JPH05144820A - 半導体装置の製造方法及びその装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法及びその装置

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JPH05144820A
JPH05144820A JP2402585A JP40258590A JPH05144820A JP H05144820 A JPH05144820 A JP H05144820A JP 2402585 A JP2402585 A JP 2402585A JP 40258590 A JP40258590 A JP 40258590A JP H05144820 A JPH05144820 A JP H05144820A
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の製造方法及びその製造装置に関
し、チップに設けられたパッド上にボールバンプを形成
してワイヤを切り離したとき、テールなどが残らないで
パッドの上面が平らになることを目的とする。 【構成】 ボールバンプ4を形成したあとワイヤ3を切
断するために、所定の長さのワイヤ3に共振周波数の振
動をX方向またはY方向の少なくとも一方に印加するよ
うに製造方法を構成し、チップ1またはキャピラリ2の
少なくとも一方に振動手段5を付設するように製造装置
を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法及
びその装置に係わり、特にチップ上にボールバンプを形
成したあとワイヤを根元から切断する方法及びその装置
に関する。
【0002】近年、半導体装置の高機能化高密度化に伴
って、1つの半導体チップから引き出される端子の数が
どんどん増大しており、端子の数は今や数百本から千本
に及ぶ装置もある。そして、このような多数の端子を外
部に引き出す技術としてフィルムキャリアを用いたTA
B(Tape AutomatedBonding)と呼ばれる接続方式が
多用されるようになっている。このTAB接続において
は、チップの端子部分のパッドに突起状のバンプを設け
ることが行われているが、このバンプの形成工程がTA
B接続の信頼性を左右する重要な製造技術となってい
る。
【0003】
【従来の技術】半導体チップから端子を取り出すボンデ
ィング工程は、ワイヤボンディングと、ワイヤを用いな
いワイヤレスボンディングとに大別できるが、ワイヤボ
ンディングの場合には、前工程にチップのダイボンディ
ング(マウント)工程があり、その工程によって、チッ
プをパッケージの所定の位置に固着したあと個々のパッ
ドにワイヤを1本ずつボンディングしていく。
【0004】一方、ワイヤレス方式には種々の方式があ
るが、フリップチップ方式とかビーム状リード方式がよ
く知られている。そして、最近では、送り穴(パーフォ
レーション)付きで長尺テープ状のフィルムキャリアを
用い、このキャリアに設けられたリード片に、チップの
パッドに設けられたバンプを固着するテープキャリア方
式、略称してTABがよく用いられるようになってい
る。 TAB方式は元来自動組み込みを目的として開発
された方式で、フィルムキャリアはTABテープ、TA
Bテープに設けられたリード片はTABリードなどと呼
ばれている。
【0005】TAB技術は、TABテープの製造工程、
チップやTABリードにバンプの形成工程、それにパッ
ケージ工程の三つの工程からなっている。この中で、チ
ップにバンプを形成する工程には、従来から複雑な膜形
成プロセスを用いて行われており、精度のよいバンプが
形成できるが製造コストが掛かる難点がある。
【0006】それに対して、ボールボンディングによる
ボールバンプの形成方法が、注目されるようになってい
る。図3はボールバンプの形成方法の説明図である。図
において、1はチップ、1aはパッド、2はキャピラリ、
3はワイヤ、3aはボール、4はボールバンプ、6は加熱
手段である。
【0007】チップ1の上には、チップ内に構成された
半導体素子に連なるAlなどからなるパッド1aが設けら
