JPH02250328A - ワイヤボンダ、ワイヤボンダを用いたバンプ形成方法 - Google Patents
ワイヤボンダ、ワイヤボンダを用いたバンプ形成方法Info
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
この発明は、半導体装置の形成に用いるワイヤボンダと
、このワイヤボンダを用いたバンプ形成方法と、このバ
ンプ形成方法によりバンプを形成する電極パッドの構造
に関する。
、このワイヤボンダを用いたバンプ形成方法と、このバ
ンプ形成方法によりバンプを形成する電極パッドの構造
に関する。
（従来の技術）
半導体装置の電極パッドと外部端子とを電気的に接続す
るばあい、これら両者をワイヤにより接続する、いわゆ
るワイヤボンディング法が一般的に用いられている。
るばあい、これら両者をワイヤにより接続する、いわゆ
るワイヤボンディング法が一般的に用いられている。
しかしながら、ワイヤボンディング法では、隣合ったワ
イヤが障害となり微細な電極パッド間ではボンディング
できない問題点があり、また、ワイヤの立ち上がり高さ
が必要なので、高さ方向も十分に小さくできない問題点
もあり、接続の高密度化が図れず、接続の高密度化がワ
イヤボンディング法の技術的課題となっていた。
イヤが障害となり微細な電極パッド間ではボンディング
できない問題点があり、また、ワイヤの立ち上がり高さ
が必要なので、高さ方向も十分に小さくできない問題点
もあり、接続の高密度化が図れず、接続の高密度化がワ
イヤボンディング法の技術的課題となっていた。
このようなワイヤボンディング法による技術的課題を解
決するために、フィルムキャリア方式またはＴＡＢ（Ｔ
ａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）方
式と呼ばれる方法、さらにはフリップチップ方式と呼ば
れる方法のようなワイヤレスボンディング技術が多用さ
れるようになってきている。
決するために、フィルムキャリア方式またはＴＡＢ（Ｔ
ａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）方
式と呼ばれる方法、さらにはフリップチップ方式と呼ば
れる方法のようなワイヤレスボンディング技術が多用さ
れるようになってきている。
しかしながら、ワイヤレスボンディング技術では、通常
、電極パッド上に多層のバリヤメタルを介し、メツキに
より金（Ａｕ）バンプ（突起電極）または蒸着によるハ
ンダバンプなどを形成する必要があり、プロセスが繁雑
になるために敬遠されることが多かった。
、電極パッド上に多層のバリヤメタルを介し、メツキに
より金（Ａｕ）バンプ（突起電極）または蒸着によるハ
ンダバンプなどを形成する必要があり、プロセスが繁雑
になるために敬遠されることが多かった。
そこで、より簡単にバンプを形成するために、例えば特
開昭５０−８７２７８号、特開昭５８−１７５８３８号
、特開昭５９−２０８７５１号、特開昭６２−２１１９
３７号、特開昭６２−２１６３４７号、特開昭６２−１
８１４４９号、特開昭６２−１３２３５０号などのよう
に、ボールボンディングにおけるボール部だけを利用す
る方法（以下、ボールボンディング法と称する）が提案
されているが、現実にはボンディング装置の開発やボン
ディングによる半導体装置側の電極パッドへのダメージ
解除が十分でないために、一般に普及されていない。
開昭５０−８７２７８号、特開昭５８−１７５８３８号
、特開昭５９−２０８７５１号、特開昭６２−２１１９
３７号、特開昭６２−２１６３４７号、特開昭６２−１
８１４４９号、特開昭６２−１３２３５０号などのよう
に、ボールボンディングにおけるボール部だけを利用す
る方法（以下、ボールボンディング法と称する）が提案
されているが、現実にはボンディング装置の開発やボン
ディングによる半導体装置側の電極パッドへのダメージ
解除が十分でないために、一般に普及されていない。
（発明が解決しようとする課題）
以上のように従来のボールバンプ法は、電極パッド上に
形成したバンプとワイヤ部とを切断する機構を装置に具
備する必要があった上に、ボール接続時とワイヤ切断時
と外部リードとバンプとの接合時との合計３回半導体装
置の電極パッドにダメージを与えるために、ワイヤボン
ディング法を用いた場合に比べて電極パッド下部にクラ
ックが発生する可能性が高く、半導体装置の信頼性を十
分に保つことができない問題点があった。 この発明は
、このように従来の問題点に鑑みてなされたもので、電
極パッド上に確実にバンプを形成することのできるワイ
ヤボンダと、このワイヤボンダを用いて行うバンプ形成
方法とを提供することを目的とする。
形成したバンプとワイヤ部とを切断する機構を装置に具
