JPH11288960A - ワイヤーボンド接続方法及びボンディング表面残渣除去用ツール - Google Patents

ワイヤーボンド接続方法及びボンディング表面残渣除去用ツール

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JPH11288960A
JPH11288960A JP8851798A JP8851798A JPH11288960A JP H11288960 A JPH11288960 A JP H11288960A JP 8851798 A JP8851798 A JP 8851798A JP 8851798 A JP8851798 A JP 8851798A JP H11288960 A JPH11288960 A JP H11288960A
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JP
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bonding
bonding surface
wire
inner lead
electrode pad
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Yuichi Tanida
裕一 谷田
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Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボンディング表面とボンディングワイヤーと
の接合面における電極パッドあるいはインナーリード部
とボンディングワイヤーとの機械的・電気的に優れた合
金形成を実現すること。 【解決手段】 電極パッド２５またはインナーリード部
２６に金属ワイヤを接触させる前に、ワイヤーボンド接
続する電極パッド２５またはインナーリード部２６のボ
ンディング位置の接合表面を、ボンディング用のツール
とは全く異なるボンディング表面残渣除去用ツール１０
を用いて突起部と所定の圧力で押し付けて接触させた状
態ですり合わせるスクラブ動作を予め行って接合表面上
の異物２１を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置のボン
ディング方法、及びこれに用いるボンディング表面残渣
除去用ツールに関し、特に、半導体チップの電極パッド
とこの半導体チップを搭載するリードフレームおよびセ
ラミックパッケージ等のインナーリード部（２ｎｄボン
ド部）とを金属ワイヤを用いて接続するワイヤーボンド
接続方法、及びこれに用いるボンディング表面残渣除去
用ツールに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的な半導体製造プロセスにおいて、
電極パッドとボンディングワイヤーとのボンディング表
面電極パッドのボンディング表面、あるいはインナーリ
ード部とボンディングワイヤーとのボンディング表面電
極パッドのボンディング表面には、プロセス過程に有機
物が付着したり、酸化物が形成される。
【０００３】一方、最近の高集積化に対応した多層リー
ドフレームを使用した半導体製造装置では、多層リード
フレームの製造上、接着剤等の有機材料からの低分子成
分等の微量の有機物の電極パッドあるいはインナーリー
ド部への付着や、大気などからの酸素による電極パッド
表面あるいはインナーリード部表面への表面酸化膜の形
成が避けられない上に、半導体チップ上のボンディング
パッド面積が小さくなっていくことが避けられない。
【０００４】有機物が付着したり酸化物が形成されてし
まうと、ワイヤーボンド接続時に、ボンディング表面と
ボンディングワイヤーとの接合面における電極パッドあ
るいはインナーリード部とボンディングワイヤーとの合
金形成が阻害される結果、ボンディング強度が低下し、
ボンディング歩留まりが低下してしまうという問題点が
あった。
【０００５】この様な状況を背景にして、従来、このよ
うな問題点を解決するためのこの種のワイヤーボンド接
続方法としては、例えば、特開平６−２８３５６４号公
報に示すようなものがある（図４参照）。
【０００６】すなわち、半導体素子４の表面に形成され
ている電極パッド５及びインナーリード部６の各々にキ
ャピラリィ１を接触させ、スクラブ動作を行うことによ
って、ボンディング表面とボンディングワイヤーとの接
合面の異物を除去し、その後、キャピラリィ１の先端か
らクランパ７を介して金属ワイヤ２を突出させ、ボール
を形成し、第１ボンディングである電極パッド５への接
続と第２ボンディングであるインナーリード部６への接
続を行っていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のワイヤーボンド接続方法では、半導体素子４
の表面に形成されている電極パッド５及びインナーリー
ド部６の各々にキャピラリィ１を接触させ、スクラブ動
作を行うため、ボンディング表面とボンディングワイヤ
ーとの接合面の異物を除去できるものの、除去された異
物がキャピラリィ１の先端付近に残留してしまうため、
キャピラリィ１の先端からクランパ７を介して金属ワイ
ヤ２を突出させてボールを形成する際に、ボール内にこ
の異物が不純物として混入してしまうという問題点があ
った。
【０００８】このよう有機不純物が混入した状態でワイ
ヤーボンド接続を行ってしまうと、ボンディング表面と
ボンディングワイヤーとの接合面における電極パッドあ
るいはインナーリード部とボンディングワイヤーとの合
金形成が阻害される結果、ボンディング強度が低下し、