れている。このパッド1aにはさらに貴金属の薄膜などか
らなるバリアが被覆されている場合が多い。
【0008】キャピラリ2は、ワイヤボンディングで用
いられるものと類似で、中心部には直径が数十μmφの
細孔2aが設けられており、この細孔2aはキャピラリ2の
先端部に開口している。そして、図示してない駆動系に
よって例えばZ方向(上下)およびY方向(前後)に動
くようになっている。
【0009】ワイヤ3は例えば直径が30μmφのAuの
細線で、キャピラリ2の細孔2aから引き出されるように
なっている。そして、まず、細孔2aから引き出されたワ
イヤ3の先端は、キャピラリ2の先端部に配設された加
熱手段6、例えば水素炎とかジュール熱によって加熱溶
融され、表面張力によって例えば直径が70μmφ程度の
球形のAuのボール3aが形成される。次いで、キャピラ
リ2が降下してボール3aをパッド1aの上に押圧して押し
潰すようにして固着させる。このボール3aの固着には、
例えば熱圧着に超音波振動を併用したサーモソニックボ
ンディングなどが用いられる。次いで、キャピラリ2が
上昇するとき、ワイヤ3に所定の張力が掛かってワイヤ
3が引き千切られる。
【0010】こうして、例えば直径が90μmφの偏平な
ボールバンプ4が形成される。このボールバンプ4の形
成速度は、例えば速いもので 0.2秒程度の周期で繰り返
されるので、この形成動作を順次繰り返せば多数のパッ
ド1aに次々とボールバンプ4を形成していくことができ
る。
【0011】このように、ボールバンプ4は、ワイヤボ
ンディングとよく似た方法で行われるが、ワイヤボンデ
ィングの場合には、第一ボンディングでワイヤ3を切断
せずに引き回してループを形成し、第二ボンディングの
あとでワイヤ3が切り離される。そして、このワイヤ3
の切り離された状態は、そのあとのチップ1の実装工程
に多大な影響を及ぼすことはない。ところが、TAB接
続のために行われるボールバンプ4の形成工程では、ワ
イヤ3の切り離され方が重要である。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】図4は、ワイヤの切断
状態の説明図である。図において、3bは根元、3cはテー
ル、3dは突起、他の名称と番号は図3と同様である。
【0013】キャピラリ2をパッド1aに押圧し、ボール
3aを押し潰してパッド1aに固着してボールバンプ4を形
成したあと、キャピラリ2を上昇させながらワイヤ3に
張力を掛けて切断しようとすると、ワイヤ3はボールバ
ンプ4に連なる根元3bから切れずに、図4(A)に示し
たようなテール3c(尻尾)が残ってしまうことが間々起
こる。
【0014】そこで、例えばワイヤ3の切断に際してキ
ャピラリ2を横方向に振って、ワイヤ3を引っ掻くよう
にして切断することも行われている。しかし、この方法
では、切断に要する時間が掛かり、しかもなおワイヤ3
はボールバンプ4に連なる根元3bから切れずに、同図
(B)に示したように突起3dが残ってしまうことが間々
起こる。
【0015】このようにボールバンプの表面上に残って
しまったテールなどは、そのあとの工程で行われるTA
B接続に際して、μmの単位の高い精度でバンプの高さ
が一様であって欲しいにも係わらず、全くバンプの高さ
をばらばらにしてしまい、TAB接続の信頼性を損なう
問題の原因になっていた。
【0016】そこで本発明は、ワイヤを切断するに際し
て、ワイヤに共振周波数の振動を印加し、振動させなが
らワイヤを切断する半導体装置の製造方法及びその装置
を提供することを目的としている。
【0017】
【課題を解決するための手段】上で述べた課題は、チッ
プの上に設けられたパッドの上方にZ方向に配設され、
かつ細孔を有し、かつ先端にボールが形成されたワイヤ
が細孔から突出してなるキャピラリが、パッドの上に降
下してボールを押圧し、パッドの上にボールバンプが形
成される半導体装置の製造方法であって、前記ボールバ
ンプ( ) が形成されたあとワイヤをボールバンプから切
り離す際、該ワイヤに共振周波数の振動をX方向または
Y方向の少なくとも一方に印加するように構成された半
