JP2003318216A - ワイヤボンディング方法 - Google Patents

ワイヤボンディング方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミニウムからなるワイヤを被ボンディン
グ部材にボンディングするワイヤボンディング方法にお
いて、第１ボンディングの際に発生するワイヤテール部
のボンディング面への擦りによるボンディング面の損傷
を抑制する。 【解決手段】 被ボンディング部材の第１ボンディング
面１０よりもアルミニウムとの接合性が劣るものからな
り、一面２１上に当該一面２１より突出する突起部２３
を有する低接合性部材２０を用意し、第１ボンディング
の前に、ワイヤ３０のうちテール部３１が突起部２３に
接触するように、ワイヤ３０を低接合性部材２０の一面
２１上に押しつけることにより、ワイヤ３０においてテ
ール部３１が上方に曲がった形状を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウムから
なるワイヤを被ボンディング部材にボンディングするワ
イヤボンディング方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年のＩＧＢＴ、ＤＭＯＳの使用の拡大
に伴い、シリコン素子のコストダウンを図るため、従来
デッドスペースであったボンディングパッドを廃止し、
トランジスタ上のＡｌ膜に直接ボンディングを行うよう
になってきている。このようなボンディングは、シリコ
ン素子におけるセル構造を有するアクティブ部に直接ボ
ンディングすることから、セル上ボンディングと呼ばれ
ている。 【０００３】被ボンディング部材としてのシリコンチッ
プのアクティブ部に、アルミニウム（Ａｌ）の太線をワ
イヤボンディングした例を図３、図４に示す。図４は図
３中の丸で囲んだＡ部の拡大断面図である。 【０００４】図３に示すように、シリコンチップ２００
が基板２１０上に搭載されている。このシリコンチップ
２００のアクティブ部上に、例えばφ１００μｍ以上の
Ａｌ太線からなるワイヤ３０が第１ボンディングされ、
基板２１０上のパッド２２０に第２ボンディングされて
いる。 【０００５】図４に示すように、アクティブ部は、例え
ば、ゲート電極２０１、ソース電極２０２およびドレイ
ン電極２０３等を備えたトランジスタ素子が１個のセル
として複数個配列されたセル構造を有している。なお、
基板２１０の上にはドレイン配線２０３ａが形成されて
いる。また、Ａｌ膜からなるソース電極２０２の下には
ゲート電極２０１との絶縁を確保するための層間絶縁膜
２０４が介在しており、この層間絶縁膜２０４は平坦で
はなく、凹凸を持って存在している。 【０００６】そして、ワイヤ３０の第１ボンディング
は、このセル構造をなすアクティブ部におけるソース電
極２０２としてのＡｌ膜をボンディング面として行われ
ている。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したセ
ルへに対してＡｌ太線をワイヤボンディングする場合、
セルへのダメージは超音波エネルギー（つまり、ボンデ
ィングツールの振幅量）が小さければ発生しない。 【０００８】しかし、セル上ボンディングでは、Ａｌ太
線を上記したような凹凸を持ったＡｌ膜上に接合しなけ
ればならないため、平面状のＡｌ膜に対するボンディン
グよりも大きな超音波エネルギーが必要である。 【０００９】上記図４に示したように、Ａｌ膜としての
ソース電極２０２下の層間絶縁膜２０４が凹凸形状とな
っているため、第１ボンディング時におけるワイヤ３０
の振動で層間絶縁膜２０４の角部に応力がかかり、層間
絶縁膜２０４が破壊することで、リーク不良が発生す
る。 【００１０】本発明者の検討によれば、このようなワイ
ヤ振動によるボンディング面の損傷は、次のようなメカ
ニズムで主として発生することがわかった。図５は、第
１ボンディングにおけるワイヤ振動の状態を示す図であ
る。 【００１１】第２ボンディング後にカットされたワイヤ
３０は、ボンディングツール１００とともに、ボンディ
ング装置のワイヤガイド１１０によってボンディング面
１０に載せられる。そして、ツール１００によりボンデ
ィング面１０にワイヤ３０を押し付け、超音波振動を与
えて第１ボンディングを行う。 【００１２】このとき、ツール１００の直下のワイヤ３
０は、押し潰されてボンディング面１０と接合される
が、ツール１００から外れたワイヤ３０の先端部（テー
ル部）３１は延びる。ワイヤ３０の接合部では、つぶれ
たワイヤ３０が広い面積でボンディング面１０に固定さ
れているため、ツール１００が振動しても局部的に応力
がかからず、ボンディング面の損傷は少ない。 【００１３】しかし、ワイヤ３０のテール部３１は、ボ
ンディング面１０と接した状態で延び、そのときにテー
ル部３１がボンディング面１０を擦る。すると、例え
