WO2023058110A1 - ウェッジツール及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

ウェッジツール及び半導体装置の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2023058110A1
WO2023058110A1 PCT/JP2021/036809 JP2021036809W WO2023058110A1 WO 2023058110 A1 WO2023058110 A1 WO 2023058110A1 JP 2021036809 W JP2021036809 W JP 2021036809W WO 2023058110 A1 WO2023058110 A1 WO 2023058110A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
metal wire
wedge tool
pressing
wire
wedge
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/036809
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
得未 鈴木
Original Assignee
三菱電機株式会社
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 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to CN202180102900.5A priority Critical patent/CN118043949A/zh
Priority to JP2023552434A priority patent/JPWO2023058110A1/ja
Priority to PCT/JP2021/036809 priority patent/WO2023058110A1/ja
Publication of WO2023058110A1 publication Critical patent/WO2023058110A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • H01L21/607—Attaching or detaching leads or other conductive members, to be used for carrying current to or from the device in operation involving the application of mechanical vibrations, e.g. ultrasonic vibrations

Definitions

  • the present disclosure relates to a wedge tool and a method of manufacturing a semiconductor device.
  • Wedge bonding which is used in the manufacture of semiconductor devices, is a bonding method in which a metal wire is pressed against an object to be bonded with a wedge tool and ultrasonic vibration is applied to bond the metal wire and the object to be bonded. Therefore, for the purpose of suppressing slippage between the wedge tool and the metal wire and improving bondability, there has been disclosed a structure in which protrusions arranged in a zigzag pattern are provided on the groove walls of the wedge tool. ing.
  • the wedge tool presses the metal wire against the object to be joined with excessive force, the object to be joined may be damaged. Therefore, in order to non-destructively check whether excessive force is applied to the object to be joined, the shape of the metal wire deformed by being pressed by the wedge tool is visually inspected.
  • the end of the metal wire deformed by pressing with the wedge tool does not necessarily have the same thickness and shape each time. obtain. For this reason, even visual appearance inspection using an optical microscope or appearance inspection using image recognition causes variations in quality judgment. In other words, in the case of the appearance inspection using the appearance shape of the deformed metal wire as an index, there is a problem that the inspection accuracy may be lowered.
  • the present disclosure has been made to solve the above-described problems, and in wedge bonding for joining a metal wire and an object to be bonded, when the metal wire is pushed down with a wedge tool, the metal wire is pressed by the wedge tool.
  • a wedge tool that suppresses a decrease in inspection accuracy compared with the conventional one by forming a contact trace and performing an appearance inspection using the contact trace as an index indicating the force with which a metal wire is pressed, and a semiconductor device using the wedge tool It aims at providing the manufacturing method of.
  • a wedge tool is a wedge tool used for wedge bonding for bonding a metal wire to an object to be bonded by pressing the metal wire and applying ultrasonic vibration to the metal wire at the tip of the wedge tool.
  • a wire holding groove that extends along the length direction of the wire and holds the metal wire, and at least two groove bottoms of the wire holding groove are formed. and projections aligned in the vertical direction.
  • a wedge tool is a wedge tool used for wedge bonding for bonding a metal wire to an object to be bonded by pressing the metal wire and applying ultrasonic vibration, and the tip of the wedge tool a wire holding groove extending along the length direction of the metal wire to hold the metal wire; and projections having different heights formed at the bottom of the wire holding groove.
  • a method for manufacturing a semiconductor device includes a step of pressing a metal wire against an object to be bonded using a wedge tool, a step of applying ultrasonic vibration while pressing the metal wire, and determining that the pressing force on the object to be joined exceeds a predetermined force when a contact mark is formed on the metal wire by the protrusion in the step of pressing the wire.
  • a method for manufacturing a semiconductor device includes a step of pressing a metal wire against an object to be bonded using a wedge tool, a step of applying ultrasonic vibration while pressing the metal wire, determining whether or not the pressing force applied to the object to be joined is appropriate according to the depth of the contact mark formed on the metal wire by the convex portion in the step of pressing the wire.
  • a method for manufacturing a semiconductor device includes a step of pressing a metal wire against an object to be bonded using a wedge tool, a step of applying ultrasonic vibration while pressing the metal wire, determining whether or not the pressing force applied to the object to be bonded is appropriate according to the number of contact marks formed on the metal wire by the convex portion in the step of pressing the wire.
  • a method for manufacturing a semiconductor device includes a step of pressing a metal wire against an object to be bonded using a wedge tool, a step of applying ultrasonic vibration while pressing the metal wire, judging whether or not the pressing force applied to the object to be joined is appropriate according to the length of the contact mark formed on the metal wire by the projection in the step of pressing the wire, in the longitudinal direction of the metal wire. manufacturing method.
  • a wedge tool is used to press a metal wire and apply ultrasonic vibration to join the metal wire to an object to be joined, and the pressing force on the object to be joined exceeds a predetermined force.
  • a contact mark is formed on the metal wire by the projection formed on the groove bottom of the wire holding groove.
  • FIG. 2 is a front view of the distal end portion 1 of the wedge tool according to Embodiment 1;
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of the distal end portion 1 of the wedge tool according to Embodiment 1;
  • FIG. 2 is an external schematic diagram of an appropriately pressed metal wire 2 according to Embodiment 1;
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line BB of the properly pressed metal wire 2 according to Embodiment 1;
  • FIG. 2 is an external schematic diagram of an excessively pressed metal wire 2 according to Embodiment 1;
  • FIG. 11 is a front view of the distal end portion 1 of the wedge tool according to Embodiment 2;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line FF of the distal end portion 1 of the wedge tool according to Embodiment 2;
  • FIG. 10 is an external schematic diagram of a properly pressed metal wire 2 according to Embodiment 2;
  • FIG. 10 is an external schematic diagram of an excessively pressed metal wire 2 according to Embodiment 2;
  • FIG. 11 is a front view of the tip portion 1 of the wedge tool according to Embodiment 3;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view along the line GG of the distal end portion 1 of the wedge tool according to Embodiment 3;
  • FIG. 11 is an external schematic diagram of an appropriately pressed metal wire 2 according to Embodiment 3;
  • FIG. 11 is an external schematic diagram of an excessively pressed metal wire 2 according to Embodiment 3;
  • FIG. 11 is a front view of a distal end portion 1 of a wedge tool according to Embodiment 4;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the tip portion 1 of the wedge tool according to Embodiment 4 taken along the line HH.
  • FIG. 11 is an external schematic diagram of a properly pressed metal wire 2 according to Embodiment 4;
  • FIG. 12 is an external schematic diagram of an excessively pressed metal wire 2 according to Embodiment 4;
  • FIG. 1 shows a front view of the tip portion 1 of the wedge tool according to Embodiment 1
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of the tip portion 1 of the wedge tool according to Embodiment 1 taken along line AA in FIG. show.
  • the tip 1 of the wedge tool has a recessed wire retaining groove 3 for retaining a metal wire 2 , the wire retaining groove 3 extending along the length of the metal wire 2 . and has sidewalls 4 and a groove bottom 5 .
  • a columnar protrusion 8 is provided on the groove bottom 5 , and the side surface of the columnar protrusion 8 is formed apart from the side wall 4 . Further, as shown in FIG.
  • the height of the columnar protrusion 8 is limited to a range of 10 ⁇ 5% of the diameter of the metal wire 2 to be used.
  • the diameter of the metal wire used in wedge bonding is generally about 50 ⁇ m to 600 ⁇ m, and this is a design matter that should be selected according to product specifications and manufacturing conditions. is not limited to the height of
  • the reason why the number of the pillar-shaped protrusions 8 provided on the groove bottom 5 is set to three is to prevent recognition errors and the like from the viewpoint of use for appearance inspection. It is preferable to provide at least two or more.
  • FIG. 3 is a schematic external view of the properly pressed metal wire 2 according to Embodiment 1
  • FIG. 4 is a diagram of the properly pressed metal wire 2 along BB in FIG. It is a cross-sectional schematic diagram of a cross section.
  • a contact trace is formed by deforming the arcuate surface of the metal wire 2 into a substantially flat surface.
  • FIG. 5 is a schematic external view of the excessively pressed metal wire 2 according to Embodiment 1, and FIG. It is a cross-sectional schematic diagram in -C cross section.
  • the columnar convex portion 8 bites into the metal wire 2, and as shown in FIG. A contact mark 9 having a large depth is formed.
  • the side surface of the columnar protrusion 8 is separated from the side wall 4 of the wire holding groove 3 , the region where the metal wire 2 is deformed by the contact with the side wall 4 is the columnar protrusion 8 . do not overlap with the contact mark 9 formed by the contact. That is, the contact mark 9 is formed by reflecting only the shape of the columnar protrusion 8 .
  • FIG. 7 is a front view of a prior art wedge tool tip
  • FIG. 8 is a side view of a prior art wedge tool tip.
  • the tip 1 of the wedge tool has a wire holding groove 3 for holding a metal wire 2.
  • the wire holding groove 3 extends along the length of the metal wire 2 and has side walls 4 and a groove bottom 5. , and the groove bottom 5 does not have the columnar protrusion 8 unlike the wedge tool shown in the first embodiment.
  • FIG. 9 is an external schematic view of a metal wire 2 normally pressed in the prior art
  • FIG. 10 is an external schematic view of an excessively pressed metal wire 2 in the prior art.
  • the metal wire 2 is pressed excessively by the distal end portion 1 of the wedge tool, the metal wire 2 has a diameter Due to the large deformation in the direction, the excessively compressed metal wire 2 shown in FIG. 10 shows a wider appearance than the normally compressed metal wire 2 shown in FIG.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the metal wire 2 normally pressed in the prior art taken along line DD in FIG. 9, and FIG. 12 is the metal wire 2 excessively pressed in the prior art shown in FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the EE cross section in FIG.
  • FIGS. 11 and 12 show that when the metal wire 2 is pressed excessively compared to when it is pressed normally, the metal wire 2 is in a direction perpendicular to the direction in which it is pressed, and in the diametrical direction of the metal wire 2. , the cross-sectional shape and end thickness of the metal wire 2 deformed by pressing are different. If the cross-sectional shape and end thickness of the metal wire 2 are different, the appearance of the metal wire 2 may vary. It means that it can lead to a decline.
  • the index for the visual inspection is only the appearance shape of the deformed metal wire 2, and thus variations occur. Since at least two columnar projections 8 whose side surfaces are separated from the side walls 4 are provided on the groove bottom 5 of the holding groove 3, when the tip 1 of the wedge tool presses the metal wire 2 excessively, the metal wire 2 is deep and independent. A contact trace 9 is formed.
  • the wedge tool of Embodiment 1 when the wedge tool of Embodiment 1 is used, whether or not the contact mark 9 is formed on the metal wire 2 is used as an index to determine whether or not the pressing force applied to the object to be joined 6 is excessive. can determine whether
  • appearance inspection can be performed using the presence or absence of the contact mark 9 or the depth of the contact mark 9 as an index.
  • the wedge tool of the first embodiment improves the recognition accuracy, so that the reduction in inspection accuracy can be suppressed as compared with conventional appearance inspection.
  • the method of manufacturing a semiconductor device using the wedge tool according to the first embodiment includes a step of pressing the metal wire 2 against the object 6 to be bonded by the tip portion 1 of the wedge tool using the wedge tool described above as the first embodiment.
