KR20060012466A - 와이어 본딩 방법 - Google Patents

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김동빈
배성언
오국진
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Abstract

본 발명은 다수 개의 반도체 칩에 형성된 다수 개의 본딩 패드 중 소정의 본딩 패드에 본딩 와이어를 본딩시킨 다음 소정의 본딩 패드와 대응되는 기판의 접속 단자에 본딩 와이어를 접속시키는 것을 한 주기로 하는 와이어 본딩 공정이 자동으로 복수 주기 이루어지는 와이어 본딩 방법으로서, 본딩 패드에 본딩 와이어를 본딩시킨 다음에는 복수 주기 중 소정 주기 간격으로 본딩 와이어의 본딩 상태가 검사되는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 와이어 본딩 공정 중 소정 주기 간격으로 본딩 와이어의 본딩 상태가 검사됨으로써, 매 주기 간격으로 검사가 이루어지는 경우 잦은 에러(Error) 발생으로 인한 스루풋(Throughput)이 저하되는 등의 문제점이 발생되지 않는다.
와이어 본딩, 본딩 와이어, 본딩 패드, 접속 단자, 본딩 상태 검사, 스루풋(Throughput)

Description

와이어 본딩 방법{Wire Bonding Method}
도 1은 일반적인 와이어 본딩 장치를 간략하게 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 와이어 본딩 방법의 일 예를 간략하게 나타낸 순서도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101: 와이어 본딩 장치 102: 와이어 스풀
103: 본딩 와이어 104: 클램프
105: 캐필러리 106: 회로부
107: 제어부 108: 볼
109: 방전토치 110: 토치 팁
111: 에어 가이드 112: 칩 패드
본 발명은 와이어 본딩 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소정의 회로가 형성된 기판에 다수 개의 반도체 칩이 본딩된 후 반도체 칩에 형성된 다수 개의 본딩 패드와 이와 대응되는 기판의 접속 단자를 본딩 와이어에 의해 전기적으로 연 결시킴과 동시에 본딩 패드에 본딩된 본딩 와이어의 본딩 상태가 검사되는 와이어 본딩 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정을 통해 제조된 반도체 칩들은 절단(Sawing)공정, 컨택(Contact)공정, 본딩(Bonding)공정, 몰딩(Molding) 및 트림(Trim)/포밍 (Forming)공정 등의 일련의 어셈블리(Assembly) 공정을 거쳐 패키지화된다. 그 중, 본딩 공정은 일반적으로 와이어 본딩 방법이 사용되고 있으며, 와이어 본딩 방법은 기판 상에 다수 개의 반도체 칩을 본딩시킨 후 본딩된 반도체 칩에 형성된 복수 개의 본딩 패드와 이와 대응되는 기판의 회로 패턴에 형성된 접속 단자를 구리, 금 등과 같은 금속 재질의 본딩 와이어에 의해 접속시키는 방식으로 이루어진다. 또한, 본딩 패드에는 전기적 방전을 통한 볼을 형성하여 본딩 와이어를 본딩시키고, 접속 단자에는 볼을 형성하지 않고 본딩 와이어를 직접 본딩시킨다.
여기서, 본딩 와이어의 본딩 상태는 반도체 패키지의 양(Good)/불량(Bad)을 결정하는 중요 요소 중 하나이기에, 와이어 본딩을 시행하는 와이어 본딩 장치는 각 단계마다 본딩 와이어의 본딩 상태를 검사할 수 있는 기능을 포함하고 있다. 예를 들면, 다수 개의 본딩 패드 및 접속 단자에 본딩 와이어를 본딩 시킨 후 시행되는 본딩 와이어의 본딩 상태를 검사하는 방법으로는 본딩 와이어가 정상적으로 본딩이 된 경우에 본딩 와이어를 포함한 폐회로가 구성되도록 하여, 폐회로를 통해 검출된 전류 값에 따라 본딩 와이어의 본딩 상태가 검사되도록 하고 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 일반적인 와이어 본딩 장치를 이용한 종래 기술에 따른 와이어 본딩 방법에 대해 간략하게 살펴보고, 이 때 시행되는 본딩 와이어 의 본딩 상태 검사 방법에 대해 간략하게 살펴보기로 한다.
