JP2003007756A - ワイヤボンディングを用いた接続構造 - Google Patents
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Abstract
ヤボンディング接合する接続構造において、2次側接合
部におけるAuワイヤの破壊を抑制する。 【解決手段】 2次ボンディング側におけるAlパッド
21とAuワイヤ40との接合部にて、ワイヤ40の厚
さ方向に延びるAu−Alの合金層60とAuとの界面
65が、ワイヤ40の内部にとどまっている。
Description
ム)よりなるパッドとAu(金)よりなるワイヤとがワ
イヤボンディングによって接合されてなるワイヤボンデ
ィングを用いた接続構造およびそのような接続構造を実
現するのに適したボールボンディング装置に関し、例え
ば、2個の半導体チップ間のAlパッド同士をAuワイ
ヤにてワイヤボンディングしてなる接続構造に適用する
ことができる。
図るべく、パッケージや外部接続素子を減らすために、
2個の半導体チップ(ICチップ)間のAlパッド(電
極)同士をAuワイヤにてワイヤボンディングした構造
(以下、チップ/チップボンディング構造という)が提
案されている。
を示す概略断面図である。リードフレームのアイランド
部30に搭載された2個の半導体チップ10、20が、
それぞれリード31にAuワイヤ40にて結線され、チ
ップ10、20同士もAuワイヤ40にて結線されてお
り、さらに、チップ10、20及びワイヤ40が、エポ
キシ樹脂等の樹脂50にてモールドされている。
0のAlパッドを1次側、チップ(第2の半導体チッ
プ)20のAlパッドを2次側として、これら両Alパ
ッドがボールボンディング法によりワイヤボンドされて
いる。一般的なボールボンディング方法について、図7
の工程説明図を参照して述べる。
ディング装置におけるキャピラリ100の内部に挿入さ
れたワイヤ40において、キャピラリ100の先端から
導出された部分の先端に、放電加工によりボール部(イ
ニシャルボール)41を形成する。
る第1の半導体チップ10のAlパッド11に押し当て
て、熱及び超音波振動を加えながら接合し、1次ボンデ
ィングを行う(図7(b))。その後、ワイヤ40を、
キャピラリ100の先端から繰り出して上記Alパッド
11との接合部(1次側接合部)から第2の部材である
第2の半導体チップ20のAlパッド21まで引き回す
(図7(c))。
ド21まで引き回されたワイヤ40を、キャピラリ40
の先端面にて当該Alパッド21に押しつけて、熱及び
超音波振動を加えながら接合し、2次ボンディングを行
う(図7(d))。
ャピラリ100を上方へ移動させ、2次ボンディング側
の接合部(2次側接合部)からワイヤ40を切り離す。
このとき、キャピラリ100の先端からは、ワイヤ40
が突出してテール部42として残り、このテール部42
に再び上記同様に放電加工を行い、上記ボール部41を
形成する。こうして、ボールボンディングの1サイクル
が完了し、次のサイクルを行う。
者等の検討によれば、2次ボンディング側の接合部(2
次側接合部)において、Alパッド21とAuワイヤ4
0とを接合する場合に、以下に述べるような問題が生じ
ることがわかった。
面構成を図8に示す。図8において(a)は、ボンディ
ング直後の状態、(b)は高温環境下に長時間(例えば
150℃で1000時間)さらした後の状態を示す。
は、ボンディング装置のキャピラリによって押さえつけ
られるため、Auワイヤ40は薄い膜状となって、第2
の半導体チップ20のAlパッド21に接合されてい
る。
21とがワイヤボンディングされた場合、高温環境下で
AuとAlとの相互拡散が急速に進み、接合部において
は、Auワイヤ40が脆い合金層に変化する。特に、図
8(b)に示す様に、2次側接合部においては、Auワ
イヤ40が上記キャピラリ100の先端面にて押し付け
られて薄膜となっているため、この薄膜部全体が脆い合
金層60に変化する。
0とAuの部分との界面65が、Auワイヤ40におい
て断面積の小さい厚さ方向に延びて、Auワイヤ40の
表面にまで現れた状態となり、この界面65を境界とし
てAuワイヤ40は、合金層60とAuの部分とに分断
された形となる。そして、この界面65からAuワイヤ
40の破壊(破断)が発生することがわかった。
/チップボンディング構造のみならず、Alパッドと相
手側部材とが、相手側部材を1次ボンディング側、Al
