JP2002076051A - 半導体装置のボンディングパッド構造及びボンディング方法 - Google Patents

半導体装置のボンディングパッド構造及びボンディング方法

Info

Publication number
JP2002076051A
JP2002076051A JP2000264808A JP2000264808A JP2002076051A JP 2002076051 A JP2002076051 A JP 2002076051A JP 2000264808 A JP2000264808 A JP 2000264808A JP 2000264808 A JP2000264808 A JP 2000264808A JP 2002076051 A JP2002076051 A JP 2002076051A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bonding
layer
thickness
barrier layer
alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000264808A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshimichi Kurihara
俊道 栗原
Tetsu Toda
鉄 戸田
Shigeki Tsubaki
茂樹 椿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
NEC Corp
Kansai Nippon Electric Co Ltd
Original Assignee
Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
NEC Corp
Kansai Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd, NEC Corp, Kansai Nippon Electric Co Ltd filed Critical Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2000264808A priority Critical patent/JP2002076051A/ja
Priority to EP01120591A priority patent/EP1187200A3/en
Priority to US09/941,622 priority patent/US20020027289A1/en
Priority to US09/942,729 priority patent/US6507112B1/en
Priority to KR1020010053695A priority patent/KR20020018628A/ko
Publication of JP2002076051A publication Critical patent/JP2002076051A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/60—Attaching or detaching leads or other conductive members, to be used for carrying current to or from the device in operation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/482—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body
    • H01L23/485—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body consisting of layered constructions comprising conductive layers and insulating layers, e.g. planar contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/02—Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/03—Manufacturing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/02—Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L24/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/0212—Auxiliary members for bonding areas, e.g. spacers
    • H01L2224/02122—Auxiliary members for bonding areas, e.g. spacers being formed on the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/02163—Auxiliary members for bonding areas, e.g. spacers being formed on the semiconductor or solid-state body on the bonding area
    • H01L2224/02165—Reinforcing structures
    • H01L2224/02166—Collar structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/04042—Bonding areas specifically adapted for wire connectors, e.g. wirebond pads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/05001—Internal layers
    • H01L2224/05075—Plural internal layers
    • H01L2224/0508—Plural internal layers being stacked
    • H01L2224/05083—Three-layer arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/05001—Internal layers
    • H01L2224/05099—Material
    • H01L2224/051—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/05117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/05124—Aluminium [Al] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/05001—Internal layers
    • H01L2224/05099—Material
    • H01L2224/051—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/05163—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
    • H01L2224/05166—Titanium [Ti] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/05001—Internal layers
    • H01L2224/05099—Material
    • H01L2224/051—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/05163—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
    • H01L2224/05169—Platinum [Pt] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/05001—Internal layers
    • H01L2224/05099—Material
    • H01L2224/051—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/05163—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
