JPS6135545A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の技術分野]
この発明は半導体装置の製造方法に関するものであり、
更に詳細には銅系ワイA7をボンディングワイヤとして
使用する場合の半導体装置の製造方法に関するものであ
る。
更に詳細には銅系ワイA7をボンディングワイヤとして
使用する場合の半導体装置の製造方法に関するものであ
る。
[発明の技術的背景]
従来、気密封止型や樹脂封止型の半導体装置においては
、半導体素子の電極パッドと外部リードとを接続するボ
ンディングワイヤとして金線が多く使用されているが、
金線を用いて構成された半導体装置には次のような問題
点があった。
、半導体素子の電極パッドと外部リードとを接続するボ
ンディングワイヤとして金線が多く使用されているが、
金線を用いて構成された半導体装置には次のような問題
点があった。
[背景技術の問題点]
既によく知られているように、金線をボンディングワイ
ヤとして高温で組立を行った場合、A1製の電極パッド
とボンディングワイヤとの接合部において金とA1との
化合物が生じ、この化合物の生成に伴って接合部の電気
的特性が劣化するという現象が起きる。 従って、金線
をボンディングワイヤとして使用した半導体装置におい
てはボンディングワイヤそれ自身の酸化などはなくても
接合部劣化の進行によって致命的な不良を生じやすいと
いう欠点があった。
ヤとして高温で組立を行った場合、A1製の電極パッド
とボンディングワイヤとの接合部において金とA1との
化合物が生じ、この化合物の生成に伴って接合部の電気
的特性が劣化するという現象が起きる。 従って、金線
をボンディングワイヤとして使用した半導体装置におい
てはボンディングワイヤそれ自身の酸化などはなくても
接合部劣化の進行によって致命的な不良を生じやすいと
いう欠点があった。
この金とA1との化合物反応は温度が高い程進行するの
で、従来の金線使用の半導体装置を高温下で使用するこ
とには問題があり、高温放置試験の結果も極めて低かっ
た。
で、従来の金線使用の半導体装置を高温下で使用するこ
とには問題があり、高温放置試験の結果も極めて低かっ
た。
一方、金線をボンディングワイヤとして使用する場合、
高価な金を必要とするため、半導体装置の製造コストが
高くなるという別の欠点もあった。
高価な金を必要とするため、半導体装置の製造コストが
高くなるという別の欠点もあった。
[発明の目的]
この発明の目的は、前記のごとき欠点を有しない半導体
装置の製造方法を提供することであり、更に詳細には、
半導体チップの電極バッドにおけるワイヤ接合部に欠陥
を生ずる恐れがなく、且つ高温耐久性が従来の半導体装
置よりも著しく高く、更には従来の半導体装置よりも安
価に製造することのできる半導体装置の製造方法を提供
することである。
装置の製造方法を提供することであり、更に詳細には、
半導体チップの電極バッドにおけるワイヤ接合部に欠陥
を生ずる恐れがなく、且つ高温耐久性が従来の半導体装
置よりも著しく高く、更には従来の半導体装置よりも安
価に製造することのできる半導体装置の製造方法を提供
することである。
[発明の概要]
この発明は、銅線や銅合金線等の銅系ワイヤをボンディ
ングワイヤとして使用した半導体装置の製造方法に関す
るものであり、この発明により得られた半導体装置は銅
系ワイヤをボンディングワイヤとして使用しく′いるた
め電極パッドのA1との間に望ましくない金属間化合物
を生成する恐れがなく、また高い導電率を有するととも
にA1ワイヤよりも耐蝕性及び癲械的強度において勝っ
ている。 そして、この発明による半導体装置の製造方
法は、ワイヤボンディング工程において銅系ワイヤの端
部に溶融ボール形成を行った後く該ボールを所定温度以
上の還元性ガス中で還元してから接合を行うことを特徴
とするものであり、この発明の方法によれば、銅系ワイ
ヤをボンディングワイヤとした半導体装置を実現するこ
とができる3[発明の実施例コ 第1図乃至第4図を参照して本発明の半導体装置の製造
方法に関する一実施例を説明する。
ングワイヤとして使用した半導体装置の製造方法に関す
るものであり、この発明により得られた半導体装置は銅
系ワイヤをボンディングワイヤとして使用しく′いるた
め電極パッドのA1との間に望ましくない金属間化合物
を生成する恐れがなく、また高い導電率を有するととも
にA1ワイヤよりも耐蝕性及び癲械的強度において勝っ
ている。 そして、この発明による半導体装置の製造方
法は、ワイヤボンディング工程において銅系ワイヤの端
部に溶融ボール形成を行った後く該ボールを所定温度以
上の還元性ガス中で還元してから接合を行うことを特徴
とするものであり、この発明の方法によれば、銅系ワイ
ヤをボンディングワイヤとした半導体装置を実現するこ
とができる3[発明の実施例コ 第1図乃至第4図を参照して本発明の半導体装置の製造
方法に関する一実施例を説明する。
第1図乃至第4図において、1Aはリードフレームのア