ボンディング歩留まりが低下してしまうという問題点が
あった。
【０００９】最近の高集積化に対応した多層リードフレ
ームを使用した半導体製造装置においては、多層リード
フレームの製造上、接着剤等の有機材料からの低分子成
分等の微量の有機物の電極パッドあるいはインナーリー
ド部への付着や、大気などからの酸素による電極パッド
表面あるいはインナーリード部表面への表面酸化膜の形
成が避けられない上に、半導体チップ上のボンディング
パッド面積が小さくなっていくことが避けられないた
め、ボンディング強度やボンディング歩留まりといった
観点から、このような異物の混入は重大な問題である。
【００１０】本発明は、このような従来の問題点を解決
することを課題としており、特に、ボンディング表面と
ボンディングワイヤーとの接合面の異物を除去すると同
時に、除去された異物がキャピラリィの先端付近に残留
しないようにし、キャピラリィの先端からクランパを介
して金属ワイヤを突出させてボールを形成する際にボー
ル内にこの異物が不純物として混入してしまうことを回
避することを目的としている。
【００１１】また、このように有機不純物が混入しない
状態でワイヤーボンド接続を行い、ボンディング表面と
ボンディングワイヤーとの接合面における電極パッドあ
るいはインナーリード部とボンディングワイヤーとの機
械的・電気的に優れた合金形成を実現することを目的と
している。
【００１２】また、ボンディング強度を向上でき、更に
加えて、ボンディング歩留まりも向上させることを目的
としている。
【００１３】更に、最近の高集積化に対応した多層リー
ドフレームを使用した半導体製造装置において、多層リ
ードフレームの製造上、接着剤等の有機材料からの低分
子成分等の微量の有機物の電極パッドあるいはインナー
リード部への付着や、大気などからの酸素による電極パ
ッド表面あるいはインナーリード部表面への表面酸化膜
の形成が避けられない上に、半導体チップ上のボンディ
ングパッド面積が小さくなっていくことが避けられない
場合であっても、高いボンディング強度や高いボンディ
ング歩留まりを保持することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
成された請求項１に記載の発明は、半導体チップ２０の
電極パッド２５とこの半導体チップ２０を搭載するイン
ナーリード部２６とを金属ワイヤを用いて接続するワイ
ヤーボンド接続方法において、電極パッド２５またはイ
ンナーリード部２６に金属ワイヤを接触させる前に、ワ
イヤーボンド接続する電極パッド２５またはインナーリ
ード部２６のボンディング位置の接合表面を、ボンディ
ング用のツールとは全く異なるボンディング表面残渣除
去のためのツールを用いて突起部と所定の圧力で押し付
けて接触させた状態ですり合わせるスクラブ動作を予め
行って当該接合表面上の異物２１を除去するボンディン
グ表面残渣除去工程と、当該ボンディング表面残渣除去
工程を経た前記ボンディング位置接合表面に金属ワイヤ
を接触させてワイヤーボンド接続を行うワイヤーボンデ
ィング工程とを有するワイヤーボンド接続方法である。
【００１５】請求項１に記載の発明によれば、ボンディ
ング表面残渣除去工程を実行することにより、ボンディ
ング用のツールとは全く異なるボンディング表面残渣除
去のためのツールを用いてボンディング表面とボンディ
ングワイヤーとの接合面２５Ａの異物２１を除去できる
と同時に、除去された異物２１がキャピラリィの先端付
近に残留しないようにできるので、キャピラリィの先端
からクランパを介して金属ワイヤを突出させてボールを
形成する際にボール内にこの異物２１が不純物として混
入してしまうことを回避できるようになる。
【００１６】このように有機不純物が混入しない状態で
ワイヤーボンディング工程を行うことができるので、ボ
ンディング表面とボンディングワイヤーとの接合面２５
Ａにおける電極パッド２５あるいはインナーリード部２
６とボンディングワイヤーとの機械的・電気的に優れた
合金形成を実現することができるようになる。
【００１７】その結果、ボンディング強度を向上でき、
更に加えて、ボンディング歩留まりも向上させることが
できるようになる。
【００１８】その結果、最近の高集積化に対応した多層
リードフレームを使用した半導体製造装置において、多
層リードフレームの製造上、接着剤等の有機材料からの
低分子成分等の微量の有機物２１の電極パッド２５ある
いはインナーリード部２６への付着や、大気などからの
酸素による電極パッド２５表面あるいはインナーリード
部２６表面への表面酸化膜２１の形成が避けられない上
に、半導体チップ２０上のボンディングパッド面積が小
さくなっていくことが避けられない場合であっても、高
いボンディング強度や高いボンディング歩留まりを保持
することができるようになる。
【００１９】また請求項２に記載の発明は、前記ボンデ
ィング表面残渣除去工程における突起部と所定の圧力で
押し付けて接触させた状態ですり合わせのためのボンデ
ィング表面残渣除去用ツール１０であって、ワイヤーボ
ンド接続する電極パッド２５またはインナーリード部２
６のボンディング位置の接合表面に当接させて前記スク
ラブ動作を行うための底面部１０Ａに少なくとも１つ以
上の所定形状の突起部１１，１２が形成され、電極パッ
ド２５またはインナーリード部２６に金属ワイヤを接触
させる前に前記スクラブ動作を予め行って、ワイヤーボ
ンド接続する電極パッド２５またはインナーリード部２
６のボンディング位置の接合表面上の異物２１を除去す
るボンディング表面残渣除去用ツール１０である。
【００２０】請求項２に記載の発明によれば、ボンディ
ング表面残渣除去工程を実行することにより、ボンディ
