JPH04196333A - 固相接合方法および装置 - Google Patents

固相接合方法および装置

Info

Publication number
JPH04196333A
JPH04196333A JP2323110A JP32311090A JPH04196333A JP H04196333 A JPH04196333 A JP H04196333A JP 2323110 A JP2323110 A JP 2323110A JP 32311090 A JP32311090 A JP 32311090A JP H04196333 A JPH04196333 A JP H04196333A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bonding
solid phase
lead
atmosphere
phase bonding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2323110A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2854963B2 (ja
Inventor
Ryoichi Kajiwara
良一 梶原
Mitsuo Kato
光雄 加藤
Kazuo Hajima
羽島　和夫
Setsuo Sekine
関根　節夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2323110A priority Critical patent/JP2854963B2/ja
Publication of JPH04196333A publication Critical patent/JPH04196333A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2854963B2 publication Critical patent/JP2854963B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/0555—Shape
    • H01L2224/05552—Shape in top view
    • H01L2224/05554—Shape in top view being square
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/05599—Material
    • H01L2224/056—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/05617—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/05624—Aluminium [Al] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45147—Copper (Cu) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H01L2224/48465—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/485—Material
    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48617—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950 °C
    • H01L2224/48624—Aluminium (Al) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4912—Layout
    • H01L2224/49175—Parallel arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/781—Means for controlling the bonding environment, e.g. valves, vacuum pumps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/781—Means for controlling the bonding environment, e.g. valves, vacuum pumps
    • H01L2224/78101—Chamber
    • H01L2224/78102—Vacuum chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/7825—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/783—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/78301—Capillary
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85009—Pre-treatment of the connector or the bonding area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85009—Pre-treatment of the connector or the bonding area
    • H01L2224/8501—Cleaning, e.g. oxide removal step, desmearing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85009—Pre-treatment of the connector or the bonding area
    • H01L2224/8501—Cleaning, e.g. oxide removal step, desmearing
    • H01L2224/85013—Plasma cleaning
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85009—Pre-treatment of the connector or the bonding area
    • H01L2224/8501—Cleaning, e.g. oxide removal step, desmearing
    • H01L2224/85014—Thermal cleaning, e.g. decomposition, sublimation
    • H01L2224/85016—Thermal cleaning, e.g. decomposition, sublimation using a laser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85053—Bonding environment
    • H01L2224/8509—Vacuum
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/851—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector the connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/8512—Aligning
    • H01L2224/85148—Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus
