JP5135164B2 - ボンディング方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ボンディング方法に関し、例えば半導体チップ等に形成された電極パッドにワイヤボンディングを行う際のボンディング方法に関する。
半導体チップの電極パッドと、リードフレーム、配線基板、他の半導体チップなどとを電気的に接続する方法として、超音波振動を利用したワイヤボンディング法が知られている（例えば特許文献１）。
従来、ボンディングワイヤとしては金が多用されていたが、特に近年の金の価格高騰により、安価な銅または銅合金のワイヤの使用要求が高まっている。しかし、銅は金に比較して相当硬いため、電極パッドに接合されるワイヤ端部のボール部を大きく変形させて所望の接合強度を確保するためには、ボール部の電極パッドに対する衝撃荷重を大きくする必要がある。このことにより、銅を用いたワイヤボンディングにおいては、電極パッドや半導体チップに対するクラック等のダメージや、ボール部下の電極パッドの一部分がボール部周辺に押し出される不具合といった問題が懸念されている。このような問題があるために、金よりも安価な銅であるにもかかわらず、ボンディングワイヤとしては圧倒的に金ワイヤが用いられているのが現状である。
特開２００４−２４１７１２号公報
本発明は、低コストで信頼性に優れたボンディング方法を提供する。
本発明の一態様によれば、銅を含む金属体を被接合体に対して押圧しつつ前記金属体に振動を印加して、前記金属体を前記被接合体に接合させるボンディング方法であって、前記金属体に振動を印加し、その振動が印加された状態のまま前記金属体を前記被接合体に接触させるステップと、前記被接合体に対する前記金属体の押圧荷重を徐々に増大させていき第１の押圧荷重にするステップと、前記押圧荷重が前記第１の押圧荷重に達した後、前記押圧荷重を前記第１の押圧荷重よりも小さい第２の押圧荷重にすると同時または前記第２の押圧荷重にした後に、前記振動の出力パワーを、前記第１の押圧荷重のときに印加されていた第１の出力パワーより徐々に増大させていき第２の出力パワーにするステップと、を有することを特徴とするボンディング方法が提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、銅を含む金属体を被接合体に対して押圧しつつ前記金属体に振動を印加して、前記金属体を前記被接合体に接合させるボンディング方法であって、前記金属体に振動を印加し、その振動が印加された状態のまま前記金属体を前記被接合体に接触させるステップと、前記被接合体に対する前記金属体の押圧荷重を徐々に増大させていき第１の押圧荷重にするステップと、前記押圧荷重が前記第１の押圧荷重に達した後、前記押圧荷重を前記第１の押圧荷重よりも小さい第２の押圧荷重にすると同時または前記第２の押圧荷重にした後に前記振動の印加を一旦停止し、前記振動の印加を一旦停止した後、徐々に前記振動の出力パワーを増大させていき、前記第１の押圧荷重のときに印加されていた第１の出力パワーよりも大きな第２の出力パワーにするステップと、を有することを特徴とするボンディング方法が提供される。
本発明によれば、低コストで信頼性に優れたボンディング方法が提供される。
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
本発明の実施形態に係るボンディング方法は、銅を含む金属体を被接合体に対して押圧しつつ金属体に振動を印加して金属体を被接合体に接合させるボンディング方法である。特に、以下の実施形態では、銅または銅を主体とする合金からなるボンディングワイヤ（以下単にワイヤともいう）を、半導体チップ等に形成された電極パッドに超音波振動を利用して接合させる超音波ワイヤボンディングを例に挙げて説明する。