  • the step of applying ultrasonic vibration while pressing the metal wire 2 and the step of pressing the metal wire 2 if the contact mark 9 is formed on the metal wire 2 by the columnar protrusion 8, the object to be joined If it is determined that the pressing force applied to the object 6 exceeds the predetermined force and the contact mark 9 is not formed on the metal wire 2, the pressing force applied to the object to be joined 6 is equal to or less than the predetermined force. and determining that it was.
  • the method of manufacturing a semiconductor device using the wedge tool according to the first embodiment includes a step of pressing the metal wire 2 against the object 6 to be bonded by the tip portion 1 of the wedge tool using the wedge tool described above as the first embodiment.
  • the depth of the contact marks 9 formed on the metal wire 2 by the columnar protrusions 8 in the step of applying ultrasonic vibration while pressing the metal wire 2 and the step of pressing the metal wire 2 and determining whether the pressing force applied to the object to be bonded 6 is appropriate.
  • the depth range of the contact marks 9 formed when an appropriate pressing force is applied is set in advance, and the depth of the contact marks 9 formed on the metal wire 2 is set to the predetermined depth.
  • the pressing force is small. Further, when the depth of the contact mark 9 formed on the metal wire 2 is within a predetermined depth range, it is determined that the pressing force is appropriate. Furthermore, when the depth of the contact mark 9 formed on the metal wire 2 is deeper than the predetermined depth range, it is determined that the pressing force is large.
  • the semiconductor device manufacturing method for judging the propriety of the pressing force applied to the object to be bonded 6 according to the depth of the contact marks 9 formed on the metal wire 2 the metal wire 2
  • the depth of the contact mark 9 formed on the surface of the semiconductor device can be used as an index to determine whether or not the pressing force applied to the object to be bonded 6 is appropriate. can provide a method.
  • Embodiment 2. 13 is a front view of the distal end portion 1 of the wedge tool according to Embodiment 2
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the distal end portion 1 of the wedge tool according to Embodiment 2 taken along line F-F in FIG. be.
  • the tip 1 of the wedge tool has a wire holding groove 3 for holding a metal wire 2, and the wire holding groove 3 extends along the length of the metal wire 2. , sidewalls 4 and groove bottoms 5 .
  • a columnar protrusion 8 is provided on the groove bottom 5 , and the side surface of the columnar protrusion 8 is formed apart from the side wall 4 .
  • FIG. 2 is a front view of the distal end portion 1 of the wedge tool according to Embodiment 2
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the distal end portion 1 of the wedge tool according to Embodiment 2 taken along line F-F in FIG. be.
  • the tip 1 of the wedge tool has a wire holding groove 3 for holding a metal
  • the height of the columnar protrusion 8 is within the range of 10 ⁇ 5% of the diameter of the metal wire 2 to be used.
  • the height of the columnar projection 8 is preferably in the range of 20 ⁇ 10 ⁇ m.
  • two columnar protrusions 8 with a height of 10 ⁇ m and one columnar protrusion 8 with a height of 30 ⁇ m are combined.
  • the diameter of the metal wire 2 used in wedge bonding is generally about 50 ⁇ m to 600 ⁇ m, and this is a design matter that should be selected according to product specifications and manufacturing conditions. It is not limited to the above heights.
  • the reason why the number of the pillar-shaped protrusions 8 provided on the groove bottom 5 is set to three is to prevent recognition errors and the like from the viewpoint of use for appearance inspection. It is preferable to provide at least two or more.
  • FIG. 15 is a schematic diagram of the appearance of the appropriately pressed metal wire 2 according to the second embodiment
  • FIG. 16 is a schematic diagram of the appearance of the excessively pressed metal wire 2 according to the second embodiment.
  • the wire holding groove 3 has the columnar protrusions 8 with two types of heights, but it may have columnar protrusions 8 with three or more types of heights.
  • the number of columnar protrusions 8 added to the workpiece 6 in the visual inspection is higher than in the case where the wire holding grooves 3 have columnar protrusions 8 with two different heights. Forces can be estimated more accurately.
  • the method of manufacturing a semiconductor device using the wedge tool according to the second embodiment includes a step of pressing the metal wire 2 against the object 6 to be bonded by the tip portion 1 of the wedge tool using the wedge tool described above as the second embodiment. Then, according to the number of contact marks 9 formed on the metal wire 2 by the columnar protrusions 8 in the step of applying ultrasonic vibration while pressing the metal wire 2 and the step of pressing the metal wire 2, and determining whether the pressing force applied to the joint 6 is appropriate.
  • a range of the number of contact marks 9 formed when an appropriate pressing force is applied is set in advance, and the number of contact marks 9 formed on the metal wire 2 exceeds the predetermined number range. is also small, it is determined that the pressing force is small. Further, when the number of contact marks 9 formed on the metal wire 2 is within a predetermined number range, it is determined that the pressing force is appropriate. Furthermore, when the number of contact marks 9 formed on the metal wire 2 is larger than the predetermined number range, it is determined that the pressing force is large.
  • the metal wire 2 can be The number of formed contact marks 9 can be used as an index to determine whether or not the pressing force applied to the object to be bonded 6 is appropriate. can provide.
  • Embodiment 3 17 is a front view of the distal end portion 1 of the wedge tool according to Embodiment 3
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of the distal end portion 1 of the wedge tool according to Embodiment 3 taken along line GG.
  • the columnar protrusions 8 provided on the groove bottom 5 in the second embodiment are replaced with conical protrusions 10, and the rest of the structure is the same as in the second embodiment.
  • the shape of the convex portion is conical in the third embodiment, it may be a polygonal pyramid.
  • the columnar protrusion 8 can be replaced by a conical protrusion 10. Therefore, the conical convex portion 10 is more likely to bite into the metal wire 2 than the columnar convex portion 8, and the contact mark 9 is formed more clearly. In addition, in order to form the contact mark 9 more clearly, it is sufficient that it has a shape that is easier to bite into the metal wire 2 than the columnar protrusion 8, so the shape of the conical protrusion 10 is a polygonal pyramid. good too.
  • FIG. 19 is a schematic diagram of the appearance of an appropriately pressed metal wire 2 according to the third embodiment
  • FIG. 20 is a schematic diagram of the appearance of an excessively pressed metal wire 2 according to the third embodiment.
  • the conical projections 10 can form sharper contact traces 9 on the metal wire 2. .
  • the visual recognition of the contact mark 9 is further improved, and particularly when image recognition is used, the recognition accuracy is also improved. Therefore, it is possible to obtain the effect of further suppressing the deterioration of the inspection accuracy.
  • the method of manufacturing a semiconductor device using the wedge tool according to the third embodiment is a step of pressing the metal wire 2 against the object 6 to be bonded by the tip portion 1 of the wedge tool using the wedge tool described above as the third embodiment. According to the number of contact marks 9 formed on the metal wire 2 by the conical projections 10 in the step of applying ultrasonic vibration while pressing the metal wire 2 and the step of pressing the metal wire 2, and determining whether the pressing force applied to the object to be bonded 6 is appropriate.
  • the conical convex portion 10 provides a clearer contact mark 9 to the metal wire 2 .
  • the visual recognition of the contact mark 9 is further improved, and particularly when image recognition is used, the recognition accuracy is also improved. can be provided.
  • Embodiment 4. 21 is a front view of the distal end portion 1 of the wedge tool according to Embodiment 4, and FIG. 22 is a cross-sectional view of the distal end portion 1 of the wedge tool according to Embodiment 4 taken along line HH in FIG. be.
  • the columnar protrusions 8 provided on the groove bottom 5 in the second embodiment are replaced with the protrusions 11, and the protrusions 11 are first protrusions integrally formed in the length direction of the metal wire. It has a second projecting portion, a third projecting portion, and a fourth projecting portion, and the heights of the first projecting portion, the second projecting portion, the third projecting portion, and the fourth projecting portion from the groove bottom portion 5 are different from each other.
  • the configuration is different, and other configurations are the same as those of the second embodiment.
  • the heights of the first, second, third, and fourth protrusions are the first, second, third, and fourth protrusions. It is configured to be lower in the order of the convex portion.
  • the convex portion 11 is integrally formed with a plurality of convex portions, at least one convex portion may be provided.
  • FIG. 23 is a schematic diagram of the appearance of an appropriately pressed metal wire 2 according to the fourth embodiment
  • FIG. 24 is a schematic diagram of the appearance of an excessively pressed metal wire 2 according to the fourth embodiment.
  • the metal wire 2 is formed with a contact mark 9 whose length in the longitudinal direction of the metal wire 2 includes the first, second, third, and fourth protrusions. be done.
  • the convex portion 11 is formed so that the side surface thereof is separated from the side wall 4 , the region where the metal wire 2 is deformed due to the contact with the side wall 4 is the contact formed by the contact of the convex portion 11 . It does not overlap with the mark 9. In other words, the contact mark 9 is formed by reflecting only the shape of the convex portion 11 .
  • the tip 1 of the wedge tool presses the metal wire 2 in a predetermined range, thereby excessively pressing the metal wire 2 in a predetermined range.
  • the contact mark 9 is elongated in the length direction of the metal wire 2 .
  • the appearance inspection can be performed using the length of the contact mark 9 in the length direction of the metal wire 2 as an indicator. It is possible to obtain the effect of suppressing the deterioration of inspection accuracy.
  • the convex portion 11 has the first convex portion, the second convex portion, the third convex portion, and the fourth convex portion, but it may have at least two convex portions. The greater the number of convex portions that constitute the convex portion 11, the more accurately the force applied to the object to be joined 6 can be estimated in the visual inspection.
  • the method of manufacturing a semiconductor device using the wedge tool according to the fourth embodiment includes the steps of pressing the metal wire 2 against the object to be bonded 6 and pressing the metal wire 2 using the wedge tool described above as the fourth embodiment. According to the length of the contact mark 9 formed on the metal wire 2 by the protrusion 11 in the step of applying ultrasonic vibration in the state of being pressed and the step of pressing the metal wire 2 in the longitudinal direction of the metal wire 2, and determining whether the pressing force applied to the object to be bonded 6 is appropriate.
  • the length range of the contact mark 9 formed on the metal wire 2 when an appropriate pressing force is applied is set in advance, and the contact mark 9 formed on the metal wire 2 is set in advance.
  • the length in the longitudinal direction of the metal wire 2 is shorter than the predetermined length range, it is determined that the pressing force is small.
  • the length of the contact mark 9 formed on the metal wire 2 in the longitudinal direction of the metal wire 2 is within a predetermined length range, it is determined that the pressing force is appropriate.
  • the length of the contact mark 9 formed on the metal wire 2 in the longitudinal direction of the metal wire 2 is longer than the predetermined length range, it is determined that the pressing force is large.
  • the suitability of the pressing force applied to the object to be bonded 6 is determined.
  • the length of the contact mark 9 formed on the metal wire 2 in the longitudinal direction of the metal wire 2 can be used as an index to determine the propriety of the pressing force applied to the object 6 to be joined. It is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor device that suppresses deterioration in inspection accuracy as compared with conventional visual inspection.

