JPH10256317A

JPH10256317A - 半導体装置の組立方法

Info

Publication number: JPH10256317A
Application number: JP9063182A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Kobayashi; 寛隆小林
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-03-17
Filing date: 1997-03-17
Publication date: 1998-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストで、半導体チップのボンディングパ
ッドとフィンガーリードとの接着力を向上させ、半導体
装置の組立工程による歩留まりを向上させることのでき
る半導体装置の組立方法を提供すること。【解決手段】ワイヤＷの先端に形成されたボール３０
を、フィンガーリード１１上に接着し、フィンガーリー
ド１１上にボール３０を残すようにワイヤＷを切る。こ
のフィンガーリード１１に残ったボール３０をバンプ２
０とし、これと半導体チップ２５のボンディングパッド
２６とを加熱、加圧して、バンプ２０を介してフィンガ
ーリード１１とボンディングパッド２６とを接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の組立
工程における半導体装置の組立方法に関し、特に、ワイ
ヤを用いずに、半導体チップのボンディングパッドとパ
ッケージに保持された外部電極とを接続する組立工程に
おける半導体装置の組立方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造において、半導体チッ
プをパッケージに組み込む組立工程では、半導体チップ
のボンディングパッドと外部リード端子とを接続する工
程がある。この工程では、ワイヤを用いて接続するワイ
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
ングという２つの方法がある。更に、このワイヤレスボ
ンディングでは、図１０に示すように、樹脂フィルム２
に、所定のパターンの（配線用リードである）フィンガ
ーリード３が所定の間隔で複数、形成されているテープ
キャリア１を用いるＴＡＢ（ｔａｐｅ−ａｕｔｏｍａｔ
ｅｄｂｏｎｄｉｎｇ）という方法がある。以下、この
方法について述べる。図においては、テープキャリア１
が矢印Ｄ方向に、半導体チップ４が矢印Ｈ方向に送られ
ている。フィンガーリード３の先端に、メッキにより形
成された例えば金（Ａｕ）でなるバンプ（接続を目的に
形成された盛り上がった導体形状の部分）５と、半導体
チップ４の（Ａｌでなる）ボンディングパッド４ａとが
重なるように（７で示されるように）位置合わせをす
る。そして、ボンディングパッド４ａとバンプ５に超音
波振動を与え（これによりボンディングパッド４ａのＡ
ｌ原子とバンプ５のＡｕ原子とを振動させて分子間力を
強め接着力を大きくする）、更に、ボンディングツール
６を（矢印Ｅの方向へ）降下させて加圧、加熱して、バ
ンプ５とボンディングパッド４ａとを接着する。すなわ
ち、バンプ５が、ボンディングパッド４ａと接着するこ
とで、ボンディングパッド４ａとフィンガーリード３と
が（７’で示されるように）接続される。

【０００３】しかしながら、このバンプ５はメッキによ
り形成されているため、その厚さは数μｍ程度と、薄く
しか形成できず、しかも形成時に不純物が混入しやす
く、接着強さ（接着力）が小さい。従って、多数の端子
を同時に接続するギャングボンディング方式では、加圧
ムラがあると、フィンガーリード３とボンディングパッ
ド４ａとが接続しない部分が生じ、接触不良となる。そ
こで、端子を１本ずつ接続するシングルポイントボンデ
ィング方式が行われる。しかしながら、この方式でも、
接続をなるべく短時間で行うため（１個の半導体チップ
の接続はおよそ数秒で行われ、すなわち３００本の配線
があると１本の接続に約２０ｍｓ程度で行われる）、１
本ずつ最適な条件で接着することはできない。そのた
め、例えば、バンプ５に与える超音波の振動が大き過ぎ
る場合には、半導体チップ４のシリコン下地がダメージ
を受けたり、またクレータリングなどの損傷が発生し、
不良品の半導体装置が製造され、歩留まりが低下する。