図１（ｄ）に示すように、ワイヤ２１は保持ツールである中空状のキャピラリ２０に通され、その先端部はスパークによって溶融されボール状に形成される。そのボール部２２の形成は、銅の酸化を防ぐため例えば水素含有ガス等を吹き付けながら行われる。例えば、ワイヤ２１の直径は２５μｍであり、ボール部２２の直径は４６μｍである。
キャピラリ２０は、図示しないホーンの先端部に装着され、そのホーンの他端部は超音波発生装置（超音波振動子）と結合されている。超音波発生装置が発生する超音波振動は、ホーン及びキャピラリ２０を介してワイヤ２１に伝えられる（印加される）。また、ホーンの先端部はモータ等の駆動装置により上下動可能となっており、これに伴い、ホーン先端部に装着されたキャピラリ２０も上下動可能となっている。
次に、本実施形態に係る超音波ワイヤボンディング方法について説明する。
ここで、図１（ａ）は、キャピラリ２０の上下方向の位置の時間変位を表す。図１（ａ）における直線の傾きが大きいほど、キャピラリ２０の下降または上昇の速度が大きい。図１（ｂ）は、被接合体である電極パッド（例えばアルミニウムからなる）１１に対するボール部２２の押圧荷重（電極パッド１１がボール部２２から受ける実荷重）の時間変化を表す。ボール部２２にはキャピラリ２０を介して押圧力が与えられる。図１（ｃ）は、ボール部２２（またはボール部２２と電極パッド１１との圧着面）での超音波振動の出力パワー（または振幅）の時間変化を表す。
まず、時刻ｔ０で、前述した超音波振動発生装置を駆動させ、ホーン及びキャピラリ２０を介してワイヤ２１のボール部２２に超音波振動を印加する。このとき、ボール部２２は、まだ、図１（ｄ）に示すように電極パッド１１の上方に離間しており、電極パッド１１に接していない。
上記超音波振動が印加された状態のままキャピラリ２０は電極パッド１１に向けて下降し、超音波振動印加開始時ｔ０から時間ｔ１経過後に、ボール部２２が電極パッド１１の表面に到達し接触する。この接触後、図１（ｂ）に示すように、電極パッド１１に対するボール部２２の押圧荷重が徐々に増大し始める。このときの荷重は、ボール部２２が電極パッド１１に衝突する際の衝撃荷重であり、本実施形態ではキャピラリ２０の下降速度を比較的ゆっくりに制御することで、ボール部２２の電極パッド１１への接触後の荷重立ち上がりがゆるやかになるように制御している。
従来ボンディングワイヤとして多用されている金は比較的軟らかく、電極パッドに対するボール部の衝突時の衝撃荷重を大きくしてボール部を所望の径につぶして電極パッドに対してボール部を圧接させていた。しかし、銅は金よりも硬いため、電極パッドに大きな衝撃荷重でもって衝突させると電極パッドやその下のチップ表面にクラック等のダメージがおよんでしまう。
そこで、本実施形態では、図１（ｂ）を参照して前述したように、ボール部２２接触後の立ち上がり荷重がゆるやかになるように制御して、瞬時に大きな荷重が電極パッド１１に加わらないようにしている。これにより、電極パッド１１やその下の部分のダメージを防ぐことができる。
ボール部２２の電極パッド１１への接触後、荷重は第１の押圧荷重Ｗ１まで増大される。ここで、第１の押圧荷重Ｗ１は、ボール部２２を所望の径に押しつぶすのに必要な大きさの荷重である。すなわち、本実施形態では、ボール部２２の電極パッド１１への接触後、押圧荷重が徐々に第１の押圧荷重Ｗ１まで増大され、図１（ｅ）に示すように、ボール部２２が所望の直径に押しつぶされる。例えば、ボール部２２が押しつぶされる前（図１（ｄ））は４６μｍの直径であったのが、押しつぶされた後（図１（ｅ））は５６μｍの直径となる。