    • H01L2224/85169—Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus being the upper part of the bonding apparatus, i.e. bonding head, e.g. capillary or wedge
    • H01L2224/8518—Translational movements
    • H01L2224/85181—Translational movements connecting first on the semiconductor or solid-state body, i.e. on-chip, regular stitch
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/852—Applying energy for connecting
    • H01L2224/85201—Compression bonding
    • H01L2224/85203—Thermocompression bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/852—Applying energy for connecting
    • H01L2224/85201—Compression bonding
    • H01L2224/85205—Ultrasonic bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/852—Applying energy for connecting
    • H01L2224/8521—Applying energy for connecting with energy being in the form of electromagnetic radiation
    • H01L2224/85214—Applying energy for connecting with energy being in the form of electromagnetic radiation using a laser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92—Specific sequence of method steps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92—Specific sequence of method steps
    • H01L2224/922—Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
    • H01L2224/9222—Sequential connecting processes
    • H01L2224/92242—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
    • H01L2224/92247—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01004—Beryllium [Be]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01014—Silicon [Si]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01023—Vanadium [V]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01028—Nickel [Ni]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0104—Zirconium [Zr]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01041—Niobium [Nb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01046—Palladium [Pd]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01047—Silver [Ag]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0105—Tin [Sn]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01072—Hafnium [Hf]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01073—Tantalum [Ta]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01078—Platinum [Pt]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/0132—Binary Alloys
    • H01L2924/01322—Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/0132—Binary Alloys
    • H01L2924/01327—Intermediate phases, i.e. intermetallics compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/014—Solder alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1015—Shape
    • H01L2924/1016—Shape being a cuboid
    • H01L2924/10161—Shape being a cuboid with a rectangular active surface
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/102—Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025—Semiconducting materials
    • H01L2924/10251—Elemental semiconductors, i.e. Group IV
    • H01L2924/10253—Silicon [Si]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/14—Integrated circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/156—Material
    • H01L2924/15786—Material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
    • H01L2924/15787—Ceramics, e.g. crystalline carbides, nitrides or oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/20—Parameters
    • H01L2924/201—Temperature ranges