    • H01L2224/05181—Tantalum [Ta] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/05001—Internal layers
    • H01L2224/05099—Material
    • H01L2224/051—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/05163—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
    • H01L2224/05184—Tungsten [W] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/0555—Shape
    • H01L2224/05556—Shape in side view
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/05599—Material
    • H01L2224/056—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/05617—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/05624—Aluminium [Al] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/4501—Shape
    • H01L2224/45012—Cross-sectional shape
    • H01L2224/45015—Cross-sectional shape being circular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/45124—Aluminium (Al) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/4845—Details of ball bonds
    • H01L2224/48451—Shape
    • H01L2224/48453—Shape of the interface with the bonding area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H01L2224/48465—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/485—Material
    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48507—Material at the bonding interface comprising an intermetallic compound
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/485—Material
    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48617—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950 °C
    • H01L2224/48624—Aluminium (Al) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/485—Material
    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48699—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Aluminium (Al)
    • H01L2224/487—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Aluminium (Al) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48717—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Aluminium (Al) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950 °C
    • H01L2224/48724—Aluminium (Al) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/7825—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/783—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/78301—Capillary
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/8512—Aligning
    • H01L2224/85148—Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus
    • H01L2224/85169—Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus being the upper part of the bonding apparatus, i.e. bonding head, e.g. capillary or wedge
    • H01L2224/8518—Translational movements
    • H01L2224/85181—Translational movements connecting first on the semiconductor or solid-state body, i.e. on-chip, regular stitch
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/852—Applying energy for connecting
    • H01L2224/85201—Compression bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/852—Applying energy for connecting
    • H01L2224/85201—Compression bonding
    • H01L2224/85203—Thermocompression bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/852—Applying energy for connecting
    • H01L2224/85201—Compression bonding
    • H01L2224/85205—Ultrasonic bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01014—Silicon [Si]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01018—Argon [Ar]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01022—Titanium [Ti]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01028—Nickel [Ni]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0105—Tin [Sn]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01073—Tantalum [Ta]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01074—Tungsten [W]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01078—Platinum [Pt]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/049—Nitrides composed of metals from groups of the periodic table
    • H01L2924/0494—4th Group
    • H01L2924/04941—TiN