本実施形態では、ボール部２２の電極パッド１１への衝突荷重の立ち上がりをゆるやかにしているため、さらにはボール部２２は硬い銅または銅合金からなるため、荷重のみの作用ではボール部２２と電極パッド１１との圧着力を高めるには不十分である。そこで、本実施形態では、ボール部２２を電極パッド１１に接触させる前からボール部２２に超音波振動を印加しておき、その超音波振動が加えられた状態のままボール部２２を電極パッド１１に押し付けていく。このため、低い押圧荷重とすることで電極パッド１１へのダメージを防ぎつつも、低荷重を超音波振動のエネルギーで補うことで電極パッド１１に対するボール部２２の圧着力を高めることができる。
超音波振動の出力パワーは、印加開始時ｔ０から、ボール部２２が電極パッド１１に接触するまでの時間ｔ１、さらにその後の時間ｔ２の間は、変動させずに、第１の出力パワーＰ１に維持される。
時間ｔ２のフェーズは、ボール部２２を所望の直径に押しつぶしてボール部２２と電極パッド１１との圧着力を高めるためのフェーズであって、このフェーズによりボール部２２と電極パッド１１とが部分的に合金化（接合）することはあっても、両者の圧着面の全体が接合するには至らない。すなわち、時間ｔ２のフェーズは、ボール部２２と電極パッド１１とを所望の面積でもって圧着した状態にし接合部の空隙を消失させ、金属の拡散接合を促進しやすい状態にするためのフェーズである。
そして、次に、ボール部２２と電極パッド１１とを圧着面の面方向全体にわたって接合させるためのフェーズへと移行する。そこで、押圧荷重を第１の押圧荷重Ｗ１よりも小さい第２の押圧荷重Ｗ２にすると共に、超音波振動の出力パワーを第１の出力パワーＰ１から徐々に増大させていき第２の出力パワーＰ２にする。
具体的には、押圧荷重が第１の押圧荷重Ｗ１に達した後、押圧荷重を低下させていき第２の押圧荷重Ｗ２になったと同時またはその直後に、超音波振動の出力パワーを第１の出力パワーＰ１から徐々に増大させて第２の出力パワーＰ２にする。
ボール部２２が電極パッド１１に接触して押圧荷重が生じてから超音波振動の出力パワーがＰ１から増大するまでの時間ｔ２のフェーズ（図１（ｅ）で表される状態）に対して、第２の押圧荷重Ｗ２が維持された状態で超音波振動の出力パワーがＰ１から増大し始め、その後押圧荷重がゼロになるまでの時間ｔ３のフェーズ（図１（ｆ）で表される状態）の方が、接合部に作用している押圧荷重は小さく、超音波振動の出力パワーは大きい。
このように、第１の押圧荷重Ｗ１よりも低下させた第２の押圧荷重Ｗ２が維持された状態で、超音波振動の出力パワーをＰ１からＰ２へと徐々に増大させていくという時間ｔ３のフェーズにより、ボール部２２と電極パッド１１とが完全に接合される。この接合に際しては、超音波振動が大きく寄与し、押圧荷重は低荷重であることからボール部２２はそれ以上押しつぶされることなく、時間ｔ２のフェーズ時の直径と同じ直径が維持される。このことにより、後述するように電極パッド１１のいわゆる「スプラッシュ」と呼ばれる不具合を回避できる。
第２の押圧荷重Ｗ２が維持されている時間ｔ３の途中後半で超音波振動の印加停止指令が出され、超音波振動の出力パワーは第２の出力パワーＰ２からゼロに向かって低下していく。その超音波振動の出力パワーの低下中に、キャピラリ２０が引き上げられ押圧荷重が第２の押圧荷重Ｗ２からゼロになる。なお、超音波振動の出力パワーをＰ２から低下させると同時に押圧荷重を第２の押圧荷重Ｗ２からゼロにしてもよい。
ボール部２２は電極パッド１１に接合されているため、キャピラリ２０はその先端開口からワイヤ２１を繰り出しながら引き上げられ、別の被接合体（リードフレームのリード、配線基板のパッド、別の半導体チップのパッドなど）上に移動し、そこではボールの形成をしないいわゆるウェッジボンディングを行う。その後、キャピラリ２０を上昇させ、図示しないクランプが閉じることでワイヤ２１をカットする。これにより、半導体チップの電極パッド１１は、ワイヤ２１を介して、リードフレーム、配線基板、別の半導体チップなどと電気的に接続される。
