KR20210143287A - 반도체 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 와이어 본딩 장치 - Google Patents

반도체 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 와이어 본딩 장치 Download PDF

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KR20210143287A
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Abstract

반도체 장치(10)는 전극 패드(13)를 포함하는 회로 기판(11)과, 전극 패드(13)에 대하여 전기적으로 접속되는 전극 패드(14)를 포함하는 반도체칩(12)과, 일단이 전극 패드(13)에 접속되고, 타단이 전극 패드(14)에 접속된 와이어(20)를 갖춘다. 와이어(20)는 전극 패드(13)를 따라 뻗고, 일부가 가압되어 전극 패드(13)와 전기적으로 접합된 제1 와이어부(24)와, 제1 와이어부(24)에 접촉하지 않도록, 전극 패드(13)와 교차하는 방향으로 뻗는 제2 와이어부(26)와, 전극 패드(13)를 향해 뻗는 제3 와이어부(27)와, 제1 와이어부(24)를 제2 와이어부(26)에 접속하는 제1 구부림부(28)와, 제2 와이어부(26)를 제3 와이어부(27)에 접속하는 제2 구부림부(29)를 가진다.

Description

반도체 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 와이어 본딩 장치
본 발명은 반도체 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 와이어 본딩 장치에 관한 것이다.
회로 기판에 설치된 전극은 회로 기판에 설치된 반도체칩의 전극에 대해 금속제의 극히 가는 와이어에 의해 전기적으로 접속된다. 이러한 접속 기술은 소위 와이어 본딩이라고 부르고 있다. 와이어 본딩의 일종인 웨지 본딩은 와이어를 전극에 가압한 상태에서 열 및 초음파와 같은 에너지를 부여함으로써 와이어를 전극에 물리적 및 전기적으로 접속한다. 예를 들면, 특허문헌 1, 2는 웨지 본딩에 관한 기술을 개시한다.
일본 특개 2007-273991호 공보 일본 특개 2016-062962호 공보
와이어는 와이어의 양단에 접속된 전극 간의 전기적인 접속을 유지하는 것이 요구된다. 예를 들면, 와이어가 절단된 경우 및 와이어가 전극으로부터 박리된 경우에는, 전기적인 접속을 유지할 수 없다. 그래서, 본딩된 와이어에는, 풀(pull) 강도라고 불리는 기계적인 강도가 요구된다. 풀 강도란 양단이 전극에 접속된 와이어를 잡아당긴 상태에서, 와이어의 절단 또는 와이어와 전극과의 박리가 발생하는 하중이다.
당해 기술분야에서는 풀 강도의 향상이 요망되고 있다. 그래서, 본 발명은 풀 강도가 향상된 반도체 장치, 당해 반도체 장치의 제조 방법 및 당해 반도체 장치를 제조하는 와이어 본딩 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 하나의 예인 반도체 장치는 제1 전극과, 제1 전극과 전기적으로 접속되는 제2 전극과, 일단이 제1 전극에 접합되고, 타단이 제2 전극에 접합된 본딩 와이어를 갖춘다. 본딩 와이어는 제1 전극의 표면을 따라 뻗고, 일부가 가압되어 제1 전극과 전기적으로 접합된 제1 와이어부와, 제1 와이어부에 접촉하지 않도록, 제1 전극의 표면으로부터 기립하는 방향으로 뻗는 제2 와이어부와, 제2 전극을 향해 뻗고, 단부가 가압되어 제2 전극과 전기적으로 접합된 제3 와이어부와, 제1 와이어부가 뻗는 방향을 제2 와이어부가 뻗는 방향으로 구부리는 제1 구부림부와, 제2 와이어부가 뻗는 방향을 제3 와이어부가 뻗는 방향으로 구부리는 제2 구부림부를 가진다.
본딩 와이어는, 제1 전극에 접합된 개소와 제2 전극에 접합된 개소와의 사이에, 제1 와이어부의 일부, 제2 와이어부, 제1 구부림부 및 제2 구부림부가 설치되어 있다. 즉, 제1 전극에 접합된 개소와 제2 전극에 접합된 개소와의 사이에는, 충분한 길이의 본딩 와이어가 풀어 내어져 있다. 그리고, 본딩 와이어는, 제1 구부림부 및 제2 구부림부를 포함한다. 또한, 본딩 와이어는, 제1 전극을 따라 뻗는 제1 와이어부를 가지고 있다. 이것들의 구성에 의하면, 본딩 와이어에 풀 스트레스가 작용했을 때, 제1 전극에 접합된 개소에 대하여, 직접적으로 부하가 작용하지 않는다. 부하는 제1 와이어부의 일부, 제2 와이어부, 제3 와이어부, 제1 구부림부 및 제2 구부림부에 의해 부담된다. 이들 부위는 제1 전극에 접합된 개소와 같이 단면 형상이 변화되는 것과 같은 가공을 받지 않았으므로, 적어도 본딩 와이어가 원래 가지는 강도를 유지하고 있다. 따라서, 본딩 와이어는 풀 강도를 향상시킬 수 있다.
상기의 반도체 장치에 있어서, 제1 와이어부는 제1 전극과 전기적으로 접합한 접합부와, 접합부와 제2 와이어부에 연속되는 연장부를 포함해도 된다. 연장부의 길이는 접합부의 길이보다 길어도 된다. 이 구성에 의하면, 본딩 와이어의 풀 강도를 적합하게 향상시킬 수 있다.
상기의 반도체 장치의 제1 구부림부에 있어서, 제1 와이어부가 뻗는 제1 방향과 제2 와이어부가 뻗는 제2 방향이 이루는 각도는 90도 이하이어도 된다. 이 구성에 의하면, 본딩 와이어의 풀 강도를 적합하게 향상시킬 수 있다.
상기의 반도체 장치의 제2 구부림부에 있어서, 제2 와이어부가 뻗는 제2 방향과 제3 와이어부가 뻗는 제3 방향이 이루는 각도는 90도 이하이어도 된다. 이 구성에 의하면, 본딩 와이어의 풀 강도를 적합하게 향상시킬 수 있다.
상기의 반도체 장치의 제1 구부림부는 본딩 와이어가 소성 변형한 부분이어도 된다. 이 구성에 의하면, 본딩 와이어의 풀 강도를 적합하게 향상시킬 수 있다.
상기의 반도체 장치의 제2 구부림부는 본딩 와이어가 소성 변형한 부분이어도 된다. 이 구성에 의하면, 본딩 와이어의 풀 강도를 적합하게 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 형태는 제1 전극과, 제1 전극과 전기적으로 접속되는 제2 전극과, 일단이 제1 전극에 접합되고, 타단이 제2 전극에 접합된 본딩 와이어를 갖추는 반도체 장치의 제조 방법이다. 반도체 장치의 제조 방법은 캐필러리를 사용하여, 제1 전극에 본딩 와이어의 일단을 접합한 후에, 본딩 와이어의 접합부보다도 제2 전극측이며 접합부보다 상방의 위치로 본딩 와이어를 풀어내면서 캐필러리의 선단을 이동시키는 제1 공정과, 제1 전극을 향해 캐필러리의 선단을 하강시켜 본딩 와이어의 일부를 제1 전극에 누름으로써, 제1 구부림부를 형성하는 제2 공정과, 제1 구부림부보다 접합부측이며 접합부보다 상방의 위치로 본딩 와이어를 풀어내면서 캐필러리의 선단을 이동시키는 제3 공정과, 제1 전극을 향해 캐필러리의 선단을 하강시킴으로써, 제2 구부림부를 형성하는 제4 공정을 포함한다.
