KR20040034429A - 와이어본더로 접합할 때 최적의 접합 파라미터들을결정하기 위한 방법 - Google Patents

와이어본더로 접합할 때 최적의 접합 파라미터들을결정하기 위한 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20040034429A
KR20040034429A KR1020030071125A KR20030071125A KR20040034429A KR 20040034429 A KR20040034429 A KR 20040034429A KR 1020030071125 A KR1020030071125 A KR 1020030071125A KR 20030071125 A KR20030071125 A KR 20030071125A KR 20040034429 A KR20040034429 A KR 20040034429A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bonding
current
wire
parameters
capillary tube
Prior art date
Application number
KR1020030071125A
Other languages
English (en)
Inventor
미카엘 마이어
조나단 메딩
Original Assignee
에섹 트레이딩 에스에이
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 에섹 트레이딩 에스에이 filed Critical 에섹 트레이딩 에스에이
Publication of KR20040034429A publication Critical patent/KR20040034429A/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/002—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating specially adapted for particular articles or work
    • B23K20/004—Wire welding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/60—Attaching or detaching leads or other conductive members, to be used for carrying current to or from the device in operation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means 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
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/32—Wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/05599—Material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4807—Shape of bonding interfaces, e.g. interlocking features
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/4845—Details of ball bonds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/48455—Details of wedge bonds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H01L2224/48465—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/4847—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/7825—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/783—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/78301—Capillary
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/7825—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/783—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/78301—Capillary
    • H01L2224/78302—Shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/8512—Aligning
    • H01L2224/85148—Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus
    • H01L2224/85169—Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus being the upper part of the bonding apparatus, i.e. bonding head, e.g. capillary or wedge
    • H01L2224/8518—Translational movements
    • H01L2224/85181—Translational movements connecting first on the semiconductor or solid-state body, i.e. on-chip, regular stitch
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/852—Applying energy for connecting
    • H01L2224/85201—Compression bonding
    • H01L2224/85205—Ultrasonic bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/8538—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/85399—Material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/859—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector involving monitoring, e.g. feedback loop
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01004—Beryllium [Be]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01015—Phosphorus [P]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01019—Potassium [K]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01039—Yttrium [Y]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01051—Antimony [Sb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01075—Rhenium [Re]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

볼 본딩을 위한 와이어본더의 접합력 FB, 초음파 변수 PB, 그리고 선택적으로, 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 GB에 대한 최적의 접합 파라미터들은,
미리 정해진 수의 접합 사이클들이 실행되고, 여기서 최적화되어야 할 상기 접합 파라미터들은 미리 정의된 범위 내에서 각각 변경되며, 여기서 각각의 접합 사이클 n에 있어서, 상기 반도체 칩(5)의 접속점(4)으로의 상기 와이어 볼의 부착 후에, 다음의 단계들, 즉:
a) 미리 정해진 접합력 FB1을 가하는 단계,
b) 미리 정해진 수평 방향으로 상기 접합 위치로부터 모세관(1)을 이동시키는 단계로서, 여기서 상기 모세관(1)을 이동시키는 구동기를 통하여 흐르는 전류 IB,n이 모니터링되는 단계,
c) 상기 전류 IB,n이 감소하자마자 상기 모세관(1)의 이동을 정지시키는 단계,
d) 단계 b) 및 단계 c) 동안 확립된 상기 전류 IB,n(t)의 진행으로부터 상기 전류의 최대값 IB,n,max(FB,n, PB,n, GB,n)을 결정하는 단계,
e) 상기 접합 위치로 상기 모세관(1)을 이동시키는 단계,
f) 상기 반도체 칩(5)의 접속점(4)에 상기 와이어 볼을 부착시키는 단계가실행되며, 그리고 여기서, 상기 n 접합 사이클에 대해 확립된 상기 값들 IB,n,max(FB,n, PB,n, GB,n)로부터, 상기 접합력 FB, 초음파 변수 PB, 그리고 필요한 경우에 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 GB에 대한 상기 값들이, 그것에 대해 상기 전류 IB,n,max(FB,n, PB,n, GB,n)가 최대에 도달하는, 최적의 접합 파라미터들로서 결정되는 방법에 의해 결정될 수 있다.

Description

와이어본더로 접합할 때 최적의 접합 파라미터들을 결정하기 위한 방법{METHOD FOR DETERMINING OPTIMUM BOND PARAMETERS WHEN BONDING WITH A WIRE BONDER}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른, 와이어본더(Wire Bonder)로 접합할 때 최적의 접합 파라미터들을 결정하기 위한 방법에 관한 것이다.
와이어본더는 반도체 칩들이 기판 상에 끼워진 후에 상기 반도체 칩에 와이어 접속부들(wire connections)을 만드는 기계이다. 상기 와이어본더는 호온(horn)의 팁(tip)에 고정되는 모세관(capillary)을 구비한다. 상기 모세관은 반도체 칩 상의 접속점(connection point)에 그리고 기판 상의 접속점에 와이어를 고정시킬뿐만 아니라 상기 2개의 접속점들 사이에 상기 와이어를 안내하는 역할을 한다. 상기 반도체 칩 상의 접속점 및 상기 기판 상의 접속점 사이에 와이어 접속부를 만들 때, 상기 모세관으로부터 돌출되는 와이어의 단부는 우선 볼(ball)로 용융된다. 그 다음에 상기 와이어 볼(wire ball)은 압력 및 초음파에 의해 반도체 칩 상의 접속점에 고정된다. 이렇게 함에 있어서, 상기 초음파는 초음파 변환기(ultrasonic transducer)로부터 상기 호온에 가해진다. 이러한 공정은 볼 본딩(ball bonding)으로 공지되어 있다. 상기 와이어는 그 다음에 요구되는 길이로 계속 잡아당겨지고, 와이어 루프(wire loop)로 형성되며, 그리고 상기 기판 상의 접속점에 용접된다. 이러한 최종 공정은 웨지 본딩(wedge bonding)으로 공지되어 있다. 상기 기판 상의 접속점으로 와이어를 고정한 후에, 상기 와이어는 잡아떼어지며 그리고 그 다음의 접합 사이클이 시작될 수 있다.