ここで、図８を参照して、本実施形態に対する比較例について説明する。
図８（ａ）は、比較例におけるキャピラリ２０の上下方向の位置の時間変位を表す。図８（ｂ）は、比較例における電極パッド１１に対するボール部２２の押圧荷重（電極パッド１１がボール部２２から受ける実荷重）の時間変化を表す。図８（ｃ）は、ボール部２２（またはボール部２２と電極パッド１１との押圧面）での超音波振動の出力パワー（または振幅）の時間変化を表す。また、各時間ｔ１、ｔ２、ｔ３におけるボール部２２の状態をそれぞれ図８（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に模式的に示す。
この比較例では、ボール部２２が電極パッド１１に接触した後、押圧荷重がゆるやかに増大していき押圧荷重Ｗ３に達する。この押圧荷重Ｗ３は、ボール部２２と電極パッド１１との接合が完了するまで維持される。なお、押圧荷重Ｗ３は、前述した本実施形態における第２の押圧荷重Ｗ２の２倍以上の荷重であり、第１の押圧荷重Ｗ１より若干小さい。
超音波振動については、ｔ０での印加開始後、時間ｔ１及びｔ２の間は出力パワーＰ３が維持され、押圧荷重Ｗ３が維持されている時間ｔ３中に、Ｐ３より小さい出力パワーＰ４にされる。なお、Ｐ３は、前述した本実施形態のＰ１より大きく、Ｐ２より若干小さい。Ｐ４は、Ｐ１より若干大きい。
この比較例では、押圧荷重が立ち上がった後、接合完了まで比較的高い荷重Ｗ３が維持される。このことにより、図９に示すような、電極パッド１１のいわゆる「スプラッシュ」と呼ばれる不具合が生じてしまう。図９（ａ）は電極パッド１１に「スプラッシュ」が生じた状態を模式的に示し、図９（ｂ）はその様子の電子顕微鏡画像を示す。電極パッド１１は半導体チップ１３の表面に形成され、半導体チップ１３の表面は絶縁保護膜１２で覆われ、電極パッド１１の表面周辺部以外の部分は絶縁保護膜１２から露出されている。
「スプラッシュ」とは、ワイヤボンディング時に、ボール部２２による押圧荷重が過大になり、ボール部２２下の電極パッド１１の一部１１ａがボール部２２周辺に浮き上がるように押し出されることをいう。この電極パッド１１の押し出された部分１１ａは、超音波振動の印加によりその振動方向に延出もしくは広がり、例えば電極パッド１１のピッチが６０μｍ以下のいわゆるファインピッチ製品の場合には、押し出された部分１１ａが隣の電極パッドに達し、電極パッド間ショート不良を発生させてしまうことがある。その他、「スプラッシュ」が発生しているということは、電極パッド１１中央付近が薄い状態になっているため、信頼性低下も懸念される。
これに対して本実施形態では、図１を参照して前述したように、時間ｔ２のフェーズでボール部２２を所望の直径に押しつぶした後の、次の接合フェーズにおいては、押圧荷重を第１の押圧荷重Ｗ１から第２の押圧荷重Ｗ２に低下させた上で、超音波振動の出力パワーをＰ１からＰ２へと増大させる。押圧荷重を低下させることで、接合フェーズにおける過大な押圧荷重の作用を防いで、電極パッド１１のスプラッシュを抑制することができる。この接合フェーズにおいては超音波振動が主として寄与し、ボール部２２と電極パッド１１との面方向の相対的振動による摩擦でもって、両者の接合が促進される。
ここで、図１（ｃ）において１点鎖線で示すように、超音波振動の出力パワーをＰ１からＰ２へと急に（直角もしくはそれに近い立ち上がり角度で）変化させる設定でボンディングを行ったところ、接合部に瞬間的に大きなエネルギーが作用することから、押圧荷重を第２の押圧荷重Ｗ２に低下させた場合であっても電極パッド１１のスプラッシュが発生してしまった。したがって、超音波振動の出力パワーをＰ１からＰ２にするにあたってはＰ１から徐々にＰ２へと増大させることが重要である。
