WO1996028275A1 - Verfahren und vorrichtung zur ausbildung einer erhöhten kontaktmetallisierung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur ausbildung einer erhöhten kontaktmetallisierung Download PDF

Info

Publication number
WO1996028275A1
WO1996028275A1 PCT/DE1996/000425 DE9600425W WO9628275A1 WO 1996028275 A1 WO1996028275 A1 WO 1996028275A1 DE 9600425 W DE9600425 W DE 9600425W WO 9628275 A1 WO9628275 A1 WO 9628275A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wire
connection
end piece
contact material
contact
Prior art date
Application number
PCT/DE1996/000425
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Elke Zakel
Jens Nave
Joachim Eldring
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. filed Critical Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Priority to JP52717396A priority Critical patent/JP3252153B2/ja
Priority to US08/913,697 priority patent/US6012625A/en
Publication of WO1996028275A1 publication Critical patent/WO1996028275A1/de

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
    • B23K20/005—Capillary welding
    • 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
    • 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
    • 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
    • H01L2224/0401—Bonding areas specifically adapted for bump connectors, e.g. under bump metallisation [UBM]
    • 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
    • H01L2224/056—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/05638—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/05644—Gold [Au] as principal constituent
    • 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
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11—Manufacturing methods
    • H01L2224/113—Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector
    • H01L2224/1133—Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector in solid form
    • H01L2224/1134—Stud bumping, i.e. using a wire-bonding apparatus
    • 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
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—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
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/13116—Lead [Pb] as principal constituent
    • 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
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/4501—Shape
    • H01L2224/45012—Cross-sectional shape
    • H01L2224/45015—Cross-sectional shape being circular
    • 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
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • 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
    • 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
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/4847—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond
    • H01L2224/48472—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond the other connecting portion not on the bonding area also being a wedge bond, i.e. wedge-to-wedge
    • 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
    • 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
    • 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
    • H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • 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
    • H01L2924/00013—Fully indexed content
    • 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]
    • 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
    • H01L2924/01007—Nitrogen [N]
    • 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
    • H01L2924/01023—Vanadium [V]
    • 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
    • H01L2924/0105—Tin [Sn]
    • 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
    • H01L2924/01061—Promethium [Pm]
    • 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
    • H01L2924/01068—Erbium [Er]
    • 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]
    • 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
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • 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
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/014—Solder alloys
    • 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
    • H01L2924/20—Parameters
    • H01L2924/207—Diameter ranges
    • H01L2924/20754—Diameter ranges larger or equal to 40 microns less than 50 microns
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49147—Assembling terminal to base
    • Y10T29/49149—Assembling terminal to base by metal fusion bonding

