JP2011119563A - Wire bonding method and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ワイヤを被接合用パッドに接合するワイヤボンディング方法、および、ワイヤボンディングによってワイヤが接合される被接合用パッドを有する半導体装置に関する。 The present invention relates to a wire bonding method for bonding a wire to a bonding pad, and a semiconductor device having a bonding pad to which a wire is bonded by wire bonding.
従来より、金やCuなどよりなるワイヤを被接合用パッドにボンディングする場合、一般的なワイヤボンディング装置が用いられる。一般的なワイヤボンディング装置においては、ワイヤボンディング用のツールは、その先端部からワイヤが引き出されるようになっており、ワイヤの引き出しおよび引き回しを行えるようになっている。 Conventionally, when bonding a wire made of gold, Cu or the like to a bonding pad, a general wire bonding apparatus is used. In a general wire bonding apparatus, a wire bonding tool is configured such that a wire is pulled out from a tip portion thereof, and the wire can be pulled out and routed.
そして、このツールの先端部から引き出されたワイヤの引き出し部を、放電などにより溶融させてボール形状とする。その後、ツールによって、被接合用パッドにボール形状の引き出し部を押し当て、当該引き出し部に超音波を印加することにより、当該パッドに引き出し部を接合する。これが1次ボンディングである。 Then, the wire drawing portion drawn from the tip portion of the tool is melted by discharge or the like to form a ball shape. Thereafter, the ball-shaped lead portion is pressed against the bonding pad by a tool, and ultrasonic waves are applied to the lead portion, thereby joining the lead portion to the pad. This is primary bonding.
こうして、被接合用パッドにワイヤを接合した後、別のパッドまでワイヤを引き回し、当該別のパッドにワイヤを押し付けて超音波を印加し、ワイヤを接合する。これが2次ボンディングである。こうして、2個のパッド間がワイヤにより結線される。 Thus, after bonding a wire to a pad to be bonded, the wire is routed to another pad, the wire is pressed against the other pad, ultrasonic waves are applied, and the wire is bonded. This is secondary bonding. Thus, the two pads are connected by the wire.
ここで、このようなワイヤボンディング方法により、半導体装置の一面に設けられた被接合用パッドに対して1次ボンディングを行う場合に、ワイヤの引き出し部を被接合用パッドに押し当てたときの荷重によって、当該パッドや半導体装置がクラックなどのダメージを受けるという問題がある。 Here, when primary bonding is performed on the bonding pads provided on one surface of the semiconductor device by such a wire bonding method, the load when the lead portion of the wire is pressed against the bonding pads. Therefore, there is a problem that the pad or the semiconductor device is damaged such as a crack.
この問題は、たとえば半導体装置が、セル(素子)上に被接合用パッドを有する半導体チップや、民生品の超大規模集積回路などで使用されているLow−k層(低誘電率の層間絶縁膜材料)上に被接合用パッドが配置された半導体チップや、大容量メモリパッケージ等で用いられてきているオーバーハング構造を有する積層薄型チップ(たとえば厚みが50μm以下)などである場合に顕著となる。 This problem is caused by, for example, a low-k layer (low dielectric constant interlayer insulating film) in which a semiconductor device is used in a semiconductor chip having a bonding pad on a cell (element), a consumer ultra-large scale integrated circuit, or the like. This is conspicuous in the case of a semiconductor chip having a bonding pad disposed on the material) or a laminated thin chip having an overhang structure (for example, a thickness of 50 μm or less) that has been used in a large-capacity memory package or the like. .
このような半導体装置のダメージを低減する方法として、従来では、被接合用パッドの表面を溝形状にして、低エネルギーでも十分な接合強度を得られるとする方法(特許文献1参照)や、被接合用パッドの下にダメージを低減する層を形成する方法(特許文献2参照)が提案されている。また、Cuワイヤなどの硬いワイヤをボンディングする際のダメージに注力し、ワイヤを予め扁平体に変形させてボンディング部分の損傷を防止するという手法(特許文献3参照)が提案されている。 As a method for reducing the damage of such a semiconductor device, conventionally, the surface of the pad to be bonded is formed into a groove shape, and sufficient bonding strength can be obtained even with low energy (see Patent Document 1), A method of forming a layer for reducing damage under a bonding pad (see Patent Document 2) has been proposed. Further, a technique has been proposed (see Patent Document 3) that focuses on damage when bonding a hard wire such as a Cu wire, and prevents the bonding portion from being damaged by deforming the wire into a flat body in advance.