    • H01L2924/20106—Temperature range 200 C=<T<250 C, 473.15 K =<T < 523.15K
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/3025—Electromagnetic shielding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属と金属の低温・低加圧力領域における固
相接合方法およびそのための装置に係り、特に半導体パ
ッケージや液晶デバイス、薄膜モジュール基板など薄膜
部品のマイクロ接合に好適な接合方法およびその方法に
より製造された各種部材に関する。
〔従来の技術〕
従来、半導体デバイスのプラスチックパッケージでは、
Ｓ１チツプ上のパッドとリードフレーム間の接続をＡｕ
やＣｕの細線によりワイヤ固相接合していた。この従来
の固相接合プロセスを第１０図に示す。図において、ま
ずリードフレーム３と一体で形成されたダイ４の上には
んだ箔５を介してＳ１チツプ１を搭載する。そして、不
活性または還元性の性質を持つガス雰囲気６の中で、加
熱台７によりダイボンド部を加熱してＳｉチップをダイ
に固着する。次に、この部品を接合装置まで搬送し、不
活性または還元性雰囲気下で接合部を予熱した後、パッ
ド２にはワイヤ先端に形成したボール１４を固相接合し
、リードにはキャピラリ１５によってワイヤを押しつぶ
すようにウェッジ固相接合している。
このプロセスにおいて、Ａｕ細線１３を用いる固相接合
では、パッド２かＡｌてリードの接続部には接合性を増
すＡｇあるいはＣｕメッキか施されたものを用い、接合
温度も２００〜３５０℃の予熱か行われていた。しかし
、製造コストの低減と接続部の信頼性向上の必要性から
、リードのメッキレス化と接合温度の低下か望まれてい
るが、メッキレスリードフレーム表面の酸化や汚れや水
分の吸着等による接合性の減少や、接合温度〜低下か問
題であった。一方、Ｃｕ細線を用いる固相接合では、硬
度の高いＣｕボールによるＳｉベレットのクラックやリ
ード側接続部のメッキレス化に伴う接合性の低下か問題
であった。
また、被ワイヤボンディング箇所をレーザ光でスポット
照射し、局所加熱した後に、この加熱された被ワイヤボ
ンディング箇所に金線のワイヤを超音波振動を加えて圧
着することにより固相間を接合する方法も知られている
（特開昭６２−１８７２５号公報）。このものにあって
は、レーザ光の照射と超音波振動を加えての圧着とを併
用することにより、上記のような従来の熱間圧着のもつ
問題点の幾つかは改善されたか、レーザ照射は局所加熱
にととまっていること、接合は大気雰囲気中でおこなわ
れることなどの理由により、接合表面をふくむ広い面に
ついて十分な表面処理を行うことが困難であった。
さらに、金属ワイヤ、半導体チップおよび基板を真空容
器内に設置した後、容器内を真空排気しその後イオンビ
ームあるいはアトムビームを金属ワイヤ先端部およびチ
ップ上の電極に所定時間照射し、その後金属ワイヤと電
極とを重ね合わせて接合するワイヤボンディング方法も
知られている（特開昭６３−２４９３４４号公報）。こ
のものは、真空雰囲気下において被接合表面の汚染層（
酸化膜、水分、油脂分）の除去を行い接合するために十
分な表面処理を達成可能であるか、その手段かイオンビ
ームあるいはアトムビームであることが高真空排気か必
要であり生産性の点からは必ずしも満足のいくものとは
いえない。
さらに、溶接技術Ｖｏ１．３　Ｎｏ、７　（１９８７）
　ｒ超高真空常温界面接合装置の開発」　（三菱電気）
の題目で開示されてるように、金属表面か酸化被膜や吸
着ガス層のない清浄な表面であれば、接合面を接触させ
るだけて高強度の継手か得られることは、既に知られて
いる。しかし、この場合にも超高真空雰囲気下で接合を
行う必要かあり、排気に要する時間を考えると実用的な
生産ラインに適用することは難しく、量産性か要求され
る半導体パッケージや半導体装置の製造プロセスには適
用困難である。
また、従来のテープキャリヤとＳｉチップの接合では、
ＳｉチップのＡｌパッド上に形成したＡｕバンプとテー
プキャリヤのリード上に形成したＳｎ膜と対面させ、熱
と圧力を加えて共晶反応によるＡｕ−３ｎ融液を形成さ
せて接合していた。従来の端子ピッチは２００μｍ以上
と粗かった。しかし、将来的には端子数の増大によりパ
ッドサイズと端子ピッチか縮小され、従来の加熱圧着法
ではフィルムの熱膨張による位置ずれや押し出された融
液のブリッジによる短絡不良などの点て狭ピッチ化に問
題かある。
また、メモリやＬＳＩなどに代表される半導体デバイス
においては、現在のところ第１１図に示すように、接続
パッド７６かアクティブエリヤ７５の外１側に配置され
ており、接合プロセスに伴う素子の性能低下や損傷など
は、Ｓｉチップにクラックか生じない限り問題とはなっ
ていない。しかし、将来的にはチップの高集積化と小型
化のために、アクティブエリヤ上に接続パッドか形成さ
れるようになる。このときには、加圧力や超音波振動に
よる素子のダメージか心配となる。
また、大型計算機などの半導体装置の分野では、ＬＳＩ
の高集積化と高密度実装化のため多層の薄膜モジュール
基板が将来的に必要となるか、ポリイミドの基板上にＣ
ｕ配線が施された層を一層毎に逐次積層して製造するプ
ロセスは非常に多くの処理工程を通るため生産性か悪く
、また製品の歩留まりも工程数か多いため悪くなる。こ
の生産性と歩留まりの向上を図る方法として、数層の薄
膜モジュール基板を互いに接着して多層の薄膜モジュー
ル基板に組立てる方法が考えられるが、薄膜モジュール
の上下面に形成された多数の接続パッドを位置ずれや接
合不良なしに接着して組立てることが難しいという問題
かある。
〔発明か解決しようとする課題〕
半導体デバイスのプラスチックパッケージにおける問題
は、上記したように１）ＡｕボールとＡｌパッドの接合
組合せにおいて、接合時の加熱によって脆弱なＡｕ−Ａ
ｌ金属間化合物を界面に生じ、接続強度が低下すること
、２）ＣｕポールとＡ１パットの接合組合せにおいて、
接合時の加圧力や超音波の振動によってＳｉチップにク
ラックが生じること、３）Ａｕ細線あるいはＣｕ細線と
メッキレスリードフレームの接合において、リード接合
面の溶剤洗浄や還元処理を施し、かつ接合時の加熱温度
を３２０℃とし、接合雰囲気をＮ２　＋Ｈ２混合ガスを
吹き付けた還元性の環境としても、量産を行った時の強
度はらつきか大きく、しかも非常に少ない確立てはある
が破断モードか接合面の１７２以上に渡って界面剥離を
呈するものが現れることがあり、接続信頼性がメッキの
有る場合に比べて劣ること等である。
また、パッケージの製造プロセスのコス［・低減および
パッケージの信頼性向上対策として、従来はパッケージ
として組立てた後に行っていたはんだの溶融メッキをリ
ードフレーム状態で行い、はんだを溶融させない温度条
件すなわち１６０℃以下でパッケージを組立てる方法が
考えられるか、１６０℃以下の接合温度ては接合性の最
も優れる材質の組合せすなわちＡ１パッドとＡｕ細線と
Ａｇメッキリードの組合せにおいてさえも接続強度のば
らつきか大きく、場合によって界面剥離破断を生じるも
のか発生し、接続信頼性か著しく低下する。
本発明の目的の一つは、接合温度と接合加圧力を下げ、
ソフトな接合条件で界面の接着強度が高い接続部が得ら
れる接合方法を提供することにある。
また、将来のテープキャリヤとＳｉチップの接合におい
ては、素子の高密度化のため端子数が増大し同時に端子
ピッチの大幅な縮小か求められる。
従来の加熱によって融液を形成させて接合する方法では
、押し出された融液か隣と接触してブリッジを形成して
しまい、回路上の不良を発生してしまう。また、テープ
