕ−Ａｌ合金反応に限界が生じる
ことがなく、Ａｕワイヤ９とＡｕバンプ５との接合強度
を十分に確保することができる。従って、Ａｕワイヤ９
とパッド３との接合不良が発生することを抑制でき、Ａ
ｌパッド剥がれ等の不良の発生も抑制することができ
る。
【００２３】また、ウエハ処理工程で予めＡｌパッド３
上にＡｕバンプ５を形成するというパッド構造と一体に
なったバンプ形成としている。このため、ワイヤボンデ
ィングを行った際のＡｌパッドへの打ち込み力に対する
ボンディングダメージにパッド部が十分に耐えることが
でき、ボンディングリフト等に不具合が発生することも
防止できる。
【００２４】また、本実施の形態では、Ａｕボールを形
成する必要がないので、従来のワイヤボンディング工程
に比べて工程短縮化を実現できる。
【００２５】図３は、本発明の第２の実施の形態による
半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【００２６】まず、図１に示す半導体チップ１を準備す
る。半導体チップ１を製造する方法は第１の実施の形態
と同様である。
【００２７】この後、図３に示すように、ボンディング
ツール７に挿入装着されたＡｕワイヤ１１の先端に、放
電等の熱を利用してＡｕボール１１ａを形成し、このＡ
ｕボール１１ａをＡｕバンプ５の上方に位置させ、この
Ａｕワイヤ先端のＡｕボール１１ａをＡｕバンプ５上に
下降させる。次に、Ａｕボール１１ａをボンディングツ
ール７で抑えながらＡｕバンプ５に熱圧着する。これに
より、Ａｕボール１１ａとＡｕバンプ５とが接合され
る。
【００２８】次に、ボンディングツール７を上昇させ、
所定の軌道を描いてＡｕワイヤ１１を引き回し、このＡ
ｕワイヤの他端を図示せぬリードに接続させる。これに
より、Ａｌパッド３とリードが電気的に接続される。
【００２９】上記第２の実施の形態によれば、ウエハ処
理工程で金属メッキ法を用いてＡｕバンプ５を形成して
いるため、Ａｌパッド３とＡｕバンプ５との接合強度を
十分に確保できる。
【００３０】また、パッドの微細化に伴い、Ａｕワイヤ
９が細線化されても、Ａｕバンプ５とＡｕワイヤ９との
接合はＡｕとＡｕとの接合であるため、従来のワイヤボ
ンディングのようなＡｕ−Ａｌ合金反応に限界が生じる
ことがなく、Ａｕワイヤ９とＡｕバンプ５との接合強度
を十分に確保することができる。従って、Ａｕワイヤ９
とパッド３との接合不良が発生することを抑制でき、Ａ
ｌパッド剥がれ等の不良の発生も抑制することができ
る。
【００３１】また、ウエハ処理工程で予めＡｌパッド３
上にＡｕバンプ５を形成するというパッド構造と一体に
なったバンプ形成としている。このため、ワイヤボンデ
ィングを行った際のＡｌパッドへの打ち込み力に対する
ボンディングダメージにパッド部が十分に耐えることが
でき、ボンディングリフト等に不具合が発生することも
防止できる。
【００３２】図４は、本発明の第３の実施の形態による
半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【００３３】まず、図１に示す半導体チップ１を準備す
る。半導体チップ１を製造する方法は第１の実施の形態
と同様である。
【００３４】この後、図４に示すように、ウェッジ・ツ
ール１５に挿入装着されたＡｕワイヤ１３の先端をＡｕ
バンプ５の上方に位置させた後、このＡｕワイヤ１３の
先端をＡｕバンプ５上に下降させる。次に、ウェッジ・
ツール１５を用いて、このＡｕワイヤ１３の先端に熱を
加えながらＡｕバンプ５に圧着する。これにより、Ａｕ
ボール１１ａとＡｕバンプ５とが接合される。
【００３５】次に、ウェッジ・ツール１５を図示せぬリ
ード側に移動させ、このリードにＡｕワイヤ１３の他端
を接続させる。これにより、Ａｌパッド３とリードが電
気的に接続される。
【００３６】上記第３の実施の形態においても第１の実
施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３７】また、本発明は上記実施の形態に限定され
ず、種々変更して実施することが可能である。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、微
細化、多ピン化された半導体チップのパッド部に対して
もワイヤボンディング不良の発生を抑制した半導体装置
及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第1の実施の形態による半導体装置の
製造方法を示すものであり、ウエハプロセス段階でＡｕ
バンプを形成する工程を示す断面図である。
【図２】本発明の第1の実施の形態による半導体装置の
製造方法を示すものであり、Ａｕバンプにワイヤボンデ
ィングを行う工程を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態による半導体装置の
製造方法を示すものであり、Ａｕバンプにワイヤボンデ
ィングを行う工程を示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態による半導体装置の
製造方法を示すものであり、Ａｕバンプにウェッジ・ボ
ンディング法によるワイヤボンディングを行う工程を示
す断面図である。
【図５】従来の半導体装置の製造方法であってＡｌパッ
ドにワイヤボンディングを行う工程を示す断面図であ
る。
【図６】従来の半導体装置の製造方法であってＡｌパッ
ドにワイヤボンディングを行う工程を示すものであり、
図５の次の工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 半導体チップ ３ Ａｌパッ
ド ５ Ａｕバンプ ７ ボンディ
ングツール ９，１１，１３ Ａｕワイヤ １１ａ Ａｕボ
ール １５ ウェッジ・ツール １０１ 半導体
チップ １０３ Ａｌパッド １０７ ボン
ディングツール １０９ Ａｕワイヤ １０９ａ Ａ
ｕボール

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基板上に形成されたＡｌパッド
    と、 該Ａｌパッド上に形成されたＡｕバンプと、 該Ａｕバンプに接続されたＡｕワイヤと、 を具備することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 上記Ａｕワイヤと上記Ａｕバンプとの接
    続部における該Ａｕワイヤの先端にボールが形成される
    ことなく、他の部分のＡｕワイヤと同じ形状のままのＡ
    ｕワイヤを用いてボンディングされていることを特徴と
    する請求項１記載の半導体装置。
  3. 【請求項３】 半導体基板上にＡｌパッドを形成する工
    程と、 該Ａｌパッド上にＡｕバンプを形成する工程と、 該ＡｕバンプにＡｕワイヤによるボンディングを行う工
    程と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項４】 上記Ａｕバンプを形成する工程が、ウエ
    ハ処理工程において行われる工程であることを特徴とす
    る請求項３記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項５】 上記ボンディングを行う工程は、上記Ａ
    ｕワイヤの先端にボールを形成することなく、他の部分
    のＡｕワイヤと同じ形状のままのＡｕワイヤを用いてボ
    ンディングを行う工程であることを特徴とする請求項３
    又は４記載の半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項６】 上記Ａｕバンプを形成する工程が、金属
    メッキ法によりＡｕバンプを形成するものであることを
    特徴とする請求項３〜５のうちいずれか１項記載の半導
    体装置の製造方法。
  7. 【請求項７】 上記ボンディングを行う工程が、ワイヤ
    ボンディング法又はウェッジボンディング法によるもの
    であることを特徴とする請求項３〜６のうちいずれか１
    項記載の半導体装置の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1374298A1 (en) * 2001-03-23 2004-01-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Chip module with bond-wire connections with small loop height

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1374298A1 (en) * 2001-03-23 2004-01-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Chip module with bond-wire connections with small loop height

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