【０００４】なお、バンプが、高純度のアルミニウム
（Ａｌ）やＡｕなどの材料でなる場合には、柔らかく強
度に欠ける。そのため、半導体装置が更に高密化され、
微細なバンプとなる場合には、これらの材料は適さなく
なる。そこで、バンプ５を強度のある銅（Ｃｕ）やパラ
ジウム（Ｐｄ）などの材料で形成することがある。しか
しながら、この材料でバンプ５を形成する場合には、接
着力を強くするために、（逆にその強度のために）大き
な超音波振動を必要とし、そのため半導体のシリコン下
地へのダメージが大きくなるという問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題
に鑑みてなされ、半導体チップのボンディングパッドと
フィンガーリードとの接着力を向上させて、半導体装置
の組立工程に起因する歩留まりの低下を防ぐことのでき
る半導体装置の組立方法を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の課題は、ワイヤ
（例えば、実施例のＷ、Ｗ’；以下、同様）先端に形成
されたボール（３０、３０’）を、配線用リード（１
１、１１’）上に接着し、上記ボール（３０、３０’）
を上記配線用リード（１１、１１’）上に残すべく上記
ワイヤ（Ｗ、Ｗ’）を切った後、上記ボール（３０、３
０’）を介して、上記配線用リード（１１、１１’）と
半導体チップ（２５）のボンディングパッド（２６）と
を接着することを特徴とする半導体装置の組立方法、に
よって解決される。

【０００７】このような方法により形成されたボールが
バンプ（接続を目的に形成された盛り上がった導体形状
の部分）となるので、従来の配線用リード上にメッキを
施してバンプを形成する方法に比べて、バンプとなる金
属の純度を高くすることができ、またその厚さも大きく
できるため、接着力が大きい。更に、上下の加圧面の当
たりが悪くても、バンプであるボールの変形によって、
当たりが調節できるので、すなわち、配線用リードに対
してボンディングパッドが平行でない場合でも、ボール
の変形によりその接着面の面積は確保できるので、接着
力が大きくできる。また、この方法では、フィンガーリ
ードの、ボンディングパッドと接続される部分にのみバ
ンプとなる金属が形成されるので、すなわち、不要な箇
所に金属を形成することがないので、低コストとするこ
とができる。特に、バンプがＡｕ等の高価な材料で成る
ときには、明らかにコストを削減することができる。な
お、バンプを細く剛性の小さい配線用リード上に接着し
た後に、バンプを半導体チップ上のボンディングパッド
に接着することにより、すなわち、変形し易い配線用リ
ードに先にしっかりと接着した後、ボンディングパッド
に接着するので、半導体チップに先にバンプを形成する
場合よりも、より接着力を大きくすることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】ワイヤ先端に形成されたボール
を、配線用リード上に接着し、ワイヤを切断して、ボー
ルを上記配線用リード上に残し、このボールを介して、
上記配線用リードと半導体チップのボンディングパッド
とを接着する。すなわち、従来からあるボールボンディ
ングの形成技術を使用して、バンプとしてボールを配線
用リード上に形成する。すなわち、公知の簡単な方法で
ボール形状のバンプを形成することができる。そのた
め、半導体チップのボンディグパッドの当たりが悪くて
も、バンプが変形して、当接面の面積を大きくするの
で、接着力が減少することがない。また、金属でなるバ
ンプの形成時に、混合物が混入することがないので、金
属の純度を高くすることができ、その厚さも大きくでき
るので、より接着力を大きくすることができる。更に、
必要な箇所にのみ金属でなるバンプを形成すればよいの
で、コストの低下が図れる。

【０００９】また、これを配線用リードがテープ状のフ
ィルムに所定間隔で複数、形成されているＴＡＢ方式に
用いると、多数の端子を一度に接続するギャングボンデ
ィング方式によっても、接合不良が発生することがない
ので、半導体チップのボンディングパッドと配線用リー
ドとの接着を短時間に行うことができる。