상기의 제조 방법에 의하면, 제1 구부림부 및 제2 구부림부를 포함하는 본딩 와이어의 단부를 형성할 수 있다. 따라서, 반도체 장치에 있어서의 본딩 와이어의 풀 강도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 형태에 있어서, 제1 공정은 제1 전극의 표면에 있어서의 법선 방향을 따라 본딩 와이어를 풀어내면서 캐필러리를 상승시키는 공정과, 제1 전극의 표면에 있어서의 법선 방향과 교차하는 방향을 따라, 제2 전극측으로 본딩 와이어를 풀어내면서 캐필러리를 이동시키는 공정을 포함해도 된다. 이들 공정에 의하면, 제1 와이어부를 확실하게 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 형태에 있어서, 제3 공정은 제1 전극의 표면에 있어서의 법선 방향을 따라 본딩 와이어를 풀어내면서 캐필러리를 상승시키는 공정과, 제1 전극의 표면에 있어서의 법선 방향과 교차하는 방향을 따라, 접합부측으로 본딩 와이어를 풀어내면서 캐필러리를 이동시키는 공정을 포함해도 된다. 이들 공정에 의하면, 제2 와이어부를 확실하게 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 형태는, 제4 공정 후에, 캐필러리를 사용하여, 제2 전극에 본딩 와이어의 타단을 접합하는 제5 공정을 더 가져도 된다. 제5 공정은 제1 전극의 표면에 있어서의 법선 방향을 따라 본딩 와이어를 풀어내면서 캐필러리를 상승시키는 공정과, 제2 전극 위의 위치로 캐필러리의 선단을 이동시키는 공정과, 제2 전극에 본딩 와이어의 타단을 접합하는 공정을 포함해도 된다. 이들 공정에 의하면, 제1 전극을 제2 전극에 접속하는 본딩 와이어를 형성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 형태는 제1 전극과, 제1 전극과 전기적으로 접속되는 제2 전극과, 일단이 제1 전극에 접합되고, 타단이 제2 전극에 접합된 본딩 와이어를 갖추는 반도체 장치를 제조하는 와이어 본딩 장치이다. 와이어 본딩 장치는 이동 가능하게 구성된 캐필러리를 포함하는 본딩 유닛과, 본딩 유닛의 동작을 제어하는 제어 유닛을 갖춘다. 제어 유닛은, 캐필러리를 사용하여, 제1 전극에 본딩 와이어의 일단을 접합한 후에, 본딩 와이어의 접합부보다 제2 전극측이며 접합부보다 상방의 위치로 본딩 와이어를 풀어내면서 캐필러리의 선단을 이동시키는 제1 제어 신호와, 제1 전극을 향해 캐필러리의 선단을 하강시켜 본딩 와이어의 일부를 제1 전극에 누름으로써, 제1 구부림부를 형성시키는 제2 제어 신호와, 제1 구부림부보다 접합부측이며 접합부보다 상방의 위치로 본딩 와이어를 풀어내면서 캐필러리의 선단을 이동시키는 제3 제어 신호와, 제1 전극을 향해 캐필러리의 선단을 하강시킴으로써, 제2 구부림부를 형성시키는 제4 제어 신호를 본딩 유닛에 제공해도 된다.
이 와이어 본딩 장치에 의하면, 제1 구부림부 및 제2 구부림부를 포함하는 본딩 와이어의 단부를 형성할 수 있다. 따라서, 반도체 장치에 있어서의 본딩 와이어의 풀 강도를 향상시킬 수 있다.
또 다른 형태에 있어서, 제1 제어 신호는 제1 전극의 표면에 있어서서의 법선 방향을 따라 본딩 와이어를 풀어내면서 캐필러리를 상승시키는 제어 신호와, 제1 전극의 표면에 있어서의 법선 방향과 교차하는 방향을 따라, 제2 전극측으로 본딩 와이어를 풀어내면서 캐필러리를 이동시키는 제어 신호를 포함해도 된다. 이 구성에 의하면, 제1 와이어부를 확실하게 형성할 수 있다.
또 다른 형태에 있어서, 제3 제어 신호는 제1 전극의 표면에 있어서의 법선 방향을 따라 본딩 와이어를 풀어내면서 캐필러리를 상승시키는 제어 신호와, 제1 전극의 표면에 있어서의 법선 방향과 교차하는 방향을 따라, 접합부측으로 본딩 와이어를 풀어내면서 캐필러리를 이동시키는 제어 신호를 포함해도 된다. 이 구성에 의하면, 제2 와이어부를 확실하게 형성할 수 있다.
또 다른 형태에 있어서, 제어 유닛은, 캐필러리를 사용하여, 제2 전극에 본딩 와이어의 타단을 접합하는 제5 제어 신호를 또한 본딩 유닛에 제공해도 된다. 제5 제어 신호는 제1 전극의 표면에 있어서의 법선 방향을 따라 본딩 와이어를 풀어내면서 캐필러리를 상승시키는 제어 신호와, 제2 전극 위의 위치로 캐필러리의 선단을 이동시키는 제어 신호와, 제2 전극에 본딩 와이어의 타단을 접합시키는 제어 신호를 포함해도 된다. 이 구성에 의하면, 제1 전극을 제2 전극에 접속하는 본딩 와이어를 형성할 수 있다.
본 발명에 의하면, 풀 강도가 향상된 반도체 장치, 당해 반도체 장치의 제조 방법 및 당해 반도체 장치를 제조하는 와이어 본딩 장치가 제공된다.
도 1은 와이어 본딩 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 반도체 장치의 일부를 확대하여 도시하는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 와이어의 단부를 확대하여 도시하는 도면이다.
도 4는 와이어의 형상과 캐필러리의 목표점을 도시하는 도면이다.
도 5는 반도체 장치의 제조 방법에 있어서의 주요한 공정을 도시하는 흐름도이다.
도 6의 (a)부, (b)부 및 (c)부는 반도체 장치의 제조 방법이 가지는 주요한 공정을 도시하는 도면이다.
도 7의 (a)부, (b)부 및 (c)부는 반도체 장치의 제조 방법이 가지는 도 6에 이어지는 주요한 공정을 도시하는 도면이다.
도 8의 (a)부 및 (b)부는 반도체 장치의 제조 방법이 가지는 도 7에 이어지는 주요한 공정을 도시하는 도면이다.
도 9는 반도체 장치의 제조 방법이 가지는 도 8에 이어지는 주요한 공정을 도시하는 도면이다.
도 10은 실시예에 따른 와이어의 단부를 확대하여 촬영한 사진이다.
도 11은 비교예에 따른 와이어의 단부를 확대하여 도시하는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명을 실시하기 위한 형태를 상세하게 설명한다. 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다.
[와이어 본딩 장치]
도 1에 도시하는 와이어 본딩 장치(1)는, 예를 들면, 프린트 기판 등의 전극에, 당해 프린트 기판에 설치된 반도체 소자의 전극을 가는 직경의 금속 와이어를 사용하여 전기적으로 접속한다. 와이어 본딩 장치(1)는 와이어에 대하여 열, 초음파 또는 압력을 제공하여 와이어를 전극에 접속한다. 와이어 본딩 장치(1)는 반송 유닛(2)과, 본딩 유닛(3)과, 제어 유닛(4)을 가진다.
반송 유닛(2)은 피처리 부품인 반도체 장치(10)를 본딩 에리어에 반송한다. 본딩 유닛(3)은 이동 기구(6)와, 본딩 툴(7)과, 캐필러리(8)를 포함한다. 이동 기구(6)는 캐필러리(8)를 이동시킨다. 본딩 툴(7)의 선단에는, 캐필러리(8)가 착탈 가능하게 설치된다. 캐필러리(8)는 와이어에 대하여 열, 초음파 또는 압력을 제공한다. 제어 유닛(4)은 본딩 유닛(3)의 동작을 포함하는 와이어 본딩 장치(1)의 전체의 동작을 제어한다. 제어 유닛(4)은 몇 개의 제어 신호를 본딩 유닛(3)에 제공한다. 예를 들면, 제어 신호는, 반도체 장치(10)에 대한 캐필러리(8)의 위치를 제어하기 위한 신호와, 열, 초음파 또는 압력의 제공의 개시 및 정지를 위한 신호를 포함한다. 제어 유닛(4)에 대해서는 후술한다.