備する必要があった上に、ボール接続時とワイヤ切断時
と外部リードとバンプとの接合時との合計３回半導体装
置の電極パッドにダメージを与えるために、ワイヤボン
ディング法を用いた場合に比べて電極パッド下部にクラ
ックが発生する可能性が高く、半導体装置の信頼性を十
分に保つことができない問題点があった。 この発明は
、このように従来の問題点に鑑みてなされたもので、電
極パッド上に確実にバンプを形成することのできるワイ
ヤボンダと、このワイヤボンダを用いて行うバンプ形成
方法とを提供することを目的とする。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
この発明の請求項１のワイヤボンダは、中央部からワイ
ヤを繰り出すキャピラリの先端面を、形成しようとする
電極パッド上のバンプの上面全体にほぼ当接することの
できる広さの平坦面を備えた形状とし、当該ワイヤボン
ダのセカンドボンディングをための移動時に前記平坦面
により前記電極パッド上に形成されたバンプを押圧する
ようにしたものである。
ヤを繰り出すキャピラリの先端面を、形成しようとする
電極パッド上のバンプの上面全体にほぼ当接することの
できる広さの平坦面を備えた形状とし、当該ワイヤボン
ダのセカンドボンディングをための移動時に前記平坦面
により前記電極パッド上に形成されたバンプを押圧する
ようにしたものである。
また、この発明の請求項２のワイヤボンダを用いたバン
プ形成方法は、上記の構成のワイヤボンダを用いて、基
板の電極パッドの上方位置にキャピラリを位置させ、こ
のキャピラリのワイヤ繰り出し口にボールを形成し、当
該ボールを前記電極パッド上に押圧して溶着させ、その
後キャピラリをセカンドボンディング位置まで平行移動
させて前記ボールから引き続くワイヤを引きちぎり、キ
ャピラリにセカンドボンディングを行わせることにより
、前記キャピラリの先端面の平坦面により前記ボールを
押圧整形してバンプとなすものである。
プ形成方法は、上記の構成のワイヤボンダを用いて、基
板の電極パッドの上方位置にキャピラリを位置させ、こ
のキャピラリのワイヤ繰り出し口にボールを形成し、当
該ボールを前記電極パッド上に押圧して溶着させ、その
後キャピラリをセカンドボンディング位置まで平行移動
させて前記ボールから引き続くワイヤを引きちぎり、キ
ャピラリにセカンドボンディングを行わせることにより
、前記キャピラリの先端面の平坦面により前記ボールを
押圧整形してバンプとなすものである。
（作用）
この発明の請求項１のワイヤボンダでは、半導体基板の
電極パッドの上方位置にキャピラリを位置させてその中
央部のワイヤ繰り出し口においてボールを形成し、この
ボールを電極パッド上に押圧して溶着し、この後にキャ
ピラリをあらがしめ設定しであるセカンドボンディング
位置まで平行移動させる時にボールから引き続くワイヤ
を引きちぎる。
電極パッドの上方位置にキャピラリを位置させてその中
央部のワイヤ繰り出し口においてボールを形成し、この
ボールを電極パッド上に押圧して溶着し、この後にキャ
ピラリをあらがしめ設定しであるセカンドボンディング
位置まで平行移動させる時にボールから引き続くワイヤ
を引きちぎる。
そして、セカンドボンディング位置ではキャピラリをセ
カンドボンディングのために降下させるようにすると、
キャピラリの先端面の平坦面はボール上にあってそのボ
ールを押圧整形し、バンプを形成することができる。
カンドボンディングのために降下させるようにすると、
キャピラリの先端面の平坦面はボール上にあってそのボ
ールを押圧整形し、バンプを形成することができる。
（実施例）
以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説する。
第１図（ａ）〜（ｄ）はこの発明の一実施例により半導
体装置の基板の電極パッド上にバンプを形成する手順を
示しである。従来から使用されているワイヤボンダの先
端部に取り付けられているキャピラリ１は、その中央部
の５０〜６０ミクロンφの穴２から２５ミクロンφの金
のワイヤ３が連続的に繰り出されるようになっており、
またこのキャピラリ１を支えるホーン（図示せず）によ
り超音波振動が与えられるようになっている。
体装置の基板の電極パッド上にバンプを形成する手順を
示しである。従来から使用されているワイヤボンダの先
端部に取り付けられているキャピラリ１は、その中央部
の５０〜６０ミクロンφの穴２から２５ミクロンφの金
のワイヤ３が連続的に繰り出されるようになっており、
またこのキャピラリ１を支えるホーン（図示せず）によ
り超音波振動が与えられるようになっている。
キャピラリ１の先端面は平坦面４となっており、この平
坦面４の寸法はこの実施例では約３００ミクロンφに設
定されている。