イランド部、1Bはリードフレームのリード部、2は該
アイランド部1A上に接続層を介して接着された半導体
チップ、2Aは該半導体チップ2上に形成されたA1製
の電極パッド、3はリードフレームが載置されているヒ
ータ、4は銅系ワイヤ5を誘導し圧接するキャピラリ、
6はヒータ3の上方空間を覆うように設けられた可動カ
バー、7は銅系ワイヤ5を切断しボールを形成するため
の酸水素トーチである。 ヒータ3はワイヤボンダのX
Yステージ上に搭載されており、XYステージとともに
水平面内で移動しうるようになっている。 可動カバー
6にはキャピラリ4よりも径の大きな孔eaIfi貫設
され、該孔6a内にキャピラリ4が侵入しうるようにな
っている。
イランド部、1Bはリードフレームのリード部、2は該
アイランド部1A上に接続層を介して接着された半導体
チップ、2Aは該半導体チップ2上に形成されたA1製
の電極パッド、3はリードフレームが載置されているヒ
ータ、4は銅系ワイヤ5を誘導し圧接するキャピラリ、
6はヒータ3の上方空間を覆うように設けられた可動カ
バー、7は銅系ワイヤ5を切断しボールを形成するため
の酸水素トーチである。 ヒータ3はワイヤボンダのX
Yステージ上に搭載されており、XYステージとともに
水平面内で移動しうるようになっている。 可動カバー
6にはキャピラリ4よりも径の大きな孔eaIfi貫設
され、該孔6a内にキャピラリ4が侵入しうるようにな
っている。
可動カバー6とヒータ3との間の空間には図示しない還
元ガス供給装置から還元性ガス8が供給され、この還元
性ガス8は可動カバー6の孔6aを通って図示矢印のよ
う(キャピラリ4の外周に沿って外部へ排出されるよう
になっている。
元ガス供給装置から還元性ガス8が供給され、この還元
性ガス8は可動カバー6の孔6aを通って図示矢印のよ
う(キャピラリ4の外周に沿って外部へ排出されるよう
になっている。
次に、前記のごとき構成のワイヤホンダによってワイヤ
ボンディングを行う際の各部の作動について説明する。
ボンディングを行う際の各部の作動について説明する。
酸水素トーチ7から吹き出されるガス焔によってキャピ
ラリ4の出口において切ic’れた銅系ワイヤ5 GE
L m 1図に示すようにキレピラリ4の出口において
ボール5aを形成している。 この状態でキャピラリ4
が半導体チップ2の電極パッド2△に向かって下降され
ると銅系ワイヤ5も下降してボール5aが電極パッド2
Aに圧着されて潰れ、その結果、電極パッド2Aに銅系
ワイヤ5が接合される。 この場合、ボール形成時ボー
ルは溶融温度以上(たとえば1000℃以上)に温度が
上昇しており、また半導体チップ2はヒータ3により所
望温度(たとえば300℃)に加熱されている。
ラリ4の出口において切ic’れた銅系ワイヤ5 GE
L m 1図に示すようにキレピラリ4の出口において
ボール5aを形成している。 この状態でキャピラリ4
が半導体チップ2の電極パッド2△に向かって下降され
ると銅系ワイヤ5も下降してボール5aが電極パッド2
Aに圧着されて潰れ、その結果、電極パッド2Aに銅系
ワイヤ5が接合される。 この場合、ボール形成時ボー
ルは溶融温度以上(たとえば1000℃以上)に温度が
上昇しており、また半導体チップ2はヒータ3により所
望温度(たとえば300℃)に加熱されている。
一方、可動カバー6の下側の空間には還元性ガス8(こ
の実施例では、N2 +8210%の組成のガス)が供
給されており、従って、この還元性ガス8中に置かれた
200℃以上のボール5aの表面は還元された状態にあ
る。
の実施例では、N2 +8210%の組成のガス)が供
給されており、従って、この還元性ガス8中に置かれた
200℃以上のボール5aの表面は還元された状態にあ
る。
電極パッド2Aへの接合が終了すると直ちにキャピラリ
4は上昇し、これに伴って、電極バッド2A上には銅系
ワイヤ5が直立する。 そして第2図に示すようにキャ
ピラリ4の先端が酸水素トーチ7の先端よりもやや上方
の位置に達すると、酸水素トーチ7の火焔によって銅系
ワイヤ5が切断−されると同時に、その切断端に溶融状
態のボール5aが形成される。 そして電極バッド2A
上に直立したワイヤ5Aはキャピラリ4内の銅系ワイヤ
5どは分離されてボンディングワイヤとなる。
4は上昇し、これに伴って、電極バッド2A上には銅系
ワイヤ5が直立する。 そして第2図に示すようにキャ
ピラリ4の先端が酸水素トーチ7の先端よりもやや上方
の位置に達すると、酸水素トーチ7の火焔によって銅系
ワイヤ5が切断−されると同時に、その切断端に溶融状
態のボール5aが形成される。 そして電極バッド2A
上に直立したワイヤ5Aはキャピラリ4内の銅系ワイヤ
5どは分離されてボンディングワイヤとなる。
酸水素トーチ7(、L図示の二点鎖線のように上向きに
回動され、これによりキャピラリ4の出口から突出した
銅系ワイ175の先端にもボール5aが形成されて次の
ボンディングのための準備がなされる。 なお、この場
合も、可動カバー6の孔6aを通って可動カバー6の下