【００１０】なお、本発明では、加圧、加熱によって接
着するだけでも接合性がよいので、超音波を加える必要
がない。そのため、ＣｕやＰｄなどの剛性のある材料で
バンプを形成しても、半導体チップのシリコン下地への
ダメージを生じることなく、良好な接合性を得る（接着
力を向上させる）ことができる。従って、微細化に適す
る強度のある材料でバンプを形成することができる。

【００１１】また、ボールが接着される前の配線用リー
ドの、ボールが近傍に接着されるべき先端部が、連接部
と一体的に形成されており、ボールを配線用リードに接
着させてワイヤを切った後に、配線用リードの連接部を
先端部から切り離すようにすれば、すなわち、ワイヤを
切断する際に、配線用リードの先端部が、端部でないよ
うにすれば、ワイヤの切断時における配線用リードの変
形を防止することができる。また、先端部と連接部とを
切断する際に、ボールに対して先端部と反対側の配線用
リードの部分に重しを乗せれば、先端部と連接部との切
断の際の変形をも防止することができる。

【００１２】更に、ボールを配線用リードに接着する際
に、配線用リードの表面に形成された酸化物を還元する
ガスの雰囲気中で行えば、配線用リードの表面酸化物が
除去できる。すなわち、金属であるボールと金属である
配線用リードとの間に酸化物を介在させることなく、接
着することができる。従って、接着力を向上し、接触不
良を減少させることができる。

【００１３】また、空気と反応して表面に酸化物を生成
しないパラシウム（Ｐｄ）で、配線用リードにメッキを
すれば、金属であるＰｄのみを介して、金属であるボー
ルと金属である配線用リードとが接着されるので、接着
力を向上し、接触不良を減少させることができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の各実施例について、図面を参
照して説明する。

【００１５】図２には、本発明で用いられるテープキャ
リア１０の平面図が示されている。このテープキャリア
１０は、例えばポリイミド樹脂でなる支持体１２と、配
線用リードである（例えばＣｕでなる）フィンガーリー
ド１１とから成る。フィンガーリード１１は複数集まっ
て、所定のパターンＰを形成しているが、この所定のパ
ターンＰが、テープキャリア１０に所定の間隔で複数、
形成されている。更に、フィンガーリード１１の先端部
１１ａは、ほぼ正方形の連接部１１ｂと接続して、１枚
のつながった板状になっている。なお、図１では、連接
部１１ｂは破線で示されている。

【００１６】このようなテープキャリア１０を、図１の
Ａに示すように、支持体１２が上方となる向きで、支持
台４１と、カバー４２との間に配設する。なお、支持台
４１は、図示しない真空排気系に接続され、真空吸着に
よりテープキャリア１０を保持している。更に、このと
き、カバー４２と、このテープキャリア１０との間に
は、間隙Ｓが形成されるようにする。この間隙Ｓには、
例えば水素（Ｈ₂ ）に２％〜１０％程度の窒素（Ｎ₂ ）
を加えたフォーミングガスが、矢印Ｆで示すように流れ
る。これにより、フィンガーリード１１の先端部１１ａ
及び連接部１１ｂの表面の図示しない酸化物（酸化銅）
を還元する。すなわち、フィンガーリード１１の表面か
ら酸化物が除去される。

【００１７】一方、公知の構造を有するキャピラリ３１
には、例えばＡｕでなるワイヤＷが貫通しており、その
先端には、公知のボールボンディング技術によりボール
３０が形成されている。このキャピラリ３１を、図１の
Ａに示すように降下させて、ボール３０をフィンガーリ
ード１１の先端部の近傍に当接させる。このとき、フィ
ンガーリード１１を温度２００〜２５０℃に加熱し、超
音波と圧力を加えて、ボール３０をフィンガーリード１
１に接着させる。次に、図１のＢに示すように、キャピ
ラリ３１を上昇させて、図示しない電気トーチにより、
ボール３０の上方でワイヤＷを切断する。従って、図１
のＣで示されるように、フィンガーリード１１の一部分
に、Ａｕでなるボール形状のバンプ２０が残される。な
お、本実施例では、ワイヤＷを切断する際に、フィンガ
ーリード１１の先端部１１ａが連接部１１ｂと一体的に
形成されている。そのため、ワイヤＷを切るときに、フ
ィンガーリード１１が図１のＣの一点鎖線で示すように
上方へと反るような変形は生じない。