Landscapes

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

Abstract

本開示の一態様に係るウェッジツールは、金属ワイヤ２を押圧し超音波振動を印加することで被接合体６に金属ワイヤ２を接合するウェッジボンディングに用いるウェッジツールであって、ウェッジツールの先端部１において金属ワイヤ２の長さ方向に沿って延在し、金属ワイヤ２を保持するワイヤ保持溝３と、ワイヤ保持溝３の溝底部５に少なくとも２つ形成され、側面がワイヤ保持溝３の側壁４と離間して金属ワイヤ２の長さ方向に並んだ凸部８とを備える。これにより、押圧されて変形した金属ワイヤ２の外観形状ではなく、金属ワイヤ２に形成された接触痕９を検査することによって被接合体６へ過度な力が加わっていないかを確認することができるため、検査精度の低下を抑制することができる。

Description

ウェッジツール及び半導体装置の製造方法
　本開示は、ウェッジツール及び半導体装置の製造方法に関するものである。
　半導体装置の製造に用いられるウェッジボンディングは、ウェッジツールで金属ワイヤを被接合体に押圧し、超音波振動を付加することによって金属ワイヤと被接合体を接合する接合方法である。このため、ウェッジツールと金属ワイヤの滑りを抑制し、接合性の向上を図ることを目的に、ウェッジツールの溝壁部に千鳥状に配置された凸部を設けた構造が従来技術として開示されている。
特開２０１４－１１６３３４号公報
　従来技術では、ウェッジツールで金属ワイヤを被接合体に押圧する力が過度な場合、被接合体にダメージが生じ得ることがある。このため、被接合体へ過度な力が加わっていないかを非破壊で確認するため、ウェッジツールで押圧され変形した金属ワイヤの形状の外観検査が行われる。
　一方で、ウェッジツールで押圧され変形した金属ワイヤの端部は、厚みや形状が毎回同一であるとは限らないことに加え、検査時の光量の違いにも依存して見え方にばらつきが生じ得る。このため、光学顕微鏡による目視での外観検査や画像認識を用いた外観検査でも良否判断がばらつく原因となる。つまり、変形した金属ワイヤの外観形状を指標とした外観検査の場合、検査精度の低下を招き得るという課題があった。
　本開示は、上述のような課題を解決するためになされたものであって、金属ワイヤと被接合体を接合するウェッジボンディングにおいて、ウェッジツールで金属ワイヤを押下する際に金属ワイヤにウェッジツールによる接触痕を形成し、金属ワイヤを押圧した力を示す指標として接触痕を用いた外観検査を行うことにより、従来に比べて検査精度の低下を抑制するウェッジツール及びこのウェッジツールを用いた半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
　本開示の一態様に係るウェッジツールは、金属ワイヤを押圧し超音波振動を印加することで被接合体に金属ワイヤを接合するウェッジボンディングに用いるウェッジツールであって、ウェッジツールの先端部において金属ワイヤの長さ方向に沿って延在し、金属ワイヤを保持するワイヤ保持溝と、ワイヤ保持溝の溝底部に少なくとも２つ形成され、側面がワイヤ保持溝の側壁と離間して金属ワイヤの長さ方向に並んだ凸部と、を備えたものである。
　また、本開示の一態様に係るウェッジツールは、金属ワイヤを押圧し超音波振動を印加することで被接合体に金属ワイヤを接合するウェッジボンディングに用いるウェッジツールであって、ウェッジツールの先端部において金属ワイヤの長さ方向に沿って延在し、金属ワイヤを保持するワイヤ保持溝と、ワイヤ保持溝の溝底部に形成され、異なる高さを有する凸部と、を備えたものである。
　さらに、本開示の一態様に係る半導体装置の製造方法は、ウェッジツールを用いて被接合体に金属ワイヤを押圧する工程と、金属ワイヤを押圧した状態で超音波振動を印加する工程と、金属ワイヤを押圧する工程で凸部によって金属ワイヤに接触痕が形成された場合、被接合体への押圧力が予め定められた力を超えていたと判断する工程と、を備えた製造方法である。
　また、本開示の一態様に係る半導体装置の製造方法は、ウェッジツールを用いて被接合体に金属ワイヤを押圧する工程と、金属ワイヤを押圧した状態で超音波振動を印加する工程と、金属ワイヤを押圧する工程で凸部によって金属ワイヤに形成された接触痕の深さに応じて、被接合体への押圧力の適否を判断する工程と、を備えた製造方法である。
　また、本開示の一態様に係る半導体装置の製造方法は、ウェッジツールを用いて被接合体に金属ワイヤを押圧する工程と、金属ワイヤを押圧した状態で超音波振動を印加する工程と、金属ワイヤを押圧する工程で凸部によって金属ワイヤに形成された接触痕の数に応じて、被接合体への押圧力の適否を判断する工程と、を備えた製造方法である。
　また、本開示の一態様に係る半導体装置の製造方法は、ウェッジツールを用いて被接合体に金属ワイヤを押圧する工程と、金属ワイヤを押圧した状態で超音波振動を印加する工程と、金属ワイヤを押圧する工程で凸部によって金属ワイヤに形成された接触痕の、金属ワイヤの長さ方向の長さに応じて、被接合体への押圧力の適否を判断する工程と、を備えた製造方法である。
　本開示によれば、ウェッジツールを用いて金属ワイヤを押圧し超音波振動を印加することで被接合体に前記金属ワイヤを接合し、被接合体への押圧力が予め定められた力を超えている場合は、ワイヤ保持溝の溝底部に形成された凸部によって金属ワイヤに接触痕が形成される。その結果、押圧されて変形した金属ワイヤの外観形状ではなく、金属ワイヤに形成された接触痕を検査することによって被接合体へ過度な力が加わっていないかを確認することができるため、検査精度の低下を抑制することができる。
実施の形態１に係るウェッジツールの先端部１の正面図である。 実施の形態１に係るウェッジツールの先端部１のA－A断面図である。 実施の形態１に係る適切に押圧された金属ワイヤ２の外観模式図である。 実施の形態１に係る適切に押圧された金属ワイヤ２のB－B断面模式図である。 実施の形態１に係る過度に押圧された金属ワイヤ２の外観模式図である。 実施の形態１に係る過度に押圧された金属ワイヤ２のC－C断面模式図である。 従来技術のウェッジツールの先端部の正面図である。 従来技術のウェッジツールの先端部の側面図である。 従来技術において正常に押圧された金属ワイヤの外観模式図である。 従来技術において過度に押圧された金属ワイヤの外観模式図である。 従来技術において正常に押圧された金属ワイヤのD－D断面模式図である。 従来技術において過度に押圧された金属ワイヤのE－E断面模式図である。 実施の形態２に係るウェッジツールの先端部１の正面図である。 実施の形態２に係るウェッジツールの先端部１のF－F断面図である。 実施の形態２に係る適切に押圧された金属ワイヤ２の外観模式図である。 実施の形態２に係る過度に押圧された金属ワイヤ２の外観模式図である。 実施の形態３に係るウェッジツールの先端部１の正面図である。 実施の形態３に係るウェッジツールの先端部１のG－G断面図である。 実施の形態３に係る適切に押圧された金属ワイヤ２の外観模式図である。 実施の形態３に係る過度に押圧された金属ワイヤ２の外観模式図である。 実施の形態４に係るウェッジツールの先端部１の正面図である。 実施の形態４に係るウェッジツールの先端部１のH－H断面図である。 実施の形態４に係る適切に押圧された金属ワイヤ２の外観模式図である。 実施の形態４に係る過度に押圧された金属ワイヤ２の外観模式図である。