ング用のツールとは全く異なるボンディング表面残渣除
去用ツール１０を用いて電極パッド２５またはインナー
リード部２６に金属ワイヤを接触させる前に前記スクラ
ブ動作を予め行って、ワイヤーボンド接続する電極パッ
ド２５またはインナーリード部２６のボンディング位置
の接合表面上の異物２１を除去する同時に、除去された
異物２１がキャピラリィの先端付近に残留しないように
できるので、キャピラリィの先端からクランパを介して
金属ワイヤを突出させてボールを形成する際にボール内
にこの異物２１が不純物として混入してしまうことを回
避できるようになる。
【００２１】このように有機不純物が混入しない状態で
ワイヤーボンディング工程を行うことができるので、ボ
ンディング表面とボンディングワイヤーとの接合面２５
Ａにおける電極パッド２５あるいはインナーリード部２
６とボンディングワイヤーとの機械的・電気的に優れた
合金形成を実現することができるようになる。
【００２２】その結果、ボンディング強度を向上でき、
更に加えて、ボンディング歩留まりも向上させることが
できるようになる。
【００２３】その結果、最近の高集積化に対応した多層
リードフレームを使用した半導体製造装置において、多
層リードフレームの製造上、接着剤等の有機材料からの
低分子成分等の微量の有機物２１の電極パッド２５ある
いはインナーリード部２６への付着や、大気などからの
酸素による電極パッド２５表面あるいはインナーリード
部２６表面への表面酸化膜２１の形成が避けられない上
に、半導体チップ２０上のボンディングパッド面積が小
さくなっていくことが避けられない場合であっても、こ
のような突起部１１，１２を有するボンディング表面残
渣除去用ツール１０を用いてボンディング表面残渣除去
工程を実行することにより、高いボンディング強度や高
いボンディング歩留まりを保持することができるように
なる。
【００２４】また請求項３に記載の発明は、請求項２に
記載のボンディング表面残渣除去用ツール１０におい
て、前記所定形状の突起部１１，…，１１の各々が、前
記底面部１０Ａの表面上に形成された略半球体の外形を
有するボンディング表面残渣除去用ツール１０である。
【００２５】請求項３に記載の発明によれば、請求項２
に記載の効果に加えて、ボンディング表面残渣除去用ツ
ール１０の底面部１０Ａの表面を略半球体の外形の凸形
状とすることにより、ワイヤーボンド接続する電極パッ
ド２５またはインナーリード部２６のボンディング位置
の接合表面に付着している種々の大きさ及び形状の異物
２１を均一に除去できるようになる。
【００２６】更に加えて、略半球体の外形の凸部が形成
されている底面部１０Ａを有するボンディング表面残渣
除去用ツール１０を用いてボンディング表面残渣除去工
程を実行することにより、ボンディング用のツールとは
全く異なるボンディング表面残渣除去用ツール１０を用
いて電極パッド２５またはインナーリード部２６に金属
ワイヤを接触させる前に前記スクラブ動作を予め行っ
て、ワイヤーボンド接続する電極パッド２５またはイン
ナーリード部２６のボンディング位置の接合表面上の異
物２１を除去する同時に、除去された異物２１がキャピ
ラリィの先端付近に残留しないようにできるので、キャ
ピラリィの先端からクランパを介して金属ワイヤを突出
させてボールを形成する際にボール内にこの異物２１が
不純物として混入してしまうことを回避できるようにな
る。
【００２７】このように有機不純物が混入しない状態で
ワイヤーボンディング工程を行うことができるので、ボ
ンディング表面とボンディングワイヤーとの接合面２５
Ａにおける電極パッド２５あるいはインナーリード部２
６とボンディングワイヤーとの機械的・電気的に優れた
合金形成を実現することができるようになる。
【００２８】その結果、ボンディング強度を向上でき、
更に加えて、ボンディング歩留まりも向上させることが
できるようになる。
【００２９】その結果、最近の高集積化に対応した多層
リードフレームを使用した半導体製造装置において、多
層リードフレームの製造上、接着剤等の有機材料からの
低分子成分等の微量の有機物２１の電極パッド２５ある
いはインナーリード部２６への付着や、大気などからの
酸素による電極パッド２５表面あるいはインナーリード
部２６表面への表面酸化膜２１の形成が避けられない上
に、半導体チップ２０上のボンディングパッド面積が小
さくなっていくことが避けられない場合であっても、底
面部１０Ａの表面を略半球体の外形の凸形状としたボン
ディング表面残渣除去用ツール１０を用いてボンディン
グ表面残渣除去工程を実行することにより、高いボンデ
ィング強度や高いボンディング歩留まりを保持すること
ができるようになる。
【００３０】また請求項４に記載の発明は、請求項２に
記載のボンディング表面残渣除去用ツール１０におい
て、前記所定形状の突起部１２，…，１２の各々が、前
記底面部１０Ａの表面上に形成された略長方体の表面形
状を有するボンディング表面残渣除去用ツール１０であ
る。
【００３１】請求項４に記載の発明によれば、請求項２
に記載の効果に加えて、ボンディング表面残渣除去用ツ
ール１０の底面部１０Ａの表面を略長方体の外形の凸形
状とすることにより、ワイヤーボンド接続する電極パッ
ド２５またはインナーリード部２６のボンディング位置
の接合表面に付着している種々の大きさ及び形状の異物
２１を均一に除去できるようになる。
【００３２】更に加えて、略長方体の外形の凸部が形成
されている底面部１０Ａを有するボンディング表面残渣
除去用ツール１０を用いてボンディング表面残渣除去工
程を実行することにより、ボンディング用のツールとは
全く異なるボンディング表面残渣除去用ツール１０を用