웨지 본딩 뿐만 아니라 볼 본딩도 다양한 요인들(factors)에 의해 영향을 받는다. 미리 정해진 품질의 접합 접속부들(bond connections)을 얻기 위하여, 몇몇 물리적 및/또는 기술적 파라미터들의 적당한 값들이 특수한 공정에 대하여 결정되어야 한다. 이러한 파라미터들의 예들은:
- 상기 모세관이 상기 본딩 공정 동안 반도체 칩의 볼 접합부(ball bond) 또는 접속점 상에 가하는 수직력(normal force)인 접합력,
- 상기 초음파 변환기로의 초음파의 적용을 제어하며, 여기서는 초음파 변수 P로 표시되는 파라미터, 상기 초음파 변수는 예를 들어, 상기 호온의 초음파 변환기를 통하여 흐르는 교류 전류의 크기 또는 상기 초음파 변환기에 가해지는 교류전압의 크기, 또는 전력, 또는 또 다른 변수임
- 상기 초음파 변수 P가 초음파 변환기에 제공된 시간의 길이를 나타내며, 여기서는 초음파 시간 T로 표시되는 지속시간,
- 상기 접속점 상에서의 상기 모세관의 충돌속도,
- 상기 모세관이 상기 접속점 상에 충돌하기 전에 상기 초음파 변수가 이미 상기 초음파 변환기에 제공되었는지 아닌지를 지시하는 2진 파라미터이다.
오늘날, 최적의 접합 파라미터들을 결정하기 위해서 뿐만 아니라 품질 제어의 관점에서 상기 접합부 품질을 특성화하기 위하여, 2가지 방법들이 주로 사용되는데, 즉
a) 상기 접합부(bond)가 반도체 칩 또는 기판의 표면에 관하여 수직 방향으로 잡아당겨질 때에, 상기 힘이 반도체 칩 또는 기판으로부터 상기 접합부가 잡아떼어지는 장소에서 측정되는, 소위, 인장 시험, 그리고
b) 상기 접합부가 도구(tool)에 의해 반도체 칩 또는 기판의 표면에 평행하게 밀어젖혀질 때에, 상기 힘이 반도체 칩 또는 기판으로부터 상기 접합부가 잡아떼어내어지는 장소에서 측정되는 소위, 전단 시험이다. 일반적으로, 사용자들은 그 결과가 상기 인장 시험의 결과보다 더 신뢰할 만 하므로, 볼 접합부들에 대한 상기 전단 시험을 더 선호한다.
상기 시험들은 통상적으로 상기 적용을 위해 특별히 개발된 장비를 가지고 실행된다. 그러나 특허 US 5 894 981로부터, 와이어본더가 공지되는데, 이것은 인장 시험을 실행하기 위하여 제안된다. 그러나, 상기 와이어본더로는 오직 인장 시험만이 웨지 접합부에 대해 실행될 수 있다. 특허 US 5 591 920으로부터, 와이어본더가 공지되는데, 이것은 인장 시험을 실행하기 위하여 제안되며, 이것으로 상기 모세관을 들어올리고 내리는 모터를 통하여 흐르는 최대 전류가 측정된다. 상기 시험은 웨지 접합부들에 대해서 뿐만 아니라 볼 접합부들에 대해서도 실행될 수 있다. 상기 인장 시험이 웨지 접합부에 대해 실행되는 경우에, 중요한 단점은 시험 중에 부하(load)가 확립된 인장 시험에 있어서와 마찬가지로 상기 웨지 상에 부과되는 것이 아니라, 상기 접합 사이클의 마지막 단계에서 잡아떼어질 와이어 부분, 소위 후미부(tail) 상에 부과된다는 점에 있다.
본 발명의 목적은 웨지 본딩 뿐만 아니라 볼 본딩에 있어서 최적의 접합 파라미터들을 용이하게 결정하기 위한 방법을 개발하는 것이다.
본 발명은 청구항 1 및 청구항 2에 주어진 특징부들을 포함한다.
볼 본딩을 위한 와이어본더의 접합력 FB및 초음파 변수 PB, 그리고 선택적으로 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 GB에 대한 최적의 접합 파라미터들은 다음의 단계들을 가지는 방법, 즉:
n = 1 내지 k의 다수의 접합 사이클이 실행되고, 여기서 상기 접합력 FB및 초음파 변수 PB, 그리고 필요한 경우에, 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 GB는 미리 정해진 범위 내에서 개별적인 단계들(discrete steps)에서 각각 변경되며, 여기서 각각의 접합 사이클에 있어서, 모세관으로부터 돌출되는 와이어 단부는 볼로 용융되며 그 다음에 제 1 접합 위치에서 상기 와이어 볼은 상기 반도체 칩의 접속점에 부착되고 상기 와이어는 그 다음에 요구되는 길이로 계속 잡아당겨지며 와이어 루프로 형성되고 그리고 제 2 접합 위치에서 상기 기판의 접속점에 부착된다는 점에서, 와이어 접속부가 반도체 칩의 접속점과 기판의 접속점 사이에서 만들어지고, 그리고 여기서 각각의 접합 사이클 n에 있어서, 상기 반도체 칩의 접속점에 상기 와이어 볼을 부착시킨 후에, 다음의 단계들, 즉:
a) 미리 정해진 접합력 FB1을 가하는 단계,
b) 미리 정해진 수평 방향으로 상기 접합 위치로부터 모세관을 이동시키며 여기서 상기 모세관을 이동시키는 구동기를 통하여 흐르는 전류 IB,n이 모니터링되는 단계,
c) 상기 전류 IB,n이 감소하자마자 상기 모세관의 이동을 정지시키는 단계,
d) 단계 b) 및 단계 c) 동안 확립된 상기 전류 IB,n(FB,n, PB,n, GB,n, t)의 진행으로부터 상기 전류의 최대값 IB,n,max(FB,n, PB,n, GB,n)을 결정하는 단계로서, 여기서 상기 변수들 FB,n, PB,n및 GB,n은 접합 사이클 n에 대해 설정된 접합력 FB, 초음파 변수 PB, 그리고 필요한 경우에 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 GB에 대한 값들이며 그리고 시간은 파라미터 t로 표시되는 단계,
e) 상기 접합 위치로 상기 모세관을 이동시키는 단계,
f) 상기 반도체 칩의 접속점에 상기 와이어 볼을 부착시키는 단계가 실행되며, 그리고 여기서, n 접합 사이클들에 대해 확립된 상기 값들 IB,n,max(FB,n, PB,n, GB,n)으로부터, 접합력 FB, 초음파 변수 PB, 그리고 필요한 경우에 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 GB에 대한 상기 값들이, 그것에 대해 상기 전류 IB,n,max(FB,n, PB,n, GB,n)이 최대에 도달하는, 최적의 접합 파라미터들로서 결정되는, 그러한 방법에 의해 본 발명에 따라 결정될 수 있다. 상기 결정을 위하여, 필요한 경우에, 예를 들어, 보간(interpolation)과 같은, 통계학의 통상적인 방법들이 사용될 수 있다.