[반도체 장치]
도 2는 도 1에 도시된 반도체 장치(10)의 일부를 확대하여 도시한다. 반도체 장치(10)는, 예를 들면, 회로 기판(11)(제1 전자부품)과, 반도체칩(12)(제2 전자부품)과, 와이어(20)(본딩 와이어)를 가진다. 반도체칩(12)은 회로 기판(11)의 주면(11a)에 대하여 다이 본드 등에 의해 고정되어 있다. 회로 기판(11)은 하나 또는 복수의 전극 패드(13)(제1 전극)를 가진다. 전극 패드(13)는 회로 기판(11)의 주면(11a)에 설치되어 있다. 또, 반도체칩(12)도 하나 또는 복수의 전극 패드(14)(제2 전극)를 가진다. 전극 패드(14)는 반도체칩(12)의 주면(12a)에 설치되어 있다.
와이어(20)는 전극 패드(13)를 전극 패드(14)에 전기적으로 접속한다. 예를 들면, 와이어(20)는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 이것들의 합금에 의해 형성된다. 또, 와이어(20)의 직경은 일례로서 20 마이크로미터이다. 와이어(20)의 일방의 단부(21)(일단)는 회로 기판(11)의 전극 패드(13)에 물리적 및 전기적으로 접속되어 있다. 와이어(20)의 타방의 단부(22)(타단)는 반도체칩(12)의 전극 패드(14)에 물리적 및 전기적으로 접속되어 있다.
도 3은 와이어(20)의 단부(21)를 확대하여 모식적으로 도시한다. 일체물인 와이어(20)는 그 형상 및 기계적 성질에 따른 몇 개의 부분을 포함한다.
와이어(20)는 제1 와이어부(24)와, 제2 와이어부(26)와, 제3 와이어부(27)와, 제1 구부림부(28)과, 제2 구부림부(29)를 포함한다.
제1 와이어부(24)는 전극 패드(13)의 표면을 따라 뻗는다. 제1 와이어부(24)의 일부는 가압되어 있다. 가압된 부분은 전극 패드(13)와 전기적으로 접속하고 있다. 제1 와이어부(24)는 전극 패드(13)와 전기적으로 접속된 본딩부(24a)(접합부)와, 본딩부(24a)로부터 제2 와이어부(26)에 연속되는 연장부(24b)를 포함한다.
본딩부(24a)는 전극 패드(13)에 대하여 물리적 및 전기적으로 접속되어 있다. 여기에서 말하는 물리적으로 접속되어 있다는 것은 와이어(20)가 전극 패드(13)에 접합되어 있는 것을 말한다. 예를 들면, 본딩부(24a)는 인장력에 대한 저항력(반력)을 생기게 하는 부분이라고 정의해도 된다. 또, 전기적으로 접속되어 있다는 것은 와이어(20)와 전극 패드(13)와의 사이의 전기 저항이 극히 작은 상태를 말한다.
본딩부(24a)는 소위 웨지 본딩에 의해 형성된다. 웨지 본딩에서는, 캐필러리(8)가 와이어(20)를 전극 패드(13)에 대하여 가압한다. 이 가압된 상태에서, 캐필러리(8)는 와이어(20)에 에너지(열, 초음파 등)를 제공한다. 그 결과, 가압된 부분이 눌려 찌부러져 편평 형상으로 변형된다. 그 결과, 와이어(20)는 전극 패드(13)에 대하여 압착된다. 즉, 본딩부(24a)는 와이어(20)의 직경보다도 작은 두께를 가지는 부분이라고 정의해도 좋다.
연장부(24b)는 제1 와이어부(24)의 일부분이다. 연장부(24b)는 본딩부(24a)로부터 연속하여 뻗는다. 연장부(24b)는 와이어(20)의 단면 형상을 유지하고 있다. 연장부(24b)의 단면 형상은 거의 원형이다. 연장부(24b)는 전극 패드(13)의 주면(13a)을 따라 뻗어 있다. 연장부(24b)의 길이는, 예를 들면, 캐필러리(8)의 선단의 직경과 같아도 된다. 또, 연장부(24b)의 길이는, 예를 들면, 캐필러리(8)의 선단의 직경보다 커도 된다. 연장부(24b)는, 전극 패드(13)에 대하여 물리적 및 전기적으로 접속되는 것을 요하지 않는 점에서, 본딩부(24a)와 다르다. 예를 들면, 연장부(24b)는 전극 패드(13)에 접촉해 있어도 된다. 이 상태에 의하면, 연장부(24b)는 전극 패드(13)에 대하여 전기적으로 접속되어 있다. 한편, 연장부(24b)는 주면(13a)의 법선 방향을 향하는 인장력에 대하여 저항할 수 없다. 따라서, 물리적으로 접속되어 있다고는 할 수 없다. 그러나, 연장부(24b)의 상태는 전극 패드(13)에 대하여 물리적으로 접속되어 있는 상태를 배제하지 않는다. 즉, 연장부(24b)는 전극 패드(13)에 대하여 물리적으로 접속되어 있어도 된다. 또한, 연장부(24b)는 전극 패드(13)에 대하여 접촉되어 있지 않고, 연장부(24b)는 전극 패드(13)의 주면(13a)으로부터 약간 이간되어 있어도 된다. 이간된 상태에 의하면, 연장부(24b)는, 전극 패드(13)에 대하여 전기적으로 접속되어 있지 않다. 또, 이간된 상태에 의하면, 연장부(24b)는 물리적으로도 접속되어 있지 않다.
제2 와이어부(26)는 후술하는 제1 구부림부(28)를 통하여 제1 와이어부(24)의 연장부(24b)에 연속된다. 제2 와이어부(26)는 전극 패드(13)의 주면(13a)과 교차하는 방향(D2)으로 뻗는다. 예를 들면, 제2 와이어부(26)는 주면(13a)의 법선 방향으로 뻗어 있다고 정의해도 된다. 즉, 제2 와이어부(26)는 주면(13a)으로부터 기립하는 와이어(20)의 일부이다. 제2 와이어부(26)가 뻗는 방향(D2)(제2 방향)과 제1 와이어부(24)의 연장부(24b)가 뻗는 방향(D1)(제1 방향)이 이루는 각도(A1)는 직각 이하(90도 이하)이어도 된다. 바꾸어 말하면, 방향 D1, D2가 이루는 각도(A1)는 예각이다. 일례로서, 각도(A1)는, 일례로서, 20도 이상 60도 이하로 해도 된다. 즉, 제2 와이어부(26)가 뻗는 방향(D2)은 주면(13a)의 법선 방향의 성분과, 제1 와이어부(24)의 연장부(24b)가 뻗는 방향(D1)과는 역방향의 성분을 포함한다. 따라서, 제2 와이어부(26)가 뻗는 방향(D2)은 주면(13a)의 법선 방향에 대해 기울어져 있다. 한편, 방향 D1, D2가 이루는 각도는 0도보다 크다. 즉, 방향(D2)은 방향(D1)에 대하여 평행하지 않다. 바꾸어 말하면, 제2 와이어부(26)는 제1 와이어부(24)의 연장부(24b)에 대하여 접촉하지 않는다. 제2 와이어부(26)의 길이는, 예를 들면, 제1 와이어부(24)의 연장부(24b)와 동일한 정도로 해도 된다. 제2 와이어부(26)는, 제1 와이어부(24)의 연장부(24b)와 마찬가지로, 와이어(20)의 단면 형상을 유지하고 있다. 제2 와이어부(26)의 단면 형상은 거의 원형이다.
