JPS62150729A - 半導体装置 - Google Patents
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- H01L2224/48617—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950 °C
- H01L2224/48624—Aluminium (Al) as principal constituent
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- H01L2924/20—Parameters
- H01L2924/207—Diameter ranges
- H01L2924/20757—Diameter ranges larger or equal to 70 microns less than 80 microns
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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体装置に関し、特にICやトランジス
タなど、半導体チップ上の電極とリードとを金属ワイヤ
を用いて結線して構成される半導体装置に関するもので
ある。
タなど、半導体チップ上の電極とリードとを金属ワイヤ
を用いて結線して構成される半導体装置に関するもので
ある。
第4図は従来のこの種の半導体装置におけるワイヤボン
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・ノブ、3は半導体チッ
プ2上に形成されたアルミ電極、4は銀めっき等の表面
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。
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・ノブ、3は半導体チッ
プ2上に形成されたアルミ電極、4は銀めっき等の表面
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laをアルミ電極3にボール
ボンディングした後(第4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4図(C1,(d)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laをアルミ電極3にボール
ボンディングした後(第4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4図(C1,(d)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
上のアルミ電極との接合部の長期信頼性が低いという欠
点があるため、金に代わる材料及びそのボンディング技
術が種々に検討されている。
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
上のアルミ電極との接合部の長期信頼性が低いという欠
点があるため、金に代わる材料及びそのボンディング技
術が種々に検討されている。
しかるに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
ついて考えると、従来の半導体装置において、銅ワイヤ
をそのまま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
め超音波出力を増大させると、第5図に示されるように
、アルミ電極3aが接合部周囲に排斥されて銅ワイヤ1
0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。
という観点から、金属ワイヤを金から銅に代える場合に
ついて考えると、従来の半導体装置において、銅ワイヤ
をそのまま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
め超音波出力を増大させると、第5図に示されるように
、アルミ電極3aが接合部周囲に排斥されて銅ワイヤ1
0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に鑑み、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を提供することを目的と
している。
そして本件発明者は、上述の問題点を解消すべく鋭意研
究した結果、次のようなことを見い出した。
究した結果、次のようなことを見い出した。
■ まず条件を変えて電極の膜質を調質し、これに銅ワ
イヤをボールボンディングしたところ、調質条件によっ
ては低い超音波出力でもって良好な接合状態が得られた
。従って調質条件をうまく設定してやれば、電極及び半