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/102—Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025—Semiconducting materials
    • H01L2924/10251—Elemental semiconductors, i.e. Group IV
    • H01L2924/10253—Silicon [Si]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/102—Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025—Semiconducting materials
    • H01L2924/1026—Compound semiconductors
    • H01L2924/1032—III-V
    • H01L2924/10329—Gallium arsenide [GaAs]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13063—Metal-Semiconductor Field-Effect Transistor [MESFET]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/20—Parameters
    • H01L2924/201—Temperature ranges
    • H01L2924/20106—Temperature range 200 C=<T<250 C, 473.15 K =<T < 523.15K
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/20—Parameters
    • H01L2924/207—Diameter ranges
    • H01L2924/20752—Diameter ranges larger or equal to 20 microns less than 30 microns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/30107—Inductance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/3011—Impedance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】ボンディング接合部の経時的な抵抗の変動を抑
制し、ボンディング強度の低下を防止することができる
半導体装置のボンディングパッド構造及びボンディング
方法の提供。 【解決手段】高出力マイクロ波増幅デバイス等の高温動
作の半導体素子１上に形成されるボンディングパッド２
が、Ａｌ系材料からなる下地層７と、Ｔｉ／ＴｉＮから
なるバリア層８とＡｌ系材料からなる接合層９とで構成
され、バリア層８の膜厚はＡｕ系材料のボンディングボ
ール６と接合層９との界面に形成されるＡｕ−Ａｌ合金
層１０の下地層７への浸食を阻止可能な厚さに設定さ
れ、接合層９の膜厚はＡｕ−Ａｌ合金層１０がバリア層
８に略当接する厚さに設定されているものであり、高温
下におけるＡｕ−Ａｌ合金層１０の下地層７方向の成長
がバリア層８によって阻止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置のボン
ディングパッド構造及びボンディング方法に関し、特
に、高い温度で使用するマイクロ波増幅デバイスに用い
て好適なボンディングパッド構造及びボンディング方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体装置はプリント配線板等
の実装基板に実装され、半導体装置のボンディングパッ
ドと実装基板のリードフレーム等とがボンディングワイ
ヤーで接続されて用いられる。従来、このような半導体
装置のボンディングパッドの材質としては、ＬＳＩの製
造プロセス上、内部配線と同様の金属が好ましく、Ａｌ
やＡｌ−Ｃｕ合金等が用いられ、また、ボンディングワ
イヤーの材質としては、コスト面からＡｌやＡｌ−Ｓｉ
合金等が用いられている。
【０００３】このようなＡｌ系材料のボンディングパッ
ドとボンディングワイヤーとの組み合わせは半導体装置
の製造コストを安くすることができるというメリットが
あるが、一方、半導体素子として高出力のデバイスを用
いる場合には、ボンディングワイヤーに大きな負荷がか
かり、配線電流によってワイヤーが切断されてしまうと
いう不具合が発生しやすい。この不具合を防止するには
ワイヤーの径を太くする必要があるが、近年の半導体素
子の微細化、高集積化によりワイヤーの径を太くするこ
とは困難な状況になってきている。
【０００４】また、ボンディングパッドやボンディング
ワイヤーの材料として、Ａｌ系材料に代えてＡｕやＡｕ
合金を用いることもできる。このようなＡｕ系材料の組
み合わせの場合は、Ａｕが耐腐食性に優れ、抵抗もＡｌ
に比べて小さいため、配線電流によってワイヤーが切断
されることもなく、信頼性の高い接合を得ることができ
る。しかし、ボンディングパッドの材料としてＡｕ系材
料を用いると、半導体装置の製造コストが高くなってし
まうという問題がある。
【０００５】そこで、コストの上昇を抑えるために、ボ
ンディングパッドの材料としてＡｌ系材料を用い、Ａｕ
系材料のボンディングワイヤーで接続する方法が行われ
ており、この方法では、ボンディングワイヤーとしてＡ
ｕ系材料を用いるため抵抗を低く抑えることができ、特
に、高周波の半導体素子においては、ワイヤー径を細く
してインダクタンス成分を大きくすることができ、イン
ピーダンス整合を取りやすいと言うメリットがある。上
述した各材料の組み合わせのメリットとデメリットを図
７にまとめる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のＡｌ系材料のボンディングパッドとＡｕ系材料
のボンディングワイヤーとの組み合わせでは、１５０〜
２００℃程度の比較的低温でＡｌとＡｕの接合界面にパ
ープルプレーグと呼ばれる脆弱な合金が形成されるた
め、高温動作の半導体素子ではこの合金の成長によって
接合部の抵抗が次第に増加し、また、接合面の強度が弱
くなってしまうという問題が生じる。
【０００７】すなわち、通常の半導体素子の使用温度は
高々８０〜９０℃程度であるため、ボンディング接合界
面に形成されるＡｕ−Ａｌ合金はボンディング後はほと
んど成長しないが、発熱しやすくデバイスの使用温度が
１５０℃以上になる高出力マイクロ波増幅デバイス等の
半導体素子の場合には、接合界面のＡｕ−Ａｌ合金化が
進行しやすく、Ａｕ−Ａｌ合金の成長に伴い接合抵抗の
著しい増大やボンディング強度の劣化等を招いてしま
う。この問題について、図６を参照して説明する。図６
は、従来の半導体装置のボンディングパッドの構造を模
式的に示す図であり、（ａ）はボンディング領域の側面
図、（ｂ）はボンディング直後のパッドの拡大断面図、
（ｃ）は長時間高温で使用した後のパッドの拡大断面図
である。
【０００８】図６（ａ）に示すように、従来の半導体装
置は、マイクロ波増幅デバイス等の高出力、高周波の半
導体素子１の表面に、Ａｌ又はＡｌにＣｕ等の金属を添
加したＡｌ合金からなるボンディングパッド２が１μｍ
程度の膜厚で形成されており、キャピラリ等のボンディ
ングツール５の先端にＡｕ又はＡｕ合金からなるボンデ
ィングワイヤー３のボール６を形成し、このボール６を
ボンディングパッド２に熱圧着した後、ボンディングツ
ール５を実装基板のリードフレーム４に移動して圧着、
切断してボンディングが行われる。その際、図６（ｂ）
に示すように、ボール６はボンディングパッド２に食い
込みように押しつけられて変形し、ボンディングパッド
２とボール６と接合面にはパープルプレーグと呼ばれる
Ａｕ−Ａｌ合金層１０が薄く形成されている。
【０００９】この半導体装置を長時間高温で使用する
と、図６（ｃ）に示すように、接合面のＡｕ−Ａｌ合金
層１０がボール６の下面全周にわたって均一に成長して
しまう。このＡｕ−Ａｌ合金層１０は、ボンディングパ
ッド２やボンディングワイヤー３に比べて抵抗が大きい
ため、Ａｕ−Ａｌ合金層１０の膜厚の増加に伴い半導体
素子１とボンディングワイヤー３間の抵抗は増加してし
まう。この抵抗の増加の様子を具体的に示すと、図４及
び図５のようになる。図４及び図５は、ボンディングパ
ッドの構造の違いによる半導体素子１と実装基板間の実
測抵抗値の経時変化を図示したもので、図４は抵抗値の
経時変化を、図５は抵抗変化率の経時変化を示してい
る。なお、本従来例のデータは、点線及び十字マークで
示しており、５つのサンプルの実測抵抗値の平均をとっ
たものである。