坦面４の寸法はこの実施例では約３００ミクロンφに設
定されている。
また、半導体基板５は、その電極パッド６が２層以上の
金属膜７，８を積層した構造とし、その厚みも約１．５
ミクロン以上にすることにより後述するボールボンディ
ング時のダメージに対して耐性を持つように配慮されて
いる。
金属膜７，８を積層した構造とし、その厚みも約１．５
ミクロン以上にすることにより後述するボールボンディ
ング時のダメージに対して耐性を持つように配慮されて
いる。
この半導体基板５の電極パッド６の形成は、基板５がガ
リウム・ひ素手導体であるときには電極パッド６が本来
的に金属膜が複数層に積層された構造で十分な厚みを持
っている。
リウム・ひ素手導体であるときには電極パッド６が本来
的に金属膜が複数層に積層された構造で十分な厚みを持
っている。
例えば、夫々下側からチタン／プラチナ／全構造を有す
る第１配線及び第２配線をパッド部において所望により
重ね合せることによりパッド電極を形成する。基板５が
シリコン半導体であれば電極パッド（例えばｌ）の厚み
が通常で０．８ミクロン程度しかないため、スーパーイ
ンテグレーション構造のように２層あるいはそれ以上に
アルミニウム膜などの導電膜を積層するようにする。
る第１配線及び第２配線をパッド部において所望により
重ね合せることによりパッド電極を形成する。基板５が
シリコン半導体であれば電極パッド（例えばｌ）の厚み
が通常で０．８ミクロン程度しかないため、スーパーイ
ンテグレーション構造のように２層あるいはそれ以上に
アルミニウム膜などの導電膜を積層するようにする。
なお、９は半導体基板５の保護膜である。
次に、図面を参照しながら、この発明の実施例のワイヤ
ボンダを用いたバンプ形成方法の実施例を説明する。
ボンダを用いたバンプ形成方法の実施例を説明する。
第１図（ａ）に示すように、キャピラリ１をファースト
ボンディング位置である半導体基板５の電極パッド６の
上方位置に位置させて、ワイヤ３を穴２から繰り出し、
トーチ（図示せず）をキャピラリ１の直下に近接して位
置させ、両者の間に高電圧を印加させることにより放電
を生起し、ワイヤ３の先端部を溶融させてその表面張力
により丸めてボール１０を形成させる。なお、この時、
半導体基板５側は、ヒータ（図示せず）により加熱され
ている。
ボンディング位置である半導体基板５の電極パッド６の
上方位置に位置させて、ワイヤ３を穴２から繰り出し、
トーチ（図示せず）をキャピラリ１の直下に近接して位
置させ、両者の間に高電圧を印加させることにより放電
を生起し、ワイヤ３の先端部を溶融させてその表面張力
により丸めてボール１０を形成させる。なお、この時、
半導体基板５側は、ヒータ（図示せず）により加熱され
ている。
続いて、第１図（ｂ）に示すようにキャピラリ１を降下
させて、ボール１０を電極パッド６上に押し付ける。こ
の操作により、ボール１０は電極パッド６側の熱とキャ
ピラリ１に印加されている超音波振動により電極バッド
６上に溶着する。
させて、ボール１０を電極パッド６上に押し付ける。こ
の操作により、ボール１０は電極パッド６側の熱とキャ
ピラリ１に印加されている超音波振動により電極バッド
６上に溶着する。
このボール１０の電極パッド６への溶着が完了すると、
第１図（Ｃ）に示すようにセカンドボンディングのため
にキャピラリ１を約８０〜１００ミクロン程度平行移動
させることにより、ボール１０に引き続くワイヤ３をボ
ール１０から引きちぎり、分離する。 この操作に引き
続いて、セカンドボンディング動作に連続して入ること
になるが、このセカンドボンディング動作の時には、前
記のように移動距離があらかじめ８０〜１００ミクロン
程度に設定されているため、キャピラリ１の平坦面４が
ちょうどボール１０上を押圧することになり、ボール１
０は加圧整形されて目的のバンプ１１となる。
第１図（Ｃ）に示すようにセカンドボンディングのため
にキャピラリ１を約８０〜１００ミクロン程度平行移動
させることにより、ボール１０に引き続くワイヤ３をボ
ール１０から引きちぎり、分離する。 この操作に引き
続いて、セカンドボンディング動作に連続して入ること
になるが、このセカンドボンディング動作の時には、前
記のように移動距離があらかじめ８０〜１００ミクロン
程度に設定されているため、キャピラリ１の平坦面４が
ちょうどボール１０上を押圧することになり、ボール１
０は加圧整形されて目的のバンプ１１となる。
なお、この操作に入る前にはボール１０から若干のテー
ルが出ていることもあるが、セカンドボンディング動作
によるボール１０の加圧整形によりテールもボール１０
上に押さえ込まれ、外に突出したままになることはない
。
ルが出ていることもあるが、セカンドボンディング動作
によるボール１０の加圧整形によりテールもボール１０
