KR940005716B1 - 반도체장치의 와이어 본딩방법 - Google Patents

반도체장치의 와이어 본딩방법 Download PDF

Info

Publication number
KR940005716B1
KR940005716B1 KR1019910020822A KR910020822A KR940005716B1 KR 940005716 B1 KR940005716 B1 KR 940005716B1 KR 1019910020822 A KR1019910020822 A KR 1019910020822A KR 910020822 A KR910020822 A KR 910020822A KR 940005716 B1 KR940005716 B1 KR 940005716B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wire
bonding method
wire bonding
capillary
compressive force
Prior art date
Application number
KR1019910020822A
Other languages
English (en)
Other versions
KR930011145A (ko
Inventor
김태혁
박성실
Original Assignee
삼성전자 주식회사
김광호
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 삼성전자 주식회사, 김광호 filed Critical 삼성전자 주식회사
Priority to KR1019910020822A priority Critical patent/KR940005716B1/ko
Publication of KR930011145A publication Critical patent/KR930011145A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR940005716B1 publication Critical patent/KR940005716B1/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
    • H01L24/74—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
    • 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
    • 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
    • H01L2224/48245—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 metallic
    • H01L2224/48247—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 metallic 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
    • H01L2224/48463—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
    • H01L2224/74—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
    • 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
    • H01L2224/80—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
    • 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
    • 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
    • H01L2924/01005—Boron [B]

Landscapes

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

Abstract

내용 없음.