상기 접합력 FB1은 모든 전단 시험들에 대해 동일하다. 결과적으로, 이것은 가능한 한 낮게 설정되며, 따라서 상기 전단 시험의 결과는 상기 볼의 아래와 상기 접속점 사이에 작용하는 마찰력들에 의해 왜곡되지 않는다. 상기 접합력 FB1은 통상적으로 약 50 mN에 달한다.
필요한 경우에, 단계 e) 및 단계 f)는 다음의 접합 사이클들의 기능 장애를 방지하기 위한 역할만을 하는 것이므로 생략될 수 있다.
웨지 본딩을 위한 와이어본더의 접합력 FW, 초음파 변수 PW, 그리고 선택적으로 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 GW에 대한 최적의 접합 파라미터들은 유사한 방법, 즉 상기 파라미터들 FW, PW, 그리고 필요한 경우에 GW에 대한 다른 값들을 가정하고, 이것들을 가지고 각각의 접합 사이클 n에 있어서, 상기 기판 상의 접속점에 상기 와이어를 부착시킨 후에, 다음의 단계들:
a) 미리 정해진 접합력 FW1을 가하는 단계,
b) 미리 정해진 수평 방향으로 상기 접합 위치로부터의 모세관을 이동시키며, 여기서 상기 모세관을 이동시키는 구동기를 통하여 흐르는 전류 IW,n이 모니터링되는 단계.
c) 상기 전류 IW,n이 감소하자마자 상기 모세관의 이동을 정지시키는 단계,
d) 단계 b) 및 단계 c) 동안 확립된 상기 전류 IW,n(FW,n, PW,n, GW,n, t)의 진행으로부터 상기 전류의 최대값 IW,n,max(FW,n, PW,n, GW,n)을 결정하는 단계로서, 여기서 상기 변수들 FW,n, PW,n및 GW,n은 접합 사이클 n에 대해 설정된 접합력 FW, 초음파 변수 PW, 그리고 필요한 경우에 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 GW에 대한 값들인 단계,
e) 상기 접합 위치로 상기 모세관을 이동시키는 단계,
f) 상기 기판의 접속점에 상기 와이어를 부착시키는 단계가 실행되며, 그리고 여기서, n 접합 사이클에 대해 확립된 상기 값들 IW,n,max(FW,n, PW,n, GW,n)으로부터, 접합력 FW, 초음파 변수 PW, 그리고 필요한 경우에 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 GW에 대한 상기 값들이, 그것에 대해 상기 전류 IW,n,max(FW,n, PW,n, GW,n)이 최대에 도달하는, 최적의 접합 파라미터들로서 결정되는, 그러한 방법에 의해 결정될 수 있다.
상기 접합력 FW1은 모든 전단 시험들에 대해 동일하며, 그리고 결과적으로 가능한 한 낮게 설정된다.
상기 방법에 있어서, 값은 전단에서의 항복 응력에 비례하는 각각의 접합 사이클에 대한 전류 IB,n,max를 가지고 결정되고 따라서 상기 값은 반도체 칩 상의 볼 접합부의 전단 강도에 대한 척도가 되며, 전류 IW,n,max를 가지고 상기 기판 상의 웨지 접합부의 전단 강도의 척도인 값이 결정된다.
변경되는 접합 파라미터들의 수는 볼 본딩에 있어서 그리고 웨지 본딩에 있어서 상이할 수 있다는 점이 여기서 언급되어야 한다.
또한, 본 발명에 따른 방법이 상이한 구성의 와이어본더 상에서의 수행을 위해 적절하다는 점도 또한 여기서 언급되어야 한다. 상기 모세관을 가지는 호온의 x 방향으로의 이동을 위한 구동기 및 x 방향에 직교하는 y 방향으로의 이동을 위한 구동기를 구비하는 와이어본더들이 있다. 상기 호온 및 모세관의 미리 정해진 방향으로의 이동을 위한 구동기와 호온 및 모세관의 회전축 상에서의 회전 이동을 위한 제 2 구동기를 가지는 와이어본더가 유럽 특허출원 EP 1098356으로부터 공지된다.
본 발명은 기재된 바와 같이 최적의 접합 파라미터들을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 상기 접합력 F, 초음파 변수 P 및 또 다른 접합 파라미터들 G에 대한 최적의 접합 파라미터들 F1, P1, G1은 생산 공정이 시작되기 전에 결정된다. (또 다른 접합 파라미터들 G의 수는 일반적으로 1보다 더 크기 때문에, 상기 부호 G1은 상응한 수의 값들을 나타낸다.) 그러나, 변경된 형태에 있어서, 본 발명은 생산 공정 동안 상기 접합부 품질의 원위치에서의 모니터링(in situ monitoring)을 추가적으로 가능하게 한다. 이렇게 하기 위하여, 선택된 접합 접속부들의 전단 강도는, 상기 모세관이 상기 접합 접속부를 잘라내기 위하여 사용된다는 점에서, 상기 접합 접속부들이 만들어진 후, 즉시 시험되며, 이것에 의해 상기 모세관의 구동기를 통하여 흐르는 전류의 최대값이 결정된다. 그 다음에, 제 2 접합 공정이 상기 시험 동안에 분리된 볼 또는 웨지가 접속점에 다시 부착될 수 있도록 실행된다. 접합 동안에, 형성된 상기 볼 또는 웨지는 특히 눌려진 평면으로 변형된다. 상기 접합 접속부가 만들어지고, 분리되며, 다시 만들어지는 경우에, 결과적으로 형성되는 볼 또는 웨지는 너무 편평해서 시험된 접합 접속부가 더 이상 요구되는 접합 품질을 달성하지 못하는 위험이 존재한다. 이러한 이유로, 제 1 접합 접속부를 만들 때에는, 더 약한 접합 접속부를 가져오며 상기 볼 또는 웨지를 덜 강하게 변형시키는 접합 파라미터들이 사용된다. 상기 접합 접속부의 형성, 전단분리, 재형성은 따라서 다음의 공정 단계들, 즉:
- 상기 접합력 F, 초음파 변수 P 및 또 다른 접합 파라미터들 G에 대해 미리 정의된 값들 F2, P2, G2를 가지고 접속점 상에 접합 접속부를 형성하는 단계로서, 여기서 상기 값들 F2, P2, G2중 1개 이상은 상응하는 값 F1, P1, G1은 보다 적은 단계,
- 다음의 단계들, 즉:
a) 미리 정해진 접합력 F3을 적용하는 단계,
b) 미리 정해진 방향으로 상기 접합 위치로부터 상기 모세관을 이동시키는 단계로서, 여기서 상기 모세관을 이동시키는 구동기를 통하여 흐르는 전류 In(t)는 시간 t의 진행에 걸쳐 모니터링되는 단계,
c) 상기 전류 I(t)가 감소하자마자 상기 모세관의 이동을 정지시키는 단계,
d) 단계 b) 및 단계 c) 동안 확립된 상기 전류 I(t)의 진행으로부터 최대 전류 Imax를 결정하는 단계에 따라 품질 제어를 위한 시험을 실행하는 단계, 그리고
- 상기 값들 F1, P1, G1을 가지고 상기 접속점 상에 접합 접속부를 만드는 단계를 따라 일어난다.