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device according to the preamble of claims 1 and 4, respectively.
  • Mask-oriented methods are methods in which the arrangement and geometrical nature of the increased contact metallizations are defined by surface masks which only leave the areas of connection areas of a substrate surface otherwise covered by the mask. Only then is the contact material applied to the connection surfaces in a second process step, which are also referred to in technical terms as so-called "pads", for example by galvanic or chemical deposition processes.
  • the selective application of the contact material intended to form the increased contact metallizations is achieved by masking the substrate surface.
  • photolithographic processes for structuring a photosensitive lacquer or similar processes are required to build up the mask.
  • the mask must be removed from the substrate surface after formation of the increased contact metallizations be removed again.
  • the procedural effort associated with the formation of such a mask is only worthwhile in the case of large-scale production of substrates with standardized pad distribution.
  • a wire loop is then formed to overcome the distance between the first connection surface and a second connection surface, and finally, in order to establish the connection between the wire end piece and the second connection surface, the wire end piece is deformed with a connection area from a pressure surface of the capillary mouthpiece tion pressed against the second connection surface and connected to the connection surface with simultaneous separation of the wire section.
  • This second connection training is technically referred to as a "wedge".
  • a wire ball formed at the free end of a wire end piece led out of the capillary mouthpiece is subjected to heat build-up against a sub- strat connection surface pressed and connected to this.
  • the wire end piece led out of the capillary mouthpiece to form the increased contact metallization is separated by forming a weak point on the wire end piece led out of the capillary mouth piece and then pulling on the weak point.
  • the increased contact metallization formed with the known method has an essentially circular base due to the spherical starting shape of the wire end piece led out of the capillary mouthpiece. This results in a relatively small overlap between the increased contact metallization and the generally rectangular surface of the connection area.
  • the volume of the increased contact metallization achievable with the known method is limited by the size of the contact material ball previously formed on the wire end piece. The ball size is in turn dependent on the wire diameter, so that starting from a given wire diameter, only increased contact metallizations with a defined volume can be achieved.
  • the present invention is based on the object of proposing a method or a device for forming an increased contact metallization on a substrate connection surface, which enables the volume of the increased contact metallizations to be adapted to the geometry and size of the connection surface.
  • a first connection is made between a free end of the wire end piece of a contact material wire and the connection surface to form a first connection area
  • a second connection is made between a running connection connected to the rest of the contact material wire.
  • Wire end piece for forming a second connection area, such that a defined wire path is formed between the first and the second connection area and the connection areas together with the wire path form a volume of contact material, and finally melt a U of the contact material volume formed on the connection surface to form the increased contact metallization.
  • the volume of contact material available for forming the increased contact metallization is defined by the wire path generated between the connection areas. Since the material volume of the wire path is dependent on the length of the wire path, the volume desired for the formation of the increased contact metallization can be adjusted in a simple manner by a corresponding length of the wire path. This type of volume adjustment is independent of the cross section of the contact metal wire used. It is also possible to adapt the wire path accordingly to a particular degree to the surface geometry of the connecting surface.
  • connection surface has only a relatively small surface area.
  • both connecting portions are in fact arranged directly above one another, so that a particularly space-saving, mutually overlapping arrangement of the Verbin ⁇ is dung areas created, where - as in the superiors mentioned cases - the material volume required to form the increased contact metalization is essentially provided by the wire path formed between the connection areas.
  • the second connection of the wire end piece to the partial area of the wire end piece already connected at one end to the connection surface is such that the partial area is arranged at a distance from the first connecting area.
  • the distance can even be selected so that the second connection area is outside the connection surface, a defined wire path being nevertheless created. This can be particularly advantageous if particularly high contact metallizations are to be formed on particularly small connection areas.
  • the bonding tool in particular in the case of relatively closely spaced or also superimposed connection areas, it is advantageous to design the bonding tool as a bond capillary, which is provided with a capillary mouthpiece which has at least one pressure surface for forming a connection area on a wire end piece led out of the capillary mouthpiece, wherein a wire receiving space is formed adjacent to the pressure surface, which serves for the recessed receiving of the wire end piece in the surface of the capillary mouth piece.
  • the wire receiving space forms a diverter space for the wire section, so that the wire section can form essentially undisturbed even when the connection areas are close to one another or one above the other.
  • the capillary mouthpiece is provided with a further pressure surface arranged opposite the first one to form a connection area, and also adjacent to this further pressure surface a wire receiving space is provided.
  • the method according to the invention is also can be carried out with bond tools designed as bond wedges.
  • FIG. 1 shows the formation of a wire path between two connection areas of a contact metal wire for forming a contact material volume for increased contact metallization
  • FIG. 2 shows an increased contact metalization formed by remelting the contact material volume shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a further example for the formation of a contact material volume on a connecting surface
  • connection surface 11 shows a connection surface 11 arranged on a substrate 10, for example provided with a gold coating, on which a contact material volume 14 formed from a wire end piece 12 of a contact material wire 13 is arranged.