しかしながら、上記特許文献1および特許文献2の方法は、いずれも被接合用パッド側にて対策を行ったものであり、当該パッドの種類によっては制約が生じたり、またパッド形成の工程数が増加することでコストが増加したりする等の問題がある。
However, both of the methods of
また、上記特許文献3の方法は、ワイヤボンディング方法による対策であるが、通常のAuワイヤも含めて扁平体にするのみでは、ワイヤをパッドに接触させて超音波を印加するときに、パッド表面上をワイヤが横滑りしやすく、この横滑りによって超音波エネルギーの伝達効率が低下する。そのため、必要以上に大きな超音波エネルギーを印加しなければならなくなり、パッド等のダメージが同様に発生することが懸念される。 Moreover, although the method of the said patent document 3 is a countermeasure by a wire bonding method, when only making it a flat body also including a normal Au wire, when making a wire contact a pad and applying an ultrasonic wave, a pad surface The wire tends to slip sideways, and this side slip reduces the transmission efficiency of ultrasonic energy. Therefore, it is necessary to apply ultrasonic energy that is larger than necessary, and there is a concern that damage to the pad or the like may occur in the same manner.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、低エネルギーで適切にワイヤを被接合用パッドに接合できるワイヤボンディング方法、および、そのようなワイヤボンディング方法によってワイヤを接合するのに適した半導体装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is suitable for bonding a wire by a wire bonding method capable of appropriately bonding a wire to a bonded pad with low energy and such a wire bonding method. An object is to provide a semiconductor device.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明においては、ボール形成工程の後、ツール(100)の先端部から引き出されているボール形状の引き出し部(40a)を、表面が粗化された粗化部材(200)に押し付けて、当該引き出し部(40a)が粗化部材(200)に押し付けられた部位から潰れるように塑性変形させることにより、引き出し部(40a)の表面のうち粗化部材(200)に押し付けられた部位を粗化する粗化工程を行い、その後、引き出し部(40a)の表面のうち粗化された部位を、被接合用パッド(21)に押し当ててボンディング工程を行うことを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the first aspect of the present invention, after the ball forming step, the surface of the ball-shaped lead portion (40a) drawn from the tip portion of the tool (100) is roughened. The roughened member (200) is pressed against the roughened member (200) and plastically deformed so that the drawn portion (40a) is crushed from the portion pressed against the roughened member (200), thereby roughening the surface of the drawn portion (40a). A roughening step of roughening the portion pressed against the member (200) is performed, and then the roughened portion of the surface of the lead-out portion (40a) is pressed against the bonding target pad (21) to perform the bonding step. It is characterized by performing.
それによれば、ボール形状の引き出し部(40a)を粗化部材(200)に荷重を加えて潰すように塑性変形させ、その表面を粗化することにより、引き出し部(40a)における被接合用パッド(21)との接合部の表面積が増加するとともに、当該接合部の表面には、引き出し部(40a)の内部の部位が外部に生まれ出てなる新生面が適切に形成される。そして、引き出し部(40a)における当該接合部の表面が粗化されているため、ボンディング時におけるワイヤ(40)の横滑りが抑制され、超音波エネルギーが効率よく消費される。 According to this, the ball-shaped lead portion (40a) is plastically deformed so as to be crushed by applying a load to the roughening member (200), and the surface thereof is roughened, whereby the pad to be joined in the lead portion (40a). As the surface area of the joint portion with (21) increases, a new surface is appropriately formed on the surface of the joint portion where a portion inside the lead-out portion (40a) is born outside. And since the surface of the said junction part in the drawer | drawing-out part (40a) is roughened, the side slip of the wire (40) at the time of bonding is suppressed, and ultrasonic energy is consumed efficiently.