パッドを2次ボンディング側として、Auワイヤを介し
てワイヤボンディングされてなる接続構造において、A
uワイヤが薄膜状となる2次側接合部では、共通の問題
と考えられる。
プボンディング構造において、2個の半導体チップ1
0、20の間に、中継基板70を介在させ、この中継基
板70を2次ボンディング側とすれば、このような問題
を回避することができるが、中継基板70を別途設ける
ことで、部品数及び工程数が増加し、結果的にコストが
増大してしまい、好ましくない。
出した問題に鑑みてなされたものであり、Alパッドを
2次側としてAuワイヤをワイヤボンディング接合する
接続構造において、2次側接合部におけるAuワイヤの
破壊を抑制することを目的とする。
側接合部における破壊箇所となる合金層とAuとの界面
が、Auワイヤの厚さ方向へ延びて、Auワイヤを、断
面積の小さい厚さ方向にて合金層とAuとに完全に2分
してしまうため、上記Auワイヤの破断が発生すること
に着目して、なされたものである。
lよりなるパッド(21)と相手側部材(11)とが、
相手側部材を1次ボンディング側、パッドを2次ボンデ
ィング側として、Auよりなるワイヤ(40)を介して
ワイヤボンディングされてなる接続構造であって、パッ
ドとワイヤとの接合部にて、ワイヤの厚さ方向に延びる
Au−Alの合金層(60)とAuとの界面(65)
が、ワイヤの内部にとどまっていることを特徴としてい
る。
上記界面の成長が抑制されて、Auワイヤの表面の少な
くとも一部においてAuが連続してつながった状態を実
現できるため、その連続した部分にてワイヤの強度を確
保することができる。よって、本発明によれば、2次側
接合部におけるAuワイヤの破壊を抑制することができ
信頼性の高い接続構造を実現することができる。
ッド(21)とワイヤ(40)との接合部にて、合金層
(60)を含むワイヤの最大厚さ(T1)が、パッドの
厚さ(T2)の1.8倍よりも大きいものであれば、請
求項1に記載の効果を有する接続構造を適切に実現でき
ることが実験的にわかった。
ラリ(100)の内部に挿入されたワイヤ(40)にお
いてキャピラリの先端から導出された部分の先端にボー
ル部(41)を形成し、このボール部を第1の部材(1
1)に押し当てて接合した後、ワイヤを、キャピラリの
先端から繰り出して第1の部材との接合部から第2の部
材(21)まで引き回し、引き回されたワイヤをキャピ
ラリの先端面にて第2の部材に押しつけて接合させるよ
うにしたボールボンディング装置において、キャピラリ
の先端面(100a)に、ワイヤの延びる方向に沿って
形成されワイヤの少なくとも一部が入り込むことの可能
な筋状の溝(110)が形成されていることを特徴とし
ている。
ば、引き回されたワイヤをキャピラリの先端面にて第2
の部材に押しつけて接合させる際に、キャピラリの先端
面に形成された筋状の溝に、ワイヤの少なくとも一部が
入り込んだ状態とすることができる。
第2の部材に押しつけた際に、ワイヤのうち当該溝に入
り込んだ部分では、ワイヤは薄膜状にはならず、厚肉部
とすることができる。そのため、この厚肉部において
は、ワイヤの厚さ方向に延びるAu−Alの合金層とA
uとの界面をワイヤの内部にとどめることができる。
請求項2に記載の接続構造を適切に実現することのでき
るボールボンディング装置を提供することができる。
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。
について説明する。図1は、本実施形態に係るチップ/
チップボンディング構造であるが、この構造の基本構成
については、上述した如くであるため、説明を省略す
る。
第1の半導体チップ10のAlパッド(相手側部材)1
1を1次ボンディング側とし、2次ボンディング側の接
合部(2次側接合部)における第2の半導体チップ20
のAlパッド21とAuワイヤ40の構成に、従来とは
異なる特徴を持たせたものである。以下、本実施形態の
特徴部分について主として説明していく。
ングを用いた接続構造の概略断面構成を示す図であり、
上記図1における2次側接合部、すなわち、Auワイヤ
40と第2の半導体チップ20のAlパッド21との接
合部の概略断面図である。ここで、図2において、
(a)はAuワイヤ40の長さ方向に沿った断面構成、
(b)は(a)中のA−A線に沿った断面構成を示す図
である。
2次側接合部におけるAuワイヤ40は、その周辺部が
薄膜部40aであるが、全体が薄膜状ではなく、中央部