【００１０】図４及び図５に示すように、２５０℃程度
の高温下では、半導体素子１と実装基板間の抵抗は、時
間の経過と共に徐々に大きくなり、動作時間が５００時
間を経過したあたりから急激に増大していることがわか
る。この抵抗の急激な変化は、Ａｕ−Ａｌ合金層１０の
膜厚の増加とボンディング強度の劣化による接合不良が
原因と考えられ、このような抵抗の増加は半導体素子の
特性に重大な影響を及ぼしてしまう。
【００１１】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、その主たる目的は、ボンディング接合部の
経時的な抵抗の変動を抑制し、ボンディング強度の低下
を防止することができる半導体装置のボンディングパッ
ド構造及びボンディング方法を提供することにある。
【００１２】
【問題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体装置は、半導体素子が形成された基
板上に、Ａｌ系材料からなる下地層と、バリア層と、Ａ
ｕ系材料からなるボンディングワイヤーが熱圧着される
接合層とがこの順に積層されたボンディングパッドを有
し、前記接合層がＡｌを含み、その膜厚が、前記接合層
に食い込んだ前記ボンディングワイヤー下面の接合界面
に形成されるＡｕ−Ａｌ合金層と前記バリア層上面との
間隔が所定の値以下となる厚さに設定され、前記バリア
層の膜厚が、前記Ａｕ−Ａｌ合金層の前記下地層への浸
食を阻止可能な厚さに設定されているものであり、前記
接合層の膜厚が、前記ボンディングワイヤー下面の前記
Ａｕ−Ａｌ合金層が前記バリア層に略当接する厚さに設
定されていることが好ましい。
【００１３】また、本発明のボンディング方法は、半導
体素子が形成された基板のボンディングパッドと実装基
板とをＡｕ系材料のボンディングワイヤーにより接続す
るボンディング方法において、前記ボンディングパッド
が、Ａｌ系材料からなる下地層と、ボンディング接合界
面に形成される合金の前記下地層への浸食を阻止可能な
膜厚で形成されたバリア層と、前記ボンディングワイヤ
ーが熱圧着されるＡｌ系材料からなる接合層との積層膜
からなり、ボンディングに際し、前記接合層に食い込ん
だ前記ボンディングワイヤー下面の接合界面に形成され
るＡｕ−Ａｌ合金層と前記バリア層上面との間隔が所定
の値以下となる条件で熱圧着を行うものであり、前記ボ
ンディングワイヤー下面の前記Ａｕ−Ａｌ合金層が前記
バリア層に略当接する条件で熱圧着を行うことが好まし
い。
【００１４】本発明においては、前記接合層の膜厚が６
００ｎｍ以下、前記バリア層の膜厚が２００ｎｍ以上に
設定され、前記バリア層が、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｎ
ｉ、又はこれらの合金のいずれかを含む構成とすること
ができる。
【００１５】また、本発明においては、前記バリア層が
Ｔｉ／ＴｉＮの積層膜からなり、各々の層の膜厚が１０
０ｎｍ以上に設定されていることが好ましい。
【００１６】また、本発明においては、前記半導体素子
が、使用温度が１５０℃以上の高出力デバイス、好まし
くは高出力マイクロ波増幅デバイスを含む構成とするこ
とができる。
【００１７】このように、本発明は上記構成により、高
温使用下におけるＡｕ−Ａｌ合金層の下地層方向への成
長を防止し、Ａｕ−Ａｌ合金層の薄い部分で低抵抗のパ
スを作ることによって、半導体素子とボンディングワイ
ヤー間の抵抗の経時変化及びボンディング強度の経時変
化を抑制することができ、半導体装置の長期信頼性を高
めることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明に係る半導体装置のボンデ
ィングパッド構造は、その好ましい一実施の形態におい
て、マイクロ波増幅素子等の高温動作の半導体素子１上
に形成されるボンディングパッド２が、Ａｌ系材料から
なる下地層７と、Ｔｉ／ＴｉＮからなるバリア層８とＡ
ｌ系材料からなる接合層９とで構成され、バリア層８の
膜厚はＡｕ系材料のボンディングボール６と接合層９と
の界面に形成されるＡｕ−Ａｌ合金層１０の下地層７へ
の浸食を防止可能な厚さに設定され、接合層９の膜厚は
Ａｕ−Ａｌ合金層１０がバリア層８に略当接する厚さに
設定されているものであり、高温使用下におけるＡｕ−
Ａｌ合金層１０の下地層７方向の成長がバリア層８によ
って阻止される。
【００１９】
【実施例】上記した本発明の実施の形態についてさらに
詳細に説明すべく、本発明の一実施例について図１乃至
図５を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例に
係る半導体装置のボンディングパッド構造を模式的に示
す断面図であり、図２乃至図３は、本実施例の半導体装
置の製造方法を示す工程断面図である。又、図４及び図
５は、本実施例の効果を示す図であり、図４は抵抗値の
経時変化を、図５は抵抗変化率の経時変化を示す図であ
る。
【００２０】まず、本実施例のボンディングパッド構造
について、図１を参照して説明すると、本実施例のボン
ディングパッド２は、高出力のマイクロ波デバイス等の
半導体素子１上に、下地層７、バリア層８、接合層９の
３層が積層されて形成されており、キャピラリ等のボン
ディングツール５にＡｕ又はＡｕ合金からなるボンディ
ングワイヤー３を通し、ボンディングツール５先端にト
ーチとの放電によってボール６を形成し、ボール６をボ
ンディングパッド２の接合層９に熱及び超音波振動によ
り圧着した後、ボンディングワイヤー３を実装基板のリ
ードフレーム４に移動して圧着、切断して両者を接続す
る。
【００２１】ここで、下地層７は、半導体素子１の通常
の配線工程で形成されるＡｌ、又はＡｌにＣｕ等を添加
したＡｌ合金等からなり、その膜厚は、半導体素子１の
配線と同じ膜厚、例えば１．４μｍ程度であるが、本発
明では下地層７はボンディング抵抗や接合強度の経時変
化に影響を及ぼすものではないため、その材質、膜厚は
任意に設定することができる。
【００２２】また、バリア層８はＴｉ、ＴｉＮ等のＴｉ
合金又はそれらの積層体で構成され、それぞれの厚み
は、ボール６と接合層９の接合界面に形成されるＡｕ−
Ａｌ合金層１０の下地層７への浸食を防止できる厚さに
設定される。例えば、バリア層８をＴｉ／ＴｉＮの積層
構造とした場合、ＴｉＮを１００ｎｍ程度、その上層に
Ｔｉを１００〜２００ｎｍ程度以上の厚さで形成するこ
とが好ましい。このバリア膜８を構成するＴｉ又はＴｉ
化合物は不純物の拡散防止膜として公知の材料である
が、本実施例のバリア膜８はボンディングの衝撃が印加
されても良好なバリア機能を発揮するように、通常より
も厚い２００ｎｍ以上の膜厚で形成されている。
【００２３】また、接合層９は、コスト及び製造容易性
を考慮して下地層７と同じＡｌ又はＡｌにＣｕ等を添加
したＡｌ合金等で形成され、その膜厚は、熱圧着時にボ
ンディングワイヤー３のボール６が接合層９に食い込
み、ボール６の表層に形成されるＡｕ−Ａｌ合金層１０
がバリア層８に接する程度の膜厚に設定される。この膜
厚は、使用するボンディングワイヤーの径、ボンディン
グの熱圧着条件等によって多少変動するが、例えば、径
２５μｍφのＡｕボンディングワイヤーを用い、ボンデ
ィング温度をパッド表面で２００℃程度とし、加重を５
０ｇ、超音波のパワーを２０Ｗ、超音波印加時間を１５
ｍｓｅｃとした場合、接合層９の膜厚は６００ｎｍ以下
が適当である。
【００２４】上記条件でボンディングを行うと、図１
（ｂ）に示すように、ボール６が接合層９に食い込み、
Ａｕ−Ａｌ合金層１０がバリア層８に接するように熱圧
着することができ、半導体素子１を高温で長時間動作さ
せてもＡｕ−Ａｌ合金層１０はバリア層８によって下地
層７方向に成長することができず、合金化は接合層９の
面方向（図の水平方向）にのみ進行する。従って、積層
方向（図の縦方向）には半導体素子１とボール６との間
に薄いＡｕ−Ａｌ合金層１０しかなく、低抵抗の電流パ
スを維持することができる。すなわち、半導体素子１と
ボール６間には、積層方向の薄いＡｕ−Ａｌ合金層１０
の抵抗と、面方向の厚いＡｕ−Ａｌ合金層１０の抵抗と
が並列に形成されるため、合成抵抗は低抵抗成分に支配
され、結果として半導体素子１とボール４間の抵抗の変
動を抑制することができる。
【００２５】また、バリア層８はＡｕ−Ａｌ合金層１０
の成長を阻止して抵抗の変動を抑制するばかりでなく、
ボンディング強度にも大きな影響を及ぼす。そのメカニ
ズムに関しては必ずしも明確ではないが、ＡｌやＡｕ又
はそれらの合金に比べてバリア層８に用いるＴｉ又はＴ
ｉ合金は硬度が高く、また、通常よりも厚く形成されて
いるため、熱圧着する際に印加する超音波のパワーがボ
ール６に伝わりやすくなる効果もあると考えられる。
【００２６】更に、このようにＴｉ又はＴｉＮ等を厚く
成膜すると、その表面には微小な凹凸が形成されやすく