導体チップに損傷を与えることなく、銅ワイヤと電極と
を良好に接合できるものと考えられるが、この場合この
種の半導体装置における大量生産性を考慮すると、調質
条件を評価してボンディング性に対する電極の膜質を保
証してやる必要がある。 ヨ
■ またボンディング用キャピラリチップを用いて純銅
ボールを電極に押圧し、その際の電極の変形量、即ちく
ぼみ深さと接合状態との関係について調べたところ、両
者の間には強い相関関係が見られ、直径70〜75μm
の純銅ボールを加圧力200〜300 g fで加圧し
た際に、くぼみ深さが0.1〜0.6μmの範囲となる
ような膜質の電極を用いた時に低い超音波出力でもって
良好な接合状態が得られた(第6図参照)。従って直径
70〜75μmの純銅ボールを加圧力200〜300
g fで加圧し、くぼみ深さが0.1〜0.6μmの範
囲内にあるか否かを判断することによって上述の調質条
件の評価を行なえるものと考えられる。
イヤをボールボンディングしたところ、調質条件によっ
ては低い超音波出力でもって良好な接合状態が得られた
。従って調質条件をうまく設定してやれば、電極及び半
導体チップに損傷を与えることなく、銅ワイヤと電極と
を良好に接合できるものと考えられるが、この場合この
種の半導体装置における大量生産性を考慮すると、調質
条件を評価してボンディング性に対する電極の膜質を保
証してやる必要がある。 ヨ
■ またボンディング用キャピラリチップを用いて純銅
ボールを電極に押圧し、その際の電極の変形量、即ちく
ぼみ深さと接合状態との関係について調べたところ、両
者の間には強い相関関係が見られ、直径70〜75μm
の純銅ボールを加圧力200〜300 g fで加圧し
た際に、くぼみ深さが0.1〜0.6μmの範囲となる
ような膜質の電極を用いた時に低い超音波出力でもって
良好な接合状態が得られた(第6図参照)。従って直径
70〜75μmの純銅ボールを加圧力200〜300
g fで加圧し、くぼみ深さが0.1〜0.6μmの範
囲内にあるか否かを判断することによって上述の調質条
件の評価を行なえるものと考えられる。
そこでこの発明に係る半導体装置は、半導体チップ上の
電極として、直径70〜75μmの純銅ボールを加圧力
200〜300 g fで加圧した時にくぼみ深さが0
.1〜0.6μmの範囲になるように調質した薄膜を用
いるようにしたものである。
電極として、直径70〜75μmの純銅ボールを加圧力
200〜300 g fで加圧した時にくぼみ深さが0
.1〜0.6μmの範囲になるように調質した薄膜を用
いるようにしたものである。
この発明においては、直径70〜75μmの純銅ボール
を加圧力200〜300 g fで加圧した時のくぼみ
深さが0.1〜0.6μmの範囲になるように調質した
電極を用いるようにしたことから、電極は良好な接合状
態の得られる膜質に調質されており、低い超音波出力で
もって良好な接合状態が安定に得られる。
を加圧力200〜300 g fで加圧した時のくぼみ
深さが0.1〜0.6μmの範囲になるように調質した
電極を用いるようにしたことから、電極は良好な接合状
態の得られる膜質に調質されており、低い超音波出力で
もって良好な接合状態が安定に得られる。
以下、本発明の実施例を図について説明する。
第1図ないし第3図は本発明の一実施例による半導体装
置を示す。図において、第4図及び第5図と同一符号は
同図と同一のものを示し、10は銅ワイヤ、LOaはボ
ール、13は半導体チップ2上の電極で、該電極13は
直径70〜75B1mの純銅ボール14を加圧力200
〜300 g fで加圧した時に変形量、即ちくぼみ深
さDが0.1〜0.6μmの範囲内になるように調質し
た薄膜を用いて形成されている。
置を示す。図において、第4図及び第5図と同一符号は
同図と同一のものを示し、10は銅ワイヤ、LOaはボ
ール、13は半導体チップ2上の電極で、該電極13は
直径70〜75B1mの純銅ボール14を加圧力200
〜300 g fで加圧した時に変形量、即ちくぼみ深
さDが0.1〜0.6μmの範囲内になるように調質し
た薄膜を用いて形成されている。
次に作用効果について説明する。
本装置を製造する場合、まず条件を種々変えて半導体チ
ップ2上の電極13を調質し、これに直径70〜75μ
mの純銅ボール14をキャピラリチップ5を用いて加圧
力200〜300 g fで押圧しく第3図(al参照
)、そのときの電極13の変形廿、即ちくぼみ深さDを
測定しく第3図(bl参照)、このくぼみ深さDが0.
1〜0.6μmの範囲内にあるか否かの判断から、ボン
ディング性に対する膜質の評価を行ない、調質条件を設
定する。
ップ2上の電極13を調質し、これに直径70〜75μ
mの純銅ボール14をキャピラリチップ5を用いて加圧
力200〜300 g fで押圧しく第3図(al参照
)、そのときの電極13の変形廿、即ちくぼみ深さDを
測定しく第3図(bl参照)、このくぼみ深さDが0.
