JPH0325019B2 - - Google Patents

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JPH0325019B2
JPH0325019B2 JP59155591A JP15559184A JPH0325019B2 JP H0325019 B2 JPH0325019 B2 JP H0325019B2 JP 59155591 A JP59155591 A JP 59155591A JP 15559184 A JP15559184 A JP 15559184A JP H0325019 B2 JPH0325019 B2 JP H0325019B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は半導体装置の製造方法に関するもの
であり、更に詳細には銅系ワイヤをボンデイング
ワイヤとして使用する場合の半導体装置の製造方
法に関するものである。
［発明の技術的背景］ 従来、気密封止型や樹脂封止型の半導体装置に
おいては、半導体素子の電極パツドと外部リード
とを接続するボンデイングワイヤとして金線が多
く使用されているが、金線を用いて構成された半
導体装置には次のような問題点があつた。
［背景技術の問題点］ 既によく知られているように、金線をボンデイ
ングワイヤとして高温で組立を行つた場合、Al
製の電極パツドとボンデイングワイヤとの接合部
において金とAlとの化合物が生じ、この化合物
の生成に伴つて接合部の電気的特性が劣化すると
いう現象が起きる。従つて、金線をボンデイング
ワイヤとして使用した半導体装置においてはボン
デイングワイヤそれ自身の酸化などはなくても接
合部劣化の進行によつて致命的な不良を生じやす
いという欠点があつた。
この金とAlとの化合物反応は温度が高い程進
行するので、従来の金線使用の半導体装置を高温
下で使用することには問題があり、高温放置試験
の結果も極めて低かつた。
一方、金線をボンデイングワイヤとして使用す
る場合、高価な金を必要とするため、半導体装置
の製造コストが高くなるという別の欠点もあつ
た。
［発明の目的］ この発明の目的は、前記のごとき欠点を有しな
い半導体装置の製造方法を提供することであり、
更に詳細には、半導体チツプの電極パツドにおけ
るワイヤ接合部に欠陥を生ずる恐れがなく、且つ
高温耐久性が従来の半導体装置よりも著しく高
く、更には従来の半導体装置よりも安価に製造す
ることのできる半導体装置の製造方法を提供する
ことである。
［発明の概要］ この発明は、銅線や銅合金線等の銅系ワイヤを
ボンデイングワイヤとして使用した半導体装置の
製造方法に関するものであり、この発明により得
られた半導体装置は銅系ワイヤをボンデイングワ
イヤとして使用しているため電極パツドのAlと
の間に望ましくない金属間化合物を生成する恐れ
がなく、また高い導電率を有するとともにAlワ
イヤよりも耐蝕性及び機械的強度において勝つて
いる。そして、この発明による半導体装置の製造
方法は、ワイヤボンデイング工程において銅系ワ
イヤの端部に溶融ボール形成を行つた後に該ボー
ルを所定温度以上の還元性ガス中で還元してから
接合を行うことを特徴とするものであり、この発
明の方法によれば、銅系ワイヤをボンデイングワ
イヤとした半導体装置を実現することができる。
［発明の実施例］ 第１乃至第４図を参照して本発明の半導体装置
の製造方法に関する一実施例を説明する。
第１図乃至第４図において、１Ａはリードフレ
ームのアイランド部、１Ｂはリードフレームのリ
ード部、２は該アイランド部１Ａ上に接続層を介
して接着された半導体チツプ、２Ａは該半導体チ
ツプ２上に形成されたAl製の電極パツド、３は
リードフレームが載置されているヒータ、４は銅
系ワイヤ５を誘導し圧接するキヤピラリ、６はヒ
ータ３の上方空間を覆うように設けられた可動カ
バー、７は銅系ワイヤ５を切断しボールを形成す
るための酸水素トーチである。ヒータ３はワイヤ
ボンダのXYステージ上に搭載されており、XY
ステージとともに水平面内で移動しうるようにな
つている。可動カバー６にはキヤピラリ４よりも
径の大きな孔６ａが貫設され、該孔６ａ内にキヤ
ピラリ４が侵入しうるようになつている。可動カ
バー６とヒータ３との間の空間には図示しない還
元ガス供給装置から還元性ガス８が供給され、こ
の還元性ガス８は可動カバー６の孔６ａを通つて
図示矢印のようにキヤピラリ４の外周に沿つて外
部へ排出されるようになつている。
次に、前記のごとき構成のワイヤボンダによつ
てワイヤボンデイングを行う際の各部の作動につ
いて説明する。
酸水素トーチ７から吹き出されるガス焔によつ
てキヤピラリ４の出口において切断された銅系ワ
イヤ５は第１図に示すようにキヤピラリ４の出口
においてボール５ａを形成している。この状態で
キヤピラリ４が半導体チツプ２の電極パツド２Ａ
に向かつて下降されると銅系ワイヤ５も下降して
ボール５ａが電極パツド２Ａに圧着されて潰れ、
その結果、電極パツド２Ａに銅系ワイヤ５が接合
される。この場合、ボール形成時ボールは溶融温
度以上（たとえば1000℃以上）に温度が上昇して
おり、また半導体チツプ２はヒータ３により所望
温度（たとえば300℃）に加熱されている。一方、
可動カバー６の下側の空間には還元性ガス８（こ
の実施例では、N2＋H210％の組成のガス）が供
給されており、従つて、この還元性ガス８中に置
かれた200℃以上のボール５ａの表面は還元され
た状態にある。