以上説明したように本実施形態によれば、金に比べて安価な銅または銅を主体とした合金のワイヤを用いることでコスト低減を実現しつつ、銅または銅を主体とした合金のワイヤによるワイヤボンディングで問題となっていた、電極パッドや半導体チップに対するダメージ、電極パッドのスプラッシュを発生させることなく、信頼性の高い接合状態が得られる。また、そのスプラッシュが発生しないことにより、よりファインピッチ（例えば６０μｍ以下）の電極パッドに対するワイヤボンディングをパッド間ショートを生じさせることなく実現できる。
ここで、本発明者は、図１（ｂ）における第１の押圧荷重Ｗ１に対する第２の押圧荷重Ｗ２の比率（Ｗ２／Ｗ１）を様々に変えて、それぞれの比率につき複数のサンプルに対してワイヤボンディングを行い、電極パッドのスプラッシュ量（μｍ）を測定した。その結果を図２に示す。スプラッシュ量（μｍ）は、図９（ａ）における電極パッド１１のスプラッシュ部分１１ａの超音波振動方向の長さＷａとＷｂの合計値（Ｗａ＋Ｗｂ）である。
この図２の結果より、（Ｗ２／Ｗ１）が、０．５から１に向かって大きくなるほどスプラッシュ量が増大していき、０．５以下の場合には、第２の押圧荷重Ｗ２を小さくしていってもあまりスプラッシュ量は変化せず、なおかつその０．５以下の場合でスプラッシュ量を実用上問題ないレベルに抑えることができる。したがって、第２の押圧荷重Ｗ２の大きさは、０より大きく且つ第１の押圧荷重Ｗ１の大きさの１／２以下とするのが望ましい。ただし、第２の押圧荷重Ｗ２があまり低いと接合部の剥離強度不足となるので、第２の押圧荷重Ｗ２の下限値としては剥離強度不足にならない範囲内で適正に設定する必要がある。
ここで、「剥離強度」とは、電極パッドに対して接合されたボール部に横方向から力を加えてボール部が電極パッドから剥離したときの前記横方向の力である。その剥離強度（ｍＮ）と、前述した超音波振動における第１の出力パワーＰ１に対する第２の出力パワーＰ２の比率（Ｐ２／Ｐ１）との関係を求めた。その結果を図３に示す。
Ｐ１と同等の大きさのＰ２では、接合が不十分であり剥離強度が小さい。Ｐ２をＰ１よりも上げていくと、剥離強度も増していく。この図３の結果より、Ｐ２がＰ１の２倍以上の場合、それ以上Ｐ２を上げていっても剥離強度はあまり変化せず、なおかつそのＰ２がＰ１の２倍以上の場合で必要な剥離強度を確保できる。ただし、Ｐ２をあまり大きくするとスプラッシュが発生するので、Ｐ２の上限値としてはスプラッシュ量が問題とならない範囲内で適正に設定する必要がある。
また、図４に示すように、超音波振動の出力パワーを第１の出力パワーＰ１から第２の出力パワーＰ２に増大させる際の立ち上がり角度θを定義し、この角度θとスプラッシュ量（図９（ａ）におけるＷａ＋Ｗｂ）との関係を求めた。この結果を図５に示す。
立ち上がり角度θが大きいほど、超音波振動の出力パワーがＰ１からＰ２に、より短時間で（急に）移行する。図４（ａ）はθ＝Ｊ１＝約３５°、図４（ｂ）はθ＝Ｊ２＝約４５°、図４（ｃ）はθ＝Ｊ３＝約７５°の場合を示す。
図５の結果より、超音波振動の出力パワーのＰ１からＰ２への立ち上がり角度θが小さいほど、すなわちＰ１からＰ２へとゆるやかに移行するほど、スプラッシュ量を小さくできる。
また、本発明者は、超音波振動の出力パワーをＰ１からＰ２へと増大させ始めるタイミングについて検討した。図１（ｂ）に示す押圧荷重波形は信号指令値ではなく実荷重であり、接合面の状態等により、第１の押圧荷重Ｗ１から第２の押圧荷重Ｗ２へと直ちに推移する（下がる）とは限らず、第１の押圧荷重Ｗ１から第２の押圧荷重Ｗ２への移行途中（特に第１の押圧荷重Ｗ１に近い領域）で超音波振動の増大が開始されると上記スプラッシュが発生する可能性がある。