上に押さえ込まれ、外に突出したままになることはない
。
続いて、第１図（ｄ）に示すように、セカンドボンディ
ングの後にキャピラリ１を上昇させると、半導体基板５
の電極バッド６上にバンプ１１が形成されていることに
なる。
ングの後にキャピラリ１を上昇させると、半導体基板５
の電極バッド６上にバンプ１１が形成されていることに
なる。
なお、ワイヤ３の素材として金を用い、同時に、電極パ
ッド６の最上層に金薄膜を用いるようにするとボール１
０との溶着かしやすく、そのため電極パッド上へのボー
ル１０溶着時の押圧力を低く抑えることができ、電極パ
ッド６の損傷の可能性をいっそう低減できる。
ッド６の最上層に金薄膜を用いるようにするとボール１
０との溶着かしやすく、そのため電極パッド上へのボー
ル１０溶着時の押圧力を低く抑えることができ、電極パ
ッド６の損傷の可能性をいっそう低減できる。
［実施例］
電極パッド６の構造を、下層側からチタン／プラチナ／
金の３層構造の配線の重ね合せ構造とし・、最上層の金
、の厚みは１ミクロンに設定し、全体では１．８ミクロ
ンの厚みとした。また、ワイヤ３の素材には金を用いた
。ワイヤボンダのキャピラリ１の平坦面４は約３００φ
にした。
金の３層構造の配線の重ね合せ構造とし・、最上層の金
、の厚みは１ミクロンに設定し、全体では１．８ミクロ
ンの厚みとした。また、ワイヤ３の素材には金を用いた
。ワイヤボンダのキャピラリ１の平坦面４は約３００φ
にした。
バンプ形成のためのボンディング条件として、通常のワ
イヤボンディング条件の約半分の荷重３０ｇとし、基板
５の加熱温度は１８０度とした。
イヤボンディング条件の約半分の荷重３０ｇとし、基板
５の加熱温度は１８０度とした。
こうして、上記の方法により基板５の電極パッド６上に
バンプ１１を形成した後、この半導体基板に対してＴＡ
Ｂ用のフィルムキャリアのインナーリードを接合した後
、電極パッド６の下部のクラックの発生状態を調べてみ
たが、クラックの発生はまったく無かった。
バンプ１１を形成した後、この半導体基板に対してＴＡ
Ｂ用のフィルムキャリアのインナーリードを接合した後
、電極パッド６の下部のクラックの発生状態を調べてみ
たが、クラックの発生はまったく無かった。
［発明の効果コ
以上のようにこの発明の請求項１のワイヤボンダによれ
ば、請求項２のバンプ形成方法を採ることにより電極パ
ッド上に形成されたバンプから引き続くワイヤをキャピ
ラリのセカンドボンディング位置への移動動作により引
きちぎるようにして切断することができ、別途にワイヤ
切断用の装置や器具を必要とせずにバンプの形成が簡単
に行え、しかもワイヤボンダのセカンドボンディング動
作の時にキャピラリの平坦面によってバンプを加圧整形
することができて電極パッド上への確実な接合ができる
。
ば、請求項２のバンプ形成方法を採ることにより電極パ
ッド上に形成されたバンプから引き続くワイヤをキャピ
ラリのセカンドボンディング位置への移動動作により引
きちぎるようにして切断することができ、別途にワイヤ
切断用の装置や器具を必要とせずにバンプの形成が簡単
に行え、しかもワイヤボンダのセカンドボンディング動
作の時にキャピラリの平坦面によってバンプを加圧整形
することができて電極パッド上への確実な接合ができる
。
さらにこの発明の請求項３の電極パッドは、上記のワイ
ヤボンダによりバンプを形成する際のダメージに対して
耐性が太き（、クラックを発生させずにバンプの形成が
できるようになる。
ヤボンダによりバンプを形成する際のダメージに対して
耐性が太き（、クラックを発生させずにバンプの形成が
できるようになる。
第１図（ａ）〜（ｄ）はこの発明の一実施例のワイヤボ
ンダによるバンプ形成動作を説明する断面図である。
ンダによるバンプ形成動作を説明する断面図である。
Claims (2)
- （１）中央部からワイヤを繰り出すキャピラリの先端面
が平坦面を備えた形状とし、当該ワイヤボンダの移動時
に前記平坦面により前記電極パッド上に形成されたバン
プを押圧するようにして成るワイヤボンダ。 - （２）基板の電極パッドの上方位置にキャピラリを位置
させ、このキャピラリのワイヤ繰り出し口にボールを形
成し、当該ボールを前記電極パッド上に押圧して溶着さ
せ、その後キャピラリをセカンドボンディング位置まで
平行移動させて前記ボールから引き続くワイヤを引きち
ぎり、キャピラリにセカンドボンディングを行わせるこ
とにより前記キャピラリの平坦面により前記ボールを押
圧整形してバンプとなす請求項１に記載のワイヤボンダ