キャリヤの基板となる有機フィルムと８１チツプとは熱
膨張か異なるため、高い温度で接合を行うとチップのパ
ッドとテープキャリヤのリードとの位置かずれて、接続
不良を発生してしまう。
従って、融液を形成させない接合法て、しかも接合温度
を常温近くにまで低下させれば上記問題を解決できるか
、こんどは接合表面のわずかな酸化や水分やガスの吸着
などが接合性に大きく影響するようになり、従来の固相
接合プロセスては信頼性の高い接合を行うことが困難で
ある。
また、従来の半導体デバイスでは接続パッドか素子のな
いチップ周辺部に配置されていて、接合に伴う素子のダ
メージか問題になっていなかったが、６４Ｍ−ＤＲＡＭ
やＡＳＩＣに代表される将来の半導体デバイスでは、チ
ップの高集積化と小型化のために接合パッドの能動素子
の直上に配置されるようになる。この場合、接合時の圧
力や超音波振動はパッド下の素子を損傷させる可能性か
非常に高く、圧力や振動を極力小さくして接合する必要
かある。
また、ますます大型化するチップをパッケージングする
形態として、ダイへは接着剤により接着され、リードも
チップ面に接着される方式か適用されるようになり、こ
の接着剤等の使用材料の耐熱性の問題から、低温ての接
合か要求されるようになる。このため、低温かつ低加圧
力て接続信頼性の高い固相接合方法が必要となってくる
。
本発明の他の目的は、常温〜２００’Ｃの低い温度てし
かも接合雰囲気か１Ｏ−２Ｐａ以上の比較的高い真空圧
力下で、信頼性の高い固相接合を達成する方法を提供す
ることにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、鋭意研究をつむことにより、第１図にそ
の接合工程の概略を示すように、固相接合の１工程前の
状態の試料に対して、−度真空に排気した気密性の高い
チャンバー内に不活性ガスと還元ガスを導入し、レーザ
光あるいはプラズマや原子状態にして活性化した水素ガ
スとレーザビームを照射することで接合表面の酸化皮膜
の還元や表面吸着物質の局所加熱による除去を行い、酸
素を極力排除したその同じ雰囲気下でワイヤ固相接合を
行えば、超高真空雰囲気下でなくても常温〜２００℃の
低い温度で実用的に十分高い強度の接合を得ることが可
能であることを知見した。
なお、第１図において、１はＳｉチップ、２はＡｌパッ
ド、３はリードフレーム、４はダイパッド、５は半だシ
ート、６は還元ガスソールド、７は加熱台、８は半だフ
ィレット、９は真空チャンバー、１０はレーザ光学系、
１１はレーザビーム、１２は酸素ガスを３０００ｐｐｍ
以下におさえた不活性ガスと還元ガスからなる還元雰囲
気、１３は金属細線、１４は金属ボール、１５はキャピ
ラリ、１６と１７は加熱台とを示しており、プロセスは
大気圧力下でダイボンディングを行った後、減圧還元雰
囲気に保たれた真空チャンバー９内て表面処理、搬送、
ワイヤ固相接合を行なった。
上記知見に基づき、かつ上記の目的を達成するために、
本発明は、半導体デバイスとリードとを金属細線を用い
て結線する半導体装置の製造方法に用いる固相接合方法
であって、リード及びデバイスの接続パッドの表面に低
圧雰囲気下てレーザ照射あるいはプラズマ照射を行い、
同じ雰囲気下でそれぞれの処理した面に細線を超音波接
合することを特徴とする固相接合方法を開示し、提供す
る。
低圧雰囲気としては酸素分圧３０００ｐｐｍ以下て圧力
が１Ｏ−２〜１０”Ｐａの不活性ガス雰囲気、あるいは
酸素分圧３０００ｐｐｍ以下で圧力か１０−２〜１０”
Ｐａの水素を含む還元性雰囲気であることが望ましい。
用いるプラズマガスは水素イオンまたは水素原子を含む
活性ガスであることが望ましく、また。
レーザはＹＡＧレーサ光あるいはエキシマレーザ光のパ
ルスレーザであることが望ましい。
本発明はさらに、ＳｉチップのＡｌパッドとメッキレス
のＣｕリードとを金属細線を用いて結線し樹脂でモール
ドするプラスチックパッケージの製造方法であって、Ｃ
ｕリードの接合面に減圧あるいは減圧かつ還元雰囲気下
てレーザ照射あるいはレーザ照射とプラズマ照射を同時
に行い、同一の雰囲気下で２００℃以下の温度で超音波
接合する固相接合方法を用いたことを特徴とするプラス
チックパッケージの製造方法をも開示し、提供する。
用いる固相接合方法は、メッキレスＣｕリードの接合面
を予め酸化させ、真空または不活性または還元性雰囲気
中において尖頭出力１０ｋＷ以上のパルスレーザを接合
面に照射し、接合面の表面層を局部的に溶融させた後、
その面に金属細線を超音波接合する固相接合方法である
ことが望ましく、該メッキレスＣｕリードの接合面を予
め酸化させる方法しては、メッキレスＣｕリードの接合
面にＡｒと０□の混合ガスをプラズマ化して照射し、酸
化させる方法であることは特に望ましい。
また、用いる金属細線がＣｕであることは、特に有効で
ある。
本発明はさらに、半導体デバイスとリードとを金属細線
を用いて結線する半導体装置の製造装置に用いる固相接
合装置であって、リード及びパットの表面にレーザある
いはプラズマを照射する表面処理空間と超音波固相接合
する接合処理空間とが圧力か１０−２〜１ｏ２Ｐａ雰囲
気下の一つの気密室に設けられていることを特徴とする
固相接合装置をも開示し、提供する。
本発明はさらに、本発明による固相接合方法により製造
された半導体装置、半導体パッケージ、ディスプレイ装
置、多層薄膜モジュール基板等をも開示している。
〔作　用〕
一度大気中に曝された金属材料の表面には、酸化層や水
分・油脂・ガスなどの吸着層が存在し、化学的に安定な
実在表面を形成している。この酸化層や吸着層は清浄な
金属面と化学的に強固に結合しており、これらを完全に
除去するには熱を加えて分解させるか物理的に削り取る
しか方法かない。また、除去する環境も酸素や吸着成分
を完全に排除した雰囲気で行わないと、すぐに酸化層や
吸着層か再生されてしまう。このため、従来行われてい
た第１０図のようなガスシールドによるボンディングプ
ロセスでは、初期の表面に存在した酸化層や吸着層の除
去が完全には行えず、また雰囲気中の酸素や水分などの
完全な排除が不可能なため部分的に清浄面か形成されて
も直ちに酸化層が形成され、これらの層が障害となって
低温での接合性を低下させてしまった。
これに対して本発明による方法では、接合対象物を真空
チャンバー内に入れることで周囲の雰囲気から酸化層や
吸着層の再生を防げるレベルに酸素ガスや水分を排除す
ることが可能で、また、その環境下てレーザビームを照
射して接合したいリードの極表面のみを瞬間的に高温に
加熱することにより表面の水分や油脂の吸着物質を気化
させてほぼ完全に除去することができ、さらに酸化層も
熱分解あるいは還元反応によりほぼ完全に金属化するこ
とができて、清浄て活性な金属表面を形成できる。
本発明の方法によれば、第２図に示すように接合したい
リード表面をほぼ完全に清浄化でき、−皮形成した金属
の清浄表面を不活性ガスの吸着層のみに留めておくこと
ができる。この不活性ガスの吸着層だけてあれば、ファ
ン・デル・ワールス力のみの結合力であるから容易に超
音波振動で除去でき、除去した不活性ガスは気体となっ
て容易に接合界面から排除されるため、低温のボンディ
ングプロセスでも清浄な金属面の密着による高い信頼性
の継手を得ることが可能なのである。特に、清浄化手段
としてレーザ照射あるいはプラズマ照射を用いることに
より、真空チャンバー内の真空度は１０−２〜１０２Ｐ
ａ程度と比較的低い真空度でよいため、ワーク導入室を
設けることにより、数〜十数分単位で多数のワークを搭
載した複数のカセットを真空チャンバー内に導入でき、
量産化が可能なプロセスとなり得るのである。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
第３図は、本発明の接合プロセスを行うための接合装置