したがって、押圧荷重が第２の押圧荷重Ｗ２になるのを待ってから、すなわち第２の押圧荷重Ｗ２に下がったと同時にあるいは第２の押圧荷重Ｗ２になった後に、超音波振動の出力パワーの増大を開始することが望ましい。このような制御をすることにより、押圧荷重が第２の押圧荷重Ｗ２より大きな状態のときに超音波振動がＰ１より大きくなることを確実に防いで、上記スプラッシュの発生を防止して、より信頼性を高めることができる。
押圧荷重がＷ１にされ、超音波振動の出力パワーがＰ１に維持される時間ｔ２と、押圧荷重がＷ２に維持され、超音波振動の出力パワーがＰ２にされる時間ｔ３とでは、前述した効果を得るにあたっては、大小関係は問題とならない。ただし、時間ｔ３は接合のための時間であるので、十分な強度の接合状態を得るためには、ボール部をつぶすための時間ｔ２以下の時間では不十分であることが多い。また、時間ｔ２は比較的長めにすることも可能であるが、ボール部が既に所望の直径につぶれて変形した後に時間２の状態を維持するのは時間の無駄であり効率が悪い。以上のようなことを考慮すると、ｔ２＜ｔ３が好ましい。
次に、図６は、本発明の他の実施形態に係る超音波ワイヤボンディング方法における、図１と同様なタイミングチャートである。
電極パッドに接する前のボール部に超音波振動を印加する時点ｔ０以降の時間ｔ１のフェーズ及び時間ｔ２のフェーズは、図１に示す上記実施形態と同様である。
そして、押圧荷重を第１の押圧荷重Ｗ１から第２の押圧荷重Ｗ２に低下させた後、本実施形態では、超音波振動の印加を一旦停止してから（出力パワーをＰ１からゼロに低下させてから）、徐々に出力パワーを増大させていき第２の出力パワーＰ２にする。具体的には、時間ｔ２の経過後、超音波振動の出力パワーはＰ１から低下し始め、その低下開始から時間ｔ３が経過した時点でゼロになる。その後、上記実施形態と同様に、押圧荷重が第２の押圧荷重Ｗ２に維持された状態で、超音波振動の出力パワーをゼロから徐々に増大させていき第２の出力パワーＰ２にして、ボール部と電極パッドとを接合させる。
本実施形態では、超音波振動の出力パワーをＰ１からＰ２に増大させるにあたって、その移行途中に一旦出力パワーをＰ１から低下させてゼロにしている。このことで、押圧荷重がまだ第２の押圧荷重Ｗ２に落ちる前の段階での比較的大きな押圧荷重のときに、超音波振動がＰ１より大きくなってしまうことを確実に防ぐことができ、上記スプラッシュの発生を確実に防止して、より信頼性を高めることができる。
図７は、本発明のさらに他の実施形態に係る超音波ワイヤボンディング方法における、図１と同様なタイミングチャートである。
本実施形態においても、図６に示す上記実施形態と同様、超音波振動の出力パワーをＰ１からＰ２に増大させるにあたって、その移行途中に一旦出力パワーをＰ１から低下させてゼロにしている。このことで、押圧荷重がまだ第２の押圧荷重Ｗ２に落ちる前の段階での比較的大きな押圧荷重のときに、超音波振動がＰ１より大きくなってしまうことを確実に防ぐことができ、上記スプラッシュの発生を確実に防止して、より信頼性を高めることができる。
本実施形態では、超音波振動の出力パワーがＰ１から直ちにゼロに落ちているが、制御としては、図６に示すように、Ｐ１から徐々にゼロに低下させる方が容易である。
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
被接合体としては、半導体チップの電極パッドに限らず、配線基板のパッドや配線、リードフレームのリードなどであってもよい。また、本発明は、銅を含む金属体をこれよりも軟らかい被接合体に対してダメージや前述したスプラッシュを発生させることなく接合でき、上記実施形態で説明したワイヤボンディングに限らず、例えばフリップチップなどのバンプ付き部品を、そのバンプを介して被接合体にボンディングする際にも本発明は有効である。