いて電極パッド２５またはインナーリード部２６に金属
ワイヤを接触させる前にスクラブ動作を予め行って、ワ
イヤーボンド接続する電極パッド２５またはインナーリ
ード部２６のボンディング位置の接合表面上の異物２１
を除去する同時に、除去された異物２１がキャピラリィ
の先端付近に残留しないようにできるので、キャピラリ
ィの先端からクランパを介して金属ワイヤを突出させて
ボールを形成する際にボール内にこの異物２１が不純物
として混入してしまうことを回避できるようになる。
【００３３】このように有機不純物が混入しない状態で
ワイヤーボンディング工程を行うことができるので、ボ
ンディング表面とボンディングワイヤーとの接合面２５
Ａにおける電極パッド２５あるいはインナーリード部２
６とボンディングワイヤーとの機械的・電気的に優れた
合金形成を実現することができるようになる。
【００３４】その結果、ボンディング強度を向上でき、
更に加えて、ボンディング歩留まりも向上させることが
できるようになる。
【００３５】その結果、最近の高集積化に対応した多層
リードフレームを使用した半導体製造装置において、多
層リードフレームの製造上、接着剤等の有機材料からの
低分子成分等の微量の有機物２１の電極パッド２５ある
いはインナーリード部２６への付着や、大気などからの
酸素による電極パッド２５表面あるいはインナーリード
部２６表面への表面酸化膜２１の形成が避けられない上
に、半導体チップ２０上のボンディングパッド面積が小
さくなっていくことが避けられない場合であっても、底
面部１０Ａの表面を略長方体の外形の凸形状としたボン
ディング表面残渣除去用ツール１０を用いてボンディン
グ表面残渣除去工程を実行することにより、高いボンデ
ィング強度や高いボンディング歩留まりを保持すること
ができるようになる。
【００３６】また請求項５に記載の発明は、請求項２に
記載のボンディング表面残渣除去用ツール１０におい
て、前記所定形状の突起部１２，…，１２の各々が、所
定ピッチ、所定幅及び所定深さで前記底面部１０Ａの表
面を切削して形成された溝１４，…，１４によって囲繞
された略長方体の表面形状を有するボンディング表面残
渣除去用ツール１０である。
【００３７】請求項５に記載の発明によれば、請求項２
に記載の効果に加えて、ボンディング表面残渣除去用ツ
ール１０の底面部１０Ａの表面を、所定ピッチ、所定幅
及び所定深さで底面部１０Ａの表面を切削して形成され
た溝１４，…，１４によって囲繞された略長方体の外形
の凸形状とすることにより、ワイヤーボンド接続する電
極パッド２５またはインナーリード部２６のボンディン
グ位置の接合表面に付着している種々の大きさ及び形状
の異物２１を均一に除去できるようになる。
【００３８】更に加えて、所定ピッチ、所定幅及び所定
深さで底面部１０Ａの表面を切削して形成された溝１
４，…，１４によって囲繞された略長方体の外形の凸部
が形成されている底面部１０Ａを有するボンディング表
面残渣除去用ツール１０を用いてボンディング表面残渣
除去工程を実行することにより、ボンディング用のツー
ルとは全く異なるボンディング表面残渣除去用ツール１
０を用いて電極パッド２５またはインナーリード部２６
に金属ワイヤを接触させる前にスクラブ動作を予め行っ
て、ワイヤーボンド接続する電極パッド２５またはイン
ナーリード部２６のボンディング位置の接合表面上の異
物２１を除去する同時に、除去された異物２１がキャピ
ラリィの先端付近に残留しないようにできるので、キャ
ピラリィの先端からクランパを介して金属ワイヤを突出
させてボールを形成する際にボール内にこの異物２１が
不純物として混入してしまうことを回避できるようにな
る。
【００３９】このように有機不純物が混入しない状態で
ワイヤーボンディング工程を行うことができるので、ボ
ンディング表面とボンディングワイヤーとの接合面２５
Ａにおける電極パッド２５あるいはインナーリード部２
６とボンディングワイヤーとの機械的・電気的に優れた
合金形成を実現することができるようになる。
【００４０】その結果、ボンディング強度を向上でき、
更に加えて、ボンディング歩留まりも向上させることが
できるようになる。
【００４１】その結果、最近の高集積化に対応した多層
リードフレームを使用した半導体製造装置において、多
層リードフレームの製造上、接着剤等の有機材料からの
低分子成分等の微量の有機物２１の電極パッド２５ある
いはインナーリード部２６への付着や、大気などからの
酸素による電極パッド２５表面あるいはインナーリード
部２６表面への表面酸化膜２１の形成が避けられない上
に、半導体チップ２０上のボンディングパッド面積が小
さくなっていくことが避けられない場合であっても、底
面部１０Ａの表面を、所定ピッチ、所定幅及び所定深さ
で底面部１０Ａの表面を切削して形成された溝１４，
…，１４によって囲繞された略長方体の外形の凸形状と
したボンディング表面残渣除去用ツール１０を用いてボ
ンディング表面残渣除去工程を実行することにより、高
いボンディング強度や高いボンディング歩留まりを保持
することができるようになる。
【００４２】
【発明の実施の形態】以下に、半導体チップ２０の電極
パッド２５とこの半導体チップ２０を搭載するリードフ
レーム２２およびセラミックパッケージ等のインナーリ
ード部２６（２ｎｄボンド部とも呼ばれる）とを金属ワ
イヤを用いて接続するワイヤーボンド接続方法、及びこ
れに用いるボンディング表面残渣除去用ツール１０に対
する各種実施形態を説明する。
【００４３】初めに、ボンディング表面残渣除去用ツー
ル１０についての第１実施形態及び第２実施形態を順番
に説明する。
【００４４】第１実施形態あるいは第２実施形態のボン
