(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性バンプを形成する方法であって、
（１）ボンディングボール（ｂｏｎｄｅｄ  ｂａｌｌ）を形成するボンディングツールを使用して、ボンディング位置にフリーエアボール（ｆｒｅｅ  ａｉｒ  ｂａｌｌ）をボンディングする工程と、
（２）ワイヤクランプを開いた状態で、前記ボンディングボールに接続するワイヤを繰り出すと共に、前記ボンディングツールを望ましい高さまで上昇させる工程であって、当該工程は、バンピング工程におけるテールの高さ（ｔａｉｌ  ｈｅｉｇｈｔ）である望ましい高さまで前記ボンディングツールを上昇させる工程を含むものである、前記上昇させる工程と、
（３）前記ワイヤクランプを閉じる工程と、
（４）前記ワイヤクランプが閉じた状態で、前記ボンディングツールを平滑化に適した高さまで下降させる工程と、
（５）前記ワイヤクランプが閉じた状態で、前記ボンディングツールを使用して前記ボンディングボールの上面を平滑化させる工程と、
（６）前記ワイヤクランプが閉じた状態で、前記ボンディングツールを上昇させ、前記ボンディングツールと係合するワイヤから前記ボンディングボールを分離させる工程と
を有する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記工程（１）は、超音波エネルギー、超音波熱圧着エネルギー、および熱圧着エネルギーのうち少なくとも１つを使用して、前記ボンディング位置に前記フリーエアボールをボンディングする工程を含むものである方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、前記工程（１）は、（１）超音波エネルギー、超音波熱圧着エネルギー、および熱圧着エネルギーのうち少なくとも１つを使用し、且つ（２）ワイヤボンディング機のＸＹテーブルのスクラブ運動を使用して前記ボンディング位置に前記フリーエアボールをボンディングする工程を含むものである方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、前記工程（２）は、前記ボンディングボールの上面から５〜２０ミル上方の高さである望ましい高さまで前記ボンディングツールを上昇させる工程を含むものである方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、前記工程（４）は、前記ボンディングツールの先端部が前記ボンディングボールの上面と接触する平滑化に適した高さまで前記ボンディングツールを下降させる工程を含むものである方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、前記工程（４）は、前記工程（１）における前記ボンディングツールの高さより０．１〜２ミル高い平滑化に適した高さまで前記ボンディングツールを下降させる工程を含むものである方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、前記工程（４）は、前記ワイヤクランプが閉じた状態で、前記平滑化に適した高さまで前記ボンディングツールを下降させることによって、前記ワイヤクランプと前記ボンディングツールとの間にワイヤの弛み長さを形成する工程を含むものである方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法において、前記工程（６）は、前記ボンディングツールを上昇させる工程の間超音波エネルギーを適用することにより、前記ワイヤの弛み長さの少なくとも一部が前記ボンディングツール内を通過してワイヤテールを形成する工程を含むものである方法。
【請求項９】
請求項１記載の方法において、前記工程（６）は、前記ボンディングツールを上昇させる工程の間超音波エネルギーを適用する工程を含むものである方法。
【請求項１０】
請求項１記載の方法において、前記工程（４）および（５）は、少なくとも部分的に同時に行われるものである方法。
【請求項１１】
請求項１記載の方法において、前記工程（４）および（５）は、前記ボンディングツールの下方および角度を有する運動により行われるものである方法。
【請求項１２】
請求項１記載の方法において、前記工程（５）の間、前記ボンディングボールの上面は前記ボンディングツールの水平運動によって平滑化されるものである方法。
【請求項１３】
請求項１記載の方法において、前記工程（５）の間、前記ボンディングボールの上面は前記ボンディングツールの下方および水平要素を有する運動によって平滑化されるものである方法。
【請求項１４】
請求項１記載の方法において、前記工程（５）の間、前記ボンディングボールの上面は前記ボンディングツールの上方および水平要素を有する運動によって平滑化されるものである方法。
【請求項１５】
請求項１記載の方法において、前記工程（５）の少なくとも一部分の間、超音波エネルギーが前記ボンディングツールに適用されるものである方法。
【請求項１６】
ワイヤループを形成する方法であって、
（１）ボンディング位置に導電性バンプを形成する工程であって、
（ａ）ボンディングボールを形成するボンディングツールを使用して、ボンディング位置にフリーエアボール（ｆｒｅｅ  ａｉｒ  ｂａｌｌ）をボンディングする工程と、
（ｂ）ワイヤクランプを開いた状態で、前記ボンディングボールに接続するワイヤを繰り出すと共に、前記ボンディングツールを望ましい高さまで上昇させる工程であって、当該工程は、バンピング工程におけるテールの高さである望ましい高さまで前記ボンディングツールを上昇させる工程を含むものである、前記上昇させる工程と、
（ｃ）前記ワイヤクランプを閉じる工程と、
（ｄ）前記ワイヤクランプが閉じた状態で、前記ボンディングツールを平滑化に適した高さまで下降させる工程と、
（ｅ）前記ワイヤクランプが閉じた状態で、前記ボンディングツールを使用して前記ボンディングボールの上面を平滑化させる工程と、
（ｆ）前記ワイヤクランプが閉じた状態で、前記ボンディングツールを上昇させ、前記ボンディングツールと係合するワイヤから前記ボンディングボールを分離させることにより、前記ボンディング位置に導電性バンプを形成する工程と
を有する前記導電性バンプを形成する工程と、
（２）前記ボンディングツールを使用して別のボンディング位置にワイヤの一部分をボンディングする工程と、
（３）前記ワイヤのボンディングされた部分から前記導電性バンプに向って所定の長さのワイヤを伸長させる工程と、
（４）前記所定の長さのワイヤの端部を前記導電性バンプにボンディングする工程と
を有する方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の方法において、前記工程（３）は、前記所定の長さのワイヤが前記ボンディングされた部分の延長部分となるように当該ボンディングされた部分から前記所定の長さのワイヤを伸長させる工程を含むものである方法。
【請求項１８】
請求項１６記載の方法において、前記工程（ａ）は、超音波エネルギー、超音波熱圧着エネルギー、および熱圧着エネルギーのうち少なくとも１つを使用して、前記ボンディング位置にフリーエアボールをボンディングする工程を含むものである方法。
【請求項１９】
請求項１６記載の方法において、工程（ａ）は、（１）超音波エネルギー、超音波熱圧着エネルギー、および熱圧着エネルギーのうち少なくとも１つを使用し、且つ（２）ワイヤボンディング機のＸＹテーブルのスクラブ運動を使用して前記ボンディング位置に前記フリーエアボールをボンディングする工程を含むものである方法。
【請求項２０】
請求項１６記載の方法において、工程（ｂ）は、前記ボンディングボールの上面から５〜２０ミル上方の高さである望ましい高さまで前記ボンディングツールを上昇させる工程を含むものである方法。
【請求項２１】
請求項１６記載の方法において、工程（ｄ）は、前記ボンディングツールの先端部が前記ボンディングボールの上面と接触する前記平滑化に適した高さまで前記ボンディングツールを下降させる工程を含むものである方法。
【請求項２２】
請求項１６記載の方法において、工程（ｄ）は、前記工程（ａ）における前記ボンディングツールの高さより０．１〜２ミル高い平滑化に適した高さまで前記ボンディングツールを下降させる工程を含むものである方法。
【請求項