본 발명은 상기 접합 파라미터들 F2, P2, G2을 가지고 만들어진 접합 접속부에 대해 확립된 전류의 최대값 Imax가 상기 접합 파라미터들 F1, P1및 G1을 가지고 만들어진 접합 접속부에 대해 확립된 전류의 최대값 Imax에 강하게 연관된다는 사실을 활용한다. 이것은 특히 F2= F1, G2= G1및 P2= α* P1인 경우이며, 여기서 파라미터 α는 ＜ 1이다. 상기 파라미터 α는 통상적으로 0.4 ＜ α＜ 0.7의 범위 내에 있다. 상기 제 1 접합 파라미터는 예를 들어, 상기 파라미터들 F2= F1, G2= G1및 P2= 0.5 * P1를 가지고 만들어진다. 접합 품질의 평가가 가능하도록 하기 위하여, 상기 전류 Imax가 그 이하로 떨어져서는 안 되는 값은 생산을 시작하기 전에 물론 결정되어야 한다. 새로운 공정의 설정이 따라서 일어나며, 따라서 상기 웨지 접속부 뿐만 아니라 볼 접속부에 대한 최적의 접합 파라미터들 F1, P1, G1이 우선 상술한 방법에 따라 결정되고(여기서 접합 파라미터 G1의 수는 0 내지 n일 수 있다), 상기 접합 파라미터들 F2, P2, G2가 그 다음에 선택되며 그리고 상기 접합 파라미터들 F2, P2, G2를 가지고 만들어지는 접합 접속부에 대하여 그 이하로 상기 전류 Imax가 떨어져서는 안 되는, 상응하는 최소값 Imax,0가 결정된다.
특수한 간격을 두고 또는 미리 정해진 경우의 발생시에, 상기 접합 접속부들이 본 발명에 따른 방법을 따라 시험된다는 점에서, 생산에 있어서, 상기 접합 품질이 이제 모니터링될 수 있다. 획득된 시험값들 Imax는 언제라도 분석될 수 있도록 데이터베이스 내에 저장된다. 유리하게도, 하나 또는 그 이상의 시험값들 Imax가 상기 최소값 Imax,0보다 더 낮은 경우에 생산은 중단되며 그리고 경보가 시작된다.
다른 한편으로, 상기 공정 제어도 또한 확장될 수 있으며, 따라서 하나 또는 그 이상의 시험값들 Imax가 상기 최소값 Imax,0보다 더 낮은 경우에, 와이어본더는 상기 접합 파라미터들 F1, P1, G1을 독립적으로 변경시킨다.
이하, 본 발명의 실시예가 도면을 기초로 더욱 상세히 설명된다.
도 1a 내지 도 1e에는 단순 접합 사이클의 상이한 단계들이 도시되고,
도 2a 내지 도 2d에는 볼 접합부의 전단강도의 측정 동안의 상이한 스냅샷들이 도시되며, 그리고
도 3a 내지 도 3d에는 웨지 접합부의 전단강도의 측정 동안의 상이한 스냅샷들이 도시된다.
도 1a 내지 도 1e는 단순 접합 사이클의 상이한 단계들을 도시한다:
A) 모세관(1)의 팁에서, 상기 모세관(1)으로부터 돌출되는 와이어(2)의 단부는 와이어 볼(3)로 형성된다(도 1a).
B) 상기 와이어 볼(3)은 반도체 칩(5)의 제 1 접속점(볼 접합부(6))에 접합된다(도 1b).
C) 상기 모세관(1)은 들어올려지며 그리고 상기 와이어(2)는 요구되는 길이로 계속 잡아당겨진다(도 1c).
D) 상기 모세관(1)은 미리 정의된 경로 내에서 이동하며, 여기서 상기 와이어(2)는 와이어 루프(7)로 형성된다.
E) 상기 와이어(2)는 기판(9)(웨지(10))의 접속점(8)에 접합된다(도 1d).
F) 상기 모세관(1)은 들어올려지고, 이것에 의해 상기 와이어(2)는 상기 웨지 접합부(10)에서 잡아떼어지며, 그리고 상기 와이어(2)의 짧은 부분은 나중에 그 다음의 접합 사이클이 실행될 수 있도록 상기 모세관(1)으로부터 돌출된다(도 1e).
상기 접합 사이클은 본 발명을 이해하기 위하여 충분한 단순 실시예를 단지 나타낸다. 그러나, 다수의 접합 사이클들은 거래 및 특허 문헌으로부터 공지되는데, 이것에 있어서 개개의 단계들, 특히 단계 c) 및 단계 d)는 더욱 정교해졌다. 상기 기판(9) 그 자체는 또한 예를 들어, 다중칩 모듈 내의 반도체 칩일 수 있다.