電極パツド２Ａへの接合が終了すると直ちにキ
ヤピラリ４は上昇し、これに伴つて、電極パツド
２Ａ上には銅系ワイヤ５が直立する。そして第２
図に示すようにキヤピラリ４の先端が酸水素トー
チ７の先端よりもやや上方の位置に達すると、酸
水素トーチ７の火焔によつて銅系ワイヤ５が切断
されると同時に、その切断端に溶融状態のボール
５ａが形成される。そして電極パツド２Ａ上に直
立したワイヤ５Ａはキヤピラリ４内の銅系ワイヤ
５とは分離されてボンデイングワイヤとなる。酸
水素トーチ７は図示の二点鎖線のように上向きに
回動され、これによりキヤピラリ４の出口から突
出した銅系ワイヤ５の先端にもボール５ａが形成
されて次のボンデイングのための準備がなされ
る。なお、この場合も、可動カバー６の孔６ａを
通つて可動カバー６の下側から還元性ガス８が矢
印のようにキヤピラリ４の先端周辺を流れるた
め、ワイヤのボール５ａは還元された状態とな
る。
電極パツド２Ａ上に直立されたワイヤ５Ａは図
示しない部材により第３図のように水平に曲げた
後、可動カバー６を移動させて半導体チツプ２と
リード部１Ｂとの周辺を可動カバー６で覆うとと
もに可動カバー６の下側の空間内に還元性ガス８
を矢印のごとく流してワイヤ５Ａの先端のボール
５ａを還元状態に保つと同時にリード部１Ｂの表
面も還元状態にする。なお、この場合もリード部
１Ｂはヒータ３によつて200℃以上の所定温度に
加熱される。
リード部１Ｂにワイヤボンデイングを行う時に
は可動カバー６を移動させて該可動カバー６に設
けた別の孔６ｂをリード部１Ｂの上に位置決めし
た後、該孔６ｂとともに連動するボンデイングツ
ール９を該孔６ｂ内に下降させてワイヤ５Ａの先
端のボール５ａをリード１Ｂ上に圧接且つ圧潰さ
せてリードボンデイングを行う。
なお、第４図において、１０はボンデイングツ
ール９を案内するガイドローラである。
［発明の効果］ 以上のごとき本発明の方法によつて製造した半
導体装置と従来方法による（すなわちAu線でワ
イヤボンデイングした）装置とを同一条件で高温
放置して比較したところ、従来の半導体装置は
400時間で全体の25％が不良となり、600時間後に
は全数が不良となつたのに反し、本発明の半導体
装置は1200時間経過しても全く不良品の発生がな
かつた。
一方、従来の半導体装置と本発明により得られ
た半導体装置に対して熱サイクル試験とワイヤの
機械的強度テストを実施して比較したところ、熱
サイクル試験でも本発明の半導体装置は従来の半
導体装置よりもはるかに良い成績を示した。ま
た、ワイヤの引張強度においても銅線ワイヤの場
合には従来の金線ワイヤの場合の２〜2.5倍の強
度を示し、銅合金線（Au20％含有）の場合は従
来の金線ワイヤの場合の３〜５倍の強度を示すこ
とがわかつた。
以上の実施例から明らかなように、本発明によ
れば、次のような効果を得ることができる半導体
装置の製造方法が提供される。
() 従来の半導体装置よりも熱サイクルや高温
放置に対して極めて耐久性の高い半導体装置が
実現する。
() 従来の半導体装置よりも材料コストが安
く、且つ歩留りの高い、安価な製造コストの半
導体装置を実現できる。
() 信頼性の高い、大電力用の樹脂封止型半導
体装置を実現することができる。なお、前記実
施例ではワイヤの切断とボール形成を酸水素ト
ーチで行う場合のみを示したが、レーザートー
チや電気トーチを使用してもよいことは当然で
ある。また、実施例は本発明方法を限定するも
のではなく、本発明が種々の変形を以て実施し
うることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
第１図乃至第４図は本発明方法の一実施例を示
す概略図である。 １Ａ……（リードフレームの）アイランド部、
１Ｂ……（リードフレームの）リード部、２……
半導体チツプ、２Ａ……電極パツド、３……ヒー
タ、４……キヤピラリ、５……銅系ワイヤ、５ａ
……ボール、６……可動カバー、７……トーチ、
８……還元性ガス、９……ボンデイングツール。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 半導体チツプの電極パツドと外部リードとを
    接続するワイヤとして銅線や銅合金線等の銅系ワ
    イヤを使用する半導体装置の製造方法であつて、
    該銅系ワイヤの端部に溶融ボール形成を行つた後
    に該ボールを200℃以上の還元性ガス中で還元し、
    しかる後に該ボールを該電極パツド又は外部リー
    ドに接合させることを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
JP15559184A 1984-07-27 1984-07-27 半導体装置の製造方法 Granted JPS6135545A (ja)

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EP85109406A EP0169574B1 (en) 1984-07-27 1985-07-26 Apparatus for manufacturing semiconductor device
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JPS6135545A JPS6135545A (ja) 1986-02-20
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