なり、その凹凸が接合層９にも反映され、ボンディング
ワイヤー３と接合層９又はバリア層８との接続を強固に
する効果もあると考えられる。上記観点からは、バリア
層８の膜厚は厚いほど好ましいと考えられるが、バリア
膜８の表面状態は、膜厚のみならずスパッタ等の成膜条
件にも影響されるため、膜厚はボンディング条件、成膜
条件等を総合的に勘案して設定することが重要である。
【００２７】次に、上記した構造のボンディングパッド
２の製造方法について、図２及び図３を参照して説明す
る。なお、本実施例の構造のボンディングパッドは実装
基板との間をＡｕ系材料のボンディングワイヤーで熱圧
着して接続する任意の半導体装置に適用することができ
るが、使用温度の高い高出力デバイス、特に、Ｓｉ−Ｍ
ＯＳＦＥＴやＧａＡｓ−ＭＥＳＦＥＴ等のマイクロ波増
幅デバイスにおいてその効果が顕著に現れる。
【００２８】まず、図２（ａ）乃至（ｄ）に示すよう
に、マイクロ波増幅デバイス等が形成されたＳｉ基板１
３上（正確にはＳｉ基板１３表面を覆うＳｉＯ2等の絶
縁膜１４上）に、例えば、下地層７となるＡｌを１．４
μｍ、バリア層８となるＴｉＮ及びＴｉをそれぞれ１０
０ｎｍ、３００ｎｍ、接合層９となるＡｌを３５０ｎｍ
の膜厚でスパッタ法等により連続して成膜する。ここ
で、それそれの膜のスパッタ条件は、Ａｌは通常の半導
体プロセスと同様に、Ａｒガス流量：７５ｓｃｃｍ、ス
パッタパワー１６．５ｋＷ、成膜速度２２５Ａ／ｓｅ
ｃ、ＴｉＮは、Ａｒガス流量：３４ｓｃｃｍ、スパッタ
パワー９．０ｋＷ、成膜速度２２Ａ／ｓｅｃ、Ｔｉは、
Ａｒガス流量：２９ｓｃｃｍ、スパッタパワー１．７ｋ
Ｗ、成膜速度１８Ａ／ｓｅｃ程度としている。
【００２９】次に、図２（ｅ）に示すように、上記積層
膜からなるボンディングパッド２を覆うように、ＳｉＯ
Ｎ等の保護膜１１をＣＶＤ法等により０．９μｍ程度の
膜厚で成膜した後、図２（ｆ）に示すように、ボンディ
ングエリアの保護膜１１をドライエッチングにより除去
し、開口部１２を形成し、図３に示す構造のボンディン
グパッド２が形成される。
【００３０】上記方法で形成した半導体素子を実装基板
に実装してボンディングワイヤーで接続し、半導体装置
を２５０℃の温度で長時間動作させ、半導体素子と実装
基板との間の抵抗の実測してその経時変化を調査した。
その結果を図４及び図５に示す。ここで、図４及び図５
の横軸は経過時間を表し、縦軸は各々抵抗値、抵抗変化
率を表している。また、図中の水準１乃至６は、バリア
層８を構成するＴｉＮ８ａとＴｉ８ｂの膜厚及び接合層
９の膜厚を変化させたものであり、各々の膜厚は表１に
示すとおりである。なお、図の各点は、各々の水準につ
いて５つのサンプルを作製して同様の測定を行い、その
平均を取得したものである。
【００３１】
【表１】
【００３２】図４及び図５からわかるように、点線及び
十字マークで示す従来のボンディングパッド構造（Ａｌ
−Ｃｕ下地層のみ）では５００時間を経過したあたりか
ら抵抗値の上昇が著しくなるが、本実施例の水準１乃至
６では従来例に比べて抵抗の上昇が抑制されていること
が分かる。ここで、ＴｉＮ８ａとＴｉ８ｂとを合わせた
バリア層８の膜厚と抵抗値との相関について考察する
と、抵抗値の変化は水準６（実線及び黒丸マーク）が最
も小さく、水準３〜５（破線及び白丸、黒塗り三角、白
抜き三角マーク）、水準２（一点鎖線及び黒塗り四角マ
ーク）、水準１（二点鎖線及び白抜き四角マーク）の順
で徐々に大きくなる。この順序は表１からバリア層８の
膜厚が厚い順序（水準６：４００ｎｍ、水準３〜５：２
００ｎｍ、水準２：１５０ｎｍ、水準１：１００ｎｍ）
と同じであり、バリア層８の膜厚が厚いほど抵抗の経時
変化が小さくなることが分かる。
【００３３】また、接合層９の膜厚と抵抗値との相関に
ついては、バリア層８の膜厚が同じである水準３乃至５
を比較すると、接合層９の膜厚１００〜６００ｎｍの範
囲で抵抗変化の差はほとんどない。しかし、接合層９の
膜厚がこれ以上厚くなると従来例のようにＡｕ−Ａｌ合
金層１０の積層方向の成長も進行しやすくなるため、接
合層９の厚さとしては６００ｎｍ以下であることが好ま
しいと考えられる。
【００３４】更に、各々の水準におけるボンディング強
度について調べるために引っ張り強度試験を行った。そ
の結果を表２に示す。なお、表２における数値は引張り
強度を示し、記号は切断位置及び切断状態を示すもので
あり、Ａ点ハガレは半導体装置のボンディングパッド面
でのワイヤーのはがれ、Ｂ点切れはボンディングパッド
面のボール付け根でのワイヤーの切断、Ｃ点切れはボン
ディングループ頂上でのワイヤーの切断を示しており、
引張り強度が大きく、Ａ点ハガレが少なく、Ｃ点切れが
多いほどボンディング状態は良好であると言える。
【００３５】
【表２】
【００３６】表２から分かるように、従来例では、４つ
のサンプル全てについてボンディングパッド面でワイヤ
ーが剥がれ、引張り強度の平均も５．３ｇと小さい値で
あったが、水準１では、３／４がＡ点ハガレで引張り強
度は６．８ｇ、水準２では１／４がＡ点ハガレで引張り
強度は７．８ｇ、水準３乃至５では１／１１がＡ点ハガ
レで引張り強度は８．８ｇであり、バリア層８の膜厚が
厚くなるほど引張り強度は大きく、ボンディング面での
剥がれも少なくなり、ボンディング状態が良好になって
いることが分かる。この引張り試験の結果と上述した抵
抗の経時変化の結果とを総合的に判断すると、バリア膜
８の膜厚としては２００ｎｍ以上が好ましいと考えられ
る。
【００３７】このように、使用温度の高いマイクロ波デ
バイス等の半導体装置１のボンディングパッド２を、下
地層７とＴｉ、Ｔｉ合金又はそれらの積層体からなるバ
リア層８とＡｌ又はＡｌ合金からなる接合層９との積層
構造とし、バリア層８の膜厚をＡｕ−Ａｌ合金層１０の
下地層７への浸食を阻止することができる膜厚に設定
し、接合層９の厚さをボール６の表層に形成されたＡｕ
−Ａｌ合金層１０がバリア層８に接する程度の厚さに設
定することによって、積層方向のＡｕ−Ａｌ合金層１０
の成長を防止し、半導体素子１とボンディングワイヤー
３間の抵抗変動を抑制することができ、半導体装置の長
期信頼性を高めることができる。
【００３８】また、バリア層８の膜厚を厚くして強固な
構造とし、ボンディング時の熱圧着力が効率よくボール
６に印加されるようにし、更に、バリア層８表面に適度
な凹凸ができる条件でバリア層８を成膜することによっ
て、ボンディングの強度を向上させることができる。
【００３９】なお、本実施例では、バリア層８の材料と
してＴｉ又はＴｉ化合物を用いた例について記載した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、Ａ
ｕ−Ａｌ合金層１０の下地層７への浸食を防止し、ボン
ディングの加圧力が効率よく印加される硬さの材料であ
れば良く、例えば、Ｔｉ系材料に代えて、Ｗ、Ｐｔ、Ｔ
ａ、Ｎｉ等を用いたり、これらの材料を組み合わせて用
いることもできる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置のボンディングパッド構造及びボンディング方法によ
れば下記記載の効果を奏する。
【００４１】本発明の第１の効果は、ボンディングパッ
ドの積層方向（パッド面の法線方向）におけるＡｕ−Ａ
ｌ合金の成長を阻止し、半導体素子とボンディングワイ
ヤー間の抵抗変動を抑制し、半導体装置の長期信頼性を
向上させることができるということである。
【００４２】その理由は、ボンディングパッドを下地層
とバリア層と接合層との積層構造とし、バリア層の膜厚
をＡｕ−Ａｌ合金の浸食を防止する膜厚に設定し、接合
層の厚さをボンディングボール表層のＡｕ−Ａｌ合金が
バリア層に接する程度の厚さに設定することによって、
ボール下面のＡｕ−Ａｌ合金の成長を阻止することがで
きるからである。
【００４３】本発明の第２の効果は、ボンディング強度
を向上させることができるということである。
【００４４】その理由は、バリア層をボンディング時の
熱圧着力が効率よく印加される膜厚、構造で成膜するこ
とによって、最適な条件でボンディングを行うことがで
きるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかる半導体装置のボンデ
ィングパッド構造及びその経時変化を模式的に示す断面
図である。
【図２】本発明の一実施例にかかるボンディングパッド
の製造方法を示す工程断面図である。
【図３】本発明の一実施例にかかる半導体装置のボンデ
ィングパッド構造を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の一実施例にかかる半導体装置の効果を
示す図であり、半導体素子とボンディングワイヤー間の
抵抗の経時変化を示す図である。
【図５】本発明の一実施例にかかる半導体装置の効果を
示す図であり、半導体素子とボンディングワイヤー間の
抵抗率の経時変化を示す図である。