  • the substrate can be a chip or any other desired substrate. All that is essential for the implementation of the method explained below is the presence of a connection surface 11 on which the contact is made using a wire bonding method known in principle. 7 tact material volume 14 can be formed.
  • the contact material volume 14 consists of two connection areas 15, 16 of the wire end piece 12 and a wire path 17 formed in a loop between the connection areas 15, 16.
  • connection surface 11 has a surface area of 250 ⁇ 60 ⁇ m, the longitudinal side being shown in FIG. 1.
  • the contact material wire 13 here consists of a lead / tin solder alloy with a high lead content, for example PbSn2, the wire end piece 12 having a diameter of 40 ⁇ m.
  • the contact material volume 14 is essentially determined by the length of the wire path 17 formed between the connecting regions 15 and 16.
  • FIG. 2 shows an increased contact metallization 18 produced by remelting from the contact material volume 14 (FIG. 1).
  • a temperature of approximately 310 ° C. is required for the remelting process. Due to the adhesion of the molten contact material to the wettable contact surface 11 and the surface tension of the molten contact material volume 14, the contact metallization 18 is formed with a relatively pronounced meniscus.
  • the contact metallization 18 shown in FIG. 2 is suitable, for example, for flip-chip contacting of the substrate provided with it.
  • 3 and 4 show further examples of the formation of wire paths 19 and 20 between connection areas 21, 22 and 23, 24 on the connection surface 11.
  • FIGS. 5 to 7 show in chronological order the formation of the wire path 19 shown in FIG. 3, which is finished between the connecting regions 21 and 22.
  • a lare 26 formed bonding tool in the so-called "wedge-wedge mode" is controlled and performs the time-sequential movements indicated in FIGS. 5 to 6.
  • the bond capillary 26 shown in FIG. 5 in a longitudinal section in the area of a capillary mouthpiece 27 has a wire guide channel 28 which in this exemplary embodiment runs coaxially to the longitudinal axis of the bond capillary 26.
  • two opposing pressure surfaces 31, 32 are provided, each of which merges into a wire-receiving space 33, 34, which is V-shaped here in cross section.
  • the guide bevels 36 and 37 which run perpendicular to the plane of the drawing from a slot base 30 obliquely downward to a contact surface 35 of the capillary mouthpiece 27, can be seen.
  • the wire end piece 29 protruding from the capillary mouthpiece 27 is moved against the connection surface 11 by means of the bond capillary 26 in such a way that in the configuration shown in FIG. 5 by pressure of the pressure surface 31 the wire end piece 29 is deformed to form the connecting region 21 and is connected to the connecting surface 11.
  • a temperature and / or ultrasound application is superimposed on the pressure, as is known from the wire bonding techniques currently used.
  • the first connection area 21 is also referred to as the first wedge.
  • FIG. 6 it can be clearly seen how the contact material wire 13, when the wire path 19 is formed, is partially inserted into the wire receiving space 34, as a result of which the essentially undisturbed loop-shaped formation of the wire path 19 is possible.
  • the wire receiving space 34 makes it possible to make the pressure surface 32, which is relatively small compared to the contact surface 35 of the capillary mouthpiece 27, in order to achieve high pressure and deformation forces with a relatively low contact force of the bond capillary 26.
  • FIG. 7 shows the design of the second connection area 22 or second wedge, in which the contact material wire 13 is connected to the first connection area 21 or wedge while being deformed by the pressure surface 32.
  • a pull (arrow 40) is exerted on the contact material wire 30, so that the contact material wire 13 tears off at a separation point 41 indicated by the zigzag line and thus the contact material volume 25 shown in FIG. 3 is formed .
  • FIGS. 8 and 9 show the formation of the wire path 20 shown in FIG. 4 between the connecting regions 23 and 24 in two successive manufacturing phases.
  • a bonding tool designed here as a bonding wedge 43 is used to form the wire path 20 or a contact material volume 42 formed from the wire path 20 and the connecting regions 23, 24 .
  • the bonding wedge 43 essentially differs from the bonding capillary shown in FIGS. 5 to 7 by a wire feed channel 45 arranged obliquely to a wedge extension 44.
  • the bonding wedge 43 corresponds to the bonding tools conventionally used in so-called "ultrasound bonding".
  • connection region 23 shows the design of the first connection region 23, in which the wire end in question is connected to the connection surface 11.
  • the bond wedge 43 is moved so far upwards (arrow 46). ren until the wire gap 20 required to form the contact material volume 42 is established.
  • the bond wedge 43 is then moved downward again (arrow 47) to form the second connection region 24 against the connection surface 11, in such a way that the connection region 24, as shown in FIG. 9, is formed on the connection region 23.
  • the loop-shaped wire path 20 lies laterally against the head region or the wedge extension 44 of the bond wedge 43 and is deflected slightly in a direction perpendicular to the plane of the drawing, so that even when using the conventional bond wedge 43 shown, the formation of the contact material volume 42 is relatively unhindered with the loop-shaped wire path 20.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Ausbildung einer erhöhten Kontaktmetallisierung (18) auf einer Anschlußfläche (11) eines Substrats (10) unter Verwendung einer Drahtbondeinrichtung mit einem Bondwerkzeug (26), wobei mittels des Bondwerkzeugs (26) zunächst ein aus einem Mundstück (27) herausgeführtes Drahtendstück eines Kontaktmaterialdrahts (13) unter Einwirkung von Druck und Temperatur mit der Anschlußfläche (11) verbunden wird und anschließend ein Abtrennen des mit der Anschlußfläche (11) verbundenen Drahtendstücks (29) vom übrigen Kontaktmaterialdraht (13) erfolgt, mit den Verfahrensschritten: Ausführung einer ersten Verbindung zwischen einem freien Ende des Drahtendstücks (29) und der Anschlußfläche (11) zur Ausbildung eines ersten Verbindungsbereichs (21); Ausführung einer zweiten Verbindung zwischen einem laufenden, mit dem übrigen Kontaktmaterialdraht (13) verbundenen Ende des Drahtendstücks (29) und der Anschlußfläche (11) oder einem Teilbereich des bereits mit einem Ende mit der Anschlußfläche (11) verbundenen Drahtendstücks (29) zur Ausbildung eines zweiten Verbindungsbereichs (22), derart, daß zwischen dem ersten Verbindungsbereich (21) und dem zweiten Verbindungsbereich (22) eine definierte Drahtstrecke (19) ausgebildet ist, und die Verbindungsbereiche (21, 22) zusammen mit der Drahtstrecke (19) ein Kontaktmaterialvolumen (25) bilden; Umschmelzen des auf der Anschlußfläche (11) ausgebildeten Kontaktmaterialvolumens (25) zur Ausbildung der erhöhten Kontaktmetallisierung (18).