ディング表面残渣除去用ツール１０は、ボンディング表
面残渣除去工程において、突起部１１，１２と後述する
スクラブパラメータに応じた所定の圧力で押し付けて接
触させた状態でスクラブ動作を行うための治具であっ
て、ワイヤーボンド接続する電極パッド２５あるいはイ
ンナーリード部２６のボンディング位置の接合表面に突
起部１１，１２を当接させて後述するスクラブパラメー
タとスクラブ時ステージ加熱温度に応じたスクラブ動作
を行うための底面部１０Ａに複数の所定形状（後述する
略半球体の外形を有する凸構造、略長方体の表面形状を
有する凸構造）の突起部１１，１２が形成されている点
に特徴を有している。
【００４５】このようなボンディング表面残渣除去用ツ
ール１０を用いて電極パッド２５あるいはインナーリー
ド部２６に金属ワイヤを接触させる前に後述するスクラ
ブパラメータとスクラブ時ステージ加熱温度に応じたス
クラブ動作を予め行って、ワイヤーボンド接続する電極
パッド２５あるいはインナーリード部２６のボンディン
グ位置の接合表面上の異物２１（具体的には、接着剤等
の有機材料からの低分子成分等の微量の有機物）を除去
することになる。
【００４６】第１実施形態あるいは第２実施形態のボン
ディング表面残渣除去用ツール１０は、金属ワイヤを通
すための貫通穴が設けられていない点がワイヤーボンド
接続用のツール（具体的には、キャピラリィ）と構造的
に異なる点である一方、外形寸法や材質はワイヤーボン
ド接続用のツールと同じである。
【００４７】これにより、ボンディング用のツールとは
全く異なるボンディング表面残渣除去用ツール１０を用
いて電極パッド２５あるいはインナーリード部２６に金
属ワイヤを接触させる前に後述するスクラブパラメータ
とスクラブ時ステージ加熱温度に応じたスクラブ動作を
予め行って、ワイヤーボンド接続する電極パッド２５あ
るいはインナーリード部２６のボンディング位置の接合
表面上の異物２１を除去する同時に、除去された異物２
１がキャピラリィの先端付近に残留しないようにできる
ので、キャピラリィの先端からクランパを介して金属ワ
イヤを突出させてボールを形成する際にボール内にこの
異物２１が不純物として混入してしまうことを回避でき
るようになる。
【００４８】更に、このように有機不純物が混入しない
状態でワイヤーボンディング工程を行うことができるの
で、ボンディング表面とボンディングワイヤーとの接合
面２５Ａにおける電極パッド２５あるいはインナーリー
ド部２６とボンディングワイヤーとの機械的・電気的に
優れた合金形成を実現することができるようになる。
【００４９】その結果、ボンディング強度を向上でき、
更に加えて、ボンディング歩留まりも向上させることが
できるようになる。
【００５０】その結果、最近の高集積化に対応した多層
リードフレームを使用した半導体製造装置において、多
層リードフレームの製造上、接着剤等の有機材料からの
低分子成分等の微量の有機物２１の電極パッド２５ある
いはインナーリード部２６への付着や、大気などからの
酸素による電極パッド２５表面あるいはインナーリード
部２６表面への表面酸化膜２１の形成が避けられない上
に、半導体チップ２０上のボンディングパッド面積が小
さくなっていくことが避けられない場合であっても、こ
のような突起部１１，１２を有するボンディング表面残
渣除去用ツール１０を用いてボンディング表面残渣除去
工程を実行することにより、高いボンディング強度や高
いボンディング歩留まりを保持することができるように
なる。
【００５１】（第１実施形態）図１は、本発明のボンデ
ィング表面残渣除去用ツール１０の第１実施形態であっ
て、同図（ａ）は、ボンディング表面残渣除去用ツール
１０の底面部１０Ａ付近の斜視図であり、同図（ｂ）
は、同図（ａ）の長手方向断面図である。
【００５２】第１実施形態のボンディング表面残渣除去
用ツール１０は、図１（ａ）に示すように、前述の所定
形状の多数の突起部１１，…，１１の各々が、底面部１
０Ａの表面上に形成された略半球体の外形（図１（ｂ）
参照）を有する点に特徴を有している。
【００５３】第１実施形態のボンディング表面残渣除去
用ツール１０の突起部１１の寸法は、電極パッド２５あ
るいはインナーリード部２６の寸法形状に基づいて最適
化される必要がある。例えば、電極パッド２５あるいは
インナーリード部２６の寸法が１００μｍ□である場
合、突起部１１は、直径１０μｍ程度の半球体とするこ
とが好ましい。
【００５４】また、この場合、略半球体の各々は、１０
μｍ程度のピッチで形成されることが好ましい。
【００５５】このように、ボンディング表面残渣除去用
ツール１０の底面部１０Ａの表面を略半球体の外形の凸
形状とすることにより、ワイヤーボンド接続する電極パ
ッド２５あるいはインナーリード部２６のボンディング
位置の接合表面に付着している種々の大きさ及び形状の
異物２１を均一に除去できるようになる。
【００５６】更に加えて、略半球体の外形の凸部が形成
されている底面部１０Ａを有するボンディング表面残渣
除去用ツール１０を用いてボンディング表面残渣除去工
程を実行することにより、ボンディング用のツールとは
全く異なるボンディング表面残渣除去用ツール１０を用
いて電極パッド２５あるいはインナーリード部２６に金
属ワイヤを接触させる前に、後述するスクラブパラメー
タとスクラブ時ステージ加熱温度に応じて、突起部１１
を用いたスクラブ動作を予め行って、ワイヤーボンド接
続する電極パッド２５あるいはインナーリード部２６の
ボンディング位置の接合表面上の異物２１を除去する同
時に、除去された異物２１がキャピラリィの先端付近に
残留しないようにできるので、キャピラリィの先端から