　以下、本開示の実施の形態に係るウェッジツール及び半導体装置の製造方法について、図面を参照して説明する。機能が同じ又は相当する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係るウェッジツールの先端部１の正面図を示し、図２は、実施の形態１に係るウェッジツールの先端部１の図１におけるA－A断面の断面図を示す。図１に示すように、ウェッジツールの先端部１には、金属ワイヤ２を保持するために窪んだワイヤ保持溝３があり、ワイヤ保持溝３は金属ワイヤ２の長さ方向に沿って延在し、側壁４と溝底部５とを有する。溝底部５には柱状の凸部８が設けられ、柱状の凸部８の側面は、側壁４と離間して形成されている。また、図２に示すように、本実施の形態１においては、柱状の凸部８は、金属ワイヤ２の長さ方向に延在するワイヤ保持溝３に沿って３つ並んで設けられる。
　尚、柱状の凸部８によって金属ワイヤ２及び被接合体に過度な力が加わることを防ぐため、柱状の凸部８の高さは使用する金属ワイヤ２の直径の１０±５％の範囲が好ましく、例えば金属ワイヤの直径が２００μｍの場合、柱状の凸部８の高さは２０±１０μｍの範囲が好ましい。但し、ウェッジボンディングで使用される金属ワイヤの直径は、一般的には５０μｍから６００μｍ程度まであり、製品仕様や製造条件に応じて選択されるべき設計事項であるから、柱状の凸部８は上述の高さに限定するものではない。また、溝底部５に設けた柱状の凸部８の数を３つとしたのは、外観検査のために使用する観点から認識誤り等を確実に防ぐことを目的としており、柱状の凸部８を少なくとも２つ以上設けることが好ましい。
　このように構成されたウェッジツールを用いてウェッジボンディングを行うことにより、ウェッジツールの先端部１が金属ワイヤ２を適切に押圧した場合と過度に押圧された場合とについて説明する。図３は、実施の形態１に係る適切に押圧された金属ワイヤ２の外観模式図であり、図４は、実施の形態１に係る適切に押圧された金属ワイヤ２の図３におけるＢ－Ｂ断面の断面模式図である。実施の形態１に示す構成においてウェッジツールの先端部１が金属ワイヤ２を適切に押圧した場合、柱状の凸部８が金属ワイヤ２の表面とわずかに接触するため、図４に示されるように金属ワイヤ２の円弧状の表面を略平面上に変形した接触痕が形成される。一方、図５は、実施の形態１に係る過度に押圧された金属ワイヤ２の外観模式図であり、図６は、実施の形態１に係る過度に押圧された金属ワイヤ２の図５におけるC－Ｃ断面における断面模式図である。実施の形態１に示すウェッジツールの先端部１が金属ワイヤ２を過度に押圧した場合、柱状の凸部８が金属ワイヤ２に食い込むため、図６に示されるように、金属ワイヤ２には明確な深さを有した接触痕９が形成される。また、柱状の凸部８の側面は、ワイヤ保持溝３の側壁４と離間して形成されていることから、側壁４が接触したことによって金属ワイヤ２が変形した領域は、柱状の凸部８が接触したことによって形成された接触痕９と重なり合わない。つまり、接触痕９は、柱状の凸部８の形状のみを反映して形成される。
　ここで、従来技術のウェッジツールと本開示のウェッジツールの違いについて説明する。図７は、従来技術のウェッジツールの先端部の正面図であり、図８は、従来技術のウェッジツールの先端部の側面図である。ウェッジツールの先端部１には、金属ワイヤ２を保持するためのワイヤ保持溝３があり、ワイヤ保持溝３は金属ワイヤ２の長さ方向に沿って延在し、側壁４と溝底部５とを有し、溝底部５には実施の形態１に示すウェッジツールのような柱状の凸部８は有さない。金属ワイヤ２を被接合体６に接合する際は、図７に示す通り、側壁４が金属ワイヤ２を挟むように接触することで金属ワイヤ２を保持し、ウェッジツールの先端部１を被接合体６に向かって押圧する。さらに、図８に示す通り、ウェッジツールの先端部１を介して金属ワイヤ２に超音波振動を印加することで、金属ワイヤ２を被接合体６に接合する。尚、印加される超音波振動の振動方向７は、図８に示す通り金属ワイヤ２の長さ方向に振動する。
　次に、従来技術のウェッジツールによってウェッジボンディングされた金属ワイヤ２の外観について説明する。図９は、従来技術において正常に押圧された金属ワイヤ２の外観模式図であり、図１０は、従来技術において過度に押圧された金属ワイヤ２の外観模式図である。ウェッジツールの先端部１によって金属ワイヤ２が過度に押圧された場合、正常に押圧された場合に比べて、金属ワイヤ２は、押圧された方向と直行する方向であって、金属ワイヤ２の直径方向に大きく変形するため、図１０に示す過度に押圧された金属ワイヤ２は、図９に示す正常に押圧された金属ワイヤ２に比べて外観の幅が広くなることを示している。
　また、図１１は、従来技術において正常に押圧された金属ワイヤ２の図９におけるD－D断面の断面模式図であり、図１２は、従来技術において過度に押圧された金属ワイヤ２の図１０におけるE－E断面の断面模式図である。上述の通り、図１１と図１２は、正常に押圧された場合に比べて過度に押圧された場合は、金属ワイヤ２は押圧された方向と直行する方向であって、金属ワイヤ２の直径方向に大きく変形するため、押圧され変形した金属ワイヤ２の断面形状及び端部の厚みが異なることを示している。金属ワイヤ２の断面形状及び端部の厚みが異なると、金属ワイヤ２の外観形状の見え方がばらつく原因となるため、外観検査の指標として金属ワイヤ２の外観形状を用いることは、検査精度の低下を招き得ることを意味する。
　したがって、従来技術のウェッジツールを用いた場合、外観検査の指標は、変形した金属ワイヤ２の外観形状のみであるため、ばらつきが生じるが、実施の形態１のウェッジツールを用いた場合は、ワイヤ保持溝３の溝底部５に側面が側壁４と離間した柱状の凸部８を少なくとも２つ設けるため、ウェッジツールの先端部１が金属ワイヤ２を過度に押圧した場合に、深さがあり独立した接触痕９が形成される。その結果、実施の形態１のウェッジツールを用いた場合は、金属ワイヤ２に接触痕９が形成されているか否かを指標に用いて、被接合体６へ加わった押圧力が過度であったか否かを判断できる。また、接触痕９の有無または接触痕９の深さを指標に用いた外観検査を行うことができる。特に、画像認識を用いる場合は、実施の形態１のウェッジツールを用いると、認識精度が向上するため、従来の外観検査に比べて検査精度の低下を抑制する効果が得られる。
　次に、実施の形態１に係るウェッジツールを用いた半導体装置の製造方法について示す。実施の形態１に係るウェッジツールを用いた半導体装置の製造方法は、実施の形態１として上述したウェッジツールを用いて、ウェッジツールの先端部１によって被接合体６に金属ワイヤ２を押圧する工程と、金属ワイヤ２を押圧した状態で超音波振動を印加する工程と、金属ワイヤ２を押圧する工程で柱状の凸部８によって金属ワイヤ２に接触痕９が形成された場合は、被接合体６に加わった押圧力が予め定められた力を超えていたと判断し、金属ワイヤ２に接触痕９が形成されていない場合は、被接合体６に加わった押圧力が予め定められた力以下だったと判断する工程と、を有する。
　このように構成された半導体装置の製造方法を適用することにより、金属ワイヤ２に接触痕９が形成されているか否かを指標に用いて、被接合体６へ加わった押圧力が過度であったか否かを判断できるため、従来の外観検査に比べて検査精度の低下を抑制した半導体装置の製造方法を提供できる。