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR AUSBILDUNG EINER ERHÖHTEN
KONTAKTMETALLISIERUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor¬ richtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 4.
Bei den bekannten Vefahren zur Ausbildung von erhöhten Kon¬ taktmetallisierungen, die fachsprachlich auch als sogenannte "Bumps" bezeichnet werden, ist grundsätzlich zwischen masken¬ orientierten Verfahren und eher als mechanisch zu bezeichnen¬ den Verfahren zu unterscheiden.
Als maskenorientierte Verfahren werden Verfahren bezeichnet, bei denen die Anordnung und geometrische Beschaffenheit der erhöhten Kontaktmetallisierungen durch Oberflächenmasken defi¬ niert werden, die lediglich die Bereiche von Anschlußflächen einer ansonsten durch die Maske abgedeckten Substratoberfläche freilassen. Erst dann erfolgt in einem zweiten Verfahrens¬ schritt der Auftrag des Kontaktmaterials auf die Anschlußflä- chen, die fachsprachlich auch als sogenannte "Pads" bezeichnet werden, beispielsweise durch galvanische oder chemische Ab- scheidungsverfahren.
Bei sämtlichen der vorgenannten, maskenorientierten Verfahren wird der selektive Auftrag des zur Ausbildung der erhöhten Kontaktmetallisierungen bestimmten Kontaktmaterials durch die Maskierung der Substratoberfläche erreicht. In der Regel sind zum Aufbau der Maske fotolithographische Prozesse zur Struktu¬ rierung eines fotoempfindlichen Lacks oder ähnliche Verfahren erforderlich. Darüber hinaus muß die Maske nach Ausbildung der erhöhten Kontaktmetallisierungen von der Substratoberfläche wieder entfernt werden. Insbesondere der mit Ausbildung einer derartigen Maske verbundene Verfahrensaufwand ist nur bei ei¬ ner Großserienfertigung von Substraten mit standardisierter Anschlußflächenverteilung lohnend.
Die vorstehend erwähnten mechanischen Verfahren zur Ausbildung erhöhter Kontaktmetallisierungen weisen demgegenüber den Vor¬ teil auf, daß eine selektive Ausbildung erhöhter Kontaktmetal¬ lisierungen auf den Pads ohne die vorherige Ausbildung einer entsprechenden Oberflächenmaske möglich ist. Bei derartigen Verfahren wird die an sich zur Herstellung von Drahtverbindun¬ gen zwischen Anschlußflächen desselben Substrates oder ver¬ schiedener Substrate entwickelte Drahtverbindungstechnik ge¬ nutzt. In der Drahtverbindungstechnik hat sich ein fachsprach¬ lich als "Ball-Wedge-Verfahren" bezeichnetes Verfahren durch- gesetzt, bei dem zunächst an einem aus dem Mundstück einer Bondkapillare herausgeführten Drahtendstück durch thermische Beaufschlagung des Drahtendes eine Kugel ausgebildet wird. Diese Kugel (Ball) wird unter Verformung durch das Mundstück der Bondkapillare mit der ersten Anschlußfläche verbunden. An- schließend wird eine Drahtschleife zur Überwindung der Distanz zwischen der ersten Anschlußfläche und einer zweiten Anschlu߬ fläche ausgebildet und schließlich wird zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Drahtendstück und der zweiten An¬ schlußfläche das Drahtendstück mit einem Verbindungsbereich von einer Druckfläche des Kapillarenmundstücks unter Verfor¬ mung gegen die zweite Anschlußfläche gedrückt und unter gleichzeitiger Abtrennung des Drahtteilstücks mit der An¬ schlußfläche verbunden. Diese zweite Verbindungsausbildung wird fachsprachlich als "Wedge" bezeichnet.
Die Anwendung dieses an sich aus der Drahtverbindungstechnik bekannten Verfahrens zur Ausbildung einer erhöhten Kontaktme¬ tallisierung auf einer Substratanschlußfläche ist aus der DE- PS 32 09 242 bekannt.
Bei dem bekannten Verfahren wird eine am freien Ende eines aus dem Kapillarenmundstück herausgeführten Drahtendstücks unter Wärmebeau schlagung ausgebildete Drahtkugel gegen eine Sub- stratanschlußflache gedrückt und mit dieser verbunden. Das Ab¬ trennen des zur Ausbildung der erhöhten Kontaktmetallisierung aus dem Kapillarenmundstück herausgeführten Drahtendstücks er¬ folgt durch Ausbildung einer Schwachstelle an dem aus dem Ka- pillarenmundstück herausgeführten Drahtendstück und an¬ schließendes Ziehen an der Schwachstelle.
Die mit dem bekannten Verfahren ausgebildete erhöhte Kontakt¬ metallisierung weist aufgrund der kugelförmigen Ausgangsform des aus dem Kapillarenmundstück herausgeführten Drahtendstücks eine im wesentlichen kreisförmige Grundfläche auf. Hierdurch ergibt sich eine relativ geringe Überdeckung zwischen der er¬ höhten Kontaktmetallisierung und der in der Regel rechteckför- igen Oberfläche der Anschlußfläche. Darüber hinaus ist das mit dem bekannten Verfahren erzielbare Volumen der erhöhten Kontaktmetallisierung durch die Größe der zuvor an dem Draht¬ endstück ausgebildeten Kontaktmaterialkugel begrenzt. Die Kugelgröße ist wiederum abhängig vom Drahtdurchmesser, so daß ausgehend von einem gegebenen Drahtdurchmesser nur erhöhte Kontaktmetallisierungen mit einem festgelegten Volumen erziel- bar sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Ausbildung einer erhöhten Kontaktmetallisierung auf einer Substratanschlußfläche vorzu¬ schlagen, das bzw. die eine Anpassung des Volumen der erhöhten Kontaktmetallisierungen an die Geometrie und Größe der An¬ schlußfläche ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt zunächst die Aus- führung einer ersten Verbindung zwischen einem freien Ende des Drahtendstücks eines Kontaktmaterialdrahts und der Anschlu߬ fläche zur Ausbildung eines ersten Verbindungsbereichs, an¬ schließend die Ausführung einer zweiten Verbindung zwischen einem laufenden, mit dem übrigen Kontaktmaterialdraht verbun- denen Ende des Drahtendstücks und der Anschlußfläche oder einem Teilbereich des mit der Anschlußfläche verbundenen Drahtendstücks zur Ausbildung eines zweiten Verbindungsbe¬ reichs, derart, daß zwischen dem ersten und dem zweiten Ver¬ bindungsbereich eine definierte Drahtstrecke ausgebildet ist und die Verbindungsbereiche zusammen mit der Drahtstrecke ein Kontaktmaterialvolumen bilden, und schließlich ein U schmelzen des auf der Anschlußfläche ausgebildeten Kontaktmaterialvolu¬ mens zur Ausbildung der erhöhten Kontaktmetallisierung.