を示す一実施例である。図において、ワイヤの固相接合
かされるワーク１８はカセット４１に多数搭載されてワ
ーク導入室３７より導入される。
ワーク導入室３７はゲートバルブ３８等の作用により真
空排気と大気開放か繰り返されるか、この工程がプロセ
スを律速しないように排気速度か大きい真空ポンプ１９
を採用している。真空チャンバー３４に導入されたカセ
ット４１からはワーク１８か順次送り出され、マイクロ
波発信装置２３のマイクロ波導波管２２内に設けられた
石英ガラス管２１の内部でプラズマ化された水素ガスと
アルゴンガスから成るプラズマガス２０の照射を受ける
。なお、２５は石英ガラス管２１へのガス導入バルブで
ある。
この実施例においては、同時に、レーザ発振機３１から
発生されたレーザビーム２６か光ファイバー３０、レン
ズ２９、真空窓２８、光学レンズ系２７を介してワーク
１８に照射される。
水素を含むプラズマガスとレーザビームの照射により清
浄化されたワークは固相接合装置３３の配置された位置
まで搬送され加熱なしに金属細線３２か超音波接合によ
り固相接合される。固相接合か完了したワークは取り出
し用カセット４２に納められ、ゲートバルブ３９を通り
ワーク取り出し室４０を経由して大気中に取り出され、
組立プロセスを完了する。ワーク取り出し室４０もワー
ク導入室と同様に真空ポンプ１００により真空引きされ
る。
マイクロ波導波管内のプラズマ発生部では、マイクロ波
の出力に応じた熱か発生するため、石英ガラス管を保護
する目的で水冷パイプ２４等からなる冷却機構が設けら
れている。また真空チャンバー内の排気には、ガス導入
を行いつつ連続して排気か可能で作動範囲も広いターボ
分子ポンプを真空ポンプ３５．３６として採用しており
、真空度か１ｏ−’ｐａ以下となるように制御している
。
本実施例によれば、Ｃｕ系リードフレームを用いる半導
体パッケージにおいて、接合したいり一ト面が酸化され
ていたり水分や油脂の吸着層かある場合でも、完全に管
理された雰囲気下で表面の清浄化処理と固相接合を行う
ことができるので、接合不良の発生を防止でき、接合面
内の真の接着面比率を高くして継手の強度を向上できる
。このため、製品の歩留まりを向上できると共に継手の
信頼性を大幅に向上できるのである。
このとき、真空チャンバーにワークを導入し組立てを行
う工程を採るものの、真空度が１０−２〜１０”Ｐａと
高くないため、従来の超高真空中で行うプロセスに比較
して著しくスループットを短縮でき、半導体パッケージ
の量産化プロセスとしてなんら問題かないのである。ま
た、表面清浄化処理の効果によってＡｕ細線やＣｕ細線
との接合性か著しく改善されるため、低温かつ低加圧力
の条件であっても強度の高い継手を得ることができ、リ
ードに予め半たをコートしておくような低コストの半だ
先付は組立てプロセスを採用することができる。
さらに、接合性の改善効果により、ウェッジ接合におけ
る金属細線の潰し量を大きくしなくても高強度の接合か
可能となるため、従来のプロセスではキャピラリの片当
り等によって生じていた潰し量のばらつきに伴う強度の
ばらつきと剥がれ不良の発生を無くすことができ、装置
の調整精度の許容度拡大およびキャピラリの使用限界の
拡大といった効果か得られる。
第４図は、第３図における表面処理プロセスの他の実施
例を示す。この実施例におけるマイクロ波発振装置４６
のマイクロ波導波管４５は、図に示すように、プラズマ
ガス４４を照射するノズル口が複数個設けられており、
帯状の領域にプラズマガスを照射する構造としている。
また、レーザビーム４８はプラズマガスが照射されてい
るワーク４３面に照射されるように配置されており、レ
ーザビームの形状もシリンドリカルレンズ４９によりワ
ークの幅までライン状に伸ばされている。なお、図にお
いて、４７は導波管４５へのガス導入パイプであり、５
０はレーザビーム用の光学系、５１は光ファイバーであ
る。
本実施例によれば、プラズマガスおよびレーザビームの
照射領域が帯状に幅広いため、プラズマガスやレーザビ
ームを走査することなく、ワークを送り方向に移動させ
るだけで、ワークの固相接合に必要な面全面を清浄化す
ることができ、装置の構成が簡略化できるという効果が
得られる。また、広い面を一括して処理できるため、表
面処理に要する時間を短棒できるという効果も得られる
。
また、本実施例では、同じ面に水素プラズマを照射しつ
つレーザビームを照射しているため、活性な水素による
還元作用とレーザの加熱による酸化層の分解作用および
還元現象の促進効果によってリード表面の清浄化をより
確実かつ短時間に行えるという効果があり、清浄化不足
による接合不良の発生率の減少および強度のばらつきの
低レベル側への拡大などを未然に防止できるという効果
か得られるのである。
第５図は、第３図の表面処理プロセスの他の実施例を示
す。この実施例では、表面処理プロセスか２段階に分け
られており、使用するプラズマガスか前段では酸化性の
ガス、後段では還元性のガスを用いている。この実施例
においても第１の実施例のものと同様にワーク導入室１
０１、ゲートバルブ１０２、真空室１０３を有するとと
もに、真空チャンバーは第１の真空チャンバー５５と第
２の真空チャンバー６９の２室から成る。ワーク５２は
ワーク導入室１０１から導入カセット５７によって減圧
酸化雰囲気である第１の真空チャンバー５５内に導入さ
れ、カセットから送り出されたワーク５２に対し酸素プ
ラズマ発生装置５４て作られた酸素プラズマガス５３が
照射される。
この時、ワークのリード表面の油脂等の有機物は酸化さ
れ二酸化炭素と水と二酸化窒素の気体となってリード表
面から除去される。同時に、ワークのリード表面は酸化
され、銅合金のリードフレームでは表面が変色する。
第１段の表面処理を終えたワークは搬送用カセット５８
に収納され、ゲートバルブ６０．６２で隔離されている
搬送室６１を経由して第２の真空チャンバー６９に送ら
れる。第２の真空チャンバーは減圧還元雰囲気にあり、
第２の真空チャンバー６９に導入されたカセット７１か
らはリード表面が酸化されたワークか順次送り出され、
水素プラズマ発生装置６５で作られた水素プラズマガス
６４とレーザビーム６６か同時に照射される。この実施
例ではレーザはＹＡＧレーザを使用しており、一般に銅
合金の金属光沢面では波長１．０６μｍの光が９８％以
上反射されて効率が著しく悪いが、表面を酸化させるこ
とにより吸収率が１桁以上向上し表面の加熱を効率的に
行うことが可能である。活性な還元ガスとレーザによる
極表面の瞬間的な高温加熱により、接合したいリード表
面を清浄な金属面に改質した後、矢印７３で示すように
第３図と同様の接合工程に入る。なお、図において５９
．６３．７２はそれぞれの室を真空引きするための真空
ポンプであり、６７はレーザビーム６６のための光学系
、６８はそのための光ファイバーである。
本実施例によれば、第１段の表面処理で非常に活性なプ
ラズマあるいは原子状酸素を用いて強い酸化処理を行っ
ているため、リードフレームの生産工程で意図的に形成
した有機皮膜やプレス工程で付着した油等は酸化反応に
よってリード表面から除去され、しかも低温プロセスで
あるため銅合金のリードの極表面は酸化されるものの、
リード内部は酸素の拡散が非常に遅いため金属の清浄性
を保った状態にてきる。この結果、第２段の表面処理で
レーザビームのエネルギーを有効に活用できると共に、
表面の酸化皮膜を短時間で完全に分解除去できるのであ
る。すなわち、還元雰囲気化での処理だけではカーボン
となって表面に残存する可能性のある有機物の汚れや吸
着物質を、ワーり表面から完全かつ確実に除去すること
が可能となり、低温での超音波接合性を著しく低下させ
しかも強度的なばらつきの大きな要因であった表面介在
物の影響を無くすことが可能となるのである。