제3 와이어부(27)는 후술하는 제2 구부림부(29)를 통하여 제2 와이어부(26)에 연속된다. 제3 와이어부(27)의 단부는 반도체칩(12)의 전극 패드(14)에 접속되어 있다. 따라서, 제3 와이어부(27)의 길이는 전극 패드(13)로부터 전극 패드(14)까지의 거리와 대략 같다. 제3 와이어부(27)의 형상은 원호이다. 따라서, 제3 와이어부(27)의 형상은 전극 패드(13)로부터 전극 패드(14)까지의 직선거리보다 길다. 제3 와이어부(27)는 회로 기판(11)의 전극 패드(13)로부터 반도체칩(12)의 전극 패드(14)를 향해 뻗어 있다. 예를 들면, 제2 와이어부(26)가 뻗는 방향(D2)과 제3 와이어부(27)가 뻗는 방향(D3)(제3 방향)이 이루는 각도(A2)는 직각보다 크다(90도 이상). 즉, 각도(A2)는 둔각이다. 각도(A2)는, 일례로서, 90도 이상 120도 이하로 해도 된다. 제3 와이어부(27)는, 전극 패드(14)에 접속된 단부를 제외하고, 제1 와이어부(24)의 연장부(24b)와 마찬가지로 와이어(20)의 단면 형상을 유지하고 있다. 제3 와이어부(27)의 단면 형상은 거의 원형이다.
제1 구부림부(28)는 제1 와이어부(24)와 제2 와이어부(26)의 사이에 마련되어 있다. 즉, 제1 구부림부(28)는 제1 와이어부(24)의 연장부(24b)가 뻗는 방향(D1)을 제2 와이어부(26)가 뻗는 방향(D2)으로 변화시킨다. 제1 구부림부(28)의 형상은 원호이다. 제1 구부림부(28)는 구부림 가공이 시행된 와이어(20)의 일부이다. 제1 구부림부(28)를 형성하는 구부림 가공의 상세에 대해서는 후술한다. 이 구부림 가공은 와이어(20)에 소성 변형을 생기게 한다. 소성 변형에 의하면, 제1 구부림부(28)에는, 가공 경화가 생긴다. 따라서, 제1 구부림부(28)의 강도는 애초의 와이어(20)가 가지는 강도보다도 높은 경우가 있다.
제2 구부림부(29)는 제2 와이어부(26)와 제3 와이어부(27)의 사이에 마련되어 있다. 즉, 제2 구부림부(29)는 제2 와이어부(26)가 뻗는 방향(D2)을 제3 와이어부(27)가 뻗는 방향(D3)으로 변화시킨다. 제2 구부림부(29)의 형상은 제1 구부림부(28)와 마찬가지로 원호이다. 제2 구부림부(29)는 구부림 가공이 시행된 와이어(20)의 일부이다. 제2 구부림부(29)를 형성하는 구부림 가공의 상세에 대해서는, 후술한다. 따라서, 제1 구부림부(28)와 마찬가지로, 제2 구부림부(29)는 소성 변형을 일으킨 부위이며, 가공경화가 발생해 있다.
[반도체 장치의 제조 방법]
상기한 반도체 장치(10)는 와이어 본딩 장치(1)에 의해 제조된다. 이하, 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6을 참조하면서, 와이어 본딩 장치(1)에 있어서의 제어 유닛(4)의 제어 동작을 설명한다. 또한, 반도체 장치(10)의 제조 방법을 설명한다.
도 4는 와이어(20)의 형상과 캐필러리(8)의 목표점을 도시한다. 제어 유닛(4)은 미리 설정된 제1 목표점(P1)∼제9 목표점(P9)(제9 목표점은 도 9 참조)에 관한 정보를 가진다. 제어 유닛(4)은 제1 목표점(P1)∼제9 목표점(P9)으로 캐필러리(8)가 차례로 이동하도록, 본딩 유닛(3)에 제어 신호를 제공한다. 또, 제어 유닛(4)은 이동 중에 있어서의 와이어(20)의 풀어내기의 허가와 풀어내기의 정지를 제어하는 제어 신호도 본딩 유닛(3)에 제공한다. 또, 제어 유닛(4)은 캐필러리(8)로부터의 초음파 등의 제공의 허가와 정지를 제어하는 제어 신호도 본딩 유닛(3)에 제공한다.
제1 목표점(P1)은 와이어(20)를 전극 패드(13)에 본딩하는 위치를 나타낸다. 바꾸어 말하면, 제1 목표점(P1)은 본딩부(24a)를 형성하는 위치이다. 와이어(20)의 본딩 시에는, 와이어(20)를 전극 패드(13)의 주면(13a)에 가압한다. 따라서, 제1 목표점(P1)은 전극 패드(13)의 주면(13a) 위에 설정된다. 보다 상세하게는, 주면(13a)으로부터 제1 목표점(P1)까지의 거리는 와이어(20)의 직경과 동등 또는 와이어(20)의 직경보다도 조금 작다.
제2 목표점(P2)은 연장부(24b)의 일부를 형성하기 위한 위치이다. 제2 목표점(P2)은 제1 목표점(P1)의 바로 위에 설정된다. 이하의 설명에 있어서, 주면(13a)의 법선을 따라 주면(13a)으로부터 벗어나는 방향을 「상측 방향」이라고 부른다. 또, 법선을 따라 주면(13a)에 근접하는 방향을 「하측 방향」이라고 부른다. 제2 목표점(P2)은 제1 목표점(P1)을 지나는 주면(13a)의 법선 위에 설정된다. 주면(13a)으로부터 제2 목표점(P2)까지의 거리는 주면(13a)으로부터 제1 목표점(P1)까지의 거리보다 크다. 제1 목표점(P1)으로부터 제2 목표점(P2)까지의 거리는, 예를 들면, 연장부(24b)의 길이에 기초하여 결정해도 된다.
제3 목표점(P3)도 연장부(24b)의 일부를 형성하기 위한 위치이다. 제3 목표점(P3)은 제2 목표점(P2)에 대하여 법선에 직교하는 축선을 따라 이간한 위치에 설정된다. 이하의 설명에 있어서, 제2 목표점(P2)에 대하여 법선에 직교하는 축선을 「평행 축선」이라고 칭한다. 평행 축선을 따라 전극 패드(13)로부터 전극 패드(14)를 향하는 방향을 「순방향」이라고 부른다. 평행 축선을 따라 전극 패드(14)로부터 전극 패드(13)를 향하는 방향을 「역방향」이라고 부른다. 즉, 제3 목표점(P3)은 제2 목표점(P2)으로부터 순방향으로 소정 거리만큼 이간한 위치에 설정된다. 예를 들면, 제2 목표점(P2)으로부터 제3 목표점(P3)까지의 거리는, 예를 들면, 연장부(24b)의 길이에 기초하여 결정해도 된다. 즉, 제2 목표점(P2)으로부터 제3 목표점(P3)까지의 거리는, 제1 목표점(P1)으로부터 제2 목표점(P2)까지의 거리와 동등하해도 되고, 커도 되고, 짧아도 된다.