Abweichend von dem vorbekannten, in der DE-PS 32 09 242 offen¬ barten Verfahren wird neben den Verbindungsbereichen des Drahtendstücks das zur Ausbildung der erhöhten Kontaktmetalli¬ sierung zur Verfügung stehende Kontaktmaterialvolumen durch die zwischen den Verbindungsbereichen erzeugte Drahtstrecke definiert. Da das Materialvolumen der Drahtstrecke abhängig von der Länge der Drahtstrecke ist, läßt sich auf einfache Art und Weise das für die Ausbildung der erhöhten Kontaktmetalli¬ sierung gewünschte Volumen durch eine entsprechende Länge der Drahtstrecke einstellen. Diese Art der Volumeneinstellung ist unabhängig vom Querschnitt des verwendeten Kontaktmetall¬ drahts. Auch ist es möglich, durch einen entsprechenden Ver- lauf der Drahtstrecke diese im besonderen Maße der Oberflä¬ chengeometrie der Anschlußfläche anzupassen.
Dabei kann die zweite Verbindung ebenso wie die erste Verbin¬ dung unmittelbar mit der Anschlußfläche erfolgen oder auch mit einem Teilbereich des bereits mit einem Ende mit der Anschluß- fläche verbundenen Drahtendstücks. Die zweite Alternative er¬ weist sich besonders dann als vorteilhaft, wenn die Anschlu߬ fläche nur eine relativ kleine Oberfläche aufweist.
Insbesondere für den letztgenannten Fall erweist sich auch als vorteilhaft, wenn die zweite Verbindung des Drahtendstücks mit dem Teilbereich des bereits mit einem Ende mit der Anschluß- flache verbundenen Drahtendstücks derart erfolgt, daß der Teilbereich mit dem ersten Verbindungsbereich übereinstimmt. Auf diese Art und Weise sind nämlich beide Verbindungsbereiche unmittelbar übereinander angeordnet, so daß eine besonders platzsparende, einander überdeckende Anordnung der Verbin¬ dungsbereiche geschaffen wird, wobei - wie auch in den vorge- nannten Fällen - das zur Ausbildung der erhöhten Kontaktmetal¬ lisierung benötigte Materialvolumen im wesentlichen durch die zwischen den Verbindungsbereichen ausgebildete Drahtstrecke bereitgestellt wird.
In bestimmten Fällen kann es sich jedoch auch als vorteilhaft erweisen, wenn die zweite Verbindung des Drahtendstücks mit dem Teilbereich des bereits mit einem Ende mit der Anschlu߬ fläche verbundenen Drahtendstücks derart erfolgt, daß der Teilbereich mit Abstand zum ersten Verbindungsbereich angeord- net ist. Der Abstand kann dabei sogar so gewählt sein, daß sich der zweite Verbindungsbereich außerhalb der Anschlußflä¬ che befindet, wobei trotzdem eine definierte Drahtstrecke ge¬ schaffen wird. Dies kann besonders dann von Vorteil sein, wenn besonders hohe Kontaktmetallisierungen auf besonders kleinen Anschlußflächen ausgebildet werden sollen.
Insbesondere bei relativ dicht beieinander oder auch überein- anderliegenden Verbindungsbereichen erweist sich eine Ausbil¬ dung des Bondwerkzeugs als Bondkapillare als vorteilhaft, die mit einem Kapillarenmundstück versehen ist, das mindestens eine Druckfläche zur Ausbildung eines Verbindungsbereichs an einem aus dem Kapillarenmundstück herausgeführten Drahtend¬ stück aufweist, wobei benachbart der Druckfläche ein Drahtauf¬ nahmeraum ausgebildet ist, der zur versenkten Aufnahme des Drahtendstücks in der Oberfläche des Kapillarenmundstücks dient.
Durch den Drahtaufnahmeraum wird für die Drahtstrecke ein Aus¬ weichraum gebildet, so daß sich die Drahtstrecke auch bei dicht beieinander oder übereinanderliegender Verbindungsberei¬ chen im wesentlichen ungestört ausbilden kann.
Um Drahtstrecken nicht nur in einer Hauptorientierung ausbil¬ den zu können, erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Ka¬ pillarenmundstück mit einer gegenüberliegend der ersten ange¬ ordneten, weiteren Druckfläche zur Ausbildung eines Verbin- dungsbereichs versehen ist, und benachbart dieser weiteren Druckfläche ebenfalls ein Drahtaufnahmeraum vorgesehen ist. Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Verfahren jedoch auch mit als Bondkeilen ausgeführten Bondwerkzeugen durchführbar.
Nachfolgend werden das Verfahren zur Ausbildung erhöhter Kon¬ taktmetallisierungen und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung anhand der Zeichnungen beispielhaft er- läutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Ausbildung einer Drahtstrecke zwischen zwei Verbindungsbereichen eines Kontaktmetalldrahts zur Aus¬ bildung eines Kontaktmaterialvolumens für eine erhöhte Kontaktmetallisierung;
Fig. 2 eine durch Umschmelzen des in Fig. 1 dargestell¬ ten Kontaktmaterialvolumens gebildete erhöhte Kontaktme¬ tallisierung;
Fig. 3 ein weiteres Beispiel für die Ausbildung eines Kontaktmaterialvolumens auf einer Anschlußfläche;
Fig. 4 noch ein Beispiel für die Ausbildung eines Kon¬ taktmaterialvolumens auf einer Anschlußfläche;
Fig. 5, 6 und 7 die Ausbildung des in Fig. 3 dargestell¬ ten Kontaktmaterialvolumens in drei aufeinanderfolgenden Phasen unter Darstellung einer dabei verwendbaren Vor- richtung;
Fig. 8 und 9 die Ausbildung des in Fig. 4 dargestellten Kontaktmaterialvolumens in zwei aufeinanderfolgenden Phasen unter Darstellung einer dabei verwendbaren Vor¬ richtung.