側から還元性ガス8が矢印のようにキャピラリ4の先端
周辺を流れるため、ワイヤのボール5aは還元された状
態となる。
回動され、これによりキャピラリ4の出口から突出した
銅系ワイ175の先端にもボール5aが形成されて次の
ボンディングのための準備がなされる。 なお、この場
合も、可動カバー6の孔6aを通って可動カバー6の下
側から還元性ガス8が矢印のようにキャピラリ4の先端
周辺を流れるため、ワイヤのボール5aは還元された状
態となる。
電極バッド2A上に直立されたワイヤ5Aは図示しない
部材により第3図のように水平に曲げた後、可動カバー
6を移動させて半導体チップ2とリード部1Bとの周辺
を可動カバー6で覆うとともに可動カバー6の下側の空
間内に還元性ガス8を矢印のごとく流してワイヤ5Aの
先端のボール−5aを還元状態に保つと同時にリード部
1Bの表面も還元状態にする。 なお、この場合もリー
ド部1Bはヒータ3によって200℃以上の所定温度に
加熱される。
部材により第3図のように水平に曲げた後、可動カバー
6を移動させて半導体チップ2とリード部1Bとの周辺
を可動カバー6で覆うとともに可動カバー6の下側の空
間内に還元性ガス8を矢印のごとく流してワイヤ5Aの
先端のボール−5aを還元状態に保つと同時にリード部
1Bの表面も還元状態にする。 なお、この場合もリー
ド部1Bはヒータ3によって200℃以上の所定温度に
加熱される。
リード部1Bにワイヤボンディングを行う時には可動カ
バー6を移動させて該可動カバー6に設けた別の孔6b
をリード部1Bの上に位置決めした後、該孔6bととも
に連動するボンディングツール9を該孔6b内に下降さ
せてワイヤ5への先端のボール5aをリード1B上に圧
接且つ圧潰させてリードボンディングを行う。
バー6を移動させて該可動カバー6に設けた別の孔6b
をリード部1Bの上に位置決めした後、該孔6bととも
に連動するボンディングツール9を該孔6b内に下降さ
せてワイヤ5への先端のボール5aをリード1B上に圧
接且つ圧潰させてリードボンディングを行う。
なお、第4図において、10はボンディングツール9を
案内するガイドローラである。
案内するガイドローラである。
[発明の効果]
以上のごとき本発明の方法によって製造した半導体装置
と従来方法による(すなわちAl1線でワイヤボンディ
ングした)装置とを同一条件で高温放置して比較したと
ころ、従来の半導体装置は400時間で全体の25%が
不良となり、600時間後には全数が不良となったのに
反し、本発明の半導体装置は1200時間経過しても全
く不良品の発生がなかった。
と従来方法による(すなわちAl1線でワイヤボンディ
ングした)装置とを同一条件で高温放置して比較したと
ころ、従来の半導体装置は400時間で全体の25%が
不良となり、600時間後には全数が不良となったのに
反し、本発明の半導体装置は1200時間経過しても全
く不良品の発生がなかった。
一方、従来の半導体装置と本発明により得られた半導体
装置に対して熱サイクル試験とワイヤの機械的強度テス
トを実施して比較したところ、熱サイクル試験でも本発
明の半導体装置は従来の半導体装置よりもはるかに良い
成績を示した。 また、ワイヤの引張強度にJ3いても
銅線ワイA7の場合には従来の金線ワイヤの場合の2〜
2.5倍の強度を示し、銅合金線(AIJ20%含有)
の場合は従来の金線ワイヤの場合の3〜5倍の強度を示
すことがわかった。
装置に対して熱サイクル試験とワイヤの機械的強度テス
トを実施して比較したところ、熱サイクル試験でも本発
明の半導体装置は従来の半導体装置よりもはるかに良い
成績を示した。 また、ワイヤの引張強度にJ3いても
銅線ワイA7の場合には従来の金線ワイヤの場合の2〜
2.5倍の強度を示し、銅合金線(AIJ20%含有)
の場合は従来の金線ワイヤの場合の3〜5倍の強度を示
すことがわかった。
以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、次
のような効果を得ることのできる半導体装置の製造方法
が提供−される。
のような効果を得ることのできる半導体装置の製造方法
が提供−される。
(1) 従来の半導体装置よりも熱サイクルや高温放置
に対して極めて耐久性の高い半導体装置が実現する。
に対して極めて耐久性の高い半導体装置が実現する。
(ii) 従来の半導体装置よりも材料コストが安く
、且つ歩留りの高い、安価な製造コスj・の半導体装置
を実現できる。
、且つ歩留りの高い、安価な製造コスj・の半導体装置
を実現できる。
(iii ) 信頼性の高い、大電力用の樹脂封止型
半導体装置を実現することができる。 なお、前記実施
例ではワイヤの切断とボール形成を酸水素トーチで行う
場合のみを示したが、レーザートーチや電気トーチを使
用してもよいことは当然である。 また、実施例は本発
明方法を限定するものではなく、本発明が種々の変形を
以て実施しうろことは明らかである。
半導体装置を実現することができる。 なお、前記実施