ば、上記図４に示したようなセル構造では、ソース電極
２０２がその下の層間絶縁膜２０４上をスリップして、
層間絶縁膜２０４にダメージを与える。それにより、上
記したリーク不良等が発生するのである。 【００１４】そこで、本発明は上記問題に鑑み、アルミ
ニウムからなるワイヤを被ボンディング部材にボンディ
ングするワイヤボンディング方法において、第１ボンデ
ィングの際に発生するワイヤテール部のボンディング面
への擦りによるボンディング面の損傷を抑制することを
目的とする。 【００１５】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、アルミニウムからなる
ワイヤ（３０）を被ボンディング部材にボンディングす
るワイヤボンディング方法において、被ボンディング部
材の第１ボンディング面（１０）よりもアルミニウムと
の接合性が劣るものからなり、一面（２１）上に当該一
面より突出する突起部（２３）を有する低接合性部材
（２０）を用意し、第１ボンディングの前に、ワイヤの
うちテール部（３１）が突起部に接触するように、ワイ
ヤを低接合性部材の一面上に押しつけることにより、ワ
イヤにおいてテール部が上方に曲がった形状を形成する
ことを特徴とする。 【００１６】それによれば、第１ボンディングの前に、
ワイヤにおいてテール部が上方に曲がった形状となるた
め、続いて、第１ボンディングを行うにあたり、ワイヤ
を被ボンディング部材の第１ボンディング面に押し付け
た際には、ボンディング面にはテール部は接しない。 【００１７】そのため、この状態で超音波振動を与えて
第１ボンディングを行っても、ワイヤテール部のボンデ
ィング面への擦りが生じないことから、ボンディング面
の損傷を抑制することができる。 【００１８】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
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。 【００１９】 【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実
施形態に係るワイヤボンディング方法を工程順に示す工
程図である。本ワイヤボンディング方法は、ワイヤとし
てＡｌ線を用いたものであり、限定するものではない
が、上記図３、図４に示したようなセル上ボンディング
に適用可能である。 【００２０】図１において、第１ボンディング面１０
は、例えば基板に搭載されたシリコンチップのアクティ
ブ部におけるＡｌ膜（上記図４参照）であり、図示しな
いが、第２ボンディング面は、例えば基板上のパッドで
ある。次に、本実施形態のワイヤボンディング方法につ
いて述べる。 【００２１】まず、図１（ａ）に示すように、被ボンデ
ィング部材のボンディング面、ここでは第１ボンディン
グ面１０よりもＡｌとの接合性が劣るものからなる低接
合性部材２０を用意する。この低接合性部材２０はＡｌ
ワイヤ３０との接合が困難な材料、例えばセラミック、
樹脂、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｗ等の金属等といった材料から形成
されたものである。 【００２２】また、低接合性部材２０は、その一面２１
上に平坦部２２およびこの平坦部２２より突出する突起
部２３を有する。このような低接合性部材２０は、ボン
ディング時に被ボンディング部材を搭載支持する基板、
各種ケース、治具等を用いることができる。 【００２３】また、図１に示されるボンディングツール
１００およびワイヤガイド１１０は、ワイヤボンディン
グ装置に備えられたもので、これら両者１００、１１０
は一体に移動するようになっている。 【００２４】ボンディングツール１００は、ワイヤ３０
の一部が入り込むことのできるツール溝を有し、この溝
部分にてワイヤ３０を押し付けてワイヤ３０に超音波振
動を与え、ワイヤ３０を接合するものである。 【００２５】ワイヤガイド１１０は、筒状部材の中にワ
イヤ３０が挿入され、ワイヤ３０を支持しつつ移動させ
るものである。ワイヤガイド１１０に挿入されたワイヤ
３０は、ワイヤガイド１１０に固定されているのではな
く、ワイヤガイド１１０内を摺動可能になっている。 【００２６】そして、第１ボンディングを行う前に、図
１（ａ）に示すように、ボンディングツール１００によ
って、ワイヤ３０を低接合性部材２０の一面２１上に下
降させていく。 【００２７】次に、図１（ｂ）に示すように、ボンディ
ングツール１００によって超音波パワーは印加せずに荷
重（図中の白抜き矢印にて図示）だけをワイヤ３０に加
えることにより、ワイヤ３０のうちテール部３１が突起
部２３に接触するように、ワイヤ３０を低接合性部材２
０の一面２１上に押しつける。 【００２８】これによって、本例では、ワイヤ３０のう
ちテール部３１が突起部２３に接触し、ワイヤ３０のう