1〜0.6μmの範囲内にあるか否かの判断から、ボン
ディング性に対する膜質の評価を行ない、調質条件を設
定する。
こうして調質条件が設定されると、半導体チップ2上の
電極13を上記設定調質条件でもって調質し、後は従来
と同様のワイヤボンディング方法によって・即ちキャピ
ラリチ・ノブ5を用し)かつ超音波振動によって半導体
チップ2上の電極13にi同ワイヤ10のボール10a
をボールボンディングするとともに、リード4に銅ワイ
ヤ10の他端側をステッチボンディングする。
電極13を上記設定調質条件でもって調質し、後は従来
と同様のワイヤボンディング方法によって・即ちキャピ
ラリチ・ノブ5を用し)かつ超音波振動によって半導体
チップ2上の電極13にi同ワイヤ10のボール10a
をボールボンディングするとともに、リード4に銅ワイ
ヤ10の他端側をステッチボンディングする。
以上のような本実施例の装置では、半導体チップ上の電
極を所定の条件でもって調質するようにしたので、低い
超音波出力によって銅ワイヤを電極に良好かつ安定に接
合でき、その結果電極が接合部周囲に排斥されず、電極
及び半導体チップの損傷を防止でき、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、
低廉な銅ワイヤの便用が可能となり、大幅な材料原価低
減及び接合部の長期信頼性の向上を実現できる。
極を所定の条件でもって調質するようにしたので、低い
超音波出力によって銅ワイヤを電極に良好かつ安定に接
合でき、その結果電極が接合部周囲に排斥されず、電極
及び半導体チップの損傷を防止でき、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、
低廉な銅ワイヤの便用が可能となり、大幅な材料原価低
減及び接合部の長期信頼性の向上を実現できる。
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、この金属ワイヤは銅合金ワイ
ヤであってもよい。
場合について説明したが、この金属ワイヤは銅合金ワイ
ヤであってもよい。
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してなる半導体装置
において、半導体チップ上の電極として直径70〜75
μmの純銅ボールを加圧力200〜300gfで加圧し
た時に(ぼみ深さが0.1〜0゜6μmの範囲になるよ
うに調質した薄膜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してなる半導体装置
において、半導体チップ上の電極として直径70〜75
μmの純銅ボールを加圧力200〜300gfで加圧し
た時に(ぼみ深さが0.1〜0゜6μmの範囲になるよ
うに調質した薄膜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構成図、
第2図は上記装置の要部構成図、第3図(al、 (b
)はともに膜質の評価方法を説明するための図、第4図
(a)〜(d)は各々ワイヤボンディング方法を示す模
式図、第5図及び第6図は各々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、4・・・リード、10・・・銅
ワイヤ、10a・・・ボール、13・・・電極、14・
・・純銅ボール。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
第2図は上記装置の要部構成図、第3図(al、 (b
)はともに膜質の評価方法を説明するための図、第4図
(a)〜(d)は各々ワイヤボンディング方法を示す模
式図、第5図及び第6図は各々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、4・・・リード、10・・・銅
ワイヤ、10a・・・ボール、13・・・電極、14・
・・純銅ボール。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (2)
- (1)半導体チップ上の電極とリードとを金属ワイヤを
用いて結線して構成される半導体装置において、 上記電極として、直径70〜75μmの純銅ボールを加
圧力200〜300gfで加圧した時にくぼみ深さが0
.1〜0.6μmの範囲になるように調質した薄膜を用
いることを特徴とする半導体装置。 - (2)上記金属ワイヤが、銅ワイヤ又は銅合金ワイヤで
あることを特徴とする特許請求第1項記載の半導体装置
。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60291082A JPS62150729A (ja) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | 半導体装置 |
DE19863641689 DE3641689A1 (de) | 1985-12-24 | 1986-12-06 | Verfahren zur herstellung eines halbleiterbauelements und eines darin verwendeten halbleiterchips |
US07/223,980 US5302550A (en) | 1985-12-24 | 1988-04-13 | Method of bonding a microelectronic device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60291082A JPS62150729A (ja) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62150729A true JPS62150729A (ja) | 1987-07-04 |
Family
ID=17764202
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60291082A Pending JPS62150729A (ja) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62150729A (ja) |
-
1985
- 1985-12-24 JP JP60291082A patent/JPS62150729A/ja active Pending
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