JPH0691120B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0691120B2
JPH0691120B2 JP60073033A JP7303385A JPH0691120B2 JP H0691120 B2 JPH0691120 B2 JP H0691120B2 JP 60073033 A JP60073033 A JP 60073033A JP 7303385 A JP7303385 A JP 7303385A JP H0691120 B2 JPH0691120 B2 JP H0691120B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体装置の製造方法に関し、特にICやト
ランジスタなどの製造工程において、半導体チップ上の
電極とリード端子とを金属細線を用いて接続するワイヤ
ボンディング方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来この種の半導体装置においては、ワイヤ材として金
が用いられ、またリード表面には銀めっき等の表面処理
が施されていた。第５図は従来の方式で構成された半導
体装置の外観模式図を示す。図において、11は金属ワイ
ヤ、12は半導体チップ、13は半導体チップ12の表面に形
成されたアルミニウム電極、14は銅合金リード、15はリ
ード14の表面に形成された銀めっき層であり、上記ワイ
ヤ11は主に超音波併用熱圧着方式により電極13及びリー
ド14に接合されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ここで材料原価低減及び素子の長期信頼性向上という観
点から、ワイヤ11材を金から銅に代えるとともに、リー
ド材14表面の銀めっき層15を省略し、リード14上に直接
銅ワイヤ11を接合することが考えられる。
また超音波併用熱圧着ボンディングにおいて、良好な接
合状態を得るためには、材料表面の酸化被膜等の吸着物
を十分に破壊，除去すること、及び接合界面における材
料の塑性変形により、酸化膜破壊後の新生面同志の接触
面積を拡大することが極めて重要である。
しかるに銀めっき層15を省略し、銅合金リード14に直接
ボンディングを行なう場合、上記の２点、即ち酸化被膜
の除去及び接合界面での塑性変形の双方において、従来
の銀めっきリードに比べ、良好な結果を得ることが著し
く困難となる。そのためリード14へのボンディング時に
接合不良、即ち接合強度の不足、極端な場合はボンディ
ング時のはがれなどが発生する。
このような問題を解決する方法としては、上述のボンデ
ィング工程において、超音波の出力、即ち振動振幅を従
来の金の場合に比べて大きく設定することが考えられる
が、この方法では十分な接合強度を得ようとすれば、ボ
ンディング中に銅線が変形しすぎ、銅線自体の強度が低
下してしまうおそれがある。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、金属細線とリードとの良好な接合性を確保で
きる半導体装置の製造方法を提供することを目的として
いる。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る半導体装置の製造方法は、金属細線とリ
ードとのボンディング工程以前に、照射域を大気から遮
断した状態でレーザビームを照射してリードのボンディ
ングエリアを局所的に加熱軟化させるようにしたもので
ある。
〔作用〕
この発明においては、リードのボンディングエリアをレ
ーザビーム照射によって局所的に加熱軟化させたことか
ら、リードの十分な機械的強度を保持しつつ、リードの
ボンディングエリアの塑性変形能が向上し、又レーザビ
ームの照射域を大気から遮断したことから、ボンディン
グエリアの酸化が防止されるばかりでなく、低酸素分圧
の雰囲気中での加熱によってボンディングエリア表面の
酸化膜が熱離脱し、こうして塑性変形能が向上し、かつ
表面清浄化されたリードのボンディングエリアに金属ワ
イヤが接合されるものである。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図について説明する。
第１図は本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
を模式的に示したものである。図において、１はリー
ド、２はレーザビーム発振ガン、３はレーザビーム、４
は容器、4a,4bは容器４のリード搬入ポート及び搬出ポ
ート、4cは容器４の排気ポート、4dは容器４のガラス透
過窓、５は加工ステーションである。
本実施例の方法では、ワイヤボンディング工程以前にお
いて、加工ステーション５上にリード１を載置し、この
加工ステーション５を搬入ポート4aから容器４内に搬入
し、搬入ポート4a及び排出ポート4bを閉塞して排気ポー
ト4cから容器４内の空気を排気して容器４内の真空度を
10-1〜10-4torrとし、このように照射域を大気から遮断
した状態でレーザ発振ガン２からのレーザビーム３をガ
ラス透過窓4dを通して加工ステーション５上のリード１
のボンディングエリアに照射し、該ボンディングエリア
を加熱軟化させる。このようにしてリード１のボンディ
ングエリアを軟化させた後、容器４からリード１を搬出
し、このリード１と半導体チップの電極（図示せず）と
を例えば超音波併用熱圧着方式により銅線により結線す
る。
銅合金リード１はその機械的強度を確保するための金属
元素が添加されていることに加え、加工硬化履歴を受け
ており、銅線に比べて相対的に硬さが高く、そのままで
は塑性変形しにくい。そこでレーザビーム３を銅合金リ
ード１のボンディングエリアに照射することにより、リ
ード１としては十分な機械的強度保ちながら、ボンディ