導体装置の製造方法によって解決される。
【0018】また、前記半導体装置の製造方法になる半
導体装置の製造装置であって、前記ワイヤに共振周波数
の振動を印加する振動手段が、チップまたはキャピラリ
の少なくとも一方に備えられているように構成された半
導体装置の製造装置によって解決される。
【0019】
【作用】TAB接続のためにチップ上に設けられる従来
のボールバンプは、ワイヤのテールなどが出っ張って上
面が平らになり難かったのに対して、本発明によればボ
ールバンプからワイヤを切り離した跡が平らになるよう
にしている。すなわち、ボールバンプが形成されたあと
ワイヤを切り離す際に、ワイヤに共振周波数の振動をX
方向またはY方向の少なくとも一方に印加するようにし
ている。
【0020】そして、このワイヤに対して印加する共振
周波数の振動は、チップまたはキャピラリの少なくとも
一方に振動手段を設けて行うようにしている。こゝで、
ワイヤの共振周波数は、例えば、 fc=mi ・0.25D・C/2・π・L2 ──────式1 ただし、 fc: 共振周波数(Hz) mi : 規準定数(i=1、2、3・・・) D : ワイヤの直径(cm) C : ワイヤの中の音速度(cm/s) L : ワイヤの長さ(cm) から求めることができる(出典:超音波工学−理論と実
際−工業調査会発行)。
【0021】そして、式1から振動手段の共振周波数f
cと共振モードmiを適宜選択し、ワイヤを最も効率よ
く振動させることができるワイヤの長さLを決めるよう
にしている。
【0022】こうして、ボールバンプから連なったワイ
ヤの根元の部分は結晶化して脆くなっているので、ワイ
ヤを振動させてその根元の部分に強い屈折力を作用させ
れば、テールなどを残さないでワイヤをボールバンプか
ら切り離すことができる。
【0023】
【実施例】図1は本発明の第一の実施例を説明する模式
図、図2は本発明の他の実施例を説明する模式図であ
り、図2(A)は第二の実施例、図2(B)は第三の実
施例、図2(C)は第四の実施例である。図において、
1はチップ、1aはパッド、2はキャピラリ、2aは細孔、
3はワイヤ、3aはボール、根元3b、4はボールバンプ、
5は振動手段、6は加熱手段、7は載置台である。
【0024】実施例:1 図1(A)において、チップ1には半導体素子が形成さ
れており、周辺部に端子取り出しのためのパッド1aが設
けられている。そして、このチップ1は載置台7に例え
ば真空吸着されてX方向(左右)とY方向(前後)に粗
動できるようになっている。また、パッド1aの上方には
Z方向(垂直)にキャピラリ2が配設されており、Z方
向とY方向に粗動できるようになっている。
【0025】キャピラリ2には中心部に細孔2aが設けら
れており、その細孔2aには上からワイヤ3が挿通されて
いる。このワイヤ3は例えば30μmφのAuの細線から
なり、適宜張力が与えられながら図示してないリールか
ら繰り出されるようになっている。そして、細孔2aから
突き出たワイヤ3の先端は、加熱手段6によって例えば
ジュール加熱されて融解し、表面張力によって丸いボー
ル3aが形成されるようになっている。
【0026】また、キャピラリ2には例えば超音波振動
子からなる振動手段5が付設されており、キャピラリ2
をX方向またはY方向の少なくとも一方に微動振動でき
るようになっている。そして、この振動手段5には、サ
ーモソニックボンディング法において用いられる超音波
発生用のホーンをそのまゝ兼用することができる。
【0027】パッド1aの上にボールバンプ4を形成する
際には、キャピラリ2がパッド1aの上に降下し、キャピ
ラリ2の先端がボール3aをパッド1aに押圧してサーモソ
ニックボンディングが行われ、ボールバンプ4が形成さ
れる。そしてそのあと、キャピラリ2が上昇して細孔2a
からワイヤ3が所定の長さ引き出され、ワイヤ3の切り
離しが行われる。
【0028】こゝで、式1において、例えば、共振周波
数fc=27kHzの振動手段5を用い、規準定数m1
4.73(振動の山が1つの1次モード)、Au製のワイヤ
3の直径D=30μm、Auのワイヤ3の中の音速C=3.