よって、本発明のワイヤボンディング方法によれば、低エネルギーで適切にワイヤ(40)を被接合用パッド(21)に接合することができ、結果、被接合用パッド(21)および当該パッド(21)の下地へのダメージの軽減が図れる。 Therefore, according to the wire bonding method of the present invention, the wire (40) can be appropriately bonded to the bonding pad (21) with low energy. As a result, the bonding pad (21) and the pad (21) ) Can reduce damage to the groundwork.
ここで、請求項2に記載の発明のように、ワイヤ(40)は金よりなり、被接合用パッド(21)はアルミニウムよりなるものが好ましい。 Here, as in the invention described in claim 2, it is preferable that the wire (40) is made of gold and the bonding pad (21) is made of aluminum.
請求項3に記載の発明は、ワイヤボンディングによってワイヤ(40)が接合される被接合用パッド(21)を有し、被接合用パッド(21)にワイヤ(40)が接合されてなる半導体装置であって、表面がセラミックまたは樹脂よりなり且つ粗化された粗化部材(200)が設けられていることを特徴とする。 The invention according to claim 3 includes a bonding pad (21) to which the wire (40) is bonded by wire bonding, and the wire (40) is bonded to the bonding pad (21). A roughening member (200) whose surface is made of ceramic or resin and is roughened is provided.
それによれば、ワイヤボンディングがなされる被接合用パッド(21)が設けられている半導体装置自身に、粗化部材(200)を設けているから、別途粗化部材を用意することなく、この粗化部材(200)を用いて上記請求項1のワイヤボンディング方法が適切に行える。
According to this, since the roughening member (200) is provided in the semiconductor device itself provided with the bonding pads (21) to be wire-bonded, this roughening member is not prepared without preparing a roughening member separately. The wire bonding method according to
よって、本発明によれば、低エネルギーで適切にワイヤ(40)を被接合用パッド(21)に接合できるワイヤボンディング方法によってワイヤ(40)を接合するのに適した半導体装置を提供することができる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device suitable for bonding the wire (40) by the wire bonding method capable of bonding the wire (40) to the bonding pad (21) appropriately with low energy. it can.
この場合も、請求項4に記載の発明のように、ワイヤ(40)は金よりなり、被接合用パッド(21)はアルミニウムよりなるものが好ましい。 Also in this case, it is preferable that the wire (40) is made of gold and the bonded pad (21) is made of aluminum as in the invention described in claim 4.
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した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。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in the claim and this column is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are given the same reference numerals in the drawings in order to simplify the description.
(第1実施形態)
図1(a)は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置S1の概略断面構成を示す図であり、図1(b)は、(a)中の半導体チップ20におけるワイヤ40の接合部を拡大して示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1A is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of the semiconductor device S1 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a joint portion of the