ングエリアのみを局部的に軟化し、しかも照射域を大気
から遮断した状態でレーザビーム照射を行なうことによ
り、ボンディングエリアが加熱される時にその酸化膜が
増大するのを防止するばかりでなく、低酸素分圧下での
加熱によりボンディングエリア表面の酸化膜を離脱させ
て表面清浄化を行ない、ボンディング性を確保しようと
するものである。
以上のような本実施例の方法では、リードの硬さをレー
ザビーム照射により局部的に低下させるようにしたの
で、銀めっきを省略した銅合金リードへの銅線の接合性
を大幅に向上でき、金，銀等の貴金属材料の使用量を大
幅に削減できる。
また本方法では、レーザビームの照射域を大気から遮断
するようにしたので、レーザビーム照射時にリード表面
の清浄化を行なうことができ、その結果良好な接合性を
保証できる。
また第２図は本発明の第２の実施例を模式的に示したも
のである。本実施例の方法では、容器４内に不活性ガス
を送給し、容器４内の酸素混入量を10.000ppm以下に制
御し、これによってレーザビーム３の照射域を大気から
遮断するようにしている。なお図中、4e,4fは容器４の
ガス送給ポート及びガス排気ポートである。
さらに第３図は本発明の第３の実施例を模式的に示した
ものである。本実施例の方法では、リード４のボンディ
ングエリア上にシールド筒６を設け、このシールド筒６
を用いてボンディングエリアに酸素以外の非腐食性ガス
７を吹き付け、雰囲気の酸素濃度を10.000ppm以下に制
御することにより、レーザビーム３の照射域を大気から
遮断するようにしている。
また第４図は本発明の第４の実施例を模式的に示し、本
実施例ではレーザビーム３の照射域に、ビーム照射直前
に照射１回あたり0.005cc〜0.1ccの水８（又はアルコー
ル、水とアルコールの混合液）を供給するようにしてい
る。即ち、本実施例の方法では、第４図（ａ）（ｂ）に
示すように、リード１のボンディングエリアに水８を滴
下させ、このボンディングエリアにレーザビーム３を照
射すると、レーザビーム３の熱によって水８が蒸発し、
第４図（ｃ）に示すようにボンディングエリアに水蒸気
の雰囲気９が形成され、この水蒸気雰囲気９によってレ
ーザビーム３の照射域を大気から遮断するものである。
ここでビーム３照射中に水蒸気９が放散するのを抑制す
るため、第４図（ｄ）に示すように、ボンディングエリ
アに水８を滴下した後、このボンディングエリアにシー
ルド筒10を置き、レーザビーム３を照射するようにして
もよい。
なお上記実施例では銅合金リードへの適用例を示した
が、鉄系リード等への適用に対しても同様の効果が得ら
れる。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明に係る半導体装置の製造方法によ
れば、金属細線とリードとのボンディング工程以前に、
照射域を大気から遮断した状態でレーザビームを照射し
てリードのボンディングを局部的に加熱するようにした
ので、ボンディングエリアを軟化するとともに表面清浄
化して、リードと金属細線との良好な接合性を確保で
き、貴金属材料の使用量を大幅に削減することが可能と
なる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施例による半導体装置の製造
方法を示す模式図、第２図は本発明の第２の実施例を示
す模式図、第３図は本発明の第３の実施例を示す模式
図、第４図（ａ）〜（ｃ）は各々本発明の第４の実施例
の各状況を示す模式図、第４図（ｄ）は第４の実施例の
変形例を示す模式図、第５図は従来の方法を説明するた
めの模式図である。 １……銅合金リード、３……レーザビーム、４……容
器、4d……ガラス透過窓、６……シールド筒、７……非
腐食性ガス、８……水。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体チップ上の電極とリードとを金属細
    線を用いて結線する半導体装置の製造方法において、ワ
    イヤボンディングの工程以前に、その照射域を大気から
    遮断した状態でレーザビームを照射して上記リードのボ
    ンディングエリアを局所的に加熱軟化させることを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項２】上記リードを10-1〜10-4torrの真空容器中
    に配置し、ガラス透過窓を通して上記レーザビームを照
    射することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半
    導体装置の製造方法。
  3. 【請求項３】上記リードを酸素の混入量が10.000ppm以
    下に制御された容器内に配置し、ガラス透過窓を通して
    上記レーザビームを照射することを特徴とする特許請求
    の範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項４】シールド筒を用いて酸素以外の非腐食性ガ
    スを吹き付け、上記リード上のレーザビーム照射域に相
    当する部分の酸素濃度を10.000ppm以下に制御すること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置の
    製造方法。
  5. 【請求項５】上記レーザビームの照射域に、ビーム照射
    直前に0.005cc〜0.1ccの範囲で水，アルコール又は水と
    アルコールとの混合液を供給することを特徴とする特許
    請求の範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。
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