웨지 본딩을 위한 것 뿐만 아니라 볼 본딩을 위한 와이어본더의 접합력 F, 초음파 변수 P, 그리고 선택적으로, 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 G에 대한 최적의 접합 파라미터들을 결정하기 위하여, n = 1 내지 k의 다수의 접합 사이클들이 실행되며, 여기서 상기 접합력 FB또는 FW, 초음파 변수 PB또는 PW, 그리고 필요한 경우에, 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 GB또는 GW는 미리 정해진 범위 내에서 개별적인 단계들에서 각각 변경된다. 각각의 접합 사이클 n에 있어서, 상기 반도체 칩(5)의 접속점(4)으로의 상기 와이어 볼(3)의 부착 후에, 즉, 단계 B 이후이며 단계 C 이전에, 다음의 단계들, 즉:
B.a) 미리 정해진 접합력 FB1을 가하는 단계,
B.b) 미리 정해진 수평 방향으로 상기 접합 위치로부터 모세관(1)을 이동시키는 단계로서, 여기서 상기 모세관(1)을 이동시키는 구동기를 통하여 흐르는 전류 IB,n(t)가 모니터링되는 단계(t는 시간을 나타냄),
B.c) 상기 전류 IB,n(t)가 감소하자마자 상기 모세관(1)의 이동을 정지시키는 단계,
B.d) 단계 b) 및 단계 c) 동안 확립된 상기 전류 IB,n(t)의 진행으로부터 상기 전류의 최대값 IB,n,max(FB,n, PB,n, GB,n)을 결정하는 단계로서, 여기서 상기 변수들 FB,n, PB,n및 GB,n은 접합 사이클 n에 대해 설정된 접합력 FB, 초음파 변수 PB, 그리고 필요한 경우에 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 GB에 대한 값들인 단계,
B.e) 상기 접합 위치로 상기 모세관(1)을 이동시키는 단계,
B.f) 상기 반도체 칩(5)의 접속점(4)에 상기 와이어 볼(3)을 부착시키는 단계가 실행된다
상기 단계들은 이제 도 2a 내지 도 2d를 기초로 하여 더욱 상세히 설명될 것이다. 상기 모세관(1)의 정렬이 상기 접합 위치에 관하여 보여질 수 있도록 상기 접합 위치는 파선(11)에 의해 나타내어진다. 도 2a는 상기 와이어 볼(3)이 반도체 칩(5)의 접속점(4) 상으로 접합되는, 단계 B 동안의 상태를 도시하는데, 여기서 상기 볼 접합부(6)는 돌출된다. 상기 와이어 볼(3)의 접합은 상기 파라미터들, 즉: 접합력 FB,n, 초음파 변수 PB,n, 그리고 필요한 경우에, 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 GB,n을 가지고 일어난다. 상기 모세관(1)은 상기 접속점(4) 위의 접합 위치에 배치된다.
도 2b는 단계 B.b 동안의 상태를 도시한다. 팁에 상기 모세관(1)이 고정된, 도시되지 않은 호온은 수평 방향으로 이동되거나 또는 수직축 상에서 회전된다. 동시에, 상기 호온을 이동시키거나 또는 회전시키는 구동기를 통하여 흐르는, 전류 I가 모니터링된다. 이렇게 함에 있어서, 상기 모세관(1)의 팁은 상기 반도체 칩(5)의 접속점(4)에 부착된 볼을 내리누른다. 이렇게 함에 있어서, 상기 볼 및 접속점(4)은 약간 변형될 수 있으며, 따라서 상기 모세관(1)은 상기 접합 위치로부터 약간 떨어지게 이동된다. 상기 접속점(4)에 접합된 볼은 그러나 현재 상기 모세관(1) 및 또한 이에 따른 호온이 바람직한 이동을 실행하는 것을 방해한다. 수평 방향으로 상기 볼 상에 모세관(1)에 의해 가해지는 힘은 마침내 상기 볼이 상기 접속점(4)으로부터 그 자체가 분리될 때까지 계속적으로 증가한다. 상기 모세관(1)은이제 상기 호온의 이동을 따를 수 있으며, 따라서 상기 구동기를 통하여 흐르는 전류는 급속히 감소되고, 그 결과 단계 B.c에서의 상기 모세관(1)의 이동은 즉시 정지된다. 이러한 상태가 도 2c에 도시된다. 이후에, 단계 B.e에서, 상기 모세관(1)은 상기 접합 위치로 다시 가져와지며, 그리고 단계 B.f에서, 상기 볼은 상기 반도체 칩(5)의 접속점(4)에 다시 부착된다. 어떻게 단계 B.b가 실행되는지에 관하여 2가지 방법이 이제 설명된다.
제 1 방법에 따르면, 상기 와이어본더는 그것의 접합 위치로부터 새로운 위치로 상기 모세관(1)의 팁을 이동시키도록 지시된다. 이것은 위치 편차를 상응하는 구동기를 통하여 흐르는 전류 I에 대한 명령(command)으로 변환시키는 컨트롤러(controller)에 의해 행해진다. 우선, 상기 모세관(1)이 상기 이동을 실행하는 데 있어서 상기 볼에 의해 방해를 받기 때문에, 상기 모세관(1)의 실제 위치는 변하지 않으며, 따라서 설정 위치와 실제 위치 사이의 차이가 잔존한다. 이것은 상기 컨트롤러가 상기 전류 I를 계속적으로 증가시키게 한다. 상기 전류 I(t)는 계속적으로 기록되며 그리고 일련의 전류값들 I1(t), I2(t+Δt),..., Im+1(t+m*Δt)로서 저장되는데, 여기서 상기 변수 Δt는 미리 정해진 지속시간을 나타낸다. 상기 전류값 Im+1은 이전의 전류값 Im보다 더 적은데, 이것은 상기 볼이 상기 반도체 칩(5)의 접속점(4)으로부터 그 자체가 현재 분리되어 있기 때문에 상기 모세관(1)이 이동될 수 있으며, 따라서 상기 설정 위치 및 실제 위치 사이의 차이는 점점 작아진다는 것을 의미한다. 따라서, 단계 B.d에서 상기 값 IB,n,max(FB,n, PB,n, GB,n) = Im이 저장된다.
제 2 방법에 따르면, 상기 와이어본더는 상기 모세관(1)의 구동기를 통하여 흐르는 전류 I를 계속적으로 증가시키도록, 그리고 상기 호온 또는 모세관(1)의 위치를 동시에 모니터링하도록 지시된다. 상기 전류 I는 따라서 단계들에서 계속적으로 증가된다(ΔI: Im+1= Im+ ΔI). 각각의 전류 증가 후에, 상기 호온 또는 모세관(1)의 위치가 체크된다. 상기 위치가 미리 정해진 값보다 더 많은 양만큼 변경되자마자, 이것은 상기 볼이 상기 반도체 칩(5)의 접속점(4)으로부터 그 자체가 이제 막 분리되었다는 것을 의미한다. 따라서, 단계 B.d에서 상기 값 IB,n,max(FB,n, PB,n, GB,n) = Im이 저장된다.