本実施形態の半導体装置S1は、大きくは、基板10と、基板10の一面上に搭載された被接合用パッドとしての1次ボンディングパッド21を有する半導体チップ20と、基板10の一面上に設けられた2次ボンディングパッド30と、半導体チップ20と2次ボンディングパッド30とを結線するワイヤ40とを備えて構成されている。
The semiconductor device S1 of the present embodiment is roughly provided on a
本実施形態では、基板10は、半導体チップ20を搭載できるものであればよく、たとえばセラミック基板、樹脂基板、あるいはリードフレーム、ヒートシンクなどの金属基板が挙げられる。半導体チップ20は、ここではシリコン半導体などよりなるICチップであり、はんだや導電性接着剤などの図示しないダイマウント材を介して基板10の一面に接合され固定されている。
In the present embodiment, the
被接合用パッドとしての1次ボンディングパッド21は、1次ボンディングされるパッドであり、ここでは、半導体チップ20の表面に形成されたAl(アルミニウム)よりなるパッドである。また、半導体チップ20の内部には導電層などによるトランジスタなどの素子や当該素子を接続する内層配線等が形成されている。
The
また、2次ボンディングパッド30は、基板10の一面において半導体チップ20の近傍に配置されている。この2次ボンディングパッド30は、一般的なもので、たとえばW(タングステン)、Cu(銅)メッキ、Au(金)メッキよりなる各層が順次積層されることにより形成されたものである。
The
そして、1次ボンディングパッド21と2次ボンディングパッド30とが、ワイヤ40を介して結線されており、このワイヤ40を介して半導体チップ20と基板10とが電気的に接続されている。このワイヤ40は、後述するボールボンディング法によるワイヤボンディングにより形成されたものであり、AuやCuよりなる。
The
なお、このワイヤ40で結線された両パッド21、30は1組であってもよいが、本実施形態では、典型的なものと同様、両パッド21、30の複数の組が存在し、各組においてワイヤ40による接続がなされている。
The
本実施形態の半導体装置S1は、基板10の一面に、半導体チップ20を搭載・固定した後、半導体チップ20の1次ボンディングパッド21と2次ボンディングパッド30とを、ボールボンディング法によるワイヤボンディングによって結線することにより製造される。
In the semiconductor device S1 of this embodiment, after the
ここで、上述したように、半導体チップ20の内部には導電層などによるトランジスタなどの素子や当該素子を接続する内層配線等が形成されており、これらを下地として、半導体チップ20の表面に1次ボンディングパッド21が形成されている。
Here, as described above, an element such as a transistor made of a conductive layer or the like, an inner layer wiring for connecting the element, and the like are formed inside the
そのため、1次ボンディングパッド21へのワイヤ40の接続においては、当該ワイヤ40に加える荷重を小さくして、当該パッド21およびその下地へのダメージを極力回避することが必要となる。本実施形態のワイヤボンディング方法は、このような点を考慮して工夫されたものである。
Therefore, in connecting the
次に、本実施形態のワイヤ40の形成方法すなわちワイヤボンディング方法について、図2、図3を参照して述べる。図2は、本ワイヤボンディング方法におけるボール形成工程、粗化工程を示す工程図であり、図3は、図2に続く工程図であり、当該粗化工程以降の工程を示している。
Next, a method for forming the
ここでは、被接合用パッドである半導体チップ20の1次ボンディングパッド21を、ボールボンディングが行われる1次ボンディング側とし、2次ボンディングパッド30をウェッジボンディングが行われる2次ボンディング側として、これら両ボンディングパッド21、30がワイヤボンディングされる。
Here, the
なお、本実施形態におけるワイヤボンディング装置は、この種の一般的なワイヤボンディングを行うことのできる装置であり、超音波などにより振動する図示しないホーンに対して図2、図3に示されるツール100を取り付けたものである。
The wire bonding apparatus in the present embodiment is an apparatus capable of performing this kind of general wire bonding, and the
そして、このツール100は当該ホーンによって移動・振動させられる。また、ツール100は、内部から先端部102まで貫通し先端部102に開口する内孔101を有しており、その内孔101にワイヤ40を挿入して当該ワイヤ40を保持するとともに、ツール100の先端部102にワイヤ40を引き出すものである。
The
まず、図2(a)に示されるように、ツール100の内孔101に挿入されたワイヤ40において、ツール100の先端部102から引き出されたワイヤ40の引き出し部40aを、たとえば水素トーチの火炎や放電スパークなどによって溶融させ、当該引き出し部40aをボール形状とする。これがボール形成工程である。
First, as shown in FIG. 2 (a), in the