제4 목표점(P4)은 제1 구부림부(28)를 형성하기 위한 위치이다. 제4 목표점(P4)은 제3 목표점(P3)에 대하여 하측 방향으로 이간하도록 설정된다. 따라서, 제3 목표점(P3)으로부터 제4 목표점(P4)으로의 이동이란 하측 방향으로의 이동이다. 제4 목표점(P4)은 제1 목표점(P1)보다도 전극 패드(14)에 가깝다. 제4 목표점(P4)은 주면(13a)에 포함되어도 되고, 주면(13a)으로부터 소정 거리만큼 이간해도 된다. 주면(13a)으로부터 제4 목표점(P4)까지의 거리는 주면(13a)으로부터 제1 목표점(P1)까지의 거리에 무관해도 된다. 즉, 주면(13a)으로부터 제4 목표점(P4)까지의 거리는 주면(13a)으로부터 제1 목표점(P1)까지의 거리와 동등해도 된다. 주면(13a)으로부터 제4 목표점(P4)까지의 거리는 주면(13a)으로부터 제1 목표점(P1)까지의 거리보다 작아도 된다. 제3 목표점(P3)으로부터 제4 목표점(P4)까지의 거리는, 예를 들면, 제2 와이어부(26)의 길이에 기초하여 결정해도 된다.
제5 목표점(P5)은 제2 와이어부(26)를 형성하기 위한 위치이다. 제5 목표점(P5)은 제4 목표점(P4)의 상측 방향에 위치한다. 따라서, 법선 방향에 있어서, 제3 목표점(P3), 제4 목표점(P4) 및 제5 목표점(P5)은 동일한 선상에 설정된다. 즉, 제4 목표점(P4)으로부터 제5 목표점(P5)으로의 이동이란 상측 방향으로의 이동이다. 또, 제5 목표점(P5)은 제4 목표점(P4)보다도 상방에 설정된다. 예를 들면, 주면(13a)으로부터 제5 목표점(P5)까지의 거리는 주면(13a)으로부터 제4 목표점(P4)까지의 거리보다 크다. 한편, 도 7의 (b)부는 주면(13a)으로부터 제5 목표점(P5)까지의 거리가 주면(13a)으로부터 제3 목표점(P3)까지의 거리보다도 작은 경우를 예시한다. 주면(13a)으로부터 제5 목표점(P5)까지의 거리는 주면(13a)으로부터 제3 목표점(P3)까지의 거리와 같아도 된다. 주면(13a)으로부터 제5 목표점(P5)까지의 거리는 주면(13a)으로부터 제3 목표점(P3)까지의 거리보다 커도 된다. 제4 목표점(P4)으로부터 제5 목표점(P5)까지의 거리는, 예를 들면, 제2 와이어부(26)의 길이에 기초하여 결정해도 된다.
제6 목표점(P6)도 제2 와이어부(26)를 형성하기 위한 위치이다. 제6 목표점(P6)은 제5 목표점(P5)에 대하여 역방향으로 이간한다. 즉, 제5 목표점(P5)으로부터 제6 목표점(P6)으로의 이동이란 역방향으로의 이동이다. 또한, 도 7의 (c)부는, 수평 방향에 있어서, 제5 목표점(P5)으로부터 제6 목표점(P6)까지의 거리가 제5 목표점(P5)으로부터 제1 목표점(P1) 또는 제2 목표점(P2)까지의 거리보다도 큰 경우를 예시한다. 제5 목표점(P5)으로부터 제6 목표점(P6)까지의 거리는 제5 목표점(P5)으로부터 제1 목표점(P1) 또는 제2 목표점(P2)까지의 평행 축선을 따른 거리와 같아도 된다. 제5 목표점(P5)으로부터 제6 목표점(P6)까지의 거리는 제5 목표점(P5)으로부터 제1 목표점(P1) 또는 제2 목표점(P2)까지의 평행 축선을 따른 거리보다 작아도 된다. 제5 목표점(P5)으로부터 제6 목표점(P6)까지의 거리는, 예를 들면, 제2 와이어부(26)의 길이에 기초하여 결정해도 된다.
제7 목표점(P7)은 제2 구부림부(29)를 형성하기 위한 위치이다. 제7 목표점(P7)은 제6 목표점(P6)에 대하여 하측 방향으로 이간하도록 설정된다. 즉, 제7 목표점(P7)은 제6 목표점(P6)보다도 전극 패드(13)에 가깝다. 즉, 제6 목표점(P6)으로부터 제7 목표점(P7)으로의 이동이란 하측 방향으로의 이동이다. 예를 들면, 주면(13a)으로부터 제7 목표점(P7)까지의 거리는 주면(13a)으로부터 제6 목표점(P6)까지의 거리보다 작다. 제6 목표점(P6)으로부터 제7 목표점(P7)까지의 거리는 와이어(20)에 소성 변형을 일으키기 위해 요구되는 이동량에 기초하여 결정되어도 된다. 이 와이어(20)에 소성 변형을 일으키기 위해 요구되는 이동량이란, 예를 들면, 와이어(20)의 직경에 기초하여 결정해도 된다. 일례로서, 제6 목표점(P6)으로부터 제7 목표점(P7)까지의 거리는 와이어(20)의 직경의 1.5배 정도로 해도 된다.
제8 목표점(P8)은 제3 와이어부(27)를 형성하기 위한 위치이다. 제8 목표점(P8)은 제7 목표점(P7)의 상측 방향에 위치한다. 따라서, 법선 방향에 있어서, 제6 목표점(P6), 제7 목표점(P7) 및 제8 목표점(P8)은 동일한 선상에 설정된다. 즉, 제7 목표점(P7)으로부터 제8 목표점(P8)으로의 이동이란 상측 방향으로의 이동이다. 또, 제8 목표점(P8)은 제7 목표점(P7)보다도 상방에 설정된다. 예를 들면, 주면(13a)으로부터 제8 목표점(P8)까지의 거리는 주면(13a)으로부터 제7 목표점(P7)까지의 거리보다 크다. 제7 목표점(P7)으로부터 제8 목표점(P8)까지의 거리는, 예를 들면, 제3 와이어부(27)의 길이에 기초하여 결정해도 된다.
제9 목표점(P9)(도 9 참조)도 제3 와이어부(27)를 형성하기 위한 위치이다. 제9 목표점(P9)은 반도체칩(12) 위에 설정된다. 보다 상세하게는, 반도체칩(12)의 전극 패드(14) 위에 설정된다. 따라서, 제8 목표점(P8)으로부터 제9 목표점(P9)으로의 이동이란 순방향으로의 이동이다.
<제1 공정>
제어 유닛(4)은 제1 제어 신호를 본딩 유닛(3)에 제공한다(도 5의 공정 S10, 도 6의 (a)부, 동 (b)부 및 동 (c)부 참조). 제1 제어 신호는 캐필러리(8)를 제1 목표점(P1)으로 이동시키는 동작과, 캐필러리(8)로부터 소정 기간만큼 초음파를 방사시키는 동작(공정 S11)과, 캐필러리(8)를 제2 목표점(P2)으로 이동시키는 동작(공정 S12)과, 캐필러리(8)를 제3 목표점(P3)으로 이동시키는 동작(공정 S13)과, 와이어(20)의 풀어내기를 허가하는 동작을 포함한다.
제1 제어 신호를 받은 본딩 유닛(3)은, 우선, 캐필러리(8)를 제1 목표점(P1)으로 이동시킨다. 이때, 캐필러리(8)의 선단은 와이어(20)를 전극 패드(13)에 대하여 가압하고 있다. 다음에 본딩 유닛(3)은 캐필러리(8)의 선단으로부터 소정 기간만큼 초음파를 방사한다. 그러면, 캐필러리(8)의 선단에 가압되어 있던 와이어(20)의 일부는 편평 형상으로 변형된다. 이 변형에 의해, 와이어(20)는 전극 패드(13)에 대하여 접합된다. 그 결과, 본딩부(24a)가 형성된다.
다음에 본딩 유닛(3)은 캐필러리(8)를 제1 목표점(P1)으로부터 제2 목표점(P2)으로 이동시킨다(공정 S12, 도 6의 (b)부 참조). 또한, 본딩 유닛(3)은 캐필러리(8)로부터의 와이어(20)의 풀어내기를 허가한다. 즉, 본딩 유닛(3)은 와이어(20)를 풀어내면서 캐필러리(8)를 제1 목표점(P1)으로부터 제2 목표점(P2)으로 이동시킨다. 여기에서 풀어 내어진 와이어(20)는 연장부(24b)를 구성한다.