本実施形態に係るボンディング方法における、キャピラリ変位、押圧荷重、超音波振動出力パワーの時間変化および主要フェーズにおける接合部の状態を示す模式図。 図１（ｂ）における（第２の押圧荷重Ｗ２／第１の押圧荷重Ｗ１）と、パッドスプラッシュ量との関係を示すグラフ。 図１（ｃ）における（第２の出力パワーＰ２／第１の出力パワーＰ１）と、接合部の剥離強度との関係を示すグラフ。 超音波振動出力パワーがＰ１からＰ２へと立ち上がる際の立ち上がり角度θのバリエーションを示す模式図。 図４に示す立ち上がり角度θと、パッドスプラッシュ量との関係を示すグラフ。 他の実施形態に係るボンディング方法における、キャピラリ変位、押圧荷重、超音波振動出力パワーの時間変化を示す模式図。 さらに他の実施形態に係るボンディング方法における、キャピラリ変位、押圧荷重、超音波振動出力パワーの時間変化を示す模式図。 比較例のボンディング方法における、キャピラリ変位、押圧荷重、超音波振動出力パワーの時間変化および主要フェーズにおける接合部の状態を示す模式図。 （ａ）は電極パッドの「スプラッシュ」を説明するための模式図であり、（ｂ）はその「スプラッシュ」が生じたボンディング部の電子顕微鏡による観察画像。
符号の説明
１１…電極パッド（被接合体）、２０…キャピラリ、２１…ボンディングワイヤ、２２…ボール部（金属体）

Claims (5)

  1. 銅を含む金属体を被接合体に対して押圧しつつ前記金属体に振動を印加して、前記金属体を前記被接合体に接合させるボンディング方法であって、
    前記金属体に振動を印加し、その振動が印加された状態のまま前記金属体を前記被接合体に接触させるステップと、
    前記被接合体に対する前記金属体の押圧荷重を徐々に増大させていき第１の押圧荷重にするステップと、
    前記押圧荷重が前記第１の押圧荷重に達した後、前記押圧荷重を前記第１の押圧荷重よりも小さい第２の押圧荷重にすると同時または前記第２の押圧荷重にした後に、前記振動の出力パワーを、前記第１の押圧荷重のときに印加されていた第１の出力パワーより徐々に増大させていき第２の出力パワーにするステップと、
    を有することを特徴とするボンディング方法。
  2. 銅を含む金属体を被接合体に対して押圧しつつ前記金属体に振動を印加して、前記金属体を前記被接合体に接合させるボンディング方法であって、
    前記金属体に振動を印加し、その振動が印加された状態のまま前記金属体を前記被接合体に接触させるステップと、
    前記被接合体に対する前記金属体の押圧荷重を徐々に増大させていき第１の押圧荷重にするステップと、
    前記押圧荷重が前記第１の押圧荷重に達した後、前記押圧荷重を前記第１の押圧荷重よりも小さい第２の押圧荷重にすると同時または前記第２の押圧荷重にした後に前記振動の印加を一旦停止し、前記振動の印加を一旦停止した後、徐々に前記振動の出力パワーを増大させていき、前記第１の押圧荷重のときに印加されていた第１の出力パワーよりも大きな第２の出力パワーにするステップと、
    を有することを特徴とするボンディング方法。
  3. 前記押圧荷重を前記第１の押圧荷重から前記第２の押圧荷重に低下させた後に、前記振動の出力パワーを前記第１の出力パワーから徐々に低下させて前記振動の印加を一旦停止する請求項２記載のンディング方法。
  4. 前記第２の押圧荷重の大きさは、０より大きく且つ前記第１の押圧荷重の大きさの１／２以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のボンディング方法。
  5. 前記金属体は、ワイヤの端部に形成されたボール部であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のボンディング方法。
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