Description

반도체장치의 와이어 본딩방법
제1도는 종래 기술에 따른 압착력, 초음파출력 및 압착시간과의 그래프.
제2(a)~(c)도는 이 발명에 따른 반도체장치의 와이어 본딩공정도.
제3도는 이 발명에 따른 압착력, 초음파출력 및 압착시간과의 그래프.
이 발명은 반도체장치의 와이어 본딩방법에 관한 것으로, 특히 와이어 본딩공정시 반도체칩 내에 크랙 및 크래터링의 발생을 방지할 수 있으며, Au 와이어를 Cu 와이어로 대체할 수 있어 반도체 패키지의 신뢰성을 향상시키고 제조단가를 절감할 수 있는 반도체장치의 와이어 본딩방법에 관한 것이다.
최근, 반도체장치의 고집적화, 메모리 용량의 증가, 신호처리속도 및 소비전력의 증가 그리고 고밀도 실장의 요구등의 추세에 따라 반도체 패키지의 중요성이 증가하고 있다. 고집적화 및 메모리 용량의 증가는 입출력단자의 수를 증가시켜 반도체 패키지의 리이드의 설계 및 와이어 본딩등을 어렵게 하며, 신호처리 속도 및 소비전력의 증가로 반도체칩에서 발생하는 열을 효과적으로 방출하기 위해 히트싱크(Heat Sink)등 별도의 방열구조물을 형성하여야 하는 문제점이 있다. 또한, 고밀도 실장을 위해 반도체 패키지를 적층하거나, 반도체 칩을 인쇄회로기판상에 직접 실장하는 방법등이 연구실행되고 있다.
반도체칩의 고집적화에 따라 입출력단자의 수가 증가하고, 본딩패드가 얇아져
종래 반도체장치의 와이어 본딩방법은 Au 와이어의 끝에 전기스파크로 금속구를 형성한 후 상기 금속구를 캐필러리(Capillary)가 반도체칩의 본딩패드에 일정한 압착력으로 압착하였다. 이때 캐필러리에 초음파를 인가하여 금속구에 진동을 주고, 상기 금속구를 압착할때 본딩패드상에 문질러 주어 압착이 잘 되도록 하였다.
제1도는 종래 방법에 따른 압착력, 초음파출력 및 압착시간과의 그래프이다. X축은 캐필러리가 금속구를 본딩패드에 압착하는 압착시간(Bond Time), Y축은 압착력 및 초음파출력을 나타낸다. 압착력이 일정하게 적응하며 상기 압착력이 작용하는 중간의 소정시간에만 초음파출력이 인가된다.
상술한 종래의 와이어 본딩방법은 캐필러리로 금속구를 본딩패드에 일정압착력으로 압착하고, 상기 캐필러리에 초음파출력을 가해 금속구를 미세하게 흔들어주며, 소정횟수 스크러브하여 금속구를 본딩패드에 부착한다. 이때 압착력이 약하면 본딩패드의 금속구의 오픈이 발생하고, 압착력이 너무 세면 본딩패드 하부의 반도체칩에 크랙 및 크래터링 발생등의 불량이 발생하여 반도체 패키지의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
또한, Au 와이어를 Cu 와이어로 교체할 경우 빅커어스 경도(Vicker's hardness)가 Au는 35, Cu는 55로 Cu 와이어가 더 단단하여 같은 조건으로 와이어 본딩하여도 본딩패드 하부의 산화막과 반도체칩에 크랙 및 크래터링등의 불량이 발생하므로 Cu 와이
따라서, 이 발명의 목적은 와이어 본딩공정시 초음파출력 및 접합시간을 적당히 조절하고 압착력을 2단계로 작용하도록 하여 크랙 및 크래터링의 발생을 방지하므로 반도체 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체장치의 와이어 본딩방법을 제공함에 있다.
이 발명의 다른 목적은 Cu 와이어를 사용하여 제조단가를 절감할 수 있는 반도체장치의 와이어 본딩방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여 이 발명은 반도체장치의 와이어 본딩방법에 있어서, 캐필러리에 장착되어 있는 소정재질의 와이어의 끝단에 금속구를 형성하는 공정과, 상기 금속구를 반도체칩의 본딩패드에 캐필러리로 제1압착력으로 소정시간 압착하는 공정과, 상기 제1압착력을 제2압착력으로 변환하여 소정시간 압착하는 공정과, 상기 금속구를 본딩패드상에서 문질러 주는 공정과, 상기 캐필러리가 상승하여 와이어를 리이드의 소정부위에 부착한 후 와이어를 끊어주는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 이 발명을 상세히 설명한다.
제2도는 이 발명에 따른 반도체장치의 와이어 본딩공정도이다.
제2(a)도를 참조하면, 소정지름의 와이어(11)를 잡을 수 있는 집게(12)를 내부에 가지며 소정지름의 홀이 중앙에 형성되어 있는 캐필러리(Capillary ; 13)에 Au 또는 Cu등의 와이어(11)가 장착되어 있다. 상기 와이어(11)의 끝단에 전기 또는 수소불꽃 토오치(Torch ; 14)로 금속구(15)를 형성한다. 히터블록(Heater Block ; 도시되지 않음)을 구비하여 280~350℃ 정도의 소정온도를 유지하는 다이(Die ; 도시하지 않음)에 와이
제2(b)도를 참조하면, 상기 반도체칩(16)상에 Al 또는 그 합금으로 형성되어 있는 본딩패드(Bonding pad ; 17)에 상기 캐필러리(13)가 금속구(15)를 90~120gr 정도의 제1압착력으로 압착하고 소정시간 후 그보다 작은 60~100gr 정도의 제2압착력으로 변환한다. 상기 제2압착력이 작용하는 동안 금속구(15)와 Al으로 된 본딩패드(17)를 잘 부착되도록 상기 캐필러리(13)에 10~30mW 정도 출력의 초음파를 인가하여 상기 금속구(15)에 진동을 주며, 본딩패드(17)상에서 1회 이상 문질러준다. 이때, 제2압착력이 제1압착력보다 약하므로 반도체칩(16)내에 크랙 및 크래터링이 발생하지 않는다. 상기 금속구(15)를 본딩패드(17)에 압착하는 압착시간은 20msec 이상으로 한다.
제2(c)도를 참조하면, 상기 집게(12)가 와이어(11)를 놓고 상기 캐필러리(13)가 리이드(18)의 와이어 접합부위로 이동하여 와이어(11)를 연장한 후 세게 눌러 리이드(18)에 접합한다. 그 다음 상기 집게(12)가 와이어(11)를 잡고 캐필러리(13)와 함께 상승하여 와이어(11)가 눌려 약해진 부분을 끊는다.
제3도는 이 발명의 일실시예에 따른 압착력, 초음파출력 및 압착시간과의 그래프이다. X축은 압착시간을 나타내며 Y축은 압착력 및 초음파출력을 나타낸다. 제1압착력을 가하여 금속구를 본딩패드에 압착한 후 그보다 약한 제2압착력을 가한다. 초음파출력은 제2압착력으로 변환한 후에 소정시간만 인가한다.
상술한 바와 같은 이 발명은 반도체장치의 와이어 본딩공정시 본딩패드와 부착될 금속구에 가해지는 압착력을 2단계로 변환하고 초음파의 출력 및 인가시기를 압착시간과 함께 조절한다. 즉, 제1압착력을 인가하여 금속구를 본딩패드에 압착한 후 그보다 약한 제2압착력을 인가하고 본딩패드상에 금속구를 문질러 주며 초음파를 인가한다.
따라서 이 발명은 금속구-본딩패드의 오픈, 반도체칩내의 크랙 및 크래터링등의 발생을 방지하여 반도체 패키지의 신뢰성 및 안정성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 또한, 이 발명은 Au 와이어를 Cu 와이어로 대체하여 반도체 패키지의 제조단가를 절감할 수 있는 이점이 있다.