が厚い厚肉部40bとなっている。
ときに、Alパッド21からAuワイヤ40側へAlが
拡散し、一方、Auワイヤ40からAlパッド21側へ
Auが拡散して、Au−Alの合金層(図2中、斜線ハ
ッチングにて図示した部分)60が形成される。
は、薄膜部40aでは全体が合金層60に変化するが、
厚肉部40bでは、合金層60の進行がワイヤ40の内
部にとどまっている。つまり、Alパッド21とAuワ
イヤ40との接合部(2次側接合部)にて、Auワイヤ
40の厚さ方向に延びる合金層60とAuとの界面65
が、厚肉部40bにおいては、Auワイヤ40の内部に
とどまっている。
一例を述べておく。Auワイヤ40の径Dはφ25〜3
2μm(本例では30μm)であり、Alパッド21の
膜厚T2は0.6〜8.3μm(本例では2μm)であ
り、合金層60の長さLは26〜55μm(本例では3
4.5μm)である。
含むAuワイヤ40の最大厚さ(つまり厚肉部40bの
厚さ)T1は、ワイヤ40の径Dの約1/2であって、
例えば、12.5〜19μm(本例では15μm)であ
り、厚肉部40bの幅Wは、ワイヤ40の径Dに5μm
程度加えた大きさであって、例えば、30〜37μm
(本例では35μm)である。
の図3に示す様なキャピラリ100を有するボールボン
ディング装置を用いて形成することができる。図3にお
いて、(a)はキャピラリ100の先端面100aを示
す図、(b)は(a)中のB−B断面図であり、上記図
7(d)に対応した断面を示している。なお、図3
(b)中には、Alパッド21及びワイヤ40(破線図
示)も示してある。
て、基本的には、上記図7に示したボールボンディング
方法により形成することができるが、本実施形態では、
図3に示す様に、キャピラリ100の先端面100a
に、ワイヤ40の延びる方向に沿って形成されワイヤ4
0の少なくとも一部が入り込むことの可能な筋状の溝1
10が形成されていることを特徴としている。
面100aのうちワイヤ40を押さえる部位に少なくと
も1本あれば良いが、本例では、図3(a)に示す様
に、キャピラリ100の先端面100aにおいて、Au
ワイヤ40を支持する孔100bを中心として放射状に
複数本の溝110が形成されている。
実現するためのキャピラリ100の寸法の一例を述べて
おく。キャピラリ100の先端面100aの径D’は1
00〜200μm(本例では125μm)であり、溝1
10の深さHは、ワイヤ40の径Dの約1/2であっ
て、例えば、12.5〜19μm(本例では15μm)
であり、溝110の幅W’は、ワイヤ40の径Dに5μ
m程度加えた大きさであって、例えば、30〜37μm
(本例では35μm)である。
ディング装置によれば、引き回されたAuワイヤ40を
キャピラリ100の先端面100aにて第2の半導体チ
ップ20のAlパッド(第2の部材)21に押しつけて
接合させる際に(上記図7(d)参照)、図3(b)に
示す様に、溝110に、ワイヤ40が厚さ方向に1/2
程度入り込んだ状態とすることができる。
先端面100aにてAlパッド21に押しつけた際に、
ワイヤ40のうち溝110に入り込んだ部分では、ワイ
ヤ40は薄膜状にはならず、厚肉部40bを形成するこ
とができる。そして、キャピラリ100を上方へ移動さ
せ、2次側接合部からAuワイヤ40を切り離す(上記
図7(e)参照)。
40を支持する孔100bとは連通しておらず、厚肉部
40bと孔100bとの間に薄膜部を形成できるので、
ワイヤ40を切り離す際に、この薄膜部にて容易に切り
離すことができる。勿論、溝110は、孔100bと連
通した状態にて形成されていても良い。
に示した様に、2次側接合部にて、Auワイヤ40の厚
さ方向に延びるAu−Alの合金層60とAuとの界面
65が、ワイヤ40の内部にとどまっていることを特徴
としている。
への上記界面65の成長が抑制されて、Auワイヤ40
のうち少なくとも厚肉部40bの表面においては、Au
が連続してつながった状態を実現できる。そのため、そ
の連続した部分にてワイヤ40の強度を確保することが
でき、その結果、2次側接合部におけるAuワイヤ40
の破壊を抑制することができ信頼性の高い接続構造を実
現することができる。
構造においては、合金層60を含むAuワイヤ40の最
大厚さ(厚肉部40bの厚さ)T1が、Alパッド21
の厚さT2の1.8倍よりも大きくなっていることが好
ましい。つまり、Au/Alの膜厚比T1/T2が1.