Fig. 1 zeigt eine auf einem Substrat 10 angeordnete, bei¬ spielsweise mit einem Goldauftrag versehene Anschlußfläche 11, auf der ein aus einem Drahtendstück 12 eines Kontaktmaterial¬ drahts 13 gebildetes Kontaktmaterialvolumen 14 angeordnet ist. Bei dem Substrat kann es sich um einen Chip oder ein sonstiges beliebiges Substrat handeln. Wesentlich für die Durchführung des nachfolgend erläuterten Verfahrens ist lediglich das Vor¬ handensein einer Anschlußflache 11, auf der unter Anwendung eines vom Prinzip her bekannten Drahtbondverfahrens das Kon- 7 taktmaterialvolumen 14 ausgebildet werden kann.
Das Kontaktmaterialvolumen 14 besteht aus zwei Verbindungsbe¬ reichen 15, 16 des Drahtendstücks 12 und einer zwischen den Verbindungsbereichen 15, 16 schleifenförmig ausgebildeten Drahtstrecke 17.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Anschlußfläche 11 eine Oberfläche von 250 x 60 μm auf, wobei in Fig. 1 die Längsseite dargestellt ist. Der Kontaktmaterial¬ draht 13 besteht hier aus einer hochbleihaltigen Blei/Zinn- Lotlegierung, beispielsweise PbSn2, wobei das Drahtendstück 12 einen Durchmesser von 40 μm aufweist.
Aus Fig. 1 wird deutlich, daß das Kontaktmaterialvolumen 14 im wesentlichen durch die Länge der zwischen den Verbindungsbe¬ reichen 15 und 16 ausgebildeten Drahtstrecke 17 bestimmt wird.
Fig. 2 zeigt eine durch Umschmelzen aus dem Kontaktmaterialvo¬ lumen 14 (Fig. 1) hergestellte erhöhte Kontaktmetallisierung 18. Bei dem hier verwendeten Kontaktmaterialdraht 13 wird für den Umschmelzprozeß eine Temperatur von etwa 310°C benötigt. Aufgrund der Haftung des schmelzflüssigen Kontaktmaterials auf der benetzungsfähigen Anschlußfläche 11 und der Oberflächen¬ spannung des schmelzflüssigen Kontaktmaterialvolumens 14 bil¬ det sich die Kontaktmetallisierung 18 mit einem relativ stark ausgeprägten Meniskus aus. Die in Fig. 2 dargestellte Kontakt¬ metallisierung 18 eignet sich beispielsweise zur Flip-Chip- Kontaktierung des damit versehenen Substrats.
In den Fig. 3 und 4 sind weitere Beispiele für die Ausbildung von Drahtstrecken 19 bzw. 20 zwischen Verbindungsbereichen 21, 22 bzw. 23, 24 auf der Anschlußfläche 11 dargestellt.
In den Fig. 5 bis 7 ist in chronologischer Reihenfolge die Ausbildung der in Fig. 3 dargestellten, zwischen den Verbin¬ dungsbereichen 21 und 22 fertig ausgebildeten Drahtstrecke 19 dargestellt. Zur Ausbildung der Drahtstrecke 19 bzw. eines aus der Drahtstrecke 19 und den Verbindungsbereichen 21, 22 gebil¬ deten Kontaktmaterialvolumens 25 wird hier ein als Bondkapil- lare 26 ausgebildetes Bondwerkzeug im sogenannten "Wedge- Wedge-Modus" angesteuert und führt dabei die in den Fig. 5 bis 6 angedeuteten, zeitlich aufeinanderfolgenden Bewegungen durch.
Die in Fig. 5 in einem Längsschnitt im Bereich eines Kapilla¬ renmundstücks 27 dargestellte Bondkapillare 26 weist einen in diesem Ausführungsbeispiel koaxial zur Längsachse der Bondka¬ pillare 26 verlaufenden Drahtführungskanal 28 auf. Aus dem Drahtführungεkanal 28 ist ein Drahtendstück 29 des mittels ei- ner nicht näher dargestellten Vorschubeinrichtung aus dem Drahtführungskanal 28 ausfahrbaren Kontaktmaterialdrahts 13 herausgeführt. An der Mündung des Drahtführungskanals 28 sind zwei einander gegenüberliegend angeordnete Druckflächen 31, 32 vorgesehen, die jeweils in einen hier im Querschnitt V- schlitzförmig ausgebildeten Drahtaufnahmeraum 33, 34 überge¬ hen. In der in Fig. 5 dargestellten Längsschnittansicht ist jeweils nur die senkrecht zur Zeichenebene von einem Schlitz¬ grund 30 schräg nach unten zu einer Kontaktoberfläche 35 des Kapillarenmundstücks 27 verlaufende Führungsschräge 36 bzw. 37 zu sehen.
Zur Ausbildung des in Fig. 5 dargestellten ersten Verbindungs¬ bereichs 21 wird das aus dem Kapillarenmundstück 27 herausra¬ gende Drahtendstück 29 mittels der Bondkapillare 26 so gegen die Anschlußfläche 11 verfahren, daß in der in Fig. 5 darge- stellten Konfiguration durch Druck der Druckfläche 31 das Drahtendstück 29 unter Ausbildung des Verbindungsbereichs 21 verformt und mit der Anschlußfläche 11 verbunden wird. Dabei wird dem Druck eine Temperatur- und/oder Ultraschallbeauf¬ schlagung überlagert, so, wie es von den derzeit praktizierten Drahtbondtechniken her bekannt ist. Im technischen Sprachge¬ brauch wird der erste Verbindungsbereich 21 auch als erster Wedge bezeichnet.
Fig. 6 zeigt nun eine Phase des Verfahrweges der Bondkapillare 26, bei der diese überlagert mit einer Vorschubbewegung 38 des Kontaktmaterialdrahts nach oben und anschließend wieder nach unten in Richtung auf die Anschlußflache 11 zu (Doppelpfeil 39) verfahren wird. Dabei bildet sich die in Fig. 6 darge¬ stellte schleifenförmige Drahtstrecke 19 aus.
In Fig. 6 ist deutlich zu erkennen, wie sich der Kontaktmate¬ rialdraht 13 bei Ausbildung der Drahtstrecke 19 teilweise in den Drahtaufnahmeraum 34 einlegt, wodurch die im wesentlichen ungestörte schleifenförmige Ausbildung der Drahtstrecke 19 möglich wird. Darüber hinaus wird durch den Drahtaufnahmeraum 34 die im Vergleich zur Kontaktoberfläche 35 des Kapillaren¬ mundstücks 27 relativ kleine Ausbildung der Druckfläche 32 zur Erzielung hoher Druck- und Verformungskräfte bei relativ ge¬ ringer Anpresskraft der Bondkapillare 26 möglich.
Fig. 7 zeigt die Ausbildung des zweiten Verbindungsbereichs 22 oder zweiten Wedge, bei dem der Kontaktmaterialdraht 13 unter Verformung durch die Druckfläche 32 mit dem ersten Verbin- dungsbereich 21 oder Wedge verbunden wird. Bei Durchführung der Verbindung oder unmittelbar danach wird ein Zug (Pfeil 40) auf den Kontaktmaterialdraht 30 ausgeübt, so daß der Kontakt¬ materialdraht 13 an einer durch Zickzacklinienverlauf angedeu¬ teten Trennstelle 41 abreißt und somit das bereits in Fig. 3 dargestellte Kontaktmaterialvolumen 25 ausgebildet ist.