유사하게도, 상기 기판(9)의 접속점(8)에 상기 와이어(2)를 부착시킨 후에, 즉, 단계 E 이후이며 단계 F 이전에, 다음의 단계들, 즉:
E.a) 미리 정해진 접합력 FW2을 가하는 단계,
E.b) 미리 정해진 수평 방향으로 상기 접합 위치로부터의 모세관(1)을 이동시키는 단계로서, 여기서 상기 모세관(1)을 이동시키는 구동기를 통하여 흐르는 전류 IW,n(t)가 모니터링되는 단계,
E.c) 상기 전류 IW,n(t)가 감소하자마자 상기 모세관(1)의 이동을 정지시키는 단계,
E.d) 단계 b) 및 단계 c) 동안 확립된 상기 전류 IW,n(t)의 진행으로부터 상기 전류의 최대값 IW,n,max(FW,n, PW,n, GW,n)을 결정하는 단계로서, 여기서 상기 변수들 FW,n, PW,n및 GW,n은 접합 사이클 n에 대해 설정된 접합력 FW, 초음파 변수 PW, 그리고 필요한 경우에 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 GW에 대한 값들인 단계,
E.e) 상기 접합 위치로 상기 모세관(1)을 이동시키는 단계,
E.f) 상기 기판(9)의 접속점(8)에 상기 와이어(2)를 부착시키는 단계가 실행된다.
도 3a 내지 도 3d는 웨지 본딩에 관한 4개의 스냅샷들(snapshots)을 도시한다. 도 3a는 상기 와이어(2)가 상기 기판(9)의 접속점(8) 상으로 접합되는 단계 E 동안의 상태를 도시한다. 상기 와이어(2)의 접합은 상기 파라미터들: 접합력 FW,n, 초음파 변수 PW,n, 그리고 필요한 경우에, 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 GW,n을 가지고 일어난다.
도 3b는 단계 E.b 동안의 상태를 도시한다. 팁에 상기 모세관(1)이 고정된, 도시되지 않은 호온은 수평 방향으로 이동되거나 또는 수직축 상에서 회전된다. 동시에, 상기 호온을 이동시키거나 또는 회전시키는 구동기를 통하여 흐르는, 전류 I가 모니터링된다. 이렇게 함에 있어서, 상기 모세관(1)의 팁은 상기 기판(9)의 접속점(8)에 웨지(10)로서 부착된 와이어(2)를 내리누르는데, 이것은 상기 모세관(1) 및 또한 이에 따른 호온이 바람직한 이동을 실행하는 것을 방해한다. 수평 방향으로 상기 웨지(10) 상으로 모세관(1)에 의해 가해지는 힘은 마침내 상기 웨지(10)가상기 접속점(8)으로부터 그 자체가 분리될 때까지 계속적으로 증가한다. 상기 모세관(1)은 이제 상기 호온의 이동을 따를 수 있으며, 따라서 상기 구동기를 통하여 흐르는 전류는 급속히 감소되고, 그 결과 단계 E.c에서의 상기 모세관(1)의 이동은 즉시 정지된다. 이러한 상태가 도 3c에 도시된다. 이후에, 단계 E.e에서, 상기 모세관(1)은 상기 접합 위치로 다시 가져와지며, 그리고 단계 E.f에서, 상기 웨지(10)는 상기 기판(9)의 접속점(8)에 다시 부착된다.
n 접합 사이클들을 실행한 후에, 상기 확립된 값들 IB,n,max(FB,n, PB,n, GB,n)으로부터, 상기 접합력 FB, 초음파 변수 PB, 그리고 필요한 경우에, 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 GB에 대한 상기 값들은 그것들에 대해 상기 전류 IB,n,max(FB,n, PB,n, GB,n)은 최대값에 도달하는, 볼 본딩에 대한 최적의 파라미터들로서 결정된다. 마찬가지로, 상기 확립된 값들 IW,n,max(FW,n, PW,n, GW,n)으로부터, 상기 접합력 FW, 초음파 변수 PW, 그리고 필요한 경우에, 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 GW에 대한 상기 값들은 그것들에 대해 상기 전류 IW,n,max(FW,n, PW,n, GW,n)은 최대값에 도달하는, 웨지 본딩에 대한 최적의 파라미터들로서 결정된다.
단계 B.d 또는 단계 E.b 동안에, 상기 모세관(1)의 팁은 단지 수 마이크로미터, 일반적으로 5 내지 10 마이크로미터만 이동된다. 이러한 이동은 상기 볼 또는 웨지를 분리시키는 데 충분하다. 따라서 바람직하게는 상기 모세관(1)의 팁이 상기구동기를 통하여 흐르는 전류가 감소됨 없이 미리 정의된 거리보다 더 많이 이동된경우에 상기 전단 시험을 방해하는 것이 예상된다.
단계 E.e 및 단계 E.f 뿐만 아니라 단계 B.e 및 단계 B.f는 분리된 볼 또는 웨지가 상응하는 접속점으로 다시 부착되도록 하는 역할을 하며, 따라서 그 다음의 접합 사이클들은 기능 장애없이 실행될 수 있다. 단계 B.e 및 단계 E.e는 필요한 경우에 생략될 수 있다.