クランパを介して金属ワイヤを突出させてボールを形成
する際にボール内にこの異物２１が不純物として混入し
てしまうことを回避できるようになる。
【００５７】このように有機不純物が混入しない状態で
ワイヤーボンディング工程を行うことができるので、ボ
ンディング表面とボンディングワイヤーとの接合面２５
Ａにおける電極パッド２５あるいはインナーリード部２
６とボンディングワイヤーとの機械的・電気的に優れた
合金形成を実現することができるようになる。
【００５８】その結果、ボンディング強度を向上でき、
更に加えて、ボンディング歩留まりも向上させることが
できるようになる。
【００５９】その結果、最近の高集積化に対応した多層
リードフレームを使用した半導体製造装置において、多
層リードフレームの製造上、接着剤等の有機材料からの
低分子成分等の微量の有機物２１の電極パッド２５ある
いはインナーリード部２６への付着や、大気などからの
酸素による電極パッド２５表面あるいはインナーリード
部２６表面への表面酸化膜２１の形成が避けられない上
に、半導体チップ２０上のボンディングパッド面積が小
さくなっていくことが避けられない場合であっても、底
面部１０Ａの表面を略半球体の外形の凸形状としたボン
ディング表面残渣除去用ツール１０を用いてボンディン
グ表面残渣除去工程を実行することにより、高いボンデ
ィング強度や高いボンディング歩留まりを保持すること
ができるようになる。
【００６０】（第２実施形態）図２は、本発明のボンデ
ィング表面残渣除去用ツール１０の第２実施形態であっ
て、同図（ａ）は、ボンディング表面残渣除去用ツール
１０の底面部１０Ａ付近の斜視図であり、同図（ｂ）
は、同図（ａ）の長手方向断面図である。
【００６１】第２実施形態のボンディング表面残渣除去
用ツール１０は、図２（ａ）に示すように、所定形状の
多数の突起部１２，…，１２の各々が、底面部１０Ａの
表面上に形成された略長方体（メサ構造体）の表面形状
（図２（ｂ）参照）を有する点に特徴を有している。
【００６２】換言すれば、ボンディング表面残渣除去用
ツール１０は、所定形状の多数の突起部１２，…，１２
の各々が、所定ピッチ、所定幅及び所定深さで底面部１
０Ａの表面を切削して形成された溝１４，…，１４によ
って囲繞された略長方体の表面形状を有している。
【００６３】第２実施形態のボンディング表面残渣除去
用ツール１０の突起部１２の寸法は、電極パッド２５あ
るいはインナーリード部２６の寸法形状に基づいて最適
化される必要がある。例えば、電極パッド２５あるいは
インナーリード部２６の寸法が１００μｍ□である場
合、突起部１２は、一辺１０μｍ程度の長方体（メサ構
造体）とすることが好ましい。また、この場合、溝１
４，…，１４の各々は、１０μｍ程度のピッチ、１０μ
ｍ程度の幅及び１０μｍ程度の深さであることが好まし
い。
【００６４】このように、ボンディング表面残渣除去用
ツール１０の底面部１０Ａの表面を略長方体の外形の凸
形状とすることにより、ワイヤーボンド接続する電極パ
ッド２５あるいはインナーリード部２６のボンディング
位置の接合表面に付着している種々の大きさ及び形状の
異物２１を均一に除去できるようになる。
【００６５】更に加えて、略長方体の外形の凸部が形成
されている底面部１０Ａを有するボンディング表面残渣
除去用ツール１０を用いてボンディング表面残渣除去工
程を実行することにより、ボンディング用のツールとは
全く異なるボンディング表面残渣除去用ツール１０を用
いて電極パッド２５あるいはインナーリード部２６に金
属ワイヤを接触させる前に、後述するスクラブパラメー
タとスクラブ時ステージ加熱温度に応じて、突起部１２
を用いたスクラブ動作を予め行って、ワイヤーボンド接
続する電極パッド２５あるいはインナーリード部２６の
ボンディング位置の接合表面上の異物２１を除去する同
時に、除去された異物２１がキャピラリィの先端付近に
残留しないようにできるので、キャピラリィの先端から
クランパを介して金属ワイヤを突出させてボールを形成
する際にボール内にこの異物２１が不純物として混入し
てしまうことを回避できるようになる。
【００６６】このように有機不純物が混入しない状態で
ワイヤーボンディング工程を行うことができるので、ボ
ンディング表面とボンディングワイヤーとの接合面２５
Ａにおける電極パッド２５あるいはインナーリード部２
６とボンディングワイヤーとの機械的・電気的に優れた
合金形成を実現することができるようになる。
【００６７】その結果、ボンディング強度を向上でき、
更に加えて、ボンディング歩留まりも向上させることが
できるようになる。
【００６８】その結果、最近の高集積化に対応した多層
リードフレームを使用した半導体製造装置において、多
層リードフレームの製造上、接着剤等の有機材料からの
低分子成分等の微量の有機物２１の電極パッド２５ある
いはインナーリード部２６への付着や、大気などからの
酸素による電極パッド２５表面あるいはインナーリード
部２６表面への表面酸化膜２１の形成が避けられない上
に、半導体チップ２０上のボンディングパッド面積が小
さくなっていくことが避けられない場合であっても、底
面部１０Ａの表面を略長方体の外形の凸形状としたボン
ディング表面残渣除去用ツール１０を用いてボンディン
グ表面残渣除去工程を実行することにより、高いボンデ
ィング強度や高いボンディング歩留まりを保持すること
ができるようになる。
【００６９】次に、ワイヤーボンド接続方法についての
一実施形態を説明する。
【００７０】図３（ａ）〜（ｃ）は、図１のボンディン
グ表面残渣除去用ツール１０あるいは図２のボンディン
グ表面残渣除去用ツール１０を用いたワイヤーボンド接
続方法の一実施形態を説明するためワイヤーボンド接続