In den Fig. 8 und 9 ist in zwei aufeinanderfolgenden Herstel¬ lungsphasen die Ausbildung der in Fig. 4 dargestellten, zwi¬ schen den Verbindungsbereichen 23 und 24 fertig ausgebildeten Drahtstrecke 20 dargestellt. Zur Ausbildung der Drahtstrecke 20 bzw. eines aus der Drahtstrecke 20 und den Verbindungsbe¬ reichen 23, 24 gebildeten Kontaktmaterialvolumens 42 wird ein hier als Bondkeil 43 ausgebildetes Bondwerkzeug verwendet. Der Bondkeil 43 unterscheidet sich im wesentlichen von der in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Bondkapillare durch einen schräg zu einem Keilfortsatz 44 verlaufend angeordneten Drahtzuführkanal 45. Der Bondkeil 43 entspricht dabei den konventionell beim sogenannten "Ultraschall-Bonden" verwendeten Bondwerkzeugen.
Fig. 8 zeigt die Ausbildung des ersten Verbindungsbereichs 23, bei dem das betreffende Drahtende mit der Anschlußfläche 11 verbunden wird. Nach Ausbildung des ersten Verbindungsbereichs 23 wird der Bondkeil 43 so weit nach oben (Pfeil 46) verfah- ren, bis sich die zur Ausbildung des Kontaktmaterialvolumens 42 benötigte Drahtstrecke 20 einstellt. Anschließend wird der Bondkeil 43 zur Ausbildung des zweiten Verbindungsbereichs 24 wieder nach unten (Pfeil 47) gegen die Anschlußfläche 11 ver- fahren, derart, daß sich der Verbindungsbereich 24, wie in Fig. 9 dargestellt, auf dem Verbindungsbereich 23 ausbildet. Die dabei schleifenför ig ausgebildete Drahtstrecke 20 legt sich seitlich an den Kopfbereich bzw. den Keilfortsatz 44 des Bondkeils 43 an und wird geringfügig in einer Richtung senk- recht zur Zeichenebene ausgelenkt, so daß auch bei Verwendung des dargestellten konventionellen Bondkeils 43 die Ausbildung des Kontaktmaterialvolumens 42 mit der schleifenförmigen Drahtstrecke 20 relativ ungehindert möglich ist.
Nach Fertigstellung des zweiten Verbindungsbereichs 24 erfolgt auch hier, wie durch eine Trennstelle 48 verdeutlicht, ein Ab¬ trennen des laufenden Endes des Kontaktmaterialdrahts 13 durch eine in Längsrichtung des Kontaktmaterialdrahts 13 wirkende Zugkraft 49.
Es wird darauf hingewiesen, daß sowohl die Ausbildung des in Fig. 3 dargestellten Kontaktmaterialvolumens 25 als auch die Ausbildung des in Fig. 4 dargestellten Kontaktmaterialvolumens 42 mit beiden in den Fig. 5 bis 7 bzw. 8 und 9 dargestellten Bondwerkzeugen möglich ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
erfahren zur Ausbildung einer erhöhten Kontaktmetalli- sierung auf einer Anschlußfläche eines Substrats unter Verwendung einer Drahtbondeinrichtung mit einem Bondwerk¬ zeug, wobei mittels des Bondwerkzeugs zunächst ein aus einem Mundstück herausgeführtes Drahtendstück eines Kon- taktmaterialdrahts mit der Anschlußfläche verbunden wird und anschließend ein Abtrennen des mit der Anschlußfläche verbundenen Drahtendstücks vom übrigen Kontaktmaterial¬ draht erfolgt, g e k e n n z e i c h n e t durch die Verfahrensschritte:
- Ausführung einer ersten Verbindung zwischen einem freien Ende des Drahtendstücks (29) und der Anschlu߬ fläche (11) zur Ausbildung eines ersten Verbindungsbe¬ reichs (21),
- Ausführung einer zweiten Verbindung zwischen einem laufenden, mit dem übrigen Kontaktmaterialdraht (13) verbundenen Ende des Drahtendstücks (29) und der Anschlußfläche (11) oder einem Teilbereich des bereits mit einem Ende mit der Anschlußfläche (11) verbundenen Drahtendstücks (29) zur Ausbildung eines zweiten Verbin¬ dungsbereichs (22), derart, daß zwischen dem ersten Ver¬ bindungsbereich (21) und dem zweiten Verbindungsbereich (22) eine definierte Drahtstrecke (19) ausgebildet ist, und die Verbindungsbereiche (21, 22) zusammen mit der Drahtstrecke (19) ein Kontaktmaterialvolumen (25) bil¬ den, - Umschmelzen des auf der Anschlußfläche (11) ausgebil¬ deten Kontaktmaterialvolumens (25) zur Ausbildung der erhöhten Kontaktmetallisierung (18).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die zweite Verbindung des Drahtendstücks (29) mit dem Teilbereich des bereits mit einem Ende mit der Anschlu߬ fläche (11) verbundenen Drahtendεtücks (29) derart er¬ folgt, daß der Teilbereich mit dem ersten Verbindungsbe- reich (21) übereinstimmt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die zweite Verbindung des Drahtendstücks (29) mit dem Teilbereich des bereits mit einem Ende mit der Anschluß- fläche (11) verbundenen Drahtendstücks (29) derart er¬ folgt, daß der Teilbereich mit Abstand zum ersten Verbin¬ dungsbereich (21) angeordnet ist.
4. Bondwerkzeug zur Ausbildung einer erhöhten Kontaktmetal¬ lisierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Kapillarenmundstück, das mindestens eine Druck¬ fläche zur Ausbildung eines Verbindungsbereichs an einem aus dem Kapillarenmundstück herausgeführten Drahtendstück aufweist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß benachbart der Druckfläche (32) ein Drahtaufnahmeraum (34) ausgebildet ist, der zur versenkten Aufnahme des Drahtendstücks (29) in einer Kontaktoberfläche (35) des Kapillarenmundstücks (27) dient.
5. Bondwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß gegenüberliegend der ersten Druckfläche (32) eine zweite Druckfläche (31) angeordnet ist, die entsprechend der ersten Druckfläche (32) benachbart in einen Drahtauf¬ nahmeraum übergeht.
PCT/DE1996/000425 1995-03-10 1996-03-11 Verfahren und vorrichtung zur ausbildung einer erhöhten kontaktmetallisierung WO1996028275A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP52717396A JP3252153B2 (ja) 1995-03-10 1996-03-11 隆起接点メタライゼーションを形成する方法及びボンディングツール
US08/913,697 US6012625A (en) 1995-03-10 1996-03-11 Process and device for forming raised metallised contacts