다음에 본딩 유닛(3)은 캐필러리(8)를 제2 목표점(P2)으로부터 제3 목표점(P3)으로 이동시킨다(공정 S13, 도 6의 (c)부 참조). 또한, 본딩 유닛(3)은 캐필러리(8)로부터의 와이어(20)의 풀어내기를 허가한다. 즉, 본딩 유닛(3)은 와이어(20)를 풀어내면서 캐필러리(8)를 제2 목표점(P2)으로부터 제3 목표점(P3)으로 이동시킨다. 여기에서 풀어 내어진 와이어(20)도 연장부(24b)를 구성한다.
또한, 공정 S12, S13은 캐필러리(8)를 제1 목표점(P1)으로부터 제3 목표점(P3)으로 이동시킬 수 있으면 된다. 예를 들면, 공정 S12, S13에 상당하는 공정으로서, 제1 목표점(P1)으로부터 제3 목표점(P3)으로 직접적으로 캐필러리(8)를 이동시켜도 된다. 바꾸어 말하면, 캐필러리(8)는 제2 목표점(P2)을 경유하지 않아도 된다. 예를 들면, 제1 목표점(P1)과 제3 목표점(P3)을 잇는 직선의 궤적을 따라, 캐필러리(8)를 이동시켜도 된다. 또, 제1 목표점(P1)과 제3 목표점(P3)을 지나는 원호의 궤적을 따라 캐필러리(8)를 이동시켜도 된다.
<제2 공정>
제어 유닛(4)은 제2 제어 신호를 본딩 유닛(3)에 제공한다(도 5의 공정 S20 및 도 7의 (a)부 참조). 제2 제어 신호는 캐필러리(8)를 제4 목표점(P4)으로 이동시키는 동작을 포함한다.
제2 제어 신호를 받은 본딩 유닛(3)은 캐필러리(8)를 제3 목표점(P3)으로부터 제4 목표점(P4)으로 하강시킨다(공정 S20). 이때, 본딩 유닛(3)은 캐필러리(8)로부터의 와이어(20)의 풀어내기를 금지해도 된다. 이때, 캐필러리(8) 내에 존재하는 와이어(20)의 일부분과, 공정 S12, S13에 있어서 캐필러리(8)로부터 풀어 내어진 와이어(20)의 다른 부분과는 소정의 구부림 각도를 가지고 연속하고 있다. 구체적으로는, 캐필러리(8)의 내부에 존재하는 와이어(20)의 일부분은 주면(13a)의 법선 방향과 일치하고 있다. 한편, 캐필러리(8)로부터 풀어 내어져 있는 와이어(20)의 다른 부분은 당해 법선 방향에 대하여 기울어져 있다. 예를 들면, 와이어(20)의 다른 부분은 제1 목표점(P1)과 제3 목표점(P3)을 잇는 가상선을 따르고 있는 것으로 해도 된다. 따라서, 와이어(20)의 일부분과 와이어(20)의 다른 부분과의 접속 부분은 구부러져 있다. 이 접속 부분은 캐필러리(8)의 선단 부분에 만들어져 있다.
이 상태에 있어서, 캐필러리(8)를 하강시키면, 와이어(20)의 일부분과 와이어(20)의 다른 부분 사이의 각도가 작아진다. 구체적으로는, 와이어(20)의 일부분과 와이어(20)의 다른 부분 사이의 각도는 직각에 근접한다. 즉, 와이어(20)의 일부분과 와이어(20)의 다른 부분과의 접속 부분에는, 구부림 가공이 시행된다. 그리고, 이 구부림의 정도가 커지면, 와이어(20)의 일부분과 와이어(20)의 다른 부분과의 접속 부분에 있어서의 변형은 탄성 변형으로부터 소성 변형으로 이행한다. 접속 부분이 소성 변형하면, 접속부는 원래의 형상으로 돌아오지 않고, 형상을 유지한다. 이 상태는 소위 와이어(20)에 「구부림 자국」이 생긴 상태이다. 즉, 제2 제어 신호에 의한 캐필러리(8)의 하강은 와이어(20)에 「구부림 자국」을 만드는 공정이다. 그리고, 제2 제어 신호에 의한 캐필러리(8)의 하강에 의해 만들어진 「구부림 자국」을 포함하는 부분은 본 실시형태에 있어서의 제1 구부림부(28)이다.
<제3 공정>
제어 유닛(4)은 제3 제어 신호를 본딩 유닛(3)에 제공한다(도 5의 공정 S30 및 도 7의 (b)부 및 (c)부 참조). 제3 제어 신호는 캐필러리(8)를 제5 목표점(P5)으로 이동시키는 동작(공정 S31)과, 캐필러리(8)를 제6 목표점(P6)으로 이동시키는 동작(공정 S32)과, 와이어(20)의 풀어내기를 허가하는 동작을 포함한다.
제3 제어 신호를 받은 본딩 유닛(3)은 캐필러리(8)를 제4 목표점(P4)으로부터 제5 목표점(P5)으로 이동시킨다(공정 S31, 도 7의 (b)부 참조). 또한, 본딩 유닛(3)은 캐필러리(8)로부터의 와이어(20)의 풀어내기를 허가한다. 즉, 본딩 유닛(3)은 와이어(20)를 풀어내면서 캐필러리(8)를 제4 목표점(P4)으로부터 제5 목표점(P5)으로 이동시킨다. 여기에서 풀어 내어진 와이어(20)는 제2 와이어부(26)를 구성한다.
다음에 본딩 유닛(3)은 캐필러리(8)를 제5 목표점(P5)으로부터 제6 목표점(P6)으로 이동시킨다(공정 S32, 도 7의 (c)부 참조). 또한, 본딩 유닛(3)은 캐필러리(8)로부터의 와이어(20)의 풀어내기를 허가한다. 즉, 본딩 유닛(3)은 와이어(20)를 풀어내면서 캐필러리(8)를 제5 목표점(P5)으로부터 제6 목표점(P6)으로 이동시킨다. 여기에서 풀어 내어진 와이어(20)도 제2 와이어부(26)를 구성한다.
또한, 이 공정 S30에서는, 캐필러리(8)를 제4 목표점(P4)으로부터 제6 목표점(P6)으로 이동시킬 수 있으면 된다. 예를 들면, 공정 S30은 제4 목표점(P4)으로부터 제6 목표점(P6)으로 직접적으로 캐필러리(8)를 이동시켜도 된다. 바꾸어 말하면, 공정 S30에 있어서, 캐필러리(8)는 제5 목표점(P5)을 경유하지 않아도 된다. 예를 들면, 공정 S30에서는, 제4 목표점(P4)과 제6 목표점(P6)을 잇는 직선의 궤적을 따라, 캐필러리(8)를 이동시켜도 된다.
<제4 공정>
제어 유닛(4)은 제4 제어 신호를 본딩 유닛(3)에 제공한다(도 5의 공정 S40 및 도 8의 (a)부 참조). 제4 제어 신호는 캐필러리(8)를 제7 목표점(P7)으로 이동시키는 동작을 포함한다.