　また、実施の形態１に係るウェッジツールを用いた半導体装置の製造方法として、もう一つの方法を示す。実施の形態１に係るウェッジツールを用いた半導体装置の製造方法は、実施の形態１として上述したウェッジツールを用いて、ウェッジツールの先端部１によって被接合体６に金属ワイヤ２を押圧する工程と、金属ワイヤ２を押圧した状態で超音波振動を印加する工程と、金属ワイヤ２を押圧する工程で柱状の凸部８によって金属ワイヤ２に形成された接触痕９の深さに応じて、被接合体６に加わった押圧力の適否を判断する工程と、を有する。例えば、適切な押圧力が付加された場合に形成される接触痕９の深さの範囲を予め設定しておき、金属ワイヤ２に形成された接触痕９の深さが予め定められた深さの範囲よりも浅い場合は、押圧力が小さいと判断する。また、金属ワイヤ２に形成された接触痕９の深さが予め定められた深さの範囲である場合は、押圧力が適切と判断する。さらに、金属ワイヤ２に形成された接触痕９の深さが予め定められた深さの範囲よりも深い場合は、押圧力が大きいと判断する。
　以上のように、金属ワイヤ２に形成された接触痕９の深さに応じて、被接合体６に加わった押圧力の適否を判断する半導体装置の製造方法を適用することにより、金属ワイヤ２に形成された接触痕９の深さを指標に用いて、被接合体６に加わった押圧力の適否を判断できるため、従来の外観検査に比べて検査精度の低下を抑制した半導体装置の製造方法を提供できる。
実施の形態２．
　図１３は、実施の形態２に係るウェッジツールの先端部１の正面図であり、図１４は、実施の形態２に係るウェッジツールの先端部１の図１３におけるF―F断面の断面図である。図１３に示すように、ウェッジツールの先端部１には、金属ワイヤ２を保持するためのワイヤ保持溝３があり、ワイヤ保持溝３は、金属ワイヤ２の長さ方向に沿って延在し、側壁４と溝底部５とを有する。溝底部５には柱状の凸部８が設けられ、柱状の凸部８の側面は、側壁４と離間して形成されている。また、実施の形態２に示すウェッジツールにおいては、図１４に示すように、柱状の凸部８は、金属ワイヤ２の長さ方向に延在するワイヤ保持溝３に沿って、３つ並んで互いに離間して設けられており、高さが異なる組合せで構成されている。
　尚、柱状の凸部８によって金属ワイヤ２及び被接合体に過度な力が加わることを防ぐため、柱状の凸部８の高さは、使用する金属ワイヤ２の直径の１０±５％の範囲が好ましく、例えば金属ワイヤ２の直径が２００μｍの場合、柱状の凸部８の高さは２０±１０μｍの範囲が好ましい。実施の形態２においては、一例として、高さが１０μｍの柱状の凸部８を２つと、高さが３０μｍの柱状の凸部８を１つの組み合わせとする。但し、ウェッジボンディングで使用される金属ワイヤ２の直径は、一般的には５０μｍから６００μｍ程度まであり、製品仕様や製造条件に応じて選択されるべき設計事項であるから、柱状の凸部８は上述の高さに限定するものではない。また、溝底部５に設けた柱状の凸部８の数を３つとしたのは、外観検査のために使用する観点から認識誤り等を確実に防ぐことを目的としており、柱状の凸部８を少なくとも２つ以上設けることが好ましい。
　このように構成されたウェッジツールを用いてウェッジボンディングを行うことにより、ウェッジツールの先端部１が金属ワイヤ２を適切に押圧した場合と過度に押圧された場合とについて説明する。図１５は、実施の形態２に係る適切に押圧された金属ワイヤ２の外観模式図であり、図１６は、実施の形態２に係る過度に押圧された金属ワイヤ２の外観模式図である。
　実施の形態２に示すウェッジツールの先端部１が金属ワイヤ２を適切に押圧した場合、高さが高い方の柱状の凸部８が金属ワイヤ２に食い込み、高さが低い方の柱状の凸部８は金属ワイヤ２に食い込まないため、図１５に示すとおり金属ワイヤ２には深さのある接触痕９が１つだけ形成される。一方、ウェッジツールの先端部１が金属ワイヤ２を過度に押圧した場合、高さが高い方の柱状の凸部８の１つに加え、高さが低い方の柱状の凸部８の２つが金属ワイヤ２に食い込むため、図１６に示すとおり金属ワイヤ２には深さのある接触痕９が３つ形成される。また、柱状の凸部８は側壁４と離間して形成されていることから、側壁４が接触したことによって金属ワイヤ２が変形した領域は、柱状の凸部８が接触したことによって形成された接触痕９と重なり合わない。つまり、接触痕９は柱状の凸部８の形状のみを反映して形成される。
　したがって、実施の形態２に示すウェッジツールを用いた場合、ワイヤ保持溝３の溝底部５に側壁４と離間して高さが異なる柱状の凸部８を少なくとも２つ、互いに離間して設けているので、ウェッジツールの先端部１が金属ワイヤ２を予め定められた範囲で押圧した場合に比べて過度に押圧した場合に、接触痕９の深さが深く、独立した接触痕９の数が多く形成される。その結果、接触痕９の数を指標に用いた外観検査を行うことができ、特に画像認識を用いる場合は認識精度が向上するため、従来の外観検査に比べて検査精度の低下を抑制する効果が得られる。
　この実施の形態２では、ワイヤ保持溝３が２種類の高さの柱状の凸部８を有するとしたが、３種類以上の高さの柱状の凸部８を有してもよい。ワイヤ保持溝３が３種類以上の高さの柱状の凸部８を有する場合、２種類の高さの柱状の凸部８を有する場合よりも、外観検査において、被接合体６に加えられた力をより精度よく推測することができる。
　次に、実施の形態２に係るウェッジツールを用いた半導体装置の製造方法について示す。実施の形態２に係るウェッジツールを用いた半導体装置の製造方法は、実施の形態２として上述したウェッジツールを用いて、ウェッジツールの先端部１によって被接合体６に金属ワイヤ２を押圧する工程と、金属ワイヤ２を押圧した状態で超音波振動を印加する工程と、金属ワイヤ２を押圧する工程で柱状の凸部８によって金属ワイヤ２に形成された接触痕９の数に応じて、被接合体６への押圧力の適否を判断する工程と、を有する。例えば、適切な押圧力が付加された場合に形成される接触痕９の数の範囲を予め設定しておき、金属ワイヤ２に形成された接触痕９の数が予め定められた数の範囲よりも少ない場合は、押圧力が小さいと判断する。また、金属ワイヤ２に形成された接触痕９の数が予め定められた数の範囲である場合は、押圧力が適切と判断する。さらに、金属ワイヤ２に形成された接触痕９の数が予め定められた数の範囲よりも多い場合は、押圧力が大きいと判断する。
　以上のように、金属ワイヤ２に形成された接触痕９の数に応じて、被接合体６に加わった押圧力の適否を判断する半導体装置の製造方法を適用することにより、金属ワイヤ２に形成された接触痕９の数を指標に用いて、被接合体６に加わった押圧力の適否を判断できるため、従来の外観検査に比べて検査精度の低下を抑制した半導体装置の製造方法を提供できる。
実施の形態３．
　図１７は、実施の形態３に係るウェッジツールの先端部１の正面図であり、図１８は、実施の形態３に係るウェッジツールの先端部１のG－G断面図である。実施の形態３は、実施の形態２において溝底部５に設けていた柱状の凸部８を円錐状の凸部１０とした構成であり、それ以外の構成ついては実施の形態２と同様である。尚、実施の形態３では凸部の形状を円錐状としたが、多角錐状であっても良い。