8よりも大となっており、上記図2を参照して述べた寸
法例では、7.5程度となっている。
者等の実験検討の結果、得られたものである。その検討
結果の一例を図4に示す。図4は、150℃高温放置試
験(空気中)における上記比T1/T2(Au/Alの
膜厚比)と接合寿命(時間)との関係を示す図である。
40の最大厚さT1を2.4μmの一定とし、Alパッ
ド21の膜厚T2を変えていくことでを変えた。また、
接合寿命は、2次側接合部においてAuワイヤ40の破
断が発生した時点の時間とし、実用上、1000時間以
上であれば問題ないものとした。
1.8よりも大であれば、1000時間経過しても、上
記図2に示した様に、2次側接合部にて、Auワイヤ4
0の厚さ方向に延びる界面65がワイヤ40の内部にと
どまっているため、ワイヤ40は破断しない。
と、仕様である1000時間に到達する前に、合金層6
0とAuとの界面65が、Auワイヤ40の厚さ方向へ
延びて、Auワイヤ40を、断面積の小さい厚さ方向に
て合金層60とAuとに完全に2分してしまい、ワイヤ
40が破断してしまう。
大であれば、2次側接合部におけるAuワイヤ40の破
壊を抑制することができ信頼性の高い接続構造を、適切
に実現することができる。
足されるならば、2次側接合部におけるAuワイヤ40
は、上記図2に示したような厚肉部40bと薄膜部40
aとを持たず、略均一な薄膜形状であっても良い。その
ような変形例を、図5にワイヤ40の長さ方向に沿った
断面図として示す。
様に、2次ボンディング側となるAlパッド21の厚さ
T2を、極力薄くすることで、この厚さT2と薄膜状の
Auワイヤ40の厚さT1との比T1/T2を1.8よ
りも大とする。例えば、Auワイヤ40の厚さT1を
2.4μm、Alパッド21の厚さT2を0.7μmと
する。なお、薄膜状のAuワイヤ40の厚さT1は、薄
膜部分の中の最大厚さである。
ワイヤ40の厚さ方向へのAlの拡散を、Auワイヤ4
0の表面に合金層60が現れる前に飽和させ、合金層6
0の成長を止めることができる。
(b)に示す様に、2次側接合部にて、Auワイヤ40
の厚さ方向に延びる界面65を、Auワイヤ40の内部
にとどめることができ、上記したAuワイヤ40の破壊
抑制効果を実現することができる。また、本例の構成
は、上記図3に示した特殊なキャピラリ100を用いず
に、通常のボールボンディングにより形成することがで
きる。
合部にてAuワイヤ40の厚さ方向に延びる上記界面6
5がワイヤ40の内部にとどまっている構成を実現する
ためには、両チップ10、20のAlパッド11、21
をウェッジボンディングにより結線する方法でも良い。
るツール200を示す図であり、(a)は正面図、
(b)は側面図である。図6に示す様に、ツール200
には、Auワイヤ40を支持し、超音波振動を印加しな
がらAlパッド21に押さえつけるための溝210が形
成されている。
接合部におけるAuワイヤ40は、溝210に食い込ん
だ部分にて厚さを確保することができ、本実施形態の特
徴構成を容易に実現することができる。ここで、Auワ
イヤ40としては、径がφ50mm〜φ80mmのもの
を用いることが好ましい。また、溝210の深さは、接
合性向上のためにワイヤ径の10%以上あることが好ま
しく、通常はワイヤ径の30〜40%程度である。
手側部材とが、相手側部材を1次ボンディング側、Al
パッドを2次ボンディング側として、Auワイヤを介し
てワイヤボンディングされてなる接続構造として、チッ
プ/チップボンディング構造を用いたが、Alパッド及
び相手側部材としては、半導体チップのAlパッド以外
のものでもよい。
面図である。
用いた接続構造を示す概略断面図である。
キャピラリを示す構成図である。
図である。
のツールを示す構成図である。
パッドとの接合部の従来の断面構成図である。
プ間に中継基板を介在させた例を示す概略断面図であ
る。
半導体チップのAlパッド、40…Auワイヤ、41…
ボール部、60…AuとAlとの合金層、65…合金層
とAuとの界面、100…キャピラリ、100a…キャ
ピラリの先端面、110…溝、T1…Auワイヤの最大
厚さ、T2…Alパッドの膜厚。
Claims (3)
- 【請求項1】 Alよりなるパッド(21)と相手側部
材(11)とが、前記相手側部材を1次ボンディング
側、前記パッドを2次ボンディング側として、Auより