【００１８】このようにして、ボンディングパッド２６
と接続すべきフィンガーリード１１上のすべての箇所に
バンプ２０が形成された後、このバンプ２０が形成され
たテープキャリア１０を、図３に示されるように、孔４
５ａを有したカット台４５に載置させる。このとき、連
接部１１ｂに関しバンプ２０と反対側のテープキャリア
１０の部分、すなわち支持体１２の上方に、重し４３を
乗せる。この状態で、図４に示すように、フィンガーリ
ード１１の連接部１１ｂを切り取るような四面に刃４４
ａを有したカッター４４を、矢印Ｇ方向に降下させて、
先端部１１ａから連接部１１ｂを切り落とす。

【００１９】そして、図５に示すように、このテープキ
ャリア１０を上下逆にして、バンプ２０と、半導体チッ
プ２５のボンディングパッド２６とが、（一点鎖線で示
すように）重なるように位置決めをする。そして、ボン
ディングパッド２６とフィンガーリード１１のバンプ２
０とを、ボンディングツール６’を降下させることによ
り、加圧、加熱することでボンディングパッド２６とフ
ィンガーリード１１とを接続する（図６）。

【００２０】本発明では、フィンガーリード１１とボン
ディングパッド２６とを接続するバンプ２０を、公知の
ボールボンディング技術を用いて形成しているので、従
来のメッキの形成方法に比べ、高純度材料で形成するこ
とができ、また厚さも大きくできる。従って、半導体チ
ップ２５のボンディングパッド２６との接着力を向上さ
せることができる。更に、フィンガーリード１１とボン
ディングパッド２６とを接着する必要な箇所にのみバン
プ２０となるボール３０を形成しているので、不必要な
箇所にまでバンプの金属を施してしまうメッキに比べ、
はるかにコストを低くすることができる。

【００２１】また、ボンディングパッド２６とフィンガ
ーリード１１とを接着するバンプ２０はほぼ球形状であ
り、加熱、加圧によってバンプ２０が変形するので、接
着時の面の当たりが悪くても、その当たり面の角度に応
じてバンプ２０が変形する。すなわち、接着面積が減る
ことがないので、接着力を向上させることができる。そ
のため、多数の端子を同時に接続しても、すなわちギャ
ングボンディング方式を用いても、接触不良が生じるこ
とがない。従って、ボンディングに必要な時間を短縮す
ることができる。

【００２２】次に、本発明の第２実施例について、図７
乃至図９を参照して説明するが、上記実施例と同様な部
分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略
する。

【００２３】本実施例のテープキャリア１０’は、上記
実施例と同様に、例えばポリイミド樹脂でなる支持体１
２と、例えばＣｕでなるフィンガーリード１１’（これ
は上記実施例と同様に所定のパターンで配設されてお
り、これがテープキャリア１０’に所定の間隔で複数、
形成されている）とから構成されている。また、フィン
ガーリード１１’の先端部１１ａ’は、四方から延びて
連接部１１ｂ’と一体的に形成されている。更に、本実
施例では、フィンガーリード１１’の露出部に、パラジ
ウムでなるメッキ層１３が施されている。このフィンガ
ーリード１１’の上方に、上記実施例と同様に、バンプ
２０’を形成する。すなわち、図７で示すように、フィ
ンガーリード１１’の先端部１１ａ’の近傍の位置で、
メッキ層１３上に、キャピラリ３１を貫通した（例えば
パラジウムでなる）ワイヤＷ’の先端に形成されたボー
ル３０’を接着する。そして、キャピラリ３１を上昇さ
せ、ワイヤＷ’をボール３０’の直上で切断する。この
ようにして、フィンガーリード１１’の接着部となるべ
き位置（のメッキ層１３上）にバンプ２０’を形成す
る。次に、図８に示されるように、上記実施例と同様
に、矢印Ｇ方向に降下するカッター４４で先端部１１
ａ’から連接部１１ｂ’を切り落とす。そして、ボンデ
ィングパッド２６とバンプ２０’とを位置合わせをした
後、図示しないボンディングツールを用いて、ボンディ
ングパッド２６とバンプ２０’とを加圧、加熱して、図
９に示されるように接着する。