제4 제어 신호를 받은 본딩 유닛(3)은 캐필러리(8)를 제6 목표점(P6)으로부터 제7 목표점(P7)으로 하강시킨다(공정 S40). 본딩 유닛(3)은 캐필러리(8)로부터의 와이어(20)의 풀어내기를 금지해도 된다. 이때, 캐필러리(8) 내에 존재하는 와이어(20)의 일부분과, 공정 S30에 있어서 캐필러리(8)로부터 풀어 내어진 와이어(20)의 다른 부분과는 소정의 구부림 각도를 가지고 연속되어 있다. 즉, 와이어(20)의 일부분과 풀어 내어진 부분과의 관계는 공정 S20에서 설명한 관계와 유사하다. 그러면, 캐필러리(8)를 하강하면, 와이어(20)의 일부분과, 풀어 내어진 부분 사이의 접속 부분의 각도가 작아진다. 그리고, 구부림의 정도가 와이어(20)를 구성하는 재료가 가지는 소성 영역에 도달하면, 와이어(20)의 일부분과, 풀어 내어진 부분 사이의 접속 부분에 소성 변형이 일어난다. 이 소성 변형을 일으킨 부분도, 공정 S12, S13과 마찬가지로, 「구부림 자국」을 만든 부분으로 부를 수 있다. 따라서, 와이어(20)의 일부분과 풀어 내어진 부분의 사이는 구부려진 형상을 유지한다. 그 결과, 와이어(20)의 일부분과 풀어 내어진 부분 사이에는, 제2 구부림부(29)가 생긴다.
<제5 공정>
제어 유닛(4)은 제5 제어 신호를 본딩 유닛(3)에 제공한다(도 5의 공정 S50 및 도 8의 (b)부 및 도 9 참조). 제5 제어 신호는 캐필러리(8)를 제8 목표점(P8)으로 이동시키는 동작(공정 S51)과, 캐필러리(8)를 제9 목표점(P9)으로 이동시키는 동작(공정 S52)과, 와이어(20)의 풀어내기를 허가하는 동작과, 캐필러리(8)로부터 소정 기간만큼 초음파를 방사시키는 동작(공정 S53)을 포함한다.
제5 제어 신호를 받은 본딩 유닛(3)은 캐필러리(8)를 제7 목표점(P7)으로부터 제8 목표점(P8)으로 이동시킨다(공정 S51, 도 8의 (b)부 참조). 또한, 본딩 유닛(3)은 캐필러리(8)로부터의 와이어(20)의 풀어내기를 허가한다. 즉, 본딩 유닛(3)은 와이어(20)를 풀어내면서 캐필러리(8)를 제7 목표점(P7)으로부터 제8 목표점(P8)으로 상승시킨다. 여기에서 풀어 내어진 와이어(20)는 제3 와이어부(27)의 일부를 구성한다.
다음에, 본딩 유닛(3)은 캐필러리(8)를 제8 목표점(P8)으로부터 제9 목표점(P9)으로 이동시킨다(공정 S52, 도 9 참조). 또한, 본딩 유닛(3)은 캐필러리(8)로부터의 와이어(20)의 풀어내기를 허가한다. 즉, 본딩 유닛(3)은 와이어(20)를 풀어내면서 캐필러리(8)를 제8 목표점(P8)으로부터 제9 목표점(P9)으로 이동시킨다. 여기에서 풀어 내어진 와이어(20)도 제2 와이어부(26)의 다른 일부를 구성한다.
다음에, 본딩 유닛(3)은 캐필러리(8)의 선단으로부터 소정 기간만큼 초음파를 방사한다(공정 S52, 도 9 참조). 그러면, 캐필러리(8)의 선단에 가압되어 있던 와이어(20)의 일부는 편평 형상으로 변형된다. 이 변형에 의해, 와이어(20)는 전극 패드(14)에 대하여 접합된다.
상기의 공정을 거쳐 형성된 와이어(20)에 의하면, 풀 강도를 향상시킬 수 있다. 이하, 비교예의 반도체 장치(110)와 비교하면서, 본 실시형태의 반도체 장치(10)의 작용 효과에 대해 설명한다.
도 11은 비교예의 반도체 장치(110)가 가지는 와이어(120)의 단부를 나타낸다. 와이어(120)는 전극 패드(113)에 접속된 본딩부(123)와, 다른 전극 패드를 향해 뻗는 와이어부(124)를 가진다. 즉, 와이어(120)는 제1 와이어부(24), 제2 와이어부(26), 제3 와이어부(27), 제1 구부림부(28) 및 제2 구부림부(29)에 상당하는 부위를 갖지 않는다. 이러한 와이어(120)에 풀 스트레스를 가하면, 그 부하는 본딩부(123)로부터 비스듬히 상방으로 뻗는 부분(소위 네크(125))에 작용한다. 이 네크(125)는, 본딩부(123)의 일부를 포함하기 때문에, 그 두께가 얇다. 따라서, 네크(125)에 있어서의 강도는 와이어(120)가 가지는 강도보다도 낮다.
한편, 본 실시형태의 와이어(20)는 본딩부(24a)와, 제3 와이어부(27)의 사이에, 연장부(24b), 제2 와이어부(26), 제1 구부림부(28), 제2 구부림부(29)가 설치되어 있다. 즉, 본딩부(24a)와, 제3 와이어부(27)의 사이에는, 충분한 길이의 와이어가 풀어 내어져 있다. 그리고, 와이어(20)는, 가공경화를 일으킨 제1 구부림부(28) 및 제2 구부림부(29)를 포함한다. 또한, 와이어(20)는 본딩부(24a)로부터 전극 패드(13)를 따라 뻗는 연장부(24b)를 가지고 있다. 이들 구성에 의하면, 와이어(20)에 풀 스트레스가 작용했을 때, 본딩부(24a)와 연장부(24b)와의 접속 부분에 대하여, 직접적으로 부하가 작용하지 않는다. 부하는 본딩부(24a)와 제3 와이어부(27)와의 사이에 풀어 내어진 와이어와, 가공경화를 일으킨 제1 구부림부(28) 및 제2 구부림부(29)에 의하여, 부담된다. 이들 부위는 본딩부(24a)와 같이 단면 형상이 변화되는 것과 같은 가공을 받지 않았으므로, 적어도 와이어(20)가 원래 가지는 강도를 유지하고 있다. 또한, 이들 부위에 있어서의 제1 구부림부(28) 및 제2 구부림부(29)는 가공경화에 의해 더욱 강도가 높아져 있을 수도 있다. 따라서, 와이어(20)는 풀 강도를 향상시킬 수 있다.
비교예로서, 직경이 20마이크로미터인 와이어를, 도 11에 도시하는 바와 같은 형상으로 하여 전극 패드 사이에 건너 걸쳤다. 또, 와이어는 금, 은, 알루미늄 및 구리의 각각에 대해 준비했다. 그 결과, 풀 강도의 최저값은 1.0gf인 것을 알았다. 다음에 같은 와이어를, 실시형태에 따른 제조 방법을 사용하여 전극 패드 사이에 건너 걸쳤다. 도 10은 그 1 예를 도시한다. 그 결과, 풀 강도의 최저값은 2.5gf인 것을 알았다. 즉, 실시형태에 따른 와이어 본딩 장치(1)를 사용하여 실시형태에 따른 제조 방법에 의한 와이어 본딩을 행한 경우에는, 풀 강도를 2.5배 정도 향상시킬 수 있는 것을 알았다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 상기 실시형태에 한정되지 않고 여러 형태로 실시해도 된다.
1…와이어 본딩 장치, 2…반송 유닛, 3…본딩 유닛, 4…제어 유닛, 6…이동 기구, 7…본딩 툴, 8…캐필러리, 10…반도체 장치, 11…회로 기판(제1 전자부품), 12…반도체칩(제2 전자부품), 13…전극 패드(제1 전극), 14…전극 패드(제2 전극), 20…와이어(본딩 와이어), 21…단부(일단), 22…단부(타단), 24…제1 와이어부, 24a…본딩부(접합부), 24b…연장부, 26…제2 와이어부, 27…제3 와이어부, 28…제1 구부림부, 29…제2 구부림부, 110…반도체 장치, 120…와이어, 113…전극 패드, 123…본딩부, 124…와이어부, 125…네크.