【図６】従来の半導体装置のボンディングパッド構造及
び経時変化を模式的に示す断面図である。
【図７】ボンディング材料の組み合わせとその特徴を示
す図である。
【符号の説明】
１ 半導体素子 ２ ボンディングパッド ３ ボンディングワイヤー ４ リードフレーム ５ ボンディングツール ６ ボール ７ 下地層 ８ バリア層 ９ 接合層 １０ Ａｕ−Ａｌ合金層 １１ 保護膜 １２ 開口部 １３ 半導体基板 １４ 絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸田 鉄 滋賀県大津市晴嵐二丁目９番１号 関西日 本電気株式会社内 (72)発明者 椿 茂樹 滋賀県大津市晴嵐二丁目９番１号 関西日 本電気株式会社内 Ｆターム(参考） 5F044 CC00 EE04 EE06 EE15 FF04

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体素子が形成された基板上に、Ａｌ系
    材料からなる下地層と、バリア層と、Ａｕ系材料からな
    るボンディングワイヤーが熱圧着される接合層とがこの
    順に積層されたボンディングパッドを有し、 前記接合層がＡｌを含み、その膜厚が、前記接合層に食
    い込んだ前記ボンディングワイヤー下面の接合界面に形
    成されるＡｕ−Ａｌ合金層と前記バリア層上面との間隔
    が所定の値以下となる厚さに設定され、 前記バリア層の膜厚が、前記Ａｕ−Ａｌ合金層の前記下
    地層への浸食を阻止可能な厚さに設定されていることを
    特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】前記接合層の膜厚が、前記ボンディングワ
    イヤー下面の前記Ａｕ−Ａｌ合金層が前記バリア層に略
    当接する厚さに設定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】前記接合層の膜厚が６００ｎｍ以下、前記
    バリア層の膜厚が２００ｎｍ以上に設定されていること
    を特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
  4. 【請求項４】前記バリア層が、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔａ、
    Ｎｉ、又はこれらの合金のいずれかを含むことを特徴と
    する請求項１乃至３のいずれか一に記載の半導体装置。
  5. 【請求項５】前記バリア層がＴｉ／ＴｉＮの積層膜から
    なり、各々の層の膜厚が１００ｎｍ以上に設定されてい
    ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載
    の半導体装置。
  6. 【請求項６】前記半導体素子が、使用温度が１５０℃以
    上の高出力デバイスを含むことを特徴とする請求項１乃
    至５のいずれか一に記載の半導体装置。
  7. 【請求項７】前記高出力デバイスが、高出力マイクロ波
    増幅デバイスであることを特徴とする請求項６記載の半
    導体装置。
  8. 【請求項８】半導体素子が形成された基板のボンディン
    グパッドと実装基板とをＡｕ系材料のボンディングワイ
    ヤーにより接続するボンディング方法において、 前記ボンディングパッドが、Ａｌ系材料からなる下地層
    と、ボンディング接合界面に形成される合金の前記下地
    層への浸食を阻止可能な膜厚で形成されたバリア層と、
    前記ボンディングワイヤーが熱圧着されるＡｌ系材料か
    らなる接合層との積層膜からなり、 ボンディングに際し、前記接合層に食い込んだ前記ボン
    ディングワイヤー下面の接合界面に形成されるＡｕ−Ａ
    ｌ合金層と前記バリア層上面との間隔が所定の値以下と
    なる条件で熱圧着を行うことを特徴とするボンディング
    方法。
  9. 【請求項９】前記ボンディングワイヤー下面の前記Ａｕ
    −Ａｌ合金層が前記バリア層に略当接する条件で熱圧着
    を行うことを特徴とする請求項８記載のボンディング方
    法。
  10. 【請求項１０】前記接合層の膜厚が６００ｎｍ以下、前
    記バリア層の膜厚が２００ｎｍ以上に設定されているこ
    とを特徴とする請求項８又は９に記載のボンディング方
    法。
  11. 【請求項１１】前記バリア層が、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔ
    ａ、Ｎｉ、又はこれらの合金のいずれかを含むことを特
    徴とする請求項８乃至１０のいずれか一に記載のボンデ
    ィング方法。
  12. 【請求項１２】前記バリア層がＴｉ／ＴｉＮの積層膜か
    らなり、各々の層の膜厚が１００ｎｍ以上に設定されて
    いることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一に
    記載のボンディング方法。
  13. 【請求項１３】前記半導体素子が、使用温度が１５０℃
    以上の高出力デバイスを含むことを特徴とする請求項８
    乃至１２のいずれか一に記載のボンディング方法。
  14. 【請求項１４】前記高出力デバイスが、高出力マイクロ
    波増幅デバイスであることを特徴とする請求項１３記載
    のボンディング方法。
JP2000264808A 2000-01-09 2000-09-01 半導体装置のボンディングパッド構造及びボンディング方法 Pending JP2002076051A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000264808A JP2002076051A (ja) 2000-09-01 2000-09-01 半導体装置のボンディングパッド構造及びボンディング方法
EP01120591A EP1187200A3 (en) 2000-09-01 2001-08-29 Semiconductor device with an improved bonding pad structure
US09/941,622 US20020027289A1 (en) 2000-09-01 2001-08-30 Semiconductor device with an improved bonding pad structure and method of bonding bonding wires to bonding pads
US09/942,729 US6507112B1 (en) 2000-01-09 2001-08-31 Semiconductor device with an improved bonding pad structure and method of bonding bonding wires to bonding pads
KR1020010053695A KR20020018628A (ko) 2000-09-01 2001-09-01 개선된 본딩 패드 구조체를 구비한 반도체 장치 및 본딩패드에 본딩 배선을 본딩하는 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000264808A JP2002076051A (ja) 2000-09-01 2000-09-01 半導体装置のボンディングパッド構造及びボンディング方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002076051A true JP2002076051A (ja) 2002-03-15

Family

ID=18752169

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000264808A Pending JP2002076051A (ja) 2000-01-09 2000-09-01 半導体装置のボンディングパッド構造及びボンディング方法

Country Status (4)

Country Link
US (2) US20020027289A1 (ja)
EP (1) EP1187200A3 (ja)
JP (1) JP2002076051A (ja)
KR (1) KR20020018628A (ja)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6784545B2 (en) 2002-04-12 2004-08-31 Nec Compound Semiconductor Devices, Ltd. Semiconductor device having pad electrode connected to wire
