JPH07122562A - バンプ形成方法及びワイヤボンディング方法並びにバンプ構造及びワイヤボンディング構造 - Google Patents

バンプ形成方法及びワイヤボンディング方法並びにバンプ構造及びワイヤボンディング構造

Info

Publication number
JPH07122562A
JPH07122562A JP5262536A JP26253693A JPH07122562A JP H07122562 A JPH07122562 A JP H07122562A JP 5262536 A JP5262536 A JP 5262536A JP 26253693 A JP26253693 A JP 26253693A JP H07122562 A JPH07122562 A JP H07122562A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bump
wire
ball
wiring
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.)
Pending
Application number
JP5262536A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideyuki Akimoto
英行 秋元
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.)
Tanaka Denshi Kogyo KK
Original Assignee
Tanaka Denshi Kogyo KK
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 Tanaka Denshi Kogyo KK filed Critical Tanaka Denshi Kogyo KK
Priority to JP5262536A priority Critical patent/JPH07122562A/ja
Publication of JPH07122562A publication Critical patent/JPH07122562A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means 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
    • H01L24/10Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/11Manufacturing methods
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means 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
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11Manufacturing methods
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means 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
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11Manufacturing methods
    • H01L2224/113Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector
    • H01L2224/1133Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector in solid form
    • H01L2224/1134Stud bumping, i.e. using a wire-bonding apparatus
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means 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
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001Core members of the bump connector
    • H01L2224/13075Plural core members
    • H01L2224/1308Plural core members being stacked
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01005Boron [B]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01006Carbon [C]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01029Copper [Cu]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01082Lead [Pb]