따라서, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른, 와이어본더로 접합할 때 최적의 접합 파라미터들을 결정하기 위한 방법은 웨지 본딩 뿐만 아니라 볼 본딩에 있어서 최적의 접합 파라미터들을 용이하게 결정할 수 있는 탁월한 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 최적의 접합 파라미터들의 결정을 위하여 다수의 접합 사이클이 실행되고, 여기서 각각의 접합 사이클에 있어서, 모세관(1)으로부터 돌출되는 와이어 단부는 볼(3)로 용융되며, 그리고 그 다음에 접합 위치에서 상기 와이어 볼(3)은 상기 반도체 칩(5)의 접속점(4)에 부착되고 그 다음에 상기 와이어(2)는 요구되는 길이로 계속 잡아당겨지며 와이어 루프로 형성되고 그리고 상기 기판(9)의 접속점(8)에 부착된다는 점에서, 와이어 접속부가 반도체 칩(5)의 접속점(4)과 기판(9)의 접속점(8) 사이에서 만들어지며, 그리고 여기서 접합력 FB및 초음파 변수 PB, 그리고 필요한 경우에 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 GB는 미리 정해진 범위 내에서 개별적인 단계들에서 각각 변경되는, 접합 공정을 위한 와이어본더의 접합력 FB및 초음파 변수 PB, 그리고 선택적으로 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 GB에 대한 최적의 접합 파라미터들을 결정하기 위한 방법에 있어서,
    각각의 접합 사이클 n에 있어서, 상기 반도체 칩(5)의 접속점(4)에 상기 와이어 볼(3)을 부착시킨 후에, 다음의 단계들, 즉:
    a) 미리 정해진 접합력 FB1을 가하는 단계,
    b) 미리 정해진 방향으로 상기 접합 위치로부터 모세관(1)을 이동시키며 여기서 상기 모세관(1)을 이동시키는 구동기를 통하여 흐르는 전류 In(t)가 시간 t의경과 동안에 모니터링되는 단계,
    c) 상기 전류 In(t)가 감소하자마자 상기 모세관(1)의 이동을 정지시키는 단계,
    d) 단계 b) 및 단계 c) 동안 확립된 상기 전류 In(t)의 진행으로부터 상기 전류의 최대값 In,max(FB,n, PB,n, GB,n)을 결정하는 단계로서, 여기서 상기 변수들 FB,n, PB,n및 GB,n은 접합 사이클 n에 대해 설정된 접합력 FB, 초음파 변수 PB, 그리고 필요한 경우에 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 GB에 대한 값들인 단계가 실행되며, 그리고 여기서, n 접합 공정들에 대해 확립된 상기 값들 In,max(FB,n, PB,n, GB,n)으로부터, 접합력 FB, 초음파 변수 PB, 그리고 필요한 경우에 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 GB에 대한 상기 값들이, 그것에 대해 상기 전류 In,max(FB,n, PB,n, GB,n)이 최대에 도달하는, 최적의 접합 파라미터들로서 결정되는 것을 특징으로 하는, 접합 공정을 위한 와이어본더의 최적의 접합 파라미터들을 결정하기 위한 방법.
  2. 최적의 접합 파라미터들의 결정을 위하여 다수의 접합 사이클들이 실행되고, 여기서 각각의 접합 사이클에 있어서, 모세관(1)으로부터 돌출되는 와이어 단부는 볼(3)로 용융되며, 그리고 그 다음에 접합 위치에서 상기 와이어 볼(3)은 상기 반도체 칩(5)의 접속점(4)에 부착되고 그 다음에 상기 와이어(2)는 요구되는 길이로 계속 잡아당겨지며 와이어 루프로 형성되고 그리고 접합 위치에서 상기 기판(9)의접속점(8)에 부착된다는 점에서, 와이어 접속부가 반도체 칩(5)의 접속점(4)과 기판(9)의 접속점(8) 사이에서 만들어지며, 그리고 여기서 접합력 FW및 초음파 변수 PW, 그리고 필요한 경우에 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 GW는 미리 정해진 범위 내에서 개별적인 단계들에서 각각 변경되는, 접합 공정을 위한 와이어본더의 접합력 FW및 초음파 변수 PW, 그리고 선택적으로 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 GW에 대한 최적의 접합 파라미터들을 결정하기 위한 방법에 있어서,
    각각의 접합 사이클 n에 있어서, 상기 기판(9)의 접속점(8)에 상기 와이어(2)를 부착시킨 후에, 다음의 단계들, 즉:
    a) 미리 정해진 접합력 FW1을 가하는 단계,
    b) 미리 정해진 방향으로 상기 접합 위치로부터의 모세관(1)을 이동시키며, 여기서 상기 모세관(1)을 이동시키는 구동기를 통하여 흐르는 전류 In(t)가 시간 t의 경과 동안에 모니터링되는 단계.
    c) 상기 전류 In(t)가 감소하자마자 상기 모세관(1)의 이동을 정지시키는 단계,
    d) 단계 b) 및 단계 c) 동안 확립된 상기 전류 In(t)의 진행으로부터 상기 전류의 최대값 In,max(FW,n, PW,n, GW,n)을 결정하는 단계로서, 여기서 상기 변수들 FW,n, PW,n및 GW,n은 접합 사이클 n에 대해 설정된 접합력 FW, 초음파 변수 PW, 그리고 필요한 경우에 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 GW에 대한 값들인 단계가 실행되며, 그리고 여기서, n 접합 공정들에 대해 확립된 상기 값들 In,max(FW,n, PW,n, GW,n)으로부터, 상기 접합력 FW, 초음파 변수 PW, 그리고 필요한 경우에 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 GW에 대한 상기 값들이, 그것에 대해 상기 전류 In,max(FW,n, PW,n, GW,n)가 최대에 도달하는, 최적의 접합 파라미터들로서 결정되는 것을 특징으로 하는, 접합 공정을 위한 와이어본더의 최적의 접합 파라미터들을 결정하기 위한 방법.
  3. 접합력 F, 초음파 변수 P 및 또 다른 접합 파라미터들 G의 미리 정해진 값들 F1, P1, G1을 가지고, 와이어본더의 와이어 공급 모세관에 의해 만들어지는 접합 접속부의 품질을 원위치에서 모니터링하기 위한 방법에 있어서,
    다음과 같이, 즉:
    - 상기 접합력 F, 초음파 변수 P 및 1개 이상의 또 다른 접합 파라미터 G에 대하여 미리 정의된 값들 F2, P2, G2를 가지고 접합 접속부를 만들며, 여기서 상기 값들 F2, P2, G2중 1개 이상은 상응하는 값들 F1, P1, G1보다 더 적고.
    - 다음의 단계들, 즉:
    a) 미리 정해진 접합력 F3을 적용하는 단계,
    b) 미리 정해진 방향으로 상기 접합 위치로부터 모세관(1)을 이동시키는단계로서, 여기서 상기 모세관(1)을 이동시키는 구동기를 통하여 흐르는 전류 In(t)가 시간 t의 진행에 걸쳐 모니터링되는 단계,
    c) 상기 전류 전류 I(t)가 감소하자마자 상기 모세관(1)의 이동을 정지시키는 단계,
    d) 단계 b) 및 단계 c) 동안 확립된 상기 전류 I(t)의 진행으로부터 최대 전류 Imax(F3,P3, G3)을 결정하는 단계에 따라 시험을 실행하며, 그리고
    - 상기 값들 F1, P1, G1을 가지고 상기 접합 접속부를 만듬으로써, 시험되기 위하여 선택된 접합 접속부가 만들어지는 것을 특징으로 하는, 접합 접속부의 품질을 원위치에서 모니터링하기 위한 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 값 P2는 상기 값 P1보다 더 적은 것을 특징으로 하는, 접합 접속부의 품질을 원위치에서 모니터링하기 위한 방법.