JP2006032643A (ja) * 2004-07-15 2006-02-02 Sumitomo Bakelite Co Ltd 半導体装置
JP2007123546A (ja) * 2005-10-28 2007-05-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置
KR100860445B1 (ko) 2007-07-05 2008-09-25 주식회사 케이이씨 반도체 장치 및 본드 패드의 제조 방법
JP2011014863A (ja) * 2009-06-03 2011-01-20 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
KR101195265B1 (ko) 2010-09-09 2012-11-14 에스케이하이닉스 주식회사 와이어 본딩 방법
JP2013080841A (ja) * 2011-10-04 2013-05-02 Seiko Instruments Inc 半導体装置
JP2014150258A (ja) * 2013-01-31 2014-08-21 Seagate Technology Llc 周囲温度ボールボンディング
US9331008B2 (en) 2012-09-28 2016-05-03 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device
US9412711B2 (en) 2014-07-11 2016-08-09 Rohm Co., Ltd. Electronic device
US9698068B2 (en) 2014-07-11 2017-07-04 Rohm Co., Ltd. Electronic device
US9853005B2 (en) 2014-07-09 2017-12-26 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device and method of manufacturing the same
US10269754B2 (en) 2015-12-03 2019-04-23 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device
US11270971B2 (en) 2018-10-31 2022-03-08 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device and method of manufacturing the same

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4303418B2 (ja) * 1997-10-24 2009-07-29 ライフ テクノロジーズ コーポレーション 組換え部位を有する核酸を使用する組換えクローニング
JP3943416B2 (ja) * 2002-03-07 2007-07-11 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置の製造方法
US8896397B2 (en) * 2003-04-16 2014-11-25 Intellectual Ventures Fund 77 Llc Surface acoustic wave device and method of adjusting LC component of surface acoustic wave device
JP4381714B2 (ja) * 2003-04-16 2009-12-09 Ｏｋｉセミコンダクタ株式会社 表面弾性波デバイス、表面弾性波装置、及び表面弾性波デバイスの製造方法
JP2005086118A (ja) * 2003-09-11 2005-03-31 Renesas Technology Corp 半導体装置
US7015580B2 (en) * 2003-11-25 2006-03-21 International Business Machines Corporation Roughened bonding pad and bonding wire surfaces for low pressure wire bonding
US7183656B2 (en) * 2005-01-25 2007-02-27 International Business Machines Corporation Bilayer aluminum last metal for interconnects and wirebond pads
US7656045B2 (en) * 2006-02-23 2010-02-02 Freescale Semiconductor, Inc. Cap layer for an aluminum copper bond pad
US7598164B2 (en) * 2006-10-12 2009-10-06 Technion Research & Development Foundation Ltd. Method for direct bonding of metallic conductors to a ceramic substrate
TWI372453B (en) * 2008-09-01 2012-09-11 Advanced Semiconductor Eng Copper bonding wire, wire bonding structure and method for processing and bonding a wire
TW201030916A (en) * 2009-02-11 2010-08-16 Advanced Semiconductor Eng Pad and package structure using the same
US8531022B2 (en) * 2009-03-06 2013-09-10 Atmel Corporation Routable array metal integrated circuit package
US8101871B2 (en) * 2009-05-26 2012-01-24 Lsi Corporation Aluminum bond pads with enhanced wire bond stability
US8455304B2 (en) * 2010-07-30 2013-06-04 Atmel Corporation Routable array metal integrated circuit package fabricated using partial etching process
EP2685511B1 (en) * 2011-03-10 2017-04-26 DOWA Electronics Materials Co., Ltd. Semiconductor light-emitting element and method of manufacturing thereof
US20150048509A1 (en) * 2013-08-16 2015-02-19 Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. Cmos compatible wafer bonding layer and process
WO2015031310A1 (en) * 2013-08-26 2015-03-05 Mason Roger Alan Improved system and method for administering peritoneal dialysis
US9960130B2 (en) * 2015-02-06 2018-05-01 UTAC Headquarters Pte. Ltd. Reliable interconnect
JP6931869B2 (ja) * 2016-10-21 2021-09-08 国立研究開発法人産業技術総合研究所 半導体装置
JP2021129046A (ja) * 2020-02-14 2021-09-02 富士電機株式会社 半導体モジュール

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3585461A (en) * 1968-02-19 1971-06-15 Westinghouse Electric Corp High reliability semiconductive devices and integrated circuits
US4093110A (en) * 1977-03-11 1978-06-06 Olin Corporation Noise and fouling reducer for powder-actuated tool