03km/sとすると、共振するワイヤ3の長さは、L≒
1.4mmとなる。
【0029】つまり、ボールバンプ4がパッド1aの上に
形成されたあとは、ワイヤ3の長さが 1.4mmになるよ
うにキャピラリ2を上昇させ、共振周波数27kHzでワ
イヤ3を振動させる。そうすると、図1(B)に示した
ようにワイヤ3はボールバンプ4に連なる根元3bで切断
される。もし、振動手段5の共振周波数を上げて、例え
ば36kHzで振動させるとすれば、ワイヤ3の長さをL
≒ 1.3mmにして振動させながら切断すればよい。
【0030】実施例:2 図2(A)において、チップ1が保持されてきる載置台
7に振動手段5を付設して、チップ1を振動させるよう
になっている。
【0031】こゝで、式1において、例えば、共振周波
数fc=37kHzの振動手段5を用い、規準定数m2
7.85(振動の山が2つの2次モード)とする。そうする
と、ボールバンプ4が形成されたあとのワイヤ3の切断
は、実施例1と同じ仕様のワイヤ3を用いれば、キャピ
ラリ2を上昇させてワイヤ3をL≒ 2.1mmの長さにし
て振動させながら行えばよい。
【0032】実施例:3 図2(B)において、実施例1と実施例2を併用して、
チップ1とキャピラリ2の両方を振動させる。
【0033】こゝで、式1において、例えば、共振周波
数fc=27kHzの振動手段5を用い、規準定数m3
11.00(振動の山が3つの3次モード)とする。そうす
ると、ワイヤ3の切断に際して、実施例1と同じワイヤ
3を用いたときにはワイヤ3の長さをL≒ 3.4mmにす
ればよい。3を振動させる。そうすると、ワイヤ3はボ
ールバンプ4に連なる根元3bで切断される。もし、振動
手段5を例えば36kHzで振動させるとすれば、ワイヤ
3の長さをL≒ 1.3mmにして振動させればよい。
【0034】実施例:4 図2(C)において、キャピラリ2にはX方向とY方向
の2方向に振動できるように2個の振動手段5を付設す
る。そうすると、キャピラリ2は旋回していわゆる捩じ
れ振動する。
【0035】こゝで、式1において、例えば、共振周波
数fc=27kHzの振動手段5を用い、規準定数m2
7.85とする。そうすると、ワイヤ3の切断に最適なワ
イヤ3の長さは、実施例1と同じワイヤ3を用いたとき
L≒ 2.4mmとなる。
【0036】こゝで、振動手段が発生する振動の周波数
やワイヤの諸元、モードの次数などは一例であって、種
々の変形が可能である。また、X方向とY方向は、Z方
向に直交する水平面内にあればよく、必ずしも直交して
いる必要はない。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、チップに設けられたパ
ッドの上にボールバンプを形成したあとワイヤの切り離
す際、ワイヤに共振周波数の振動を印加しながら切断す
ると、ワイヤの切り口がテールなどになって残ることを
防ぐことができる。その結果、ボールバンプの上面を平
らにし、延いてはボールバンプの高さを揃える上で効果
的である。
【0038】従って、本発明は製造工程の簡便なボール
バンプを用いたTAB接続の信頼性の向上に寄与すると
ころが大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第一の実施例を説明する模式図であ
る。
【図2】 本発明の他の実施例を説明する模式図であ
る。
【図3】 ボールバンプの形成方法の説明図である。
【図4】 ワイヤの切断状態の説明図である。
【符号の説明】
1 チップ 1a パッド 2 キャピラリ 2a 細孔 3 ワイヤ 3a ボール 4 ボールバンプ 5は振動手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チップ(1) の上に設けられたパッド(1a)
    の上方にZ方向に配設され、かつ細孔(2a)を有し、かつ
    先端にボール(3a)が形成されたワイヤ(3) が該細孔(2a)
    から突出してなるキャピラリ(2) が、該パッド(1a)の上
    に降下して該ボール(3a)を押圧し、該パッド(1a)の上に
    ボールバンプ(4) が形成される半導体装置の製造方法で
    あって、 前記ボールバンプ(4) が形成されたあと前記ワイヤ(3)
    を該ボールバンプ(4)から切り離す際、該ワイヤ(3) に
    共振周波数の振動をX方向またはY方向の少なくとも一
    方に印加することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1の製造方法になる半導体装置の
    製造装置であって、 前記ワイヤ(3) に共振周波数の振動を印加する振動手段
    (5) が、前記チップ(1) または前記キャピラリ(2) の少
    なくとも一方に備えられていることを特徴とする半導体
    装置の製造装置。
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