なるワイヤ(40)を介してワイヤボンディングされて
なる接続構造であって、 前記パッドと前記ワイヤとの接合部にて、前記ワイヤの
厚さ方向に延びるAu−Alの合金層(60)とAuと
の界面(65)が、前記ワイヤの内部にとどまっている
ことを特徴とするワイヤボンディングを用いた接続構
造。 - 【請求項2】 前記パッド(21)と前記ワイヤ(4
0)との接合部にて、前記合金層(60)を含む前記ワ
イヤの最大厚さ(T1)が、前記パッドの厚さ(T2)
の1.8倍よりも大きいことを特徴とする請求項1に記
載のワイヤボンディングを用いた接続構造。 - 【請求項3】 キャピラリ(100)の内部に挿入され
たワイヤ(40)において前記キャピラリの先端から導
出された部分の先端にボール部(41)を形成し、この
ボール部を第1の部材(11)に押し当てて接合した
後、前記ワイヤを、前記キャピラリの先端から繰り出し
て前記第1の部材との接合部から第2の部材(21)ま
で引き回し、引き回された前記ワイヤを前記キャピラリ
の先端面にて前記第2の部材に押しつけて接合させるよ
うにしたボールボンディング装置において、 前記キャピラリの先端面(100a)には、前記ワイヤ
の延びる方向に沿って形成され前記ワイヤの少なくとも
一部が入り込むことの可能な筋状の溝(110)が形成
されていることを特徴とするボールボンディング装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001195326A JP2003007756A (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | ワイヤボンディングを用いた接続構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001195326A JP2003007756A (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | ワイヤボンディングを用いた接続構造 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=19033319
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2003007756A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005079264A (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 発光素子 |
JP2008028236A (ja) * | 2006-07-24 | 2008-02-07 | Shinko Electric Ind Co Ltd | ボンディングツールおよびバンプ形成方法 |
JP2014513870A (ja) * | 2011-05-18 | 2014-06-05 | サンディスク セミコンダクター (シャンハイ) カンパニー, リミテッド | ウォータフォール・ワイヤボンディング |
-
2001
- 2001-06-27 JP JP2001195326A patent/JP2003007756A/ja active Pending
Cited By (5)
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---|---|---|---|---|
JP2005079264A (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 発光素子 |
JP4697650B2 (ja) * | 2003-08-29 | 2011-06-08 | 信越半導体株式会社 | 発光素子 |
JP2008028236A (ja) * | 2006-07-24 | 2008-02-07 | Shinko Electric Ind Co Ltd | ボンディングツールおよびバンプ形成方法 |
JP2014513870A (ja) * | 2011-05-18 | 2014-06-05 | サンディスク セミコンダクター (シャンハイ) カンパニー, リミテッド | ウォータフォール・ワイヤボンディング |
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