また、本実施例によれば、レーザビームのエネルギー効
率を上げることができるため、レーサ発振機の出力を小
さくすることができ、装置のコストを低減することが可
能となる。
また、ワイヤ接合部の強度的信頼性および製品歩留まり
の改善に関する本実施例の効果は、第３図に示す実施例
のものと同様な効果か得られる。
第６図は、本発明による低温固相接合方法を適用してメ
モリデバイスをパッケージングしたときの組立構造を示
す。この例における半導体メモリのパッケージ形態は、
接続用パッド７６かＳ１チツプ７４のアクティブエリヤ
７５上に形成されるようになっており、金属細線７８の
ボール接合は低加圧かつ低超音波出力で行う必要がある
。また、素子か高密度に集積され発熱密度が大きくなる
ためパッケージの冷却機構は採用されるものの使用温度
は上昇し、従来のＡ１パッドとＡｕボールの組合せては
接合界面に金属間化合物か成長し、デバイスとしての長
期信頼性か低下する。
そこで、第６図に示す実施例においては、素子の配線材
料と同一材のＡｌパッド上にＴａ、　Ｎｂ、　Ｖ。
Ｎｉ、　Ｐｄ、　Ｐｔ、　Ｚｒ、　Ｈｆの中から選択さ
れた１種以上の金属を２μｍ以下の厚さに形成し、その
パッド面に減圧還元雰囲気化で水素プラズマガスを照射
しつつレーザビームを照射し、同じ雰囲気化てＡｕ細線
を４０ｇｆ以下の低荷重かつ低超音波出力てボール接合
７８シ、一方、銅合金あるいは鉄−ニッケル系合金から
成るリード７９の接合面はパッド面と同様の表面処理を
施してからウェッジ接合８ｏシて組み立てられている。
本実施例によれは、Ａｌバッド上に中間材としてＡｕに
比べてＡｌとの化合物を形成し難い金属を設けているの
で、デバイス使用中の接合界面における金属間化合物の
成長か少なくデバイスの長期信頼性か向上する。また、
ホール固相接合時においては、Ａ１パッド上に設けた中
間材の表面酸化層がＡｌの表面酸化層に比べて分解除去
し易いため、活性な清浄表面を得ることができ、低い圧
力と弱い超音波振動の条件で高強度の継手を得ることが
可能となる。このため、パッドの下のアクティブ層に大
きな応力や歪か加わることを防止できるため、組立て工
程におけるデバイスの損傷を防止でき、しかも接合性も
改善されるため、組立ての歩留まり向上を図ることが可
能となる。
第６図の他の実施例として、デバイスの配線にＣｕ系合
金が用いられた場合はパッドもＣｕ系合金で形成され、
この場合の中間材はＡｕ、　Ｐｔ、　Ｐｄの中から選択
される。
この実施例では、第６図の実施例と同様の効果が得られ
る。さらに、これらの中間材は耐食性かＣｕに比べて非
常に優れるため、デバイス使用中の湿度等によるパッド
の腐食およびそれに起因するパッド部からの水分侵入に
よる配線の腐食損傷を防止できるという効果がある。
第７図は、本発明の固相接合プロセスにより組立た半導
体デバイスのＴＡＢ実装構造を示す。図において、半導
体デバイス１０４は、Ａｌパッド１０５上にバリヤメタ
ルを介して形成されたＡｕバンプ１０６によって、Ａｕ
メッキ１０７が施されたＣｕリード１０８上に本発明の
固相接合方法によって接合されている。　１０９はポリ
イミドフィルムで、　１１０はテープ状配線基板である
。
本実施例によれば、固相状態のままてＡｕバンプとＣｕ
リードを高強度に接合できるので、端子ピッチが６０μ
ｍ以下であっても隣と短絡することがなく、また加熱を
行わないのでバンプとリードの位置が熱歪等の理由によ
ってずれることがなく、微細ピッチの実装か可能となっ
ている。また、Ａｕ／Ａｕの接合であるため接合界面に
脆弱な金属間化合物か形成されず、長期的に接続信頼性
の高い半導体装置を作製できるのである。
第８図は、本発明の低温固相接合プロセスにより組立だ
液晶パネル端子の接続構造を示す。図において、ガラス
基板１１１の上に形成された配線１１２にフレキシブル
配線基板１１７のＡｕメッキ１１４されたＣｕリード１
１５かＡｕ細線１１３を介して接合されている。接合の
方法は、ガラス基板の端子の配列方向にＡｕ細線をセッ
トし、その上方から減圧雰囲気化でレーザあるいはプラ
ズマガスにより表面の清浄化を行い、一方別の工程で表
面清浄化処理を行ったリードを端子位置に合わせてＡｕ
細線上に載せ、その上部から超音波を印加しつつ加圧を
行い細線を潰して接合する。接合後は、端子間のＡｕ細
線をＹＡＧまたはエキシマのパルスレーザにより切断除
去し、短絡を防いで良好な結線状態に仕上げている。
本実施例によれば、液晶ガラス基板とフレキシブル配線
基板を半だ無しで高強度に接合てきるため、高温での接
合強度並びに疲労寿命が高く、液晶表示装置としての信
頼性を非常に高くてきる。
また、接合部にＡｕバンプを形成しておく必要かなく、
位置合わせの必要のないＡｕ細線をセットするだけでよ
いため、接合プロセスか簡単となり、生産性の向上が図
れるのである。
第９図は、本発明の低温固相接合プロセスにより組立ら
れた薄膜モジュール基板の断面構造を示す。図において
、セラミック基板１１８の上に薄膜プロセスで第１の薄
膜要素基板１１９が形成されている。その第１の要素基
板の上面には第２の要素基板１２２を接合するためのＡ
ｕ接続パッド１２０か形成されている。第２の要素基板
の下面には第１の要素基板に接合するためのＡｕバンプ
１２１か形成され、第２の要素基板の上面には第３の要
素基板１２５を接合するためのＡｕ接合パッド１２３が
形成されている。そして、最上部の要素基板１２５の上
面には、Ｓｉチップを搭載するための微細な接続パッド
１２６か形成されている。各要素基板間の接合には、本
発明による低温ホンディング方法か用いられている。ま
た、各要素基板は、１〜５層の配線層からなる薄膜モジ
ュール基板である。
本実施例によれば、要素基板間の接続パッドが微細でピ
ッチか微小であっても接合プロセスで加熱されることが
ないため、初期の位置決めを正確に行うことでＡｕバン
プとＡｕパッドの位置を防ぐことが容易となり、しかも
接続強度かたかいため、薄膜モジュール基板としての信
頼性を高くすることが可能となるのである。また、この
製造プロセスは、従来の全工程を薄膜プロセスで製作す
る逐次積層組立方式と違って、数層に形成された良品の
薄膜モジュール基板を接合により積層して組立るため、
製品歩留まりが高くしかも最終製品までの組立時間を大
幅に短縮できる。
〔発明の効果〕
以上詳述したように本発明によれば、接合したいリード
表面に酸化層や水分、油脂、ガスなどの吸着層がある場
合あるいは有機物の皮膜かある場合でも、プラズマガス
やレーザビームの熱的および化学的な作用により金属表
面を完全に清浄化でき、しかも、酸素や水分のほとんど
存在しない減圧還元雰囲気下で保持およびボンディング
を行うことが可能となるのて、常温〜２００℃の低い温
度てかつ加圧力や超音波エネルギーの小さい接合条件で
接合不良の発生が非常に少なく、接合部の強度が高くか
つその強度ばらつきが小さい高信頼度の継手が得られる
のである。
その結果、メッキレスリードフレームを用いた半導体パ
ッケージの組立て歩留まりおよび信頼性の向上、アクテ
ィブエリヤにパッドを形成した将来のＤＲＡＭメモリデ
バイスの固相結合に起因するチップ損傷や素子性能の劣
化の防止、半導体デバイスのＴＡＢ実装における微細・
狭ピツチ端子接続の組立て歩留まり向上、液晶パネル端
子接続部の接続強度と疲労寿命の向上、薄膜モジュール
基板の製造プロセスの短縮および製品信頼性の向上を可
能にすることがてきるのである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明によるチップのワイヤ固相結合を示す
図、第２図は、本発明の固相結合方法における接合性改
善の原理を示す図、第３図は、本発明の接合方法を行う
ための接合装置の一実施例を示す図、第４図および第５