　このように構成されたウェッジツールを用いてウェッジボンディングを行うことにより、実施の形態２と同様の作用を得られることに加え、柱状の凸部８の代わりに円錐状の凸部１０とすることで、円錐状の凸部１０は柱状の凸部８と比較して金属ワイヤ２に食い込みやすく、接触痕９がより鮮明に形成される。尚、接触痕９がより鮮明に形成されためには、柱状の凸部８と比較して金属ワイヤ２に食い込みやすい形状であれば良いため、円錐状の凸部１０の形状は多角錐状としてもよい。図１９は、実施の形態３に係る適切に押圧された金属ワイヤ２の外観模式図であり、図２０は、実施の形態３に係る過度に押圧された金属ワイヤ２の外観模式図である。
　したがって、実施の形態２と同様の効果に加え、実施の形態３に示すウェッジツールを用いた場合では、円錐状の凸部１０によってより鮮明な接触痕９を金属ワイヤ２に形成することができる。その結果、実施の形態３に示すウェッジツールを用いた場合では、接触痕９の視認がさらに向上し、特に画像認識を用いる場合は認識精度も向上するため、実施の形態２の外観検査に比べて検査精度の低下をさらに抑制する効果が得られる。
　次に、実施の形態３に係るウェッジツールを用いた半導体装置の製造方法について示す。実施の形態３に係るウェッジツールを用いた半導体装置の製造方法は、実施の形態３として上述したウェッジツールを用いて、ウェッジツールの先端部１によって被接合体６に金属ワイヤ２を押圧する工程と、金属ワイヤ２を押圧した状態で超音波振動を印加する工程と、金属ワイヤ２を押圧する工程で円錐状の凸部１０によって金属ワイヤ２に形成された接触痕９の数に応じて、被接合体６への押圧力の適否を判断する工程と、を有する。
　このように構成された半導体装置の製造方法を適用することにより、実施の形態２と同様の効果に加え、実施の形態３では円錐状の凸部１０によってより鮮明な接触痕９を金属ワイヤ２に形成することができる。その結果、接触痕９の視認がさらに向上し、特に画像認識を用いる場合は認識精度も向上するため、実施の形態２で示した半導体装置の製造方法に比べて、外観検査の検査精度の低下をさらに抑制した半導体装置の製造方法を提供できる。
実施の形態４．
　図２１は、実施の形態４に係るウェッジツールの先端部１の正面図であり、図２２は、実施の形態４に係るウェッジツールの先端部１の図２１におけるH－H断面の断面図である。実施の形態４は、実施の形態２において溝底部５に設けていた柱状の凸部８を凸部１１とし、凸部１１は金属ワイヤの長さ方向に一体で形成される第１凸部分、第２凸部分、第３凸部分、および第４凸部分を有し、第１凸部分、第２凸部分、第３凸部分、および第４凸部分の溝底部５からの高さが、それぞれ異なる構成であり、それ以外の構成ついては実施の形態２と同様である。尚、実施の形態４では、第１凸部分と第２凸部分と第３凸部分と第４凸部分との高さは、第１凸部分、第２凸部分、第３凸部分、第４凸部分の順に低くなるよう構成される。また、凸部１１は、複数の凸部分を一体に形成していることから、少なくとも１つ以上設けられればよい。
　このように構成されたウェッジツールを用いてウェッジボンディングを行うことにより、ウェッジツールの先端部１が金属ワイヤ２を適切に押圧した場合と過度に押圧された場合とについて説明する。図２３は、実施の形態４に係る適切に押圧された金属ワイヤ２の外観模式図であり、図２４は、実施の形態４に係る過度に押圧された金属ワイヤ２の外観模式図である。
　実施の形態４に示す構成においてウェッジツールの先端部１が金属ワイヤ２を適切に押圧した場合、溝底部５からの高さが高い方の第１凸部分が金属ワイヤ２に食い込み、第１凸部分よりも溝底部５からの高さが低い方の第２凸部分と第３凸部分と第４凸部分とは金属ワイヤ２に食い込まないため、図２３に示すとおり、金属ワイヤ２には、金属ワイヤ２の長さ方向の長さが第１凸部分に対応した長さの接触痕９が形成される。一方、ウェッジツールの先端部１が金属ワイヤ２を過度に押圧した場合、第１凸部分と第２凸部分と第３凸部分と第４凸部分とが金属ワイヤ２に食い込むため、図２４に示すとおり、金属ワイヤ２には、金属ワイヤ２の長さ方向の長さが第１凸部分と第２凸部分と第３凸部分と第４凸部分とを含む長さの接触痕９が形成される。また、凸部１１は、側面が側壁４と離間して形成されていることから、側壁４が接触したことによって金属ワイヤ２が変形した領域は、凸部１１が接触したことによって形成された接触痕９と重なり合わない。つまり、接触痕９は凸部１１の形状のみを反映して形成される。
　したがって、実施の形態４に示すウェッジツールを用いた場合では、ワイヤ保持溝３の溝底部５に、側面が側壁４と離間して金属ワイヤの長さ方向に一体で形成される少なくとも２つの凸部分を有し、凸部分の溝底部５からの高さが互いに異なる凸部１１を設けることにより、ウェッジツールの先端部１が金属ワイヤ２を予め定められた範囲で押圧した場合に比べて過度に押圧した場合に、接触痕９は金属ワイヤ２の長さ方向に長く形成される。その結果、接触痕９の金属ワイヤ２の長さ方向の長さを指標に用いた外観検査を行うことができ、特に画像認識を用いる場合は認識精度が向上するため、従来の外観検査に比べて検査精度の低下を抑制する効果が得られる。
　この実施の形態４では、凸部１１は第１凸部分と第２凸部分と第３凸部分と第４凸部分とを有するとしたが、少なくとも２つの凸部分を有する構成としてもよい。凸部１１を構成する凸部分の数が多いほど、外観検査において、被接合体６に加えられた力をより精度よく推測することができる。
　次に、実施の形態４に係るウェッジツールを用いた半導体装置の製造方法について示す。実施の形態４に係るウェッジツールを用いた半導体装置の製造方法は、実施の形態４として上述したウェッジツールを用いて、被接合体６に金属ワイヤ２を押圧する工程と、金属ワイヤ２を押圧した状態で超音波振動を印加する工程と、金属ワイヤ２を押圧する工程で凸部１１によって金属ワイヤ２に形成された接触痕９の、金属ワイヤ２の長さ方向の長さに応じて、被接合体６への押圧力の適否を判断する工程と、を有する。例えば、適切な押圧力が付加された場合に、形成される接触痕９の、金属ワイヤ２の長さ方向の長さの範囲を予め設定しておき、金属ワイヤ２に形成された接触痕９の、金属ワイヤ２の長さ方向の長さが予め定められた長さの範囲よりも短い場合は、押圧力が小さいと判断する。また、金属ワイヤ２に形成された接触痕９の、金属ワイヤ２の長さ方向の長さが予め定められた長さの範囲である場合は、押圧力が適切と判断する。さらに、金属ワイヤ２に形成された接触痕９の、金属ワイヤ２の長さ方向の長さが予め定められた長さの範囲よりも長い場合は、押圧力が大きいと判断する。
　以上のように、金属ワイヤ２に形成された接触痕９の、金属ワイヤ２の長さ方向の長さに応じて、被接合体６に加わった押圧力の適否を判断する半導体装置の製造方法を適用することにより、金属ワイヤ２に形成された接触痕９の、金属ワイヤ２の長さ方向の長さを指標に用いて、被接合体６に加わった押圧力の適否を判断できるため、従来の外観検査に比べて検査精度の低下を抑制した半導体装置の製造方法を提供できる。
　また、本明細書中に開示する各実施の形態は、その範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせることが可能であり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
１　　ウェッジツールの先端部
２　　金属ワイヤ
３　　ワイヤ保持溝
４　　側壁
５　　溝底部
６　　被接合体
７　　超音波振動の振動方向
８　　柱状の凸部
９　　接触痕
１０　　円錐状の凸部
１１　　凸部