KR1020030071125A 2002-10-16 2003-10-13 와이어본더로 접합할 때 최적의 접합 파라미터들을결정하기 위한 방법 KR20040034429A (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH17392002 2002-10-16
CH20021739/02 2002-10-16
CH20031086/03 2003-06-18
CH10862003 2003-06-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20040034429A true KR20040034429A (ko) 2004-04-28

Family

ID=32108630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030071125A KR20040034429A (ko) 2002-10-16 2003-10-13 와이어본더로 접합할 때 최적의 접합 파라미터들을결정하기 위한 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7004372B2 (ko)
JP (1) JP2004140357A (ko)
KR (1) KR20040034429A (ko)
DE (1) DE10349154A1 (ko)
TW (1) TWI229397B (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030066344A (ko) * 2002-02-01 2003-08-09 에섹 트레이딩 에스에이 와이어본더로 접합시에 최적의 접합 파라미터들을결정하기 위한 방법
DE10315639A1 (de) * 2003-04-04 2004-11-04 Hesse & Knipps Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung einer Drahtbondverbindung
US20050029328A1 (en) * 2003-06-18 2005-02-10 Esec Trading Sa Method for checking the quality of a wedge bond
WO2005118203A1 (de) * 2004-06-01 2005-12-15 Hesse & Knipps Gmbh Verfahren und vorrichtung zur prüfung einer drahtbondverbindung
US7314157B2 (en) * 2004-08-13 2008-01-01 Asm Technology Singapore Pte Ltd Wire bond with improved shear strength
EP1897648B1 (en) 2006-09-05 2010-06-30 Technische Universität Berlin Method and device for controlling the generation of ultrasonic wire bonds
DE102007032560A1 (de) * 2007-07-12 2009-01-15 Qimonda Ag System und Verfahren zum Prüfen elektrischer Kontaktstellen von Halbleiter-Bauelementen
FR2986170B1 (fr) * 2012-01-26 2014-03-07 Jfp Microtechnic Procede et dispositif de soudage, notamment par laser, de fils sur un substrat
US8657180B2 (en) 2012-06-12 2014-02-25 Asm Technology Singapore Pte Ltd Bond pad assessment for wire bonding
CN103730390A (zh) * 2012-10-15 2014-04-16 飞思卡尔半导体公司 引线接合机以及测试引线接合连接的方法
CN115064455B (zh) * 2022-07-07 2023-01-03 西安晶捷电子技术有限公司 一种金丝键合的工艺方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3458921A (en) * 1965-07-19 1969-08-05 Western Electric Co Short pulse vibratory bonding
US5302550A (en) * 1985-12-24 1994-04-12 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of bonding a microelectronic device
US5230458A (en) * 1992-06-23 1993-07-27 National Semiconductor Corp. Interconnect formation utilizing real-time feedback
US5443200A (en) * 1993-10-13 1995-08-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Bonding apparatus and bonding method
NL1001532C1 (nl) 1995-10-31 1997-05-02 Gerold Staudinger Inrichting voor het beproeven van verbindingen tussen een (electronisch) bouwelement en een van geleidende sporen voorziene drager.
US5591920A (en) * 1995-11-17 1997-01-07 Kulicke And Soffa Investments, Inc. Diagnostic wire bond pull tester
US5832412A (en) * 1996-02-09 1998-11-03 Kulicke And Soffa Investments, Inc. Programmable digital frequency ultrasonic generator
US5894981A (en) * 1996-11-27 1999-04-20 Orthodyne Electronics Corporation Integrated pull tester with an ultrasonic wire bonder
JPH1197477A (ja) * 1997-09-22 1999-04-09 Toshiba Corp ワイヤボンダのボンディング時における印加荷重推定方法、荷重動作判断方法及びエッジ位置測定方法
SG92747A1 (en) * 1999-11-02 2002-11-19 Esec Trading Sa Bonhead for a wire bonder
KR100896828B1 (ko) * 2001-10-26 2009-05-12 외르리콘 어셈블리 이큅먼트 아게, 슈타인하우젠 와이어 본더를 보정하는 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004140357A (ja) 2004-05-13
TW200408023A (en) 2004-05-16
US20040079790A1 (en) 2004-04-29
DE10349154A1 (de) 2004-05-27
US7004372B2 (en) 2006-02-28
TWI229397B (en) 2005-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7906858B2 (en) Contact securing element for bonding a contact wire and for establishing an electrical connection
EP1486790B1 (en) Mounting method and mounting apparatus of electronic part
KR20040034429A (ko) 와이어본더로 접합할 때 최적의 접합 파라미터들을결정하기 위한 방법
US9889521B2 (en) Method and system for pull testing of wire bonds
US7481351B2 (en) Wire bonding apparatus and method for clamping a wire
US10163845B2 (en) Method and apparatus for measuring a free air ball size during wire bonding
JPH07106365A (ja) ワイヤボンダのワイヤ尾部長さを監視する装置および方法
US20040232208A1 (en) Ultrasonic bonding method of coated electric wires and ultrasonic bonding apparatus using same
US20050194422A1 (en) Bump bonding apparatus and bump bonding method
US20010004991A1 (en) Wire bonding method and apparatus
US20050167473A1 (en) Method for producing wedge-wedge wire connection
CN101675510A (zh) 金属线接合方法和接合力校准
KR20030066344A (ko) 와이어본더로 접합시에 최적의 접합 파라미터들을결정하기 위한 방법
US11935864B2 (en) Methods of optimizing clamping of a semiconductor element against a support structure on a wire bonding machine, and related methods
US20100155455A1 (en) Wire bonding method
US7080771B2 (en) Method for checking the quality of a wedge bond
US20200388589A1 (en) Methods of detecting bonding between a bonding wire and a bonding location on a wire bonding machine
US20220270937A1 (en) Methods of determining shear strength of bonded free air balls on wire bonding machines
JPH11243119A (ja) ワイヤボンディング方法および装置
US20220320040A1 (en) Wire bonding state determination method and wire bonding state determination device
KR20230130123A (ko) 반도체 장치의 제조 장치 및 제조 방법
JPH118262A (ja) ワイヤボンダ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application