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】 【目的】半導体チップの配線又は基板の外部リードと、
その配線上面又は外部リード上面にボールボンディング
しようとするバンプ形成用,ボンディング用ワイヤとが
接合困難、若しくは所望の接合信頼性を得られない金属
同士の組み合わせである場合において、ボールボンディ
ング以外の工程,装置を必要とせず、且つ高い信頼性を
もって双方を接合せしめる。 【構成】Pd又はCuワイヤを用いてボールボンディン
グ法により金属バンプを供給し、該金属バンプを圧潰せ
しめて電極a’を形成する。その電極a’上面に、ボー
ルボンディング法により金属バンプbを供給してバンプ
電極cを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はワイヤボンディング法に
よる半導体チップと外部リードとの接続、若しくはワイ
ヤレスボンディング法による半導体素子の基板への実装
等の半導体装置の製造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、例えばAu,Ag,Pb-Sn ,
Sn,Al,Cu等の金属元素からなるワイヤの先端を
溶融してボールを形成し、このボールを半導体チップの
Al配線上面に圧着した後にワイヤを引張ってボールを
切断してバンプ電極を形成し、このバンプ電極を介して
半導体チップを基板に実装するワイヤレスボンディング
法、或いは、前記ボールを半導体チップのAl配線上面
に圧着したワイヤをループ状に外部まで導いて半導体チ
ップと外部リードとを接続するワイヤボンディング法が
知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記バンプ
電極の形成又はワイヤボンディングの為にAuワイヤを
用いた場合、Auボールと半導体チップのAl配線との
間にAu−Al金属間化合物が生成されてその接合が脆
化し、長期の使用に対する信頼性が低下する恐れがあ
り、よって従来においては図4に示すように、半導体チ
ップ1のAl配線2上にCr/Cu/Auからなる下地
金属層(バリヤメタル)3をメッキ法により形成した上
で、前述のボールボンディング法によりワイヤW先端の
ボールW’を圧着せしめており、前記下地金属層3の形
成が半導体装置の製造工程の複雑化、並びに製造コスト
の増大につながっていた。またPb-Sn やSn等の半田ワ
イヤを用いた場合も、Al配線上に直接半田を接合させ
ることができない理由から下地金属層が必要となり、前
記同様の欠点が生じていた。
【0004】本発明は斯る従来事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、半導体チップの配線又
は基板の外部リードと、その配線上面又は外部リード上
面にボールボンディングしようとするバンプ形成用,ボ
ンディング用ワイヤとが接合困難、若しくは所望の接合
信頼性を得られない金属同士の組み合わせである場合に
おいて、ボールボンディング以外の工程,装置を必要と
せず、且つ高い信頼性をもって双方を接合せしめること
にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明のバンプ形成方法は、請求項1ではPb−S
n又はSn−Ag又はAu又はPd又はCu又はAl−
Mgからなるワイヤを用いてボールボンディング法によ
り金属バンプを形成し、該金属バンプを電極として使用
することを特徴とし、また請求項2では、前述の方法に
よって形成されたバンプの上面、若しくは該バンプを圧
潰せしめてその上面に、ボールボンディング法により金
属バンプを作製してバンプ電極を形成したことを特徴と
する。
【0006】また本発明のワイヤボンディング方法は、
請求項1記載の方法によって形成されたバンプの上面、
若しくは該バンプを圧潰せしめてその上面に、ボールボ
ンディング法によりワイヤ先端を圧着せしめ、そのワイ
ヤをループ状に外部まで導いて半導体チップと外部リー
ドとを接続することを特徴とする(請求項3)。
【0007】また本発明のバンプ構造は、半導体チップ
の配線上面又は基板の外部リード上面に金属バンプを形
成すると共に、該金属バンプの上面若しくは該バンプを
圧潰せしめたその上面に金属バンプを接合せしめてなる
ことを特徴とする(請求項4)。
【0008】さらに本発明のワイヤボンディング構造
は、半導体チップの配線上面又は基板の外部リード上面
に金属バンプを形成すると共に、該金属バンプの上面若
しくは該バンプを圧潰せしめたその上面に、半導体チッ
プと外部リードとを接続するループワイヤの一端を接合
せしめてなることを特徴とする(請求項5)。
【0009】
【作用】本発明によれば、半導体チップの配線又は基板
の外部リードと、その配線上面又は外部リード上面にボ
ールボンディングしようとするバンプ形成用若しくはボ
ンディング用ワイヤとに対し、それら双方に接合可能な
金属元素を用いて下地バンプを形成し、この下地バンプ
を介して、前記配線又は外部リードの上面にバンプ形成
用若しくはボンディング用ワイヤの先端をボールボンデ
ィングする。
【0010】従って、半導体チップの配線又は基板の外
部リードと、その配線上面又は外部リード上面にボール
ボンディングしようとするバンプ形成用,ボンディング
用ワイヤとが接合困難、若しくは所望の接合信頼性を得
られない金属同士の組み合わせである場合において、ボ
ールボンディング以外の工程,装置を必要とせず、且つ
高い信頼性をもって双方を接合可能とするという前述の
課題が達成される。
【0011】
【実施例】以下、実施例について説明する。図1及び図
2は本発明のバンプ形成方法を表し、図中1は半導体チ
ップ、2はそのチップ上面に形成されたAl又はAl合
金からなる配線、4はPd又はCuを主要元素として細
線状に作製されたバンプ形成用ワイヤ、5はAuを主要
元素として細線状に作製されたバンプ形成用ワイヤ、10
はこれらワイヤ4,5を挿通せしめたキャピラリを示
す。
【0012】而して、まず図1(a) に示すように上記ワ
イヤ4をキャピラリ10に挿通せしめ、且つその先端を溶
融せしめてボール4aを作製し、同図(b) の如くキャピラ
リ10を下降させてボール4aを配線2上面に付着させる。
この時、ボール4aがPd又はCuボールであることか
ら、Al又はAl合金からなる配線2との間にその接合
を脆化させる金属間化合物が生成されるようなことはな
く、よって、ボール4aは所定の接合強度をもって配線2
の上面に直接接合する。その状態でキャピラリ10を引き
上げることにより、同図(c) の如くボール4aの根本部で
ワイヤ4が切断して配線2上面に金属バンプaが形成さ
れ、この金属バンプaをそのまま、若しくは同図(d) に
示す如く圧潰せしめて電極a’として用いる。
【0013】さらに図2(a) に示すように、上述のよう
にして形成された電極a’上に、Auを主要元素とする
ワイヤ5を挿通したキャピラリ10を位置せしめ、且つそ
の先端を溶融せしめてボール5aを作製し、次に同図(b)
の如くキャピラリ10を下降させてボール5aを電極a’上
面に付着させる。この時、電極a’がPd又はCuから
なり、ボール5aがAuボールであることからその接合を
脆化させる金属間化合物が生成されるようなことはな
く、よって、ボール5aは所定の接合強度をもって電極
a’の上面に直接接合する。その状態でキャピラリ10を
引き上げることにより、同図(c) の如くボール5aの根本
部でワイヤ5が切断して電極a’上面に金属バンプbが
供給され、電極a’上に金属バンプbを接合せしめたバ
ンプ電極cが形成される。
【0014】図3においては本発明ワイヤボンディング
方法によるボンディング構造を表し、図中1は半導体チ
ップ、2はそのチップ上面に形成されたAl又はAl合
金からなる配線、6はAuを主要元素として通常の方法
により細線状に作製されたボンディング用ワイヤを示
す。この方法においては、まず図1(a) 〜 (d)に示す如
く、上述のバンプ形成用ワイヤ4の先端に作製したボー
ル4aを配線2上面に接合せしめ、その状態でキャピラリ
10を引き上げることによりワイヤ4を切断して配線2上
面に金属バンプaを供給し、さらにこの金属バンプaを
圧潰せしめて電極a’を形成する。
【0015】さらににその電極a’上に、上記ボンディ
ング用ワイヤ6を挿通したキャピラリ10を位置せしめ、
且つその先端を溶融せしめてボール6aを作製し、さらに
キャピラリ10を下降させてボール6aを電極a’上面に付
着させる。この時、電極a’がPd又はCuからなり、
ボール6aがAuボールであることからその接合を脆化さ
せる金属間化合物が生成されるようなことはなく、よっ
て、ボール6aは所定の接合強度をもって電極a’の上面
に直接接合する。その状態でキャピラリ10を作動させ、
ワイヤ6をループ状に外部リードまで導いてボールボン
ディング法等により圧着せしめた後に切断し、電極a’
と外部リードとを接続する。
【0016】次に、本発明実施品と比較品との夫々の剪
断強度に関する試験結果を、表1に基づいて説明する。
表中の実施No.1は図3に示す本発明方法からなるワイ
ヤボンディング構造において電極a’をPdワイヤで形
成したもの、実施No.2は同電極a’をCuワイヤで形
成したものを示す。また比較品は、Auを主要元素とす
るボンディング用ワイヤを用いてAl配線上に直接ボー
ルボンディングしたものを示す。
【0017】これら各実施品及び比較品について、−55
度中に30分間放置した後に200 度中に30分間放置するこ
とを1サイクルとし、これを50,100,500, 1000サイクル
繰り返す温度サイクルテストを行った後の、ボンディン
グワイヤ6と配線2との接合部分における剪断強度を試
験した。その平均値を表中に記載する。
【0018】
【表1】
【0019】以上の結果から、本発明方法により形成さ
れたワイヤボンディング構造では、ボンディングワイヤ
6と配線2との接合部分において所望の剪断強度(53〜
65g)が得られ、又、Al配線上にAuワイヤを直接ボ
ールボンディングした比較品では所定の剪断強度が得ら
れない(50g以下)ことが確認できた。尚、比較品にお
ける500 〜1000サイクルテストでは、Al配線とAuボ
ールとの間に生成する金属間化合物によってAl配線が
Auに食われ、Alが無い状態であることが確認でき
た。
【0020】尚、上述の説明においては、配線2上面或
いは電極a’上面にボール4a,5aを接合させた状態でキ
ャピラリ10を引き上げることによりボールの根本部でワ
イヤ4,5が切断して金属バンプa,bが均一に供給さ
れるものとしたが、本発明はこれに限定されず、ボール
の根本部でワイヤを切断する、若しくはワイヤから切断
されたボール上面に残るティル量を均一にするために周
知の加工手段を用いることも可能である。
【0021】また、夫々の実施例においては半導体チッ
プのAl又はAl合金配線2上に、Auバンプa又はA
uワイヤ6をボールボンディングする場合において、配
線2上面に形成したPd若しくはCuバンプからなる電
極a’を介在せしめて双方を接合させるようにしたが、
本発明はこの組み合わせに限定されず、半導体チップの
配線又は基板の外部リードと、その配線上面又は外部リ
ード上面にボールボンディングしようとするバンプワイ
ヤ若しくはボンディングワイヤとの双方に接合可能な金
属元素を、Pb−Sn又はSn−Ag又はAu又はPd
又はCu又はAl−Mgのなかから適宜に選択して電極
a’を形成することはいうまでもない。
【0022】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成したの
で、半導体チップの配線又は基板の外部リードと、その
配線上面又は外部リード上面にボールボンディングしよ
うとするバンプ形成用,ボンディング用ワイヤとが接合
困難、若しくは所望の接合信頼性を得られない金属同士
の組み合わせであっても、それら双方に接合可能な金属
元素からなるバンプを介在せしめて両者を接続すること
ができる。
【0023】従って、従来のボールボンディングの如く
メッキ法により形成される下地金属層を用いることな
く、ボールボンディング以外の工程,装置を必要とせず
に簡単,低コストで製造でき、且つ長期の使用における
信頼性に優れた半導体装置の提供が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るバンプ形成方法並びにバンプ構造
の一実施例を示す断面図。
【図2】本発明に係るバンプ形成方法並びにバンプ構造
の一実施例を示す断面図。
【図3】本発明に係るワイヤボンディング構造の一実施
例を示す断面図。
【図4】従来のボールボンディング方法を示す正面図。
【符号の説明】
1:半導体チップ 2:配線 4,5:
バンプ形成用ワイヤ 6:ボンディング用ワイヤ a,b:金属バンプ a’:電極 c:バンプ電極