工程図である。
【００７１】本実施形態のワイヤーボンド接続方法は、
ボンディング表面残渣除去工程とワイヤーボンディング
工程とを有する点に特徴があり、更に加えて、ボンディ
ング表面残渣除去工程をワイヤーボンディング工程に先
だって実行する点に特徴を有している。
【００７２】ここで、ボンディング表面残渣除去工程
は、電極パッド２５あるいはインナーリード部２６に金
属ワイヤを接触させる前に、ワイヤーボンド接続する電
極パッド２５あるいはインナーリード部２６のボンディ
ング位置の接合表面を、ボンディング用のツールとは全
く異なるボンディング表面残渣除去用ツール１０を用い
て突起部１１（または突起部１２）と所定の圧力で押し
付けて接触させた状態ですり合わせるスクラブ動作を予
め行って接合表面上の異物２１を除去する工程である。
【００７３】本発明のスクラブ動作とは、ワイヤーボン
ド接続する電極パッド２５あるいはインナーリード部２
６のボンディング位置の接合表面にボンディング表面残
渣除去用ツール１０の突起部１１（または突起部１２）
を所定の圧力で押し付けて接触させた状態で、この突起
部１１（または突起部１２）を接合表面に平行に擦り合
わせる動作をを意味する。
【００７４】本実施形態では、超音波ボンダをこのスク
ラブ動作の手段として流用し、スクラブ動作時のパラメ
ータ（スクラブパラメータと呼ぶ）を、超音波ボンディ
ング（実ボンディングと呼ばれている）時のパラメータ
（ボンディングパラメータと呼ぶ）に対して５０〜８０
％に設定し、スクラブ動作時のステージ加熱温度（スク
ラブ時ステージ加熱温度）を実ボンディング時のステー
ジ加熱温度（実ボンディング時ステージ加熱温度）に対
して７０〜１００％に設定しているが、これに限定され
るものではなく、接合表面の汚れ具合、異物２１の種
類、接合表面の清浄程度、電極パッド２５あるいはイン
ナーリード部２６の材料、電極パッド２５あるいはイン
ナーリード部２６の強度等に応じて最適化している。
【００７５】具体的には、超音波ボンダにボンディング
表面残渣除去用ツール１０を装着し、スクラブパラメー
タやスクラブ時ステージ加熱温度に基づいて所定の圧力
や超音波振動数やステージ加熱温度等を設定し、ワイヤ
ーボンド接続する電極パッド２５あるいはインナーリー
ド部２６のボンディング位置の接合表面にボンディング
表面残渣除去用ツール１０の突起部１１（または突起部
１２）を所定の圧力で押し付けて接触させた状態で、こ
の突起部１１（または突起部１２）を接合表面に平行に
超音波振動させて前述のスクラブ動作を行っている。
【００７６】またワイヤーボンディング工程は、ボンデ
ィング表面残渣除去工程を経たボンディング位置接合表
面に金属ワイヤを接触させてワイヤーボンド接続を行う
工程である。
【００７７】更に詳しく、本実施形態のワイヤーボンド
接続方法を説明する。
【００７８】先ず、図３（ａ），（ｂ）に示すように、
ボンディング表面残渣除去工程を実行して、電極パッド
２５に金属ワイヤを接触させる前に、ワイヤーボンド接
続する電極パッド２５のボンディング位置の接合表面
を、ボンディング用のツールとは全く異なる前述のボン
ディング表面残渣除去用ツール１０を用いて突起部と所
定の圧力で押し付けて接触させた状態ですり合わせるス
クラブ動作を予め行って接合表面上の異物２１を除去す
る。
【００７９】続いて、図３（ｃ）に示すように、インナ
ーリード部２６に金属ワイヤを接触させる前に、ワイヤ
ーボンド接続するインナーリード部２６のボンディング
位置の接合表面を、ボンディング用のツールとは全く異
なるボンディング表面残渣除去用ツール１０を用いて突
起部と所定の圧力で押し付けて接触させた状態ですり合
わせるスクラブ動作を予め行って接合表面上の異物２１
を除去する。
【００８０】この様なボンディング表面残渣除去工程の
終了後、続いて、ワイヤーボンディング工程を実行し、
ボンディング表面残渣除去工程を経たボンディング位置
接合表面に金属ワイヤを接触させてワイヤーボンド接続
を行う。
【００８１】この際のワイヤーボンド接続では、図４に
示す従来技術と同じように、キャピラリィの先端からク
ランパを介して金属ワイヤを突出させ、ボールを形成
し、第１ボンディングである電極パッド２５への接続と
第２ボンディングであるインナーリード部２６への接続
を行っている。
【００８２】このように、ボンディング用のツールとは
全く異なるボンディング表面残渣除去用ツール１０を用
いてボンディング表面とボンディングワイヤーとの接合
面２５Ａの異物２１を除去できると同時に、除去された
異物２１がキャピラリィの先端付近に残留しないように
できるので、キャピラリィの先端からクランパを介して
金属ワイヤを突出させてボールを形成する際にボール内
にこの異物２１が不純物として混入してしまうことを回
避できるようになる。
【００８３】このように有機不純物が混入しない状態で
ワイヤーボンディング工程を行うことができるので、ボ
ンディング表面とボンディングワイヤーとの接合面２５
Ａにおける電極パッド２５あるいはインナーリード部２
６とボンディングワイヤーとの機械的・電気的に優れた
合金形成を実現することができるようになる。
【００８４】その結果、ボンディング強度を向上でき、
更に加えて、ボンディング歩留まりも向上させることが
できるようになる。
【００８５】その結果、最近の高集積化に対応した多層
リードフレームを使用した半導体製造装置において、多
層リードフレームの製造上、接着剤等の有機材料からの
低分子成分等の微量の有機物２１の電極パッド２５ある
いはインナーリード部２６への付着や、大気などからの
酸素による電極パッド２５表面あるいはインナーリード