Claims (10)

  1. 　金属ワイヤを押圧し超音波振動を印加することで被接合体に前記金属ワイヤを接合するウェッジボンディングに用いるウェッジツールであって、
    　前記ウェッジツールの先端部において前記金属ワイヤの長さ方向に沿って延在し、前記金属ワイヤを保持するワイヤ保持溝と、
    　前記ワイヤ保持溝の溝底部に少なくとも２つ形成され、側面が前記ワイヤ保持溝の側壁と離間して前記金属ワイヤの長さ方向に並んだ凸部と、
    　を備えたウェッジツール。
  2. 　金属ワイヤを押圧し超音波振動を印加することで被接合体に前記金属ワイヤを接合するウェッジボンディングに用いるウェッジツールであって、
    　前記ウェッジツールの先端部において前記金属ワイヤの長さ方向に沿って延在し、前記金属ワイヤを保持するワイヤ保持溝と、
    　前記ワイヤ保持溝の溝底部に形成され、前記溝底部からの高さが異なる凸部と、
    　を備えたウェッジツール。
  3. 　前記凸部は、前記金属ワイヤの長さ方向に並んで離間して形成される第１凸部および第２凸部を有し、前記第１凸部と前記第２凸部とは前記溝底部からの高さが異なる請求項２に記載のウェッジツール。
  4. 　前記凸部は、前記金属ワイヤの長さ方向に一体で形成される第１凸部分と第２凸部分とを有し、前記第１凸部分と前記第２凸部分とは前記溝底部からの高さが異なる請求項２に記載のウェッジツール。
  5. 　前記凸部の形状が円錐状または多角錐状である請求項１または請求項３に記載のウェッジツール。
  6. 　前記溝底部から最も高い前記凸部の高さが前記金属ワイヤの直径の１０±５％の範囲である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のウェッジツール。
  7. 　金属ワイヤと被接合体とを接合する半導体装置の製造方法において、
    　請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のウェッジツールを用いて前記被接合体に前記金属ワイヤを押圧する工程と、
    　前記金属ワイヤを押圧した状態で超音波振動を印加する工程と、
    　前記金属ワイヤを押圧する工程で前記凸部によって前記金属ワイヤに接触痕が形成されたか否かによって、前記被接合体に加わった押圧力が予め定められた力を超えていたかどうかを判断する工程と、
    　を備えた半導体装置の製造方法。
  8. 　金属ワイヤと被接合体とを接合する半導体装置の製造方法において、
    　請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のウェッジツールを用いて前記被接合体に前記金属ワイヤを押圧する工程と、
    　前記金属ワイヤを押圧した状態で超音波振動を印加する工程と、
    　前記金属ワイヤを押圧する工程で前記凸部によって前記金属ワイヤに形成された接触痕の深さに応じて、前記被接合体に加わった押圧力の適否を判断する工程と、
    　を備えた半導体装置の製造方法。
  9. 　金属ワイヤと被接合体とを接合する半導体装置の製造方法において、
    　請求項１、３、５のいずれか１項、または請求項１、３、５のいずれか１項に従属する請求項６に記載のウェッジツールを用いて前記被接合体に前記金属ワイヤを押圧する工程と、
    　前記金属ワイヤを押圧した状態で超音波振動を印加する工程と、
    　前記金属ワイヤを押圧する工程で前記凸部によって前記金属ワイヤに形成された接触痕の数に応じて、前記被接合体に加わった押圧力の適否を判断する工程と、
    　を備えた半導体装置の製造方法。
  10. 　金属ワイヤと被接合体とを接合する半導体装置の製造方法において、
    　請求項４、または請求項４に従属する請求項６に記載のウェッジツールを用いて前記被接合体に前記金属ワイヤを押圧する工程と、
    　前記金属ワイヤを押圧した状態で超音波振動を印加する工程と、
    　前記金属ワイヤを押圧する工程で前記凸部によって前記金属ワイヤに形成された接触痕の、前記金属ワイヤの長さ方向の長さに応じて、前記被接合体に加わった押圧力の適否を判断する工程と、
    　を備えた半導体装置の製造方法。
PCT/JP2021/036809 2021-10-05 2021-10-05 ウェッジツール及び半導体装置の製造方法 WO2023058110A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202180102900.5A CN118043949A (zh) 2021-10-05 2021-10-05 楔形工具以及半导体装置的制造方法
JP2023552434A JPWO2023058110A1 (ja) 2021-10-05 2021-10-05
PCT/JP2021/036809 WO2023058110A1 (ja) 2021-10-05 2021-10-05 ウェッジツール及び半導体装置の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/036809 WO2023058110A1 (ja) 2021-10-05 2021-10-05 ウェッジツール及び半導体装置の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023058110A1 true WO2023058110A1 (ja) 2023-04-13