ち突起部２３との接触部からヒール部３２までの間の部
分が平坦部２２に接触する。それにより、ワイヤ３０に
おいてテール部３１が上方に曲がった形状が形成され
る。 【００２９】続いて、ボンディングツール１００および
ワイヤガイド１１０とともにワイヤ３０を、低接合性部
材２０から引き上げ、図１（ｃ）に示すように、第１ボ
ンディングを行う。 【００３０】ボンディングツール１００によって、ワイ
ヤ３０を第１ボンディング面１０に押し付け、超音波パ
ワーおよび荷重を加えることで、第１ボンディング面１
０とワイヤ３０とを接合する。このとき、ワイヤ３０に
おいてテール部３１が上方に曲がった形状となってい
る。 【００３１】そのため、ワイヤ３０を第１ボンディング
面１０に押し付けた際には、第１ボンディング面１０に
はテール部３１は接しない。そのため、この状態で超音
波振動を与えて第１ボンディングを行っても、テール部
３１のボンディング面１０への擦りが生じないことか
ら、ボンディング面１０の損傷を抑制することができ
る。 【００３２】そして、第１ボンディングを行った後、第
１ボンディング部からワイヤ３０を繰り出して第２ボン
ディング面まで引き回し、第２ボンディングを行う。以
上の一連の動作が本実施形態のワイヤボンディング方法
である。 【００３３】ここで、本ワイヤボンディング方法におい
て、ワイヤ３０を低接合性部材２０の一面２１上に押し
つけるとき、テール部３１が短すぎて突起部２３に接触
しないことが無いように、テール部３１の長さをある程
度長くしたり、または、突起部２３の位置を調節して設
けることが必要である。 【００３４】また、ワイヤ３０は低接合性部材２０の一
面２１に接触した後、この接触部にて第１ボンディング
が行われるため、低接合性部材２０の一面２１における
平坦部２２は、ワイヤ３０の接触面を汚さないように清
浄であり且つ平坦性を確保したものとし、第１ボンディ
ングの接合性が劣化しないようにすることが必要であ
る。 【００３５】図２は、本実施形態の変形例を示す図であ
る。本変形例では、低接合性部材２０の一面２１におい
て、ワイヤ３０のテール部３１、ヒール部３２に対応し
て突起部２３を２個設けたものである。 【００３６】この場合、ワイヤ３０を低接合性部材２０
の一面２１上に押しつけると、テール部３１が上方に曲
がるとともに、ヒール部３２も若干上方に曲がる。する
と、ワイヤ３０におけるテール部３１とヒール部３２と
の間が、やや下方に湾曲した形状となる。 【００３７】そのようなワイヤ３０の湾曲形状によれ
ば、ボンディングツール１００のツール溝へのワイヤ３
０の入り込みは、テール部３１側とヒール部３２側とで
しっかりと確保される。そのため、ワイヤ３０がツール
溝から外れることをより効果的に防止できる。 【００３８】以上、本実施形態によれば、第１ボンディ
ングの際にテール部３１のボンディング面１０への擦り
が生じないことから、ボンディング面１０の損傷を抑制
することができるため、本ワイヤボンディング方法は、
ボンディング面が弱く損傷を受けやすいセル上ボンディ
ングに好適に用いることができる。 【００３９】なお、低接合性部材２０は、被ボンディン
グ部材とは別体の部材でなくとも良く、可能ならば、被
ボンディング部材におけるボンディング面以外の面であ
っても良い。
【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施形態に係るワイヤボンディング方
法を示す工程図である。 【図２】上記実施形態の変形例を示す図である。 【図３】シリコンチップのアクティブ部にアルミニウム
太線をワイヤボンディングした例を示す図である。 【図４】図３中のＡ部拡大断面図である。 【図５】第１ボンディングにおけるワイヤ振動の状態を
示す図である。 【符号の説明】 １０…第１ボンディング面、２０…低接合性部材、２１
…低接合性部材の一面、２３…突起部、３０…ワイヤ、
３１…テール部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 アルミニウムからなるワイヤ（３０）を
    被ボンディング部材にボンディングするワイヤボンディ
    ング方法において、 前記被ボンディング部材の第１ボンディング面（１０）
    よりもアルミニウムとの接合性が劣るものからなり、一
    面（２１）上に当該一面より突出する突起部（２３）を
    有する低接合性部材（２０）を用意し、 第１ボンディングの前に、前記ワイヤのうちテール部
    （３１）が前記突起部に接触するように、前記ワイヤを
    前記低接合性部材の一面上に押しつけることにより、前
    記ワイヤにおいて前記テール部が上方に曲がった形状を
    形成することを特徴とするワイヤボンディング方法。
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