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Pb−Sn又はSn−Ag又はAu又はP
    d又はCu又はAl−Mgからなるワイヤを用いてボー
    ルボンディング法により金属バンプを形成し、該金属バ
    ンプを電極として使用することを特徴とするバンプ形成
    方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の方法によって形成された
    バンプの上面、若しくは該バンプを圧潰せしめてその上
    面に、ボールボンディング法により金属バンプを作製し
    てバンプ電極を形成したことを特徴とするバンプ形成方
    法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の方法によって形成された
    バンプの上面、若しくは該バンプを圧潰せしめてその上
    面に、ボールボンディング法によりワイヤ先端を圧着せ
    しめ、そのワイヤをループ状に外部まで導いて半導体チ
    ップと外部リードとを接続することを特徴とするワイヤ
    ボンディング方法。
  4. 【請求項4】 半導体チップの配線上面又は基板の外部
    リード上面に金属バンプを形成すると共に、該金属バン
    プの上面若しくは該バンプを圧潰せしめたその上面に金
    属バンプを接合せしめてなることを特徴とするバンプ構
    造。
  5. 【請求項5】 半導体チップの配線上面又は基板の外部
    リード上面に金属バンプを形成すると共に、該金属バン
    プの上面若しくは該バンプを圧潰せしめたその上面に、
    半導体チップと外部リードとを接続するループワイヤの
    一端を接合せしめてなることを特徴とするワイヤボンデ
    ィング構造。
JP5262536A 1993-10-20 1993-10-20 バンプ形成方法及びワイヤボンディング方法並びにバンプ構造及びワイヤボンディング構造 Pending JPH07122562A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5262536A JPH07122562A (ja) 1993-10-20 1993-10-20 バンプ形成方法及びワイヤボンディング方法並びにバンプ構造及びワイヤボンディング構造