Family

ID=85804018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/036809 WO2023058110A1 (ja) 2021-10-05 2021-10-05 ウェッジツール及び半導体装置の製造方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPWO2023058110A1 (ja)
CN (1) CN118043949A (ja)
WO (1) WO2023058110A1 (ja)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01273328A (ja) * 1988-04-26 1989-11-01 Nec Corp 半導体装置
JPH07221140A (ja) * 1994-01-28 1995-08-18 Hitachi Ltd ボンディング接合構造
JPH08111445A (ja) * 1994-10-07 1996-04-30 Omron Corp ワイヤボンディング検査システム及びワイヤボンディング装置
JP2000058603A (ja) * 1998-08-10 2000-02-25 Fuji Electric Co Ltd 超音波ワイヤボンダ
JP2012109455A (ja) * 2010-11-18 2012-06-07 Fujitsu Semiconductor Ltd 半導体装置及びその製造方法
US20140103095A1 (en) * 2011-09-20 2014-04-17 Orthodyne Electronics Corporation Wire bonding tool
JP2014116334A (ja) * 2012-12-06 2014-06-26 Mitsubishi Electric Corp ウェッジボンディング用ツール、及びウェッジボンディング方法
JP2015153819A (ja) * 2014-02-12 2015-08-24 カルソニックカンセイ株式会社 ボンディング構造、およびそのボンディング構造を実現するボンディング治具、ボンディング方法
WO2019155547A1 (ja) * 2018-02-07 2019-08-15 三菱電機株式会社 ウェッジツール、ボンディング装置、および、ボンディング検査方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01273328A (ja) * 1988-04-26 1989-11-01 Nec Corp 半導体装置
JPH07221140A (ja) * 1994-01-28 1995-08-18 Hitachi Ltd ボンディング接合構造
JPH08111445A (ja) * 1994-10-07 1996-04-30 Omron Corp ワイヤボンディング検査システム及びワイヤボンディング装置
JP2000058603A (ja) * 1998-08-10 2000-02-25 Fuji Electric Co Ltd 超音波ワイヤボンダ
JP2012109455A (ja) * 2010-11-18 2012-06-07 Fujitsu Semiconductor Ltd 半導体装置及びその製造方法
US20140103095A1 (en) * 2011-09-20 2014-04-17 Orthodyne Electronics Corporation Wire bonding tool
JP2014116334A (ja) * 2012-12-06 2014-06-26 Mitsubishi Electric Corp ウェッジボンディング用ツール、及びウェッジボンディング方法
JP2015153819A (ja) * 2014-02-12 2015-08-24 カルソニックカンセイ株式会社 ボンディング構造、およびそのボンディング構造を実現するボンディング治具、ボンディング方法
WO2019155547A1 (ja) * 2018-02-07 2019-08-15 三菱電機株式会社 ウェッジツール、ボンディング装置、および、ボンディング検査方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN118043949A (zh) 2024-05-14
JPWO2023058110A1 (ja) 2023-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9929122B2 (en) Ribbon bonding tools and methods of using the same
CN103177979B (zh) 引线键合装置、工具及主体、半导体装置制造及键合方法
JP2009076783A (ja) 半導体装置及びワイヤボンディング方法
JP5615451B2 (ja) 圧着部を品質保証して製造する方法及び装置
US20140103095A1 (en) Wire bonding tool
WO2023058110A1 (ja) ウェッジツール及び半導体装置の製造方法
JP2010125475A (ja) 中空形材成形用押出ダイス
JP2006013512A (ja) ワイヤボンディング用キャピラリ
JP5097639B2 (ja) リードフレーム及び半導体装置
US20210028143A1 (en) Ribbon bonding tools and methods of using the same
TW201701982A (zh) 銲針
JP5135694B2 (ja) 接合良否判定方法及び接合装置
JP2019166564A (ja) 接合装置および接合体の製造方法
JP2012253390A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2014222645A (ja) 電線と端子の接合構造及び接合方法
WO2011040543A1 (ja) ボンディングキャピラリー
JP2015082429A (ja) 端子接続装置及び端子付き電線の製造方法
JP6126144B2 (ja) ボンディングキャピラリ
JP4583767B2 (ja) 金型及び同金型に使用する歪みセンサユニット
JP5061655B2 (ja) 金属製板状体と柱状体とのカシメ組付品およびその製造方法、並びに製造装置。
US7049520B1 (en) Connector for splicing cables
TWI634962B (zh) Solder pin
JP4686581B2 (ja) バネ固定具付ヒートシンク
JP3942157B2 (ja) 被加工材の曲げ加工方法
JP6774712B2 (ja) 加締め用ダイおよび加締め治具、並びにそれらを用いた加締め継手の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21959852

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023552434

Country of ref document: JP