このボール形成工程の後、図2(b)、(c)に示される粗化工程を行う。この粗化工程では、まず図2(b)に示されるように、ボール形状の引き出し部40aを、表面が粗化された粗化部材200に押し付けて、当該引き出し部40aが粗化部材200に押し付けられた部位から潰れるように、当該引き出し部40aを塑性変形させる。
After this ball formation step, a roughening step shown in FIGS. 2B and 2C is performed. In this roughening step, first, as shown in FIG. 2B, the ball-shaped
その後、図2(c)に示されるように、粗化部材200からワイヤ40の引き出し部40aを引き離す。それにより、引き出し部40aの表面のうち粗化部材200に押し付けられた部位が粗化される。
Thereafter, as illustrated in FIG. 2C, the
この粗化部材200は、本実施形態のワイヤボンディング装置の適所に設けられるものである。具体的には、セラミックや樹脂よりなる部材であり、その表面が粗化されたものである。ここで、限定するものではないが、セラミックとしてはたとえばアルミナなどが挙げられ、樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂などが挙げられる。
The roughening
つまり、粗化部材200は、ワイヤ40よりも硬く、金や銅などのボールボンディング用のワイヤ40を押しつけたときに、当該ワイヤ40との密着性が小さいセラミックや樹脂によって表面が形成されたものが好ましい。また、粗化部材200としては、表面がセラミックまたは樹脂よりなり、粗化されたものであればよく、たとえば中身が金属などであって、粗化されたセラミックまたは樹脂の膜が当該金属表面にコーティングされたものであってもよい。
That is, the roughening
また、粗化部材200の表面を粗化する方法としては、たとえばセラミックの場合には、焼結の度合を制御することでセラミックの粒子形状を表面にむき出しとする方法が挙げられる。それ以外にも、セラミックおよび樹脂の両方の場合については、サンドブラスト、研磨あるいはエッチング等による粗化が挙げられる。
Moreover, as a method of roughening the surface of the roughening
ここでは、図2に示されるように、粗化部材200においてワイヤ40の引き出し部40aが押し付けられる表面は、平坦面であり、この平坦な表面が粗化されたものである。それゆえ、引き出し部40aのうち粗化された表面は、ボールの一部が潰れた面として構成されている。
Here, as shown in FIG. 2, the surface of the roughening
こうして粗化工程を行った後、図3(a)に示されるように、引き出し部40aの表面のうち粗化された部位を、被接合用パッドとしての1次ボンディングパッド21に押し当ててボンディング工程を行う。
After the roughening step is performed in this manner, as shown in FIG. 3A, the roughened portion of the surface of the
このボンディング工程は1次ボンディング工程であり、この工程では、具体的には、図3(a)に示されるように、ツール100によって、このワイヤ40の引き出し部40aを半導体チップ20の1次ボンディングパッド21に荷重を加えて押し当てて、図3(a)中の矢印Yに示されるように、両部材21、40の接合界面と平行な方向に、超音波振動を加え、必要に応じて熱も加えながら接合し、1次ボンディングを行う。
This bonding step is a primary bonding step. Specifically, in this step, as shown in FIG. 3A, the
その後、ツール100によって、ツール100の先端部102からワイヤ40を引き出しながら、ワイヤ40を2次ボンディングパッド30まで引き回す(図3(b)、(c)参照)。
Thereafter, the
次に、2次ボンディングパッド30まで引き回されたワイヤ40を、ツール100の先端部102にて2次ボンディングパッド30に押しつけて、図3(c)中の矢印Yに示されるように、両部材30、40の接合界面と平行な方向に、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。これが2次ボンディング工程である。
Next, the
そして、図3(d)の矢印に示す順に、ツール100を上方へ移動させ、2次ボンディングパッド30からワイヤ40を切り離す。以上のように、ボール形成工程、粗化工程、1次ボンディング工程、2次ボンディング工程、および、ワイヤ40の切り離しが、本ワイヤボンディング方法の一連のサイクルである。
Then, the
この一連のサイクルにおいて1組の1次ボンディングパッド21と2次ボンディングパッド30とをワイヤ40で結線し、ワイヤ40の切り離しを行った後、別の組の両パッド21、30をボンディングするために、再び、ボール形成工程を行い、次のサイクルを開始するのである。
In this series of cycles, one set of the
そして、本実施形態では、この一連のサイクルを、ワイヤ40の接続が必要な各パッド21、30の数だけ繰り返す。そして、このサイクルを複数回繰り返すことにより、半導体チップ20上の複数個の1次ボンディングパッド21と基板10上の2次ボンディングパッド30とが、ワイヤ40を介して接続されるのである。
In this embodiment, this series of cycles is repeated as many times as the number of