部２６表面への表面酸化膜２１の形成が避けられない上
に、半導体チップ２０上のボンディングパッド面積が小
さくなっていくことが避けられない場合であっても、高
いボンディング強度や高いボンディング歩留まりを保持
することができるようになる。
【００８６】
【発明の効果】本発明にかかるワイヤーボンド接続方法
及びボンディング表面残渣除去用ツールによれば、ボン
ディング表面とボンディングワイヤーとの接合面の異物
を除去できると同時に、除去された異物がキャピラリィ
の先端付近に残留しないようにできるので、キャピラリ
ィの先端からクランパを介して金属ワイヤを突出させて
ボールを形成する際にボール内にこの異物が不純物とし
て混入してしまうことを回避できるようになる。
【００８７】このように有機不純物が混入しない状態で
ワイヤーボンディング工程を行うことができるので、ボ
ンディング表面とボンディングワイヤーとの接合面にお
ける電極パッドあるいはインナーリード部とボンディン
グワイヤーとの機械的・電気的に優れた合金形成を実現
することができるようになる。
【００８８】その結果、ボンディング強度を向上でき、
更に加えて、ボンディング歩留まりも向上させることが
できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のボンディング表面残渣除去用ツールの
第１実施形態であって、同図（ａ）は、ボンディング表
面残渣除去用ツールの底面部付近の斜視図であり、同図
（ｂ）は、同図（ａ）の長手方向断面図である。
【図２】本発明のボンディング表面残渣除去用ツールの
第２実施形態であって、同図（ａ）は、ボンディング表
面残渣除去用ツールの底面部付近の斜視図であり、同図
（ｂ）は、同図（ａ）の長手方向断面図である。
【図３】同図（ａ）〜（ｃ）は、図１のボンディング表
面残渣除去用ツールまたは図２のボンディング表面残渣
除去用ツールを用いたワイヤーボンド接続方法の一実施
形態を説明するためワイヤーボンド接続工程図である。
【図４】従来のワイヤーボンド接続方法を説明するため
ワイヤーボンド接続工程図である。
【符号の説明】
１０…ボンディング表面残渣除去用ツール １０Ａ…ボンディング表面残渣除去用ツール底面部 １１，１２…突起部 １４…溝 ２０…半導体チップ ２１…異物（有機物、表面酸化膜） ２２…リードフレーム ２５…電極パッド ２５Ａ…ワイヤーボンディング表面とボンディングワイ
ヤーとの接合面 ２６…インナーリード部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体チップの電極パッドとこの半導体
    チップを搭載するインナーリード部とを金属ワイヤを用
    いて接続するワイヤーボンド接続方法において、 電極パッドまたはインナーリード部に金属ワイヤを接触
    させる前に、ワイヤーボンド接続する電極パッドまたは
    インナーリード部のボンディング位置の接合表面を、ボ
    ンディング用のツールとは全く異なるボンディング表面
    残渣除去のためのツールを用いて突起部と所定の圧力で
    押し付けて接触させた状態ですり合わせるスクラブ動作
    を予め行って当該接合表面上の異物を除去するボンディ
    ング表面残渣除去工程と、 当該ボンディング表面残渣除去工程を経た前記ボンディ
    ング位置接合表面に金属ワイヤを接触させてワイヤーボ
    ンド接続を行うワイヤーボンディング工程とを有するこ
    とを特徴とするワイヤーボンド接続方法。
  2. 【請求項２】 前記ボンディング表面残渣除去工程にお
    ける突起部と所定の圧力で押し付けて接触させた状態で
    すり合わせのためのボンディング表面残渣除去用ツール
    であって、 ワイヤーボンド接続する電極パッドまたはインナーリー
    ド部のボンディング位置の接合表面に当接させて前記ス
    クラブ動作を行うための底面部に少なくとも１つ以上の
    所定形状の突起部が形成され、 電極パッドまたはインナーリード部に金属ワイヤを接触
    させる前に前記スクラブ動作を予め行って、ワイヤーボ
    ンド接続する電極パッドまたはインナーリード部のボン
    ディング位置の接合表面上の異物を除去することを特徴
    とするボンディング表面残渣除去用ツール。
  3. 【請求項３】 前記所定形状の突起部の各々が、前記底
    面部の表面上に形成された略半球体の外形を有すること
    を特徴とする請求項２に記載のボンディング表面残渣除
    去用ツール。
  4. 【請求項４】 前記所定形状の突起部の各々が、前記底
    面部の表面上に形成された略長方体の表面形状を有する
    ことを特徴とする請求項２に記載のボンディング表面残
    渣除去用ツール。
  5. 【請求項５】 前記所定形状の突起部の各々が、所定ピ
    ッチ、所定幅及び所定深さで前記底面部の表面を切削し
    て形成された溝によって囲繞された略長方体の表面形状
    を有することを特徴とする請求項２に記載のボンディン
    グ表面残渣除去用ツール。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008529303A (ja) * 2005-01-27 2008-07-31 オーソダイン エレクトロニクス コーポレイション リボンボンディングツール及びリボンディング方法
CN113658879A (zh) * 2021-07-13 2021-11-16 江西万年芯微电子有限公司 一种芯片沾污开发特殊键合方式生产工艺

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