Claims (16)

  1. 제1 전극과,
    상기 제1 전극과 전기적으로 접속되는 제2 전극과,
    일단이 상기 제1 전극에 접합되고, 타단이 상기 제2 전극에 접합된 본딩 와이어를 갖추고,
    상기 본딩 와이어는
    상기 제1 전극의 표면을 따라 뻗고, 일부가 가압되어 상기 제1 전극과 전기적으로 접합된 제1 와이어부와,
    상기 제1 와이어부에 접촉하지 않도록, 상기 제1 전극의 표면으로부터 기립하는 방향으로 뻗는 제2 와이어부와,
    상기 제2 전극을 향해 뻗고, 단부가 가압되어 상기 제2 전극과 전기적으로 접합된 제3 와이어부와,
    상기 제1 와이어부가 뻗는 방향을 상기 제2 와이어부가 뻗는 방향으로 구부리는 제1 구부림부와,
    상기 제2 와이어부가 뻗는 방향을 상기 제3 와이어부가 뻗는 방향으로 구부리는 제2 구부림부를 갖는 반도체 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 와이어부는 상기 제1 전극과 전기적으로 접합된 접합부와, 상기 접합부와 상기 제2 와이어부에 연속되는 연장부를 포함하고,
    상기 연장부의 길이는 상기 접합부의 길이보다도 긴 반도체 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 구부림부에서, 상기 제1 와이어부가 뻗는 제1 방향과 상기 제2 와이어부가 뻗는 제2 방향이 이루는 각도는 90도 이하인 반도체 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 구부림부에서, 상기 제2 와이어부가 뻗는 제2 방향과 상기 제3 와이어부가 뻗는 제3 방향이 이루는 각도는 90도 이상인 반도체 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구부림부는 상기 본딩 와이어가 소성 변형한 부분인 반도체 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 구부림부는 상기 본딩 와이어가 소성 변형한 부분인 반도체 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 구부림부는 상기 본딩 와이어가 소성 변형한 부분인 반도체 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제2 구부림부는 상기 본딩 와이어가 소성 변형한 부분인 반도체 장치.
  9. 제1 전극과, 상기 제1 전극과 전기적으로 접속되는 제2 전극과, 일단이 상기 제1 전극에 접합되고, 타단이 상기 제2 전극에 접합된 본딩 와이어를 갖추는 반도체 장치의 제조 방법으로서,
    캐필러리를 사용하여, 상기 제1 전극에 상기 본딩 와이어의 일단을 접합한 후에, 상기 본딩 와이어의 접합부보다도 상기 제2 전극측이며 상기 접합부보다 상방의 위치에 상기 본딩 와이어를 풀어내면서 상기 캐필러리의 선단을 이동시키는 제1 공정과,
    상기 제1 전극을 향하여 상기 캐필러리의 선단을 하강시켜 상기 본딩 와이어의 일부를 상기 제1 전극에 내리누름으로써, 제1 구부림부를 형성하는 제2 공정과,
    상기 제1 구부림부보다 상기 접합부측이며 상기 접합부보다 상방의 위치에 상기 본딩 와이어를 풀어내면서 상기 캐필러리의 선단을 이동시키는 제3 공정과,
    상기 제1 전극을 향해 상기 캐필러리의 선단을 하강시킴으로써, 제2 구부림부를 형성하는 제4 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 공정은
    상기 제1 전극의 표면에 있어서의 법선 방향을 따라 상기 본딩 와이어를 풀어내면서 상기 캐필러리를 상승시키는 공정과,
    상기 제1 전극의 표면에 있어서의 법선 방향과 교차하는 방향을 따라, 상기 제2 전극측에 상기 본딩 와이어를 풀어내면서 상기 캐필러리를 이동시키는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제3 공정은
    상기 제1 전극의 표면에 있어서의 법선 방향을 따라 상기 본딩 와이어를 풀어내면서 상기 캐필러리를 상승시키는 공정과,
    상기 제1 전극의 표면에 있어서의 법선 방향과 교차하는 방향을 따라, 상기 접합부측에 상기 본딩 와이어를 풀어내면서 상기 캐필러리를 이동시키는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제4 공정의 후에, 상기 캐필러리를 사용하여, 상기 제2 전극에 상기 본딩 와이어의 타단을 접합하는 제5 공정을 더 가지고,
    상기 제5 공정은
    상기 제1 전극의 표면에 있어서의 법선 방향을 따라 상기 본딩 와이어를 풀어내면서 상기 캐필러리를 상승시키는 공정과,
    상기 제2 전극 위의 위치에 상기 캐필러리의 선단을 이동시키는 공정과,
    상기 제2 전극에 상기 본딩 와이어의 타단을 접합하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제1 전극과, 상기 제1 전극과 전기적으로 접속되는 제2 전극과, 일단이 상기 제1 전극에 접합되고, 타단이 상기 제2 전극에 접합된 본딩 와이어를 갖추는 반도체 장치를 제조하는 와이어 본딩 장치로서,
    이동 가능하게 구성된 캐필러리를 포함하는 본딩 유닛과,
    상기 본딩 유닛의 동작을 제어하는 제어 유닛을 갖추고,
    상기 제어 유닛은,
    상기 캐필러리를 사용하여, 상기 제1 전극에 상기 본딩 와이어의 일단을 접합한 후에, 상기 본딩 와이어의 접합부보다 상기 제2 전극측이며 상기 접합부보다 상방의 위치에 상기 본딩 와이어를 풀어내면서 상기 캐필러리의 선단을 이동시키는 제1 제어 신호와,
    상기 제1 전극을 향해 상기 캐필러리의 선단을 하강시켜 상기 본딩 와이어의 일부를 상기 제1 전극에 내리누름으로써, 제1 구부림부를 형성시키는 제2 제어 신호와,
    상기 제1 구부림부보다 상기 접합부측이며 상기 접합부보다 상방의 위치에 상기 본딩 와이어를 풀어내면서 상기 캐필러리의 선단을 이동시키는 제3 제어 신호와,
    상기 제1 전극을 향해 상기 캐필러리의 선단을 하강시킴으로써, 제2 구부림부를 형성시키는 제4 제어 신호를 상기 본딩 유닛에 제공하는 와이어 본딩 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 제어 신호는
    상기 제1 전극의 표면에 있어서의 법선 방향을 따라 상기 본딩 와이어를 풀어내면서 상기 캐필러리를 상승시키는 제어 신호와,
    상기 제1 전극의 표면에 있어서의 법선 방향과 교차하는 방향을 따라, 상기 제2 전극측에 상기 본딩 와이어를 풀어내면서 상기 캐필러리를 이동시키는 제어 신호를 포함하는 와이어 본딩 장치.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 제3 제어 신호는
    상기 제1 전극의 표면에 있어서의 법선 방향을 따라 상기 본딩 와이어를 풀어내면서 상기 캐필러리를 상승시키는 제어 신호와,
    상기 제1 전극의 표면에 있어서의 법선 방향과 교차하는 방향을 따라, 상기 접합부측에 상기 본딩 와이어를 풀어내면서 상기 캐필러리를 이동시키는 제어 신호를 포함하는 와이어 본딩 장치.
  16. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 캐필러리를 사용하여, 상기 제2 전극에 상기 본딩 와이어의 타단을 접합하는 제5 제어 신호를 또한 상기 본딩 유닛에 제공하고,
    상기 제5 제어 신호는
    상기 제1 전극의 표면에 있어서의 법선 방향을 따라 상기 본딩 와이어를 풀어내면서 상기 캐필러리를 상승시키는 제어 신호와,
    상기 제2 전극 위의 위치에 상기 캐필러리의 선단을 이동시키는 제어 신호와,
    상기 제2 전극에 상기 본딩 와이어의 타단을 접합시키는 제어 신호를 포함하는 와이어 본딩 장치.

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