DE3641524A1 (de) * 1985-12-10 1987-06-11 Mitsubishi Electric Corp Verfahren zur herstellung eines halbleiterbauelements
JPS63148646A (ja) * 1986-12-12 1988-06-21 Toshiba Corp 半導体装置
JPH02285638A (ja) * 1989-04-27 1990-11-22 Toshiba Corp 半導体装置
US5455195A (en) * 1994-05-06 1995-10-03 Texas Instruments Incorporated Method for obtaining metallurgical stability in integrated circuit conductive bonds
US5661081A (en) * 1994-09-30 1997-08-26 United Microelectronics Corporation Method of bonding an aluminum wire to an intergrated circuit bond pad
CA2278020A1 (en) * 1997-01-16 1998-07-23 Ford Motor Company Method for doping metallic connecting wire
US5976964A (en) * 1997-04-22 1999-11-02 Micron Technology, Inc. Method of improving interconnect of semiconductor device by utilizing a flattened ball bond
TW426980B (en) * 1999-01-23 2001-03-21 Lucent Technologies Inc Wire bonding to copper
JP2000223527A (ja) * 1999-01-28 2000-08-11 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6784545B2 (en) 2002-04-12 2004-08-31 Nec Compound Semiconductor Devices, Ltd. Semiconductor device having pad electrode connected to wire
JP2006032643A (ja) * 2004-07-15 2006-02-02 Sumitomo Bakelite Co Ltd 半導体装置
JP4513440B2 (ja) * 2004-07-15 2010-07-28 住友ベークライト株式会社 半導体装置
JP2007123546A (ja) * 2005-10-28 2007-05-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置
JP4639138B2 (ja) * 2005-10-28 2011-02-23 パナソニック株式会社 半導体装置
KR100860445B1 (ko) 2007-07-05 2008-09-25 주식회사 케이이씨 반도체 장치 및 본드 패드의 제조 방법
JP2011014863A (ja) * 2009-06-03 2011-01-20 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
KR101195265B1 (ko) 2010-09-09 2012-11-14 에스케이하이닉스 주식회사 와이어 본딩 방법
JP2013080841A (ja) * 2011-10-04 2013-05-02 Seiko Instruments Inc 半導体装置
US9331008B2 (en) 2012-09-28 2016-05-03 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device
JP2014150258A (ja) * 2013-01-31 2014-08-21 Seagate Technology Llc 周囲温度ボールボンディング
US9853005B2 (en) 2014-07-09 2017-12-26 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device and method of manufacturing the same
US9412711B2 (en) 2014-07-11 2016-08-09 Rohm Co., Ltd. Electronic device
US9698068B2 (en) 2014-07-11 2017-07-04 Rohm Co., Ltd. Electronic device
US10332815B2 (en) 2014-07-11 2019-06-25 Rohm Co., Ltd. Electronic device
US10903129B2 (en) 2014-07-11 2021-01-26 Rohm Co., Ltd Electronic device
US10269754B2 (en) 2015-12-03 2019-04-23 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device
US10566305B2 (en) 2015-12-03 2020-02-18 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device with protection layer surrounding a bonding pad
US11270971B2 (en) 2018-10-31 2022-03-08 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device and method of manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
EP1187200A2 (en) 2002-03-13
US20020027289A1 (en) 2002-03-07
EP1187200A3 (en) 2004-03-31
KR20020018628A (ko) 2002-03-08
US6507112B1 (en) 2003-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2002076051A (ja) 半導体装置のボンディングパッド構造及びボンディング方法
JP5160201B2 (ja) はんだ材料及びその製造方法、接合体及びその製造方法、並びにパワー半導体モジュール及びその製造方法
US5272376A (en) Electrode structure for a semiconductor device
JP2003031576A (ja) 半導体素子及びその製造方法
KR20050001337A (ko) 반도체장치
JP3767585B2 (ja) 半導体装置
JP2006114827A (ja) 半導体装置
JP2937688B2 (ja) 半導体装置
JPH08293522A (ja) 半導体装置の耐熱電極
JPS62130248A (ja) ボンデイング用銅細線
JPH06177200A (ja) 半導体集積回路装置の形成方法
JPH11121458A (ja) 半導体装置
JP4481065B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH02114545A (ja) ワイヤボンディング接続方法
JP2501126B2 (ja) アルミニウムリ―ド端子への金線ボンデイング方法
JPH01253940A (ja) 半導体装置
US20240006354A1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
TWI271842B (en) Array circuit substrate
WO2012005073A1 (ja) 半導体装置、半導体パッケージ及びそれらの製造方法
JP2003338514A (ja) 超音波接合構造及び方法、並びにそれを用いた電子部品及びその製造方法
JP3036291B2 (ja) 半導体装置の実装構造
JP3413017B2 (ja) Ｍｏｓコンデンサチップおよび半導体デバイス
JP3998129B2 (ja) 弾性表面波装置とその製造方法
KR101375707B1 (ko) 구리 본딩 패드 구조 및 방법
JPH0671105B2 (ja) 磁電変換素子の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20031208