ところで、本実施形態のワイヤボンディング方法によれば、ボール形状の引き出し部40aを粗化部材200に荷重を加えて潰すように塑性変形させ、その表面を粗化することにより、引き出し部40aにおける1次ボンディングパッド21との接合部の表面積が増加するとともに、当該接合部の表面には、引き出し部40aの内部の部位が外部に生まれ出てなる新生面が適切に形成される。
By the way, according to the wire bonding method of the present embodiment, the ball-shaped
たとえば、上記従来の特許文献3のようにワイヤを扁平体にするだけでも、その塑性変形により新生面は形成されるが、さらに本実施形態のように、ワイヤ40における引き出し部40aの表面を粗化させるようにすれば、ボール形状とされた後に引き出し部40aの表面に存在する酸化膜等の不要な被膜が、当該粗化によって破壊され、新生面が現れやすくなる。
For example, even if the wire is made flat as in the above-mentioned conventional patent document 3, a new surface is formed by the plastic deformation, but the surface of the
また、被接合用パッドである1次ボンディングパッド21はアルミニウム等よりなるため、ワイヤ40との接合前においては、その表面にも酸化膜等の不要な膜が存在することが多い。これについては、粗化された引き出し部40aを1次ボンディングパッド21に押し付けたとき、当該引き出し部40aにおける粗化された面の凹凸によって、1次ボンディングパッド21の表面の不要な膜が破壊されるので、1次ボンディングパッド21の表面にも当該パッド21の新生面が形成されやすくなる。
In addition, since the
つまり、本実施形態のワイヤボンディング方法によれば、ワイヤ40側および1次ボンディングパッド21側の両方において新生面が形成されやすく、それによって互いに新生面同士が接合されるようになるため、接合性の向上が実現できるのである。
That is, according to the wire bonding method of the present embodiment, a new surface is easily formed on both the
そして、引き出し部40aにおける当該接合部の表面が粗化されているため、ボンディング時におけるワイヤ40の横滑り、すなわちパッド21とワイヤ40との接合界面に平行な方向への滑りが抑制され、超音波エネルギーが効率よく消費される。
And since the surface of the said junction part in the drawer | drawing-out
よって、本実施形態のワイヤボンディング方法によれば、低エネルギーで適切にワイヤ40を被接合用パッド21に接合することができ、結果、被接合用パッド21および当該パッド21の下地へのダメージの軽減が図れる。また、本方法によれば、低荷重でボンディングできるため、Cuなどの硬い金属系ワイヤによっても、低ダメージでボンディングが可能となる。
Therefore, according to the wire bonding method of the present embodiment, the
(第2実施形態)
図4は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置S2の概略断面構成を示す図である。本実施形態の半導体装置S2は、上記第1実施形態の半導体装置S1に比べて、さらに粗化部材200を備えたことが相違するものである。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of a semiconductor device S2 according to the second embodiment of the present invention. The semiconductor device S2 of the present embodiment is different from the semiconductor device S1 of the first embodiment in that a roughening
本実施形態の半導体装置S2も、ワイヤボンディングによってワイヤ40が接合される被接合用パッドとしての1次ボンディングパッド21を半導体チップ20に有しており、基板10上に2次ボンディングパッド30を有し、これら両パッド21、30が上記第1実施形態と同様のワイヤボンディング方法によって形成されたワイヤ40を介して接続されたものである。
The semiconductor device S2 of this embodiment also has a
ここで、本半導体装置S2においては、基板10の一面に、その表面がセラミックまたは樹脂よりなり且つ粗化された粗化部材200が設けられている。この粗化部材200は、上記第1実施形態と同様のものであり、ここでは、基板200の一面に対して、接着やろう付けなどにより接合・固定されている。
Here, in the semiconductor device S2, a roughening
本実施形態によれば、被接合用パッドである1次ボンディングパッド21が設けられている半導体装置S2自身に、粗化部材200を設けているから、上記第1実施形態のように、ワイヤボンディング装置などに別途粗化部材を用意することなく、この半導体装置S2の粗化部材200を用いて上記第1実施形態と同様のワイヤボンディング方法が適切に行える。
According to the present embodiment, since the roughening