図は、表面処理を行う装置の一実施例を示す図、第６図
は、本発明を適用したメモリデバイスの組立構造の例を
示す図、第７図は、本発明を適用したＴＡＢ実装の継手
構造の一例を示す図、第８図は、本発明を適用した液晶
パネル端子の接続構造の一例を示す図、第９図は、本発
明を適用して組立てた薄膜モジュール基板の断面構造を
示す図、第１０図は、従来のワイヤボンディングプロセ
スを示す図、第１１図は、従来のメモリデバイスの組立
構造を示す図である。 １：Ｓｉチップ、２：Ａｌパッド、３：リードフレーム
、４：ダイバッド、５：半だシート、６：還元ガスシー
ルド、７・加熱台、８・半だフィレット、９：真空チャ
ンバー、ｌＯ：レーザ光学系、ＩＩ・レーザビーム、１
２：還元雰囲気、１３：金属細線、１４：金属ボール、
１５：キャピラリ、１６．１７：加熱台、１８：ワーク
、１９：真空ポンプ、２０：プラズマガス、２１：石英
ガラス管、２２：マイクロ波導波管、２３：マイクロ波
発振装置、２４：水冷パイプ、２５：ガス導入バルブ、
２６：レーザビーム、２７：光学レンズ系、２８：真空
窓、２９：レンズ、３０：光ファイバー、３工：レーザ
発振装置、３２：ワイヤ、３３．ボンディング装置、３
４・真空チャンバー、３５．３６・真空ポンプ、３７：
ワーク導入室、３８．３９・ゲートバルブ、４０：ワー
ク取り出し室、４Ｌ４２：カセット。 第１図　　　　。 ／　　　１ １６］Ｖ 第２図 第４図 第６図 ］ｂ１“ｌ 第１１図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、半導体デバイスとリードとを金属細線を用いて結線
    する半導体装置の製造方法に用いる固相接合方法であっ
    て、リード及びデバイスの接続パッドの表面に低圧雰囲
    気下でレーザ照射あるいはプラズマ照射を行い、同じ雰
    囲気下でそれぞれの処理した面に細線を超音波接合する
    ことを特徴とする固相接合方法。 ２、低圧雰囲気が酸素分圧３０００ｐｐｍ以下で圧力が
    １０＾−＾２〜１０＾２Ｐａの不活性ガス雰囲気である
    ことを特徴とする請求項１記載の固相接合方法。 ３、低圧雰囲気が酸素分圧３０００ｐｐｍ以下で圧力が
    １０＾−＾２〜１０＾２Ｐａの水素を含む還元性雰囲気
    であることを特徴とする請求項１記載の固相接合方法。 ４、プラズマガスが水素イオンまたは水素原子を含む活
    性ガスであることを特徴とする請求項１記載の固相接合
    方法。 ５、レーザがＹＡＧレーザ光あるいはエキシマレーザ光
    のパルスレーザであることを特徴とする請求項１記載の
    固相接合方法。 ６、ＳｉチップのＡｌパッドとメッキレスのＣｕリード
    とを金属細線を用いて結線し樹脂でモールドするプラス
    チックパッケージの製造方法であって、Ｃｕリードの接
    合面に減圧あるいは減圧かつ還元雰囲気下でレーザ照射
    あるいはレーザ照射とプラズマ照射を同時に行い、同一
    の雰囲気下で２００℃以下の温度で超音波接合する固相
    接合方法を用いたことを特徴とするプラスチックパッケ
    ージの製造方法。 ７、固相接合方法が、メッキレスＣｕリードの接合面を
    予め酸化させ、真空または不活性または還元性雰囲気中
    において尖頭出力１０ｋＷ以上のパルスレーザを接合面
    に照射し、接合面の表面層を局部的に溶融させた後、そ
    の面に金属細線を超音波接合する固相接合方法であるこ
    とを特徴とする請求項６記載のプラスチックパッケージ
    の製造方法。 ８、メッキレスＣｕリードの接合面を予め酸化させる方
    法が、メッキレスＣｕリードの接合面にＡｒとＯ＿２の
    混合ガスをプラズマ化して照射し、酸化させる方法であ
    ることを特徴とする請求項７記載のプラスチックパッケ
    ージの製造方法。 ９、金属細線がＣｕであることを特徴とする請求項６な
    いし８記載のプラスチックパッケージの製造方法。 １０、半導体デバイスとリードとを金属細線を用いて結
    線する半導体装置の製造装置に用いる固相接合装置であ
    って、リード及びパッドの表面にレーザあるいはプラズ
    マを照射する表面処理空間と超音波固相接合する接合処
    理空間とが圧力が１０＾−＾２〜１０＾２Ｐａ雰囲気下
    の一つの気密室に設けられていることを特徴とする固相
    接合装置。 １１、半導体デバイスのＡｌパッドの上にＴａ、Ｎｂ、
    Ｖ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｚｒ、Ｈｆの中から選択された
    金属を２μｍ以下の厚さに形成し、その面にＡｕまたは
    Ｃｕ細線をボール固相接合あるいはウェッジ固相接合し
    た構造であることを特徴とする請求項１記載の固相接合
    方法により製造された半導体装置。 １２、Ａｕバンプを有する半導体デバイスと、Ａｕメッ
    キされたフィルム上のＣｕリードとを請求項１記載の固
    相接合方法により接続した半導体パッケージ。 １３、液晶パネル端子とフレキシブルプリント回路とを
    請求項１記載の固相接合方法により接続したディスプレ
    イ装置。 １４、ポリイミドフィルムとＣｕ配線から成る薄膜モジ
    ュール基板を積層し、上下の接続パッドを請求項１記載
    の固相接合方法によりダイレクトに接続して多層化した
    多層薄膜モジュール基板。
JP2323110A 1990-11-28 1990-11-28 固相接合方法および装置 Expired - Lifetime JP2854963B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2323110A JP2854963B2 (ja) 1990-11-28 1990-11-28 固相接合方法および装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2323110A JP2854963B2 (ja) 1990-11-28 1990-11-28 固相接合方法および装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04196333A true JPH04196333A (ja) 1992-07-16
JP2854963B2 JP2854963B2 (ja) 1999-02-10

Family

ID=18151193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2323110A Expired - Lifetime JP2854963B2 (ja) 1990-11-28 1990-11-28 固相接合方法および装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2854963B2 (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002231754A (ja) * 2001-02-05 2002-08-16 Nec Corp 半導体装置の製造方法
WO2004030077A1 (ja) * 2002-09-26 2004-04-08 Toray Engineering Co., Ltd. 接合方法および装置
WO2004028732A1 (ja) * 2002-09-25 2004-04-08 Toray Engineering Co., Ltd. 接合方法および装置
JP2006332152A (ja) * 2005-05-24 2006-12-07 Matsushita Electric Works Ltd 半導体素子の実装方法