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19508677 1995-03-10
DE19508677.5 1995-03-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1996028275A1 true WO1996028275A1 (de) 1996-09-19

Family

ID=7756331

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE1996/000425 WO1996028275A1 (de) 1995-03-10 1996-03-11 Verfahren und vorrichtung zur ausbildung einer erhöhten kontaktmetallisierung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6012625A (de)
JP (1) JP3252153B2 (de)
DE (1) DE19609147A1 (de)
WO (1) WO1996028275A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL207993B1 (pl) * 2002-06-10 2011-02-28 Rheon Automatic Machinery Co Sposób ugniatania i wałkowania pasa ciasta pomiędzy dwoma członami wałkującymi i urządzenie do ugniatania i wałkowania pasa ciasta po fermentacji pomiędzy dwoma członami wałkującymi
CH697970B1 (de) * 2006-03-30 2009-04-15 Oerlikon Assembly Equipment Ag Verfahren zur Herstellung einer Wedge Wedge Drahtbrücke.

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4415115A (en) * 1981-06-08 1983-11-15 Motorola, Inc. Bonding means and method
FR2534834A1 (fr) * 1982-10-22 1984-04-27 Radiotechnique Compelec Outil de thermocompression pour le soudage de fils de connexion
US4645118A (en) * 1985-08-29 1987-02-24 Biggs Kenneth L Method and means for threading wire bonding machines
EP0320244A2 (de) * 1987-12-08 1989-06-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Elektrische Kontaktstellen und damit versehene Gehäuse
EP0393832A1 (de) * 1989-04-17 1990-10-24 Emhart Inc. Keil zum Verbinden
US5172851A (en) * 1990-09-20 1992-12-22 Matsushita Electronics Corporation Method of forming a bump electrode and manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device
JPH05206223A (ja) * 1991-11-29 1993-08-13 Nec Corp シングルポイントボンディングツール
EP0632484A1 (de) * 1993-06-30 1995-01-04 STMicroelectronics S.r.l. Verfahren und Vorrichtung, um Drähte zwischen einem Halbleiterchip und dem zugehörigen Leiterrahmen anzuschliessen

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL184184C (nl) * 1981-03-20 1989-05-01 Philips Nv Werkwijze voor het aanbrengen van kontaktverhogingen op kontaktplaatsen van een electronische microketen.
JPH04159743A (ja) * 1990-10-23 1992-06-02 Casio Comput Co Ltd 半導体チップ実装方法
US5455461A (en) * 1992-09-21 1995-10-03 Fujitsu Limited Semiconductor device having reformed pad
US5485949A (en) * 1993-04-30 1996-01-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Capillary for a wire bonding apparatus and a method for forming an electric connection bump using the capillary
KR100186752B1 (ko) * 1995-09-04 1999-04-15 황인길 반도체 칩 본딩방법

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4415115A (en) * 1981-06-08 1983-11-15 Motorola, Inc. Bonding means and method
FR2534834A1 (fr) * 1982-10-22 1984-04-27 Radiotechnique Compelec Outil de thermocompression pour le soudage de fils de connexion
US4645118A (en) * 1985-08-29 1987-02-24 Biggs Kenneth L Method and means for threading wire bonding machines
EP0320244A2 (de) * 1987-12-08 1989-06-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Elektrische Kontaktstellen und damit versehene Gehäuse
EP0393832A1 (de) * 1989-04-17 1990-10-24 Emhart Inc. Keil zum Verbinden
US5172851A (en) * 1990-09-20 1992-12-22 Matsushita Electronics Corporation Method of forming a bump electrode and manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device
US5299729A (en) * 1990-09-20 1994-04-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of forming a bump electrode and manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device
JPH05206223A (ja) * 1991-11-29 1993-08-13 Nec Corp シングルポイントボンディングツール
EP0632484A1 (de) * 1993-06-30 1995-01-04 STMicroelectronics S.r.l. Verfahren und Vorrichtung, um Drähte zwischen einem Halbleiterchip und dem zugehörigen Leiterrahmen anzuschliessen

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 640 (E - 1465) 26 November 1993 (1993-11-26) *

Also Published As

Publication number Publication date
DE19609147A1 (de) 1996-09-12
JPH10509844A (ja) 1998-09-22
US6012625A (en) 2000-01-11
JP3252153B2 (ja) 2002-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69737621T2 (de) Halbleiterelement mit einer Höckerelektrode
DE2608250C3 (de) Verfahren zum Thermokompressions-Verbinden von auf Halbleiterkörpern befindlichen Metall-Anschlußkontakten mit zugeordneten Gehäuseanschlußteilen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE4131413C2 (de) Bondierungsverfahren für Halbleiterchips
EP1080491B1 (de) Verfahren zur herstellung einer bond-draht-verbindung
DE69628161T2 (de) Eine löthöckerstruktur für ein mikroelektronisches substrat
DE19750073A1 (de) Schaltungsträgerplatte
WO2001071799A2 (de) Halbleiterbauelement und verfahren zu dessen herstellung
DE3244323A1 (de) Drahtverbindungsvorrichtung
DE19641730A1 (de) Verfahren zum Herstellen von bondfähigen Halbleiterbausteinen
EP0867932B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Bonddrahtverbindungen
DE102012112667A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Ausbilden eines Nagelbondhügels
DE19924239A1 (de) Kontaktstelle und Verfahren zur Herstellung einer Kontaktstelle
DE10148460A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines metallischen Bondhügels mit vergrößerter Höhe
WO1996028275A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ausbildung einer erhöhten kontaktmetallisierung
DE2618867C2 (de) Verfahren zum Thermokompressions-Verbinden von auf Halbleiterkörpern befindlichen Metallanschlußkontakten
DE10145420B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Lotverbindung
EP1075346B1 (de) Verfahren zur herstellung einer elektrischen verbindung
DE102007013100A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Wedge Wedge Drahtbrücke
EP0937530A1 (de) Verfahren zum Herstellen von Drahtverbindungen an Halbleiterchips
DE19924212B4 (de) Verfahren zum Bonden von Leitern, insbesondere Beam Leads
DE1540268B2 (de) Verfahren zur herstellung einer thermodruckverbindung zwischen metallen und nicht metallischen stoffen und vorrichtung zur durdurchfuehrung des verfahrens
DE10149688B4 (de) Verfahren zum Herstellen einer Mikrokontaktfeder auf einem Substrat
DE10157205A1 (de) Kontakthöcker mit profilierter Oberflächenstruktur sowie Verfahren zur Herstellung
DE3311256C2 (de)
DE2618796C2 (de) Anordnung zur Führung von Anschlußdrähten

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CA JP KR US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 08913697

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: CA