【００２４】本実施例でも、上記実施例と同様に、高純
度の材料でなるバンプとすることができ、その厚さも大
きくすることができるので接着力を向上させることがで
きる。また、当たり面が悪くても、ボール形状のバンプ
２０’が変形して接着するので、大きな接着力が得ら
れ、多数の端子を一度に接着しても、接触不良が生じな
い。従って、ボンディングに必要な時間を短縮すること
ができる。加えて、本実施例では、フィンガーリード１
１’の表面をパラジウムによりメッキしたので、フィン
ガーリード１１’の表面に絶縁体である酸化物が形成さ
れることない。従って、上記実施例のようにフィンガー
リード１１にボール３０を接着する際に、フィンガーリ
ード１１の酸化物を除去するためにフォーミングガスを
流さずとも、酸化物が介在することがないので、フィン
ガーリード１１’とバンプ２０’との接着力が大きく、
接触不良も少ない。

【００２５】また、本実施例では、超音波を与えずと
も、大きな接着力が得られるので、強度があるパラジウ
ムなどの材料でバンプを形成しても、半導体チップ２５
のシリコン下地へのダメージがほとんどない。従って、
半導体装置の微細化が進んで、強度が要求される場合に
適応できるバンプを形成することができる。

【００２６】以上、本発明の各実施例について説明した
が、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発
明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

【００２７】例えば、上記実施例では、フィンガーリー
ド１１、１１’の連接部１１ｂ、１１ｂ’を切り落とす
際に、フィンガーリード１１、１１’の先端部１１ａ、
１１ａ’の変形を防ぐために、支持体１２に重し４３を
乗せた。しかしながら、カット台４５の孔４５ａの大き
さとカッターにより切り取られる部分の大きさとをほと
んど等しくすれば、その変形はごく小さいものとするこ
とができるので、重し４３を不要とすることができる。

【００２８】また、第１実施例では、バンプをＡｕでな
るようにしたが、他の材料、例えばＡｌでなるようにし
てもよい。更に、第２実施例では、バンプを強度のある
材料であるパラジウムを用いたが、他の強度のある材
料、例えば銅等で形成してもよい。なお、バンプを銅な
どの表面に酸化物を生じやすい材料で形成する場合に
は、半導体チップ２５のボンディングパッド２６との接
着の際にも、フォーミングガスを流して、表面酸化物を
除去すれば、接着力を向上させることができ、接触不良
もなくすことができる。

【００２９】上記実施例では、フィンガーリード１１、
１１’の先端部１１ａ、１１ａ’を１つの連接部１ｂ、
１１ｂ’に接続させるようにした。しかしながら、連接
部は、接着させたボールのワイヤを切断するときに先端
部の変形を防ぐために設けるので、連接部の形状や個数
は上記実施例に限定される必要はない。

【００３０】更に、上記実施例では、樹脂でなる支持体
１２とフィンガーリード１１、１１’から成る２層のテ
ープキャリア１０、１０’を用いたＴＡＢ構造について
述べたが、他の構造、例えば１層、３層のテープキャリ
アを用いたＴＡＢや、樹脂の支持体と２層の配線用リー
ドを有するエリアＴＡＢなどに用いてもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の半導体装置
の組立方法によれば、低コストで、半導体チップのボン
ディングパッドとフィンガーリードとを接続するバンプ
の材料の純度を高くすることができ、そのバンプの厚さ
も大きくできるので、接着力を向上させることができ
る。また、このバンプの形状がボール形状であり、接着
時には変形するので、半導体チップのボンディングパッ
ドの当たり面が悪くても、接着力が減少することがな
い。従って、半導体チップのボンディングパッドとフィ
ンガーリードとの接着力が大きいので、接触不良が生じ
ることがなく、半導体装置の組立工程における歩留まり
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における第１、第２及び第
３の組立工程を説明する図であり、Ａはボールがテープ
キャリアのフィンガーリードに接着される状態の第１の
組立工程を示し、Ｂはワイヤを切る直前の状態の第２の
組立工程を示し、Ｃはボール形状のバンプが形成された
状態の第３の組立工程を示している。