例ではワイヤの切断とボール形成を酸水素トーチで行う
場合のみを示したが、レーザートーチや電気トーチを使
用してもよいことは当然である。 また、実施例は本発
明方法を限定するものではなく、本発明が種々の変形を
以て実施しうろことは明らかである。
第1図乃至第4図は本発明方法の一実施例を示す概略図
である。 1A・・・(リードフレームの)アイランド部、1B・
・・(リードフレームの)゛リード部、 2・・・半
導体チップ、 2A・・・電極パッド、 3・・・ヒー
タ、4・・・キャピラリ、5・・・銅系ワイヤ、 5a
・・・ボール、 6・・・可動カバー、 7・・・トー
チ、 8・・・還元性ガス、 9・・・ボンディングツ
ール。 第1図 第3図 ら 第2図
である。 1A・・・(リードフレームの)アイランド部、1B・
・・(リードフレームの)゛リード部、 2・・・半
導体チップ、 2A・・・電極パッド、 3・・・ヒー
タ、4・・・キャピラリ、5・・・銅系ワイヤ、 5a
・・・ボール、 6・・・可動カバー、 7・・・トー
チ、 8・・・還元性ガス、 9・・・ボンディングツ
ール。 第1図 第3図 ら 第2図
Claims (1)
- 1 半導体チップの電極パッドと外部リードとを接続す
るワイヤとして銅線や銅合金線等の銅系ワイヤを使用す
る半導体装置の製造方法であつて、該銅系ワイヤの端部
に溶融ボール形成を行った後に該ボールを200℃以上
の還元性ガス中で還元し、しかる後に該ボールを該電極
パッド又は外部リードに接合させることを特徴とする半
導体装置の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15559184A JPS6135545A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | 半導体装置の製造方法 |
| KR1019850004374A KR900005348B1 (ko) | 1984-07-27 | 1985-06-20 | 반도체장치의 제조방법 |
| US06/759,273 US4732313A (en) | 1984-07-27 | 1985-07-26 | Apparatus and method for manufacturing semiconductor device |
| DE8585109406T DE3577371D1 (de) | 1984-07-27 | 1985-07-26 | Apparat zum herstellen einer halbleiteranordnung. |
| EP85109406A EP0169574B1 (en) | 1984-07-27 | 1985-07-26 | Apparatus for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15559184A JPS6135545A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6135545A true JPS6135545A (ja) | 1986-02-20 |
| JPH0325019B2 JPH0325019B2 (ja) | 1991-04-04 |
Family
ID=15609376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15559184A Granted JPS6135545A (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6135545A (ja) |
| KR (1) | KR900005348B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09134982A (ja) * | 1995-11-08 | 1997-05-20 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
-
1984
- 1984-07-27 JP JP15559184A patent/JPS6135545A/ja active Granted
-
1985
- 1985-06-20 KR KR1019850004374A patent/KR900005348B1/ko not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09134982A (ja) * | 1995-11-08 | 1997-05-20 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR900005348B1 (ko) | 1990-07-27 |
| JPH0325019B2 (ja) | 1991-04-04 |
| KR860001477A (ko) | 1986-02-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |