JPS62136833A - 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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体装置の製造方法に関し、特にICや
トランジスタなどの製造工程において、金属ワイヤを接
続するワイヤボンディング方法に関するものである。
トランジスタなどの製造工程において、金属ワイヤを接
続するワイヤボンディング方法に関するものである。
第3図は従来のワイヤボンディング方法を模式的に示し
たものである。図において、1は金ワイヤ、2は半導体
チップ、3は半導体チップ2上に形成されたアルミ電極
、4は恨めつき等の表面処理が施された銅合金リード、
5はボンディングツールであるキャピラリチップである
。
たものである。図において、1は金ワイヤ、2は半導体
チップ、3は半導体チップ2上に形成されたアルミ電極
、4は恨めつき等の表面処理が施された銅合金リード、
5はボンディングツールであるキャピラリチップである
。
従来のワイヤボンディング方法では、金ワイヤ1の先端
をアーク入熱で溶融させ、これを凝固させてボール部1
aを形成し、このボール部1aをアルミ電極3にボール
ボンディングした後(第3図(a)、 (b)参照)、
金ワイヤ1の他端側をリード4にステッチボンディング
するようにしており(第3図(C)、 (dl参照)、
又ワイヤ1の接合には主として超音波併用熱圧着方式が
用いられている。
をアーク入熱で溶融させ、これを凝固させてボール部1
aを形成し、このボール部1aをアルミ電極3にボール
ボンディングした後(第3図(a)、 (b)参照)、
金ワイヤ1の他端側をリード4にステッチボンディング
するようにしており(第3図(C)、 (dl参照)、
又ワイヤ1の接合には主として超音波併用熱圧着方式が
用いられている。
以上のように従来のこの種の半導体装置においては、ボ
ンディング用金属ワイヤとして金ワイヤが使用されてい
るが、この場合コストが高くつくことと、半導体チップ
2上のアルミ電極3との接合部の長期信顛性が低いとい
う欠点があるため、金に代わる材料及びそのボンディン
グ技術が種々検討されている。
ンディング用金属ワイヤとして金ワイヤが使用されてい
るが、この場合コストが高くつくことと、半導体チップ
2上のアルミ電極3との接合部の長期信顛性が低いとい
う欠点があるため、金に代わる材料及びそのボンディン
グ技術が種々検討されている。
ここで材料原価低減及び素子の長期信頼性向上という観
点から、金属ワイヤを金から銅に代える場合について考
える。金属ワイヤを電極にボンディングする場合、良好
な接合状態を得るためには金属ワイヤの硬さと電極の硬
さとが近似しているのが望ましい、従来の金ワイヤを用
いる場合には半導体チップのアルミ電極の硬さはビッカ
ース硬さでHv35〜40であるが、−aの銅ワイヤの
硬さはビッカース硬さでHv45以上であり、従って一
般の銅ワイヤをそのまま従来のアルミ電極に接合しよう
とするとボンディング性が悪いという問題が生じ、この
問題を解消するため超音波出力を、例えば振幅0.2〜
0.3μm程度に増大させると、第4図に示されるよう
に、アルミ電tJi3aが接合部周囲に排斥されて銅ワ
イヤ10のボール10aが半導体チップ2に当り、電極
3及び半導体チップ2が損傷を受けるおそれがある。
点から、金属ワイヤを金から銅に代える場合について考
える。金属ワイヤを電極にボンディングする場合、良好
な接合状態を得るためには金属ワイヤの硬さと電極の硬
さとが近似しているのが望ましい、従来の金ワイヤを用
いる場合には半導体チップのアルミ電極の硬さはビッカ
ース硬さでHv35〜40であるが、−aの銅ワイヤの
硬さはビッカース硬さでHv45以上であり、従って一
般の銅ワイヤをそのまま従来のアルミ電極に接合しよう
とするとボンディング性が悪いという問題が生じ、この
問題を解消するため超音波出力を、例えば振幅0.2〜
0.3μm程度に増大させると、第4図に示されるよう
に、アルミ電tJi3aが接合部周囲に排斥されて銅ワ
イヤ10のボール10aが半導体チップ2に当り、電極
3及び半導体チップ2が損傷を受けるおそれがある。
この発明は、以上のような問題点を鑑み、電極及び半導
体チップが損傷を受けることなく、金属ワイヤと電極と
を良好に接合できる半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的としている。
体チップが損傷を受けることなく、金属ワイヤと電極と
を良好に接合できる半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的としている。
ところで超音波併用熱圧着ボンディングにおける接合性
について見ると、良好な接合状態を得るためには、材料
表面の酸化皮膜等の吸着物を十分に破壊、除去すること
、及び接合界面における材料の塑性変形により、酸化膜
破壊後の新生面同志の接触面積を拡大することが極めて
重要である。
について見ると、良好な接合状態を得るためには、材料
表面の酸化皮膜等の吸着物を十分に破壊、除去すること
、及び接合界面における材料の塑性変形により、酸化膜
破壊後の新生面同志の接触面積を拡大することが極めて
重要である。
ここで金属ワイヤの表面酸化について見ると、金表面は
酸化されにくいのに対し、銅、アルミニウム等はその表
面が酸化されやすいという性質を有し、そのため従来の
金具外′のワイヤを用いる場合は、ボール形成について
はこれを不活性ガス雰囲気で行なっていたが、ボールボ
ンディングについてはこれを大気中で行なうのが一般的
であった。
酸化されにくいのに対し、銅、アルミニウム等はその表
面が酸化されやすいという性質を有し、そのため従来の
金具外′のワイヤを用いる場合は、ボール形成について
はこれを不活性ガス雰囲気で行なっていたが、ボールボ
ンディングについてはこれを大気中で行なうのが一般的
であった。
従ってこのような従来のワイヤボンディング方法によっ
て銅ワイヤのボンディングを行なうようにすると、ボー
ル表面がボール形成以後において酸化され、又同時にア
ルミ電極表面の酸化も進行し、ワイヤと電極の硬さの違
いに加え、この酸化膜が原因になって良好なボンディン
グ性が得られず、上述のように大きな超音波出力が必要
であった訳である。
て銅ワイヤのボンディングを行なうようにすると、ボー
ル表面がボール形成以後において酸化され、又同時にア
ルミ電極表面の酸化も進行し、ワイヤと電極の硬さの違
いに加え、この酸化膜が原因になって良好なボンディン
グ性が得られず、上述のように大きな超音波出力が必要
であった訳である。
従って半導体チップの電極とリードとのワイヤボンディ
ングを行なう際に、金属ワイヤのボール形成及びポール
ボンディングを不活性ガス雰囲気中で行なうよう□にす
れば、ボール及び電極の表面酸化を防止でき、低い超音
波出力でもってポールボンディングできるものと考えら
れる。
ングを行なう際に、金属ワイヤのボール形成及びポール
ボンディングを不活性ガス雰囲気中で行なうよう□にす
れば、ボール及び電極の表面酸化を防止でき、低い超音
波出力でもってポールボンディングできるものと考えら
れる。
しかるにこの場合、ボール形成前に不活性ガス雰囲気中
に放電電極を挿入し、ボール形成後これを取り出す必要
があるが、従来の製造方法では、当然のことながら、か
かる点については何ら考慮されておらず、この放電電極
の形状等に起因して該電極の出し入れの際に不活性ガス
雰囲気中に酸素ガス等が混入する等、不活性ガス雰囲気
が乱されて、ボンディング性に悪影響を与えることが懸
念される。
に放電電極を挿入し、ボール形成後これを取り出す必要
があるが、従来の製造方法では、当然のことながら、か
かる点については何ら考慮されておらず、この放電電極
の形状等に起因して該電極の出し入れの際に不活性ガス
雰囲気中に酸素ガス等が混入する等、不活性ガス雰囲気
が乱されて、ボンディング性に悪影響を与えることが懸
念される。
そこでこの発明は、半導体チップ上の電極とリードとを
金属ワイヤを用いて結線する半導体装置の製造方法にお
いて、金属ワイヤのボール形成及びポールボンディング
を不活性ガス雰囲気中で行ない、その際ボール形成に用
いる放電電極として、先端に球面を有する棒状のものを
用いるようにしたものである。
金属ワイヤを用いて結線する半導体装置の製造方法にお
いて、金属ワイヤのボール形成及びポールボンディング
を不活性ガス雰囲気中で行ない、その際ボール形成に用
いる放電電極として、先端に球面を有する棒状のものを
用いるようにしたものである。
この発明においては、不活性ガス雰囲気中でボール形成
及びポールボンディングを行なうようにしたことから、
ボール及び電極の表面酸化が防止され、又放電電極とし
て先端に球面を有する棒状のものを用いたことから、放
電電極の出し入れの際に不活性ガス雰囲気が乱されるこ
とがなく、これにより低い超音波出力でもって金属ワイ
ヤが半導体チップの電極に良好にポールボンディングさ
れるものである。
及びポールボンディングを行なうようにしたことから、
ボール及び電極の表面酸化が防止され、又放電電極とし
て先端に球面を有する棒状のものを用いたことから、放
電電極の出し入れの際に不活性ガス雰囲気が乱されるこ
とがなく、これにより低い超音波出力でもって金属ワイ
ヤが半導体チップの電極に良好にポールボンディングさ
れるものである。
以下、本発明の実施例を図について説明する。
第1図及び第2図は本発明の一実施例による半導体装置
の製造方法を示す。図において、第3図及び第4図と同
一符号は同図と同一のものを示し、10は銅ワイヤ、1
0aはボール、11は先端に球面11aを有する丸棒状
の放電電極、12はアーク、13は不活性ガス雰囲気で
ある。
の製造方法を示す。図において、第3図及び第4図と同
一符号は同図と同一のものを示し、10は銅ワイヤ、1
0aはボール、11は先端に球面11aを有する丸棒状
の放電電極、12はアーク、13は不活性ガス雰囲気で
ある。
本実施例の方法では、まず不活性ガス雰囲気13を形成
し、この不活性ガス雰囲気13に放電電極11を挿入し
、該雰囲気13中で銅ワイヤ10と放電電極11との間
に高電圧を印加する。すると銅ワイヤ10と放電電極1
1との間に放電が起こってアーク12が形成され、銅ワ
イヤ10の先端に熱が投与されてボール10aが形成さ
れる。
し、この不活性ガス雰囲気13に放電電極11を挿入し
、該雰囲気13中で銅ワイヤ10と放電電極11との間
に高電圧を印加する。すると銅ワイヤ10と放電電極1
1との間に放電が起こってアーク12が形成され、銅ワ
イヤ10の先端に熱が投与されてボール10aが形成さ
れる。
こうしてボール10aが形成されると、上記不活性ガス
雰囲気13中から放電電極12を取り出すとともに、該
雰囲気13中で、キャピラリチップ5を用いてボール1
0aを半導体チップ2のアルミ電極3に押圧し、これに
振幅0.1μmの超音波振動を印加する。するとボール
10aが変形してボール10aとアルミ電極3とが接合
されるので、その後従来と同様に銅ワイヤ10の他端を
リード4にステッチボンディングする。
雰囲気13中から放電電極12を取り出すとともに、該
雰囲気13中で、キャピラリチップ5を用いてボール1
0aを半導体チップ2のアルミ電極3に押圧し、これに
振幅0.1μmの超音波振動を印加する。するとボール
10aが変形してボール10aとアルミ電極3とが接合
されるので、その後従来と同様に銅ワイヤ10の他端を
リード4にステッチボンディングする。
以上のような本実施例の方法では、ボール形成及びボー
ルボンディングを不活性ガス雰囲気中で行なうようにし
たので、ボール及びアルミ電極表面の酸化を防止でき、
又放電電極として先端に球面を有する丸棒状のものを用
いるようにしたので、放電電極の出し入れの際に不活性
ガス雰囲気が乱されることがなく、その結果超音波出力
として従来0.2〜0.3μm程度の振幅が必要であっ
たのが、0.1.lJm程度の振幅で良く、電極及び半
導体チップが損傷を受けることなく、銅のワイヤを良好
にアルミ電極に接合でき、これにより現在ワイヤボンデ
ィングに用いられている金ワイヤに代えて低廉な銅ワイ
ヤの使用が可能となり、大幅な材料原価低減及び接合部
の長期信頼性向上が実現できる4なお上記実施例では金
属ワイヤとして銅ワイヤを用いた場合について説明した
が、この金属ワイヤの材料はパラジウム、アルミニウム
、銀あるいはこれらの低元素添加合金、又は低元素添加
銅合金であってもよい。
ルボンディングを不活性ガス雰囲気中で行なうようにし
たので、ボール及びアルミ電極表面の酸化を防止でき、
又放電電極として先端に球面を有する丸棒状のものを用
いるようにしたので、放電電極の出し入れの際に不活性
ガス雰囲気が乱されることがなく、その結果超音波出力
として従来0.2〜0.3μm程度の振幅が必要であっ
たのが、0.1.lJm程度の振幅で良く、電極及び半
導体チップが損傷を受けることなく、銅のワイヤを良好
にアルミ電極に接合でき、これにより現在ワイヤボンデ
ィングに用いられている金ワイヤに代えて低廉な銅ワイ
ヤの使用が可能となり、大幅な材料原価低減及び接合部
の長期信頼性向上が実現できる4なお上記実施例では金
属ワイヤとして銅ワイヤを用いた場合について説明した
が、この金属ワイヤの材料はパラジウム、アルミニウム
、銀あるいはこれらの低元素添加合金、又は低元素添加