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5262536A JPH07122562A (ja) 1993-10-20 1993-10-20 バンプ形成方法及びワイヤボンディング方法並びにバンプ構造及びワイヤボンディング構造

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07122562A true JPH07122562A (ja) 1995-05-12

Family

ID=17377172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5262536A Pending JPH07122562A (ja) 1993-10-20 1993-10-20 バンプ形成方法及びワイヤボンディング方法並びにバンプ構造及びワイヤボンディング構造

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07122562A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6455785B1 (en) 1998-10-28 2002-09-24 International Business Machines Corporation Bump connection with stacked metal balls
US7407877B2 (en) 2001-02-27 2008-08-05 Chippac, Inc. Self-coplanarity bumping shape for flip-chip
US9780069B2 (en) 2009-06-18 2017-10-03 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6455785B1 (en) 1998-10-28 2002-09-24 International Business Machines Corporation Bump connection with stacked metal balls
US7021521B2 (en) 1998-10-28 2006-04-04 International Business Machines Corporation Bump connection and method and apparatus for forming said connection
US7407877B2 (en) 2001-02-27 2008-08-05 Chippac, Inc. Self-coplanarity bumping shape for flip-chip
US9780069B2 (en) 2009-06-18 2017-10-03 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device
US10163850B2 (en) 2009-06-18 2018-12-25 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7501337B2 (en) Dual metal stud bumping for flip chip applications
EP0435009B1 (en) Semiconductor package connecting method and semiconductor package connecting wires
JPH02123685A (ja) 金を含むワイヤを半田に接着する方法
JP2009060101A (ja) 電子機器
EP1367644A1 (en) Semiconductor electronic device and method of manufacturing thereof
JP4432541B2 (ja) 電子機器
JPH07122562A (ja) バンプ形成方法及びワイヤボンディング方法並びにバンプ構造及びワイヤボンディング構造
US20050133571A1 (en) Flip-chip solder bump formation using a wirebonder apparatus
JPH118270A (ja) 半導体チップの搭載方法、チップオンチップ構造体の製造方法及びチップオンボード構造体の製造方法
JPH0799202A (ja) ワイヤボンディング装置用のキャピラリー及びそのキャピラリーを用いた電気的接続バンプの形成方法
JP3085090B2 (ja) ボンディングワイヤ
JPH08236575A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH02312240A (ja) バンプ形成方法およびバンプ形成装置およびバンプ
JP2003309142A (ja) 半導体装置及びその搭載方法
JPH08148496A (ja) 半導体装置及び半導体装置用バンプ
JPH0565052B2 (ja)
JPH04334035A (ja) 半田ワイヤとそのワイヤを使用した半田バンプの形成方法
JPS63168031A (ja) 半導体装置
JPS63168037A (ja) 半導体材料の接続方法
JPH07122564A (ja) バンプ形成方法
JPH04123434A (ja) バンプ形成方法
JP2000150573A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2780511B2 (ja) 導電性ペーストと半導体装置の実装方法
JPH07335685A (ja) ボンディングワイヤ
JPH1116916A (ja) バンプ電極形成方法