JP2008034735A (ja) * 2006-07-31 2008-02-14 Shinkawa Ltd ボンディング装置
WO2009072348A1 (ja) * 2007-12-07 2009-06-11 Shinkawa Ltd. ボンディング装置及びボンディング方法
JP2009141211A (ja) * 2007-12-07 2009-06-25 Shinkawa Ltd ボンディング装置及びボンディング方法
JP2010515251A (ja) * 2006-12-28 2010-05-06 サントル ナシオナル デチュード スパシアル 集積回路の表面を露出する方法及び装置
CN114496872A (zh) * 2022-01-21 2022-05-13 江苏新智达新能源设备有限公司 一种二极管Clip Bond的生产设备及方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002231754A (ja) * 2001-02-05 2002-08-16 Nec Corp 半導体装置の製造方法
WO2004028732A1 (ja) * 2002-09-25 2004-04-08 Toray Engineering Co., Ltd. 接合方法および装置
WO2004030077A1 (ja) * 2002-09-26 2004-04-08 Toray Engineering Co., Ltd. 接合方法および装置
JP2006332152A (ja) * 2005-05-24 2006-12-07 Matsushita Electric Works Ltd 半導体素子の実装方法
JP2008034735A (ja) * 2006-07-31 2008-02-14 Shinkawa Ltd ボンディング装置
JP2010515251A (ja) * 2006-12-28 2010-05-06 サントル ナシオナル デチュード スパシアル 集積回路の表面を露出する方法及び装置
KR101348971B1 (ko) * 2006-12-28 2014-01-10 쌍트르 나쇼날 데튜드 스파씨알르 집적회로의 표면을 노광하기 위한 방법 및 장치
WO2009072348A1 (ja) * 2007-12-07 2009-06-11 Shinkawa Ltd. ボンディング装置及びボンディング方法
JP2009141211A (ja) * 2007-12-07 2009-06-25 Shinkawa Ltd ボンディング装置及びボンディング方法
US7975901B2 (en) 2007-12-07 2011-07-12 Shinkawa Ltd. Bonding apparatus and wire bonding method
CN114496872A (zh) * 2022-01-21 2022-05-13 江苏新智达新能源设备有限公司 一种二极管Clip Bond的生产设备及方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2854963B2 (ja) 1999-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6905063B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device
US5188280A (en) Method of bonding metals, and method and apparatus for producing semiconductor integrated circuit device using said method of bonding metals
US5090609A (en) Method of bonding metals, and method and apparatus for producing semiconductor integrated circuit device using said method of bonding metals
EP0244666B1 (en) Balltape structure for tape automated bonding, multilayer packaging and universal chip interconnection
JP2009110995A (ja) ３次元実装方法及び装置
JP4663165B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
US8318585B2 (en) Bonding method and bonding apparatus
JP2786700B2 (ja) 半導体集積回路装置の製造方法および製造装置
US20030001286A1 (en) Semiconductor package and flip chip bonding method therein
US20060186550A1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US6410881B2 (en) Process for manufacturing electronic circuits
JP5523680B2 (ja) 接合体、半導体装置および接合体の製造方法
JP3447690B2 (ja) 半導体チップの積層実装方法
JP2002537641A (ja) 構成部品を製造する方法とその使用、空気中に保存された加工部品および真空処理室
JPH04196333A (ja) 固相接合方法および装置
WO2000019514A1 (fr) Boitier de semiconducteur et procede correspondant de soudage de puce
JP2000138255A (ja) 半導体装置の製造方法と製造装置
WO1998041354A1 (en) Method of solid-phase welding members
US20050233566A1 (en) Lead frame and method of manufacturing the same
CN112151400B (zh) 一种解决smd管壳键合点金铝系统的方法
JP2002050861A (ja) 常温接合装置及び方法
WO2005086218A1 (ja) 半導体モジュールの製造方法
JP3211425B2 (ja) はんだ材の製造方法およびはんだ材
JP4483136B2 (ja) 半導体デバイスの実装方法及び半導体装置の製造方法
CN111584377A (zh) 一种超声波焊接方法

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071120

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081120

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081120

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091120

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101120

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111120

Year of fee payment: 13

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111120

Year of fee payment: 13