【図２】本発明の第１実施例に用いたテープキャリアの
平面図である。

【図３】本発明の第１実施例における第４の組立工程を
説明する図であり、カット台にテープキャリアが載置さ
れた状態を示す。

【図４】本発明の第１実施例における第５の組立工程を
説明する図であり、フィンガーリードの連接部を切り離
した状態を示す。

【図５】本発明の第１実施例における第６の組立工程を
説明する図であり、テープキャリアのフィンガーリード
に接着されたバンプの位置と半導体チップのボンディン
グパッドとの位置が調節された状態を示す。

【図６】本発明の第１実施例における第７の組立工程を
説明する図であり、バンプとボンディングパッドとを接
着させた状態を示す。

【図７】本発明の第２実施例における第１の組立工程を
説明する図であり、ワイヤの先端に形成されたボールを
フィンガーリードに接着させた後、ワイヤを切る直前の
状態を示したものである。

【図８】本発明の第２実施例における第２の組立工程を
説明する図であり、テープキャリアのフィンガーリード
の連接部を先端部から切り離した状態を示す。

【図９】本発明の第２実施例における第３の組立工程を
説明する図であり、バンプを介してボンディングパッド
とフィンガーリードとを接着させた状態を示す。

【図１０】本発明の従来例におけるフィンガーリードと
ボンディングパッドとを接着させる工程を示す図であ
る。

【符号の説明】１０、１０’……テープキャリア、１１、１１’……フ
ィンガーリード、１１ａ、１１ａ’……先端部、１１
ｂ、１１ｂ’……連接部、１２……支持体、１３……メ
ッキ層、２０、２０’……バンプ、２５……半導体チッ
プ、２６……ボンディングパッド、３０、３０’……ボ
ール、３１……キャピラリ、４２……カバー、４３……
重し、４４……カッター、Ｓ……間隙、Ｗ、Ｗ’……ワ
イヤ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワイヤ先端に形成されたボールを、配線
用リード上に接着し、前記ボールを前記配線用リード上に残すべく前記ワイヤ
を切った後、前記ボールを介して、前記配線用リードと半導体チップ
のボンディングパッドとを接着することを特徴とする半
導体装置の組立方法。
【請求項２】前記配線用リードがテープ状のフィルム
に、所定間隔で複数、形成されていることを特徴とする
請求項１に記載の半導体装置の組立方法。
【請求項３】前記ボールの材質が、金、アルミニウム、銅及びパラジウムのいずれかであることを特徴とする請
求項１に記載の半導体装置の組立方法。
【請求項４】前記ボールを接着する前の前記配線用リ
ードの、前記ボールが近傍に接着されるべき先端部が、
連接部と一体的に形成されており、前記ワイヤを切った後に、前記配線用リードの連接部を、前記配線用リードの先端
部から切断して除去することを特徴とする請求項１に記
載の半導体装置の組立方法。
【請求項５】前記連接部を切断する際に、前記ボールに対して、前記先端部と反対側の前記配線用
リードの部分に重しを乗せることを特徴とする請求項４
に記載の半導体装置の組立方法。
【請求項６】前記配線用リードの表面に形成された酸
化物を還元するガスの雰囲気中で、前記ボールが前記配
線用リード上に接着されることを特徴とする請求項１乃
至請求項５の何れかに記載の半導体装置の組立方法。
【請求項７】前記配線用リードの前記ボールが接着さ
れるべき表面にパラジウムメッキが施されていることを
特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の半導
体装置の組立方法。