도 1은 일반적인 와이어 본딩 장치를 간략하게 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 와이어 본딩 방법은 먼저 와이어 스풀(102)에서 공급된 본딩 와이어(103)는 에어 가이드(111)에서 느슨함과 팽팽함이 감지되면서 에어를 통해 팽팽한 상태로 유지된 후, 클램프(104)를 지나 캐필러리(105)를 통해 기판 상에 실장된 반도체 칩(113)의 본딩 패드로 공급된다. 이 후, 방전 토치(109)가 이동되어 본딩 패드로 공급된 본딩 와이어(103)의 일단과 토치 팁(110)이 접촉되고, 이에 본딩 와이어(103)가 용융되어 본딩 패드 상에 볼(108)이 형성된다. 여기서, 반도체 칩(113)은 기판 상의 칩 패드(112)에 본딩된 상태이고, 칩 패드(112)는 접지 단자와 연결되어 접지된 상태이다.
다음으로, 볼(108)에 연결된 본딩 와이어(103)는 본딩 패드와 대응되는 기판의 접속 단자로 이동되고, 이 때 와이어 스풀(102)의 본딩 와이어(103) 및 클램프(104)에는 회로부(106)로 부터 소정의 전류가 인가된다. 여기서, 회로부(106)는 와이어 스풀(102)의 본딩 와이어(103) 및 클램프(104)와 플러스 단자가 연결되어 있고, 칩 패드(112)와 마이너스 단자가 연결된 상태로서, 제어부(107)에 의해 소정의 전기 신호가 전달되면 본딩 와이어(103) 및 클램프(104)로 소정의 전류를 인가시킨다.
따라서, 본딩 와이어(103) 및 클램프(104)에 소정의 전류가 인가됨에 따라. 본딩 와이어(103)가 본딩 패드에 정상적으로 본딩이 이루어진 경우에는 회로부(106)와 본딩 와이어(103)와 클램프(104), 및 반도체 칩(113) 사이에 소정의 폐회 로가 구성되어 제어부(107)에서 회로부(106)를 통해 피드-백 되어지는 소정의 전류를 감지하게 되고, 본딩 와이어(103)가 본딩 패드에 정상적으로 본딩이 이루어지지 않은 경우에는 제어부(107)에서 소정의 전류가 감지되지 않게 됨으로써 본딩 와이어(103)의 본딩 상태가 검사된다.
여기서, 반도체 칩(113) 상에 형성된 본딩 패드들은 각각의 역할에 따라 다른 저항값을 가지고 있기에, 제어부(107)에는 최소 전류값이 설정되어 있다. 이에 제어부(107)는 피드-백 된 소정의 전류가 최소 전류 이상이면 다음 단계로 진행되어 본딩 패드에 본딩된 본딩 와이어(103)가 대응되는 접속 단자에 본딩되고, 최소 전류 미만이면 에러(Error) 신호를 발생시키거나 와이어 본딩 공정 프로세스를 중단시킨다.
그리고, 접속 단자에 본딩 와이어(103)가 접속된 후에도 본딩 와이어(103)에 소정의 전류를 인가하여 상기와 같은 방법으로 본딩 와이어(103)의 본딩 상태 검사가 이루어지며, 이에 따라 제어부(107)는 다음 단계를 진행시키거나, 에러 신호 발생 및 와이어 본딩 공정 프로세스를 중단시킨다.
이와 같이, 종래 기술에 따른 와이어 본딩 방법은 극히 미세한 전류량에 따라 본딩 와이어(103)의 본딩 상태 검사가 이루어짐으로 인해 본딩 상태 검사의 에러(Error) 발생율이 극히 높으며, 또한 이러한 본딩 와이어(103)의 본딩 상태 검사가 각 본딩 패드 및 각 접속 단자에 와이어 본딩이 이루어진 다음에 반드시 이루어지고 있기에, 에러 발생이 잦다. 따라서, 와이어 본딩 공정이 제대로 이루어지지 못하게 될 수 있고, 스루풋(Throughput)이 저하되는 결과가 초래될 수 있다.
따라서, 본 발명은 와이어 본딩 공정 시 본딩 와이어의 본딩 상태 검사가 이루어지더라도, 잦은 에러 발생으로 인해 스루풋이 저하되지 않도록 하는 와이어 본딩 방법을 제시하고자 한다.
본 발명은 다수 개의 반도체 칩에 형성된 다수 개의 본딩 패드 중 소정의 본딩 패드에 본딩 와이어를 본딩시킨 다음 소정의 본딩 패드와 대응되는 기판의 접속 단자에 본딩 와이어를 접속시키는 것을 한 주기로 하는 와이어 본딩 공정이 자동으로 복수 주기 이루어지는 와이어 본딩 방법으로서, 본딩 패드에 본딩 와이어를 본딩시킨 다음에는 복수 주기 중 소정 주기 간격으로 본딩 와이어의 본딩 상태가 검사되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 본딩 와이어 방법에서는 본딩 상태 검사 방법이 본딩 와이어에 소정의 전류를 인가하여 피드-백(Feed-Back)되어지는 전류의 양을 검출함으로써, 전류의 양에 따라 본딩 와이어의 본딩 상태가 검사되는 것이 바람직하다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 도 1에 나타낸 일반적인 와이어 본딩 장치를 