よって、本実施形態によれば、低エネルギーで適切にワイヤ40を被接合用パッド21に接合できるワイヤボンディング方法によって、ワイヤ40を接合するのに適した半導体装置S2が提供される。
Therefore, according to the present embodiment, the semiconductor device S2 suitable for bonding the
(第3実施形態)
図5は、本発明の第3実施形態に係るワイヤボンディング方法におけるボール形成工程、粗化工程を示す工程図である。本実施形態のワイヤボンディング方法は、上記第1実施形態のワイヤボンディング方法において粗化部材200の形状を変更したものである。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a process diagram showing a ball forming process and a roughening process in the wire bonding method according to the third embodiment of the present invention. The wire bonding method of the present embodiment is obtained by changing the shape of the roughening
上記第1実施形態の粗化部材200は、上記図2に示されるように、ワイヤ40の引き出し部40aが押し付けられる面が平坦な粗化面であったが、図5に示されるように、本方法における粗化部材200は、円錐状に凹んだ凹部201を有し、この凹部201の内面が粗化面とされている。
As shown in FIG. 2, the roughening
そして、ボール形成工程によってボール形状とされたワイヤ40の引き出し部40aは(図5(a)参照)、粗化工程では、図5(b)に示されるように、この凹部201に押し付けられ、凹部201の形状にならって塑性変形する。それゆえ、図5(c)に示されるように、粗化された引き出し部40aの部分は円錐状の突起形状となり、その円錐の側面が粗化された面とされる。
Then, the lead-out
そして、続く1次ボンディング工程では、この引き出し部40aにおける円錐状の突起部分を、その先端部側から1次ボンディングパッド21に押し付け、当該突起部分を潰しながらボンディングを行う。その後は、上記同様に2次ボンディング工程を行う。
In the subsequent primary bonding step, the conical protrusion portion of the
このように、本実施形態のボンディング方法によれば、粗化工程において、引き出し部40aの変形が上記第1実施形態に比べて、より大きいものとなるので、新生面もより出やすくなることが期待される。なお、本実施形態の粗化部材200は、ワイヤボンディング装置に備えられたものに限らず、上記第2実施形態のように半導体装置に備えられたものであってもよい。
As described above, according to the bonding method of the present embodiment, in the roughening step, the deformation of the
(第4実施形態)
図6は、本発明の第4実施形態に係るワイヤボンディング方法におけるボール形成工程、粗化工程を示す工程図である。本実施形態のワイヤボンディング方法は、上記第1実施形態のワイヤボンディング方法において粗化工程の後であって1次ボンディング工程の前に、ワイヤ40の引き出し部40aに活性化処理を施すものである。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is a process diagram showing a ball forming process and a roughening process in the wire bonding method according to the fourth embodiment of the present invention. The wire bonding method of the present embodiment performs an activation process on the lead-out
本実施形態では、ボール形成工程(図6(a)参照)、粗化工程(図6(b)参照)によって、粗化された引き出し部40aの当該粗化面に対して、さらに、プラズマ照射やスパッタリングを行ってクリーニングすることにより、当該粗化面を清浄化する。この清浄化により、さらに新生面を多く出すことが可能となる。
In the present embodiment, plasma irradiation is further performed on the roughened surface of the
その後は、本実施形態においても、1次ボンディング工程、2次ボンディング工程を行えばよい。なお、本実施形態の活性化処理工程は、上記第1実施形態に限らず、上記第2実施形態および上記第3実施形態に対して組み合わせて適用してもよい。 Thereafter, also in the present embodiment, the primary bonding process and the secondary bonding process may be performed. Note that the activation process of the present embodiment is not limited to the first embodiment, and may be applied in combination to the second embodiment and the third embodiment.