を用いたバンプ形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1070566A JPH02250328A (ja) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | ワイヤボンダ、ワイヤボンダを用いたバンプ形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1070566A JPH02250328A (ja) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | ワイヤボンダ、ワイヤボンダを用いたバンプ形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02250328A true JPH02250328A (ja) | 1990-10-08 |
Family
ID=13435222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP1070566A Pending JPH02250328A (ja) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | ワイヤボンダ、ワイヤボンダを用いたバンプ形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02250328A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5559054A (en) * | 1994-12-23 | 1996-09-24 | Motorola, Inc. | Method for ball bumping a semiconductor device |
| US6260753B1 (en) * | 1998-08-07 | 2001-07-17 | Stmicroelectronics S.R.L. | Gold bumps bonding on connection pads and subsequent coining of their vertex |
| US6581816B2 (en) * | 2000-04-11 | 2003-06-24 | Stmicroelectronics S.R.L. | Capillary for bonding copper wires between a semiconductor circuit chip and a corresponding terminal connector of a semiconductor device |
| US6946380B2 (en) | 2002-02-19 | 2005-09-20 | Seiko Epson Corporation | Method for forming bump, semiconductor element having bumps and method of manufacturing the same, semiconductor device and method of manufacturing the same, circuit board, and electronic equipment |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS57163919A (en) * | 1981-03-20 | 1982-10-08 | Philips Nv | Method of forming protruded contact |
-
1989
- 1989-03-24 JP JP1070566A patent/JPH02250328A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS57163919A (en) * | 1981-03-20 | 1982-10-08 | Philips Nv | Method of forming protruded contact |
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| US7176570B2 (en) | 2002-02-19 | 2007-02-13 | Seiko Epson Corporation | Method for forming bump, semiconductor element having bumps and method of manufacturing the same, semiconductor device and method of manufacturing the same, circuit board, and electronic equipment |
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