이용한 본 발명에 따른 와이어 본딩 방법의 일 실시예를 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명에 따른 와이어 본딩 방법의 일 실시예를 간략하게 나타낸 순서도이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 와이어 본딩 방법은 다수 개의 반도체 칩(113)에 형성된 다수 개의 본딩 패드 중 소정의 본딩 패드에 본딩 와이어 (103)를 본딩시킨 다음, 소정의 본딩 패드와 대응되는 기판의 접속 단자에 본딩 와이어(103)를 접속시키는 것을 한 주기로 하는 와이어 본딩 공정이 제어부(107)에 의해 자동으로 복수 주기 이루어진다. 여기서, 반도체 칩(113)은 5개이고, 하나의 반도체 칩(113)당 본딩 패드의 갯수는 35개이다. 또한, 본딩 패드에 본딩 와이어(103)를 본딩시킨 다음에는 복수 주기 중 5주기 간격마다 본딩 와이어(103)의 본딩 상태가 검사된다.
즉, 도 2를 참조하면 본 발명에 따른 와이어 본딩 방법은 먼저, 작업자에 의해 제어부(107)에 다수 개의 반도체 칩(113)과, 각각의 반도체 칩(113) 상에 형성된 본딩 패드들과, 반도체 칩(113)당 전체 본딩 횟수 등의 정보를 담은 S, N, g, H, 및 m 값이 설정되는 제 1 단계(201)가 시행된다.
다음으로, 제 2 단계(202)는 첫 번째 반도체 칩(113) 상의 첫번째 본딩 패드에 본딩 와이어(113)가 본딩되는 제 2 단계(202)가 시행된 후 N 값이 5m-4 값과 같은 지 비교되는 제 3 단계(203)가 시행된다. 이 때, N 값이 5m-4 값과 같은 경우에는 N번째 본딩 패드에 본딩된 본딩 와이어(103)의 본딩 상태가 검사되는 제 4 단계(204)가 시행되고, N 값이 5m-4 값과 같지 않은 경우에는 N번째 본딩 패드와 대응되는 접속 단자에 본딩 와이어(103)가 본딩되는 제 5 단계(205)로 넘어간다.
다음으로, 제 4 단계(204)가 시행된 경우에는 N번째 본딩 패드와 대응되는 접속 단자에 와이어 본딩이 실시되는 제 7 단계(207)를 거쳐 제 8 단계(208)에서 N 값이 N+1로 되고 m 값이 m+1로 되어 제 9 단계(209)로 넘어가고, 제 5 단계(205)로 넘어간 경우에는 N 값만 N+1로 되는 제 6 단계(206)를 거쳐 제 9 단계(209)로 넘어 간다. 여기서, 제 5 단계(205)와 제 7 단계(207)는 접속 단자에 와이어 본딩이 실시되는 단계로서, 접속 단자에 본딩 와이어(103)가 본딩된 후 본딩 와이어(103)의 본딩 상태를 검사하는 공정이 시행된다.
그리고, 제 9 단계(209)는 와이어 본딩이 이루어질 본딩 패드의 번호인 N 값이 반도체 칩(113)당 전체 본딩 횟수와 비교되는 단계로서, 반도체 칩(113)당 전체 본딩 횟수보다 N 값이 작은 경우에는 아직 와이어 본딩이 시행되어야 할 본딩 패드가 존재하는 것으로 보고 제 1 단계(201)로 넘어가 다시 와이어 본딩 공정이 실시되어지고, 큰 경우에는 S번째 반도체 칩(113)에서 S+1번째 반도체 칩(113)의 본딩 패드에 와이어 본딩이 시행되도록 S가 S+1로 되고 첫번째 본딩 패드부터 시행되도록 N은 N-34로 되는 제 10 단계(210)로 넘어간다.
다음으로, 제 11 단계(211)는 S번째 반도체 칩(113)의 와이어 본딩이 이루어지기 전 기판 상에 S번째 반도체 칩(113)이 존재하는지를 확인하는 단계로서, 기판 상에 존재하는 전체 반도체 반도체 칩(113)의 갯수인 H 값과 비교되는 단계이다. 이 때, S 값이 H 값보다 큰 경우에는 S 번째 반도체 칩(113)이 존재하지 않는 것이므로 와이어 본딩 공정이 종료되지만, 작은 경우에는 다시 첫번째 본딩 패드에 본딩 와이어(103)가 본딩되는 제 1 단계(201)로 넘어가 모든 반도체 칩(113)들의 본딩 패드 상에 와이어 본딩이 이루어지도록 계속적으로 피드-백(Feed-Back)되어진다.
따라서, 이와 같은 본 발명에 따른 본딩 와이어 방법을 통해 와이어 본딩이 실시된 경우의 결과를 [표 1]과 같이 나타내었다.
본딩횟수 첫번째 반도체 칩 두번째 반도체 칩 세번째 반도체 칩 네번째 반도체 칩 다섯번째 반도체 칩
1 1 2 3 4 5
2 6 7 8 9 10
3 11 12 13 14 15
4 16 17 18 19 20
5 21 22 23 24 25
6 26 27 28 29 30
7 31 32 33 34 35