(第5実施形態)
図7は、本発明の第5実施形態に係るワイヤボンディング方法における粗化工程を示す工程図である。本実施形態の粗化工程は、ワイヤ40の引き出し部40aが押し付けられた後の粗化部材200をクリーニングして、常に異物や汚れ等が付着していないクリーンな粗化部材200とするものである。
(Fifth embodiment)
FIG. 7 is a process diagram showing a roughening process in the wire bonding method according to the fifth embodiment of the present invention. The roughening process of this embodiment is to clean the roughening
図7(a)では、粗化部材200を連続した環状のベルトとして構成し、電動のローラなどで一方向へ回転させるようにする。そして、このベルトとしての粗化部材200の外周面を粗化面とし、押し付け箇所200aを通る粗化部材200に対して、図7(c)に示されるように、引き出し部40aを押し付けて粗化する。
In FIG. 7A, the roughening
一方、粗化部材200の外周面のうち引き出し部40aが押し付けられた部分は、上記回転によってクリーニング箇所200bまで移動し、そこでクリーニング装置300によって清掃される。具体的には、空気の吹き付け・吸引や水洗・乾燥などによりクリーニングされ、図7(d)に示されるように、表面の汚れや異物が除去される。
On the other hand, the portion of the outer peripheral surface of the roughening
なお、このワイヤ40の引き出し部40aの押し付け、クリーニングは、図7(b)に示されるように、粗化部材200を左右方向に移動させることにより行ってもよい。この場合、たとえば左側を押し付け箇所200aとし、右側をクリーニングアイランド箇所200bとして、粗化部材200を移動させればよい。
Note that the pressing and cleaning of the
本実施形態によれば、複数のワイヤ40のボンディングを行うときに、粗化部材200を常にクリーンな状態に保持しつつ、連続して粗化工程を行うことができるので、効率的である。
According to this embodiment, when bonding a plurality of
(他の実施形態)
なお、本ワイヤボンディング方法は、上述したような半導体チップ20の被接合用パッド21と基板10上のパッド30とを接続する場合に限定するものではなく、たとえば異なる半導体チップのパッド同士、あるいは、異なる基板のパッド同士、さらには同一基板における異なるパッド間の接続などにも適用できることはもちろんである。
(Other embodiments)
The wire bonding method is not limited to the case where the
21 被接合用パッドとしての1次ボンディングパッド
40 ワイヤ
40a ワイヤの引き出し部
200 粗化部材
21 Primary Bonding Pad as
Claims (4)
先端部から前記ワイヤ(40)が引き出されるようになっているワイヤボンディング用のツール(100)を用い、前記ツール(100)の先端部から引き出された前記ワイヤ(40)の引き出し部(40a)を溶融させてボール形状とするボール形成工程と、
その後、前記ツール(100)によって、前記被接合用パッド(21)に前記引き出し部(40a)を押し当て当該引き出し部(40a)に超音波を印加することにより、前記被接合用パッド(21)に前記引き出し部(40a)を接合するボンディング工程と、を備えるワイヤボンディング方法において、
前記ボール形成工程の後、前記ボール形状の引き出し部(40a)を、表面が粗化された粗化部材(200)に押し付けて、当該引き出し部(40a)が前記粗化部材(200)に押し付けられた部位から潰れるように塑性変形させることにより、前記引き出し部(40a)の表面のうち前記粗化部材(200)に押し付けられた部位を粗化する粗化工程を行い、
その後、前記引き出し部(40a)の表面のうち前記粗化された部位を、前記被接合用パッド(21)に押し当てて前記ボンディング工程を行うことを特徴とするワイヤボンディング方法。 A method of wire bonding a wire (40) to a pad (21) to be bonded,
Using a wire bonding tool (100) in which the wire (40) is drawn from the tip, the lead (40a) of the wire (40) drawn from the tip of the tool (100) Forming a ball into a ball shape by melting
Thereafter, the tool (100) is used to press the lead part (40a) against the pad (21) to be joined and to apply ultrasonic waves to the lead part (40a), whereby the pad (21) to be joined is applied. A bonding step of bonding the lead portion (40a) to a wire bonding method,
After the ball forming step, the ball-shaped lead portion (40a) is pressed against the roughening member (200) whose surface is roughened, and the lead-out portion (40a) is pressed against the roughening member (200). Performing a roughening step of roughening the portion pressed against the roughening member (200) out of the surface of the lead-out portion (40a) by plastically deforming so as to be crushed from the formed portion;
Thereafter, the bonding step is performed by pressing the roughened portion of the surface of the lead portion (40a) against the pad (21) to be bonded.
表面がセラミックまたは樹脂よりなり且つ粗化された粗化部材(200)が設けられていることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device having a bonding pad (21) to which a wire (40) is bonded by wire bonding, wherein the wire (40) is bonded to the bonding pad (21);
A semiconductor device comprising a roughening member (200) having a surface made of ceramic or resin and roughened.
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