銅合金であってもよい。
以上のように本発明によれば、半導体チップ上の電極と
リードとを金属ワイヤを用いて結線する半導体装置の製
造方法において、金属ワイヤのボール形成及びポールボ
ンディングを不活性ガス雰囲気中で行ない、その際、放
電電極として先端に球面を有する棒状のものを用いるよ
うにしたので、電極及び半導体チップが損傷を受けるこ
となく、金属ワイヤと電極とを良好に接合でき、金ワイ
ヤに代えて低廉な金属ワイヤの使用が可能になるという
効果がある。
リードとを金属ワイヤを用いて結線する半導体装置の製
造方法において、金属ワイヤのボール形成及びポールボ
ンディングを不活性ガス雰囲気中で行ない、その際、放
電電極として先端に球面を有する棒状のものを用いるよ
うにしたので、電極及び半導体チップが損傷を受けるこ
となく、金属ワイヤと電極とを良好に接合でき、金ワイ
ヤに代えて低廉な金属ワイヤの使用が可能になるという
効果がある。
第1図は本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
におけるアーク放電時の状態を示す図、第2図(al〜
(dlは各々上記方法におけるワイヤボンディングを模
式的に示す図、第3図(al〜(dlは各々従来の方法
を示す模式図、第4図は発明が解決しようとする問題点
を説明するための図である。 2・・・半導体チップ、3・・・電極、4・・・リード
、10・・・銅ワイヤ(金属ワイヤ)、11・・・放電
電極、11a・・・球面、13・・・不活性ガス雰囲気
。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
におけるアーク放電時の状態を示す図、第2図(al〜
(dlは各々上記方法におけるワイヤボンディングを模
式的に示す図、第3図(al〜(dlは各々従来の方法
を示す模式図、第4図は発明が解決しようとする問題点
を説明するための図である。 2・・・半導体チップ、3・・・電極、4・・・リード
、10・・・銅ワイヤ(金属ワイヤ)、11・・・放電
電極、11a・・・球面、13・・・不活性ガス雰囲気
。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- (1)半導体チップ上の電極とリードとを金属ワイヤを
用いて結線する半導体装置の製造方法において、 不活性ガス雰囲気中で、金属ワイヤと放電電極との間に
高電圧を印加して金属ワイヤの先端に放電によってボー
ルを形成するとともに、該ボールを半導体チップ上の電
極にボンディングし、その際、放電電極として、先端に
球面を有する棒状のものを用いることを特徴とする半導
体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60278643A JPS62136833A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60278643A JPS62136833A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62136833A true JPS62136833A (ja) | 1987-06-19 |
Family
ID=17600134
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60278643A Pending JPS62136833A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62136833A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102554526A (zh) * | 2012-01-18 | 2012-07-11 | 福建福顺半导体制造有限公司 | 一种半导体器件铜线焊接铜球保护方法及其保护装置 |
-
1985
- 1985-12-10 JP JP60278643A patent/JPS62136833A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102554526A (zh) * | 2012-01-18 | 2012-07-11 | 福建福顺半导体制造有限公司 | 一种半导体器件铜线焊接铜球保护方法及其保护装置 |
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