[표 1]은 각 반도체 칩(113)의 본딩 와이어(103) 본딩 상태 검사 횟수에 따른 본딩 와이어(103)의 본딩 상태 검사가 이루어진 본딩 패드의 번호를 나타낸 것으로서, 첫번째 반도체 칩(113)의 경우에는 1번, 6번, 11번, 16번, 21번, 26번, 및 31번에 해당되는 본딩 패드에 본딩된 본딩 와이어(103)의 본딩 상태가 검사된 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 와이어 본딩 방법은 종래 기술에 따른 와이어 본딩 방법과는 달리, 에러 발생률이 높은 본딩 와이어(103)의 본딩 상태 검사가 본딩 패드에 와이어 본딩이 실시된 후 매 주기마다가 아닌 소정의 주기마다 이루어짐으로써, 잦은 에러 발생으로 인해 스루풋이 저하되는 것을 막는다. 한편, 본딩 패드와 대응되는 접속 단자에 대한 본딩 와이어(103)의 본딩 상태가 이후에도 검사되기에 전반적인 본딩 와이어(103)의 본딩 상태에 대한 신뢰성은 저하되지 않는다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 와이어 본딩 방법은 다수 개의 본딩 패드 중 소정의 본딩 패드에 본딩 와이어를 본딩시킨 다음 소정의 본딩 패드와 대응되는 기판의 접속 단자에 본딩 와이어를 본딩시키는 것을 한 주기로 하는 와이어 본딩 공정이 자동으로 복수 주기 이루어짐에 있어서, 본딩 패드에 본딩 와이어를 본딩시킨 다음에는 소정 주기 간격으로 본딩 와이어의 본딩 상태가 검사된다. 따라서, 잦은 에러 발생으로 인해 스루풋(Throughput)이 저하되지 않는다.

Claims (2)

  1. 다수 개의 반도체 칩에 형성된 다수 개의 본딩 패드 중 소정의 본딩 패드에 본딩 와이어를 본딩시킨 다음 상기 소정의 본딩 패드와 대응되는 기판의 접속 단자에 상기 본딩 와이어를 본딩시키는 것을 한 주기로 하는 와이어 본딩 공정이 자동으로 복수 주기 이루어지는 와이어 본딩 방법에 있어서,
    상기 본딩 패드에 상기 본딩 와이어를 본딩시킨 다음에는 상기 복수 주기 중 소정 주기 간격으로 상기 본딩 와이어의 본딩 상태가 검사되는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 검사 방법은 상기 본딩 와이어에 소정의 전류를 인가하여 피드-백(Feed-Back)되어지는 전류의 양을 검출함으로써, 상기 전류의 양에 따라 상기 본딩 와이어의 상기 본딩 상태가 검사되는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9384105B2 (en) 2013-06-03 2016-07-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of detecting faults of operation algorithms in a wire bonding machine and apparatus for performing the same

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