Claims (8)

  1. 반도체장치의 와이어 본딩방법에 있어서, 캐필러리에 장착되어 있는 소정재질의 와이어의 끝단에 금속구를 형성하는 공정과, 상기 금속구를 반도체칩의 본딩패드에 캐필러리로 제1압착력으로 소정시간 압착하는 공정과 상기 제1압착력을 제2압착력으로 변환하여 소정시간 압착하는 공정과, 상기 금속구를 본딩패드상에 문질러 주는 공정과, 상기 캐필러리가 상승하여 와이어를 리이드의 소정부위에 부착한 후 와이어를 끊어주는 공정으로 이루어지는 반도체장치의 와이어 본딩방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 와이어를 Au, Cu 또는 각각의 합금들 중 어느 하나로 사용하는 반도체장치의 와이어 본딩방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1압착력이 제2압착력보다 큰 반도체장치의 와이어 본딩방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1압착력이 90gr 이상이고 제2압착력이 60gr 이상인 반도체장치의 와이어 본딩방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2압착력을 인가하는 공정시 캐필러리에 소정출력의 초음파를 인가하여 상기 금속구에 진동을 주는 공정을 추가로 구비하는 반도체장치의 와이어 본딩방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 캐필러리에 인가되는 초음파의 출력이 30mW 이하인 반도체장치의 와이어 본딩방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2압착력 인가시 금속구를 본딩패드상에 한번이상 문질러 주는 반도체장치의 와이어 본딩방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2압착력이 인가되는 시간이 20msec 이상인 반도체장치의 와이어 본딩방법.
KR1019910020822A 1991-11-21 1991-11-21 반도체장치의 와이어 본딩방법 KR940005716B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019910020822A KR940005716B1 (ko) 1991-11-21 1991-11-21 반도체장치의 와이어 본딩방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019910020822A KR940005716B1 (ko) 1991-11-21 1991-11-21 반도체장치의 와이어 본딩방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR930011145A KR930011145A (ko) 1993-06-23
KR940005716B1 true KR940005716B1 (ko) 1994-06-23

Family

ID=19323218

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019910020822A KR940005716B1 (ko) 1991-11-21 1991-11-21 반도체장치의 와이어 본딩방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR940005716B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101646447B1 (ko) 2015-02-09 2016-08-05 현대자동차주식회사 적층 조립체 제조용 진공링 및 그 진공링을 이용한 적층 조립체 접합방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR930011145A (ko) 1993-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5328079A (en) Method of and arrangement for bond wire connecting together certain integrated circuit components
US5536973A (en) Semiconductor device including a semiconductor element mounted on a substrate using bump-shaped connecting electrodes
JP4860128B2 (ja) ワイヤボンディング方法
JPH10125729A (ja) フリップ・チップと基板の相互接続構造及び方法
US5662261A (en) Wire bonding capillary
JPH04266040A (ja) バンプ形成方法
KR940005716B1 (ko) 반도체장치의 와이어 본딩방법
JPH10512399A (ja) 半導体チップを少なくとも１つの接触面と電気的に接続する方法
US20110068469A1 (en) Semiconductor package with pre-formed ball bonds
CN114496822A (zh) 一种芯片封装中铝垫键合方法及其应用
JPH0530058B2 (ko)
JP3233194B2 (ja) ワイヤボンディング方法
JP2000196005A (ja) 半導体装置
JP3202193B2 (ja) ワイヤボンディング方法
US6461898B1 (en) Two step wire bond process
JP2000277559A (ja) 半導体パッケージ及びその製造方法
JPS62150836A (ja) 半導体装置
JPH05267385A (ja) ワイヤーボンディング装置
US7926698B2 (en) Spot heat wirebonding
JP2000068316A (ja) 集積回路装置
JPH10199913A (ja) ワイヤボンディング方法
KR100685869B1 (ko) 범핑과 압착을 동시에 행하는 와이어본더
JPH11111752A (ja) ボンディングワイヤ
JPH11186316A (ja) ワイヤーボンディング装置および方法ならびにリードフレーム
JP2001338941A (ja) バンプ形成装置及びバンプ形成方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
G160 Decision to publish patent application
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20070514

Year of fee payment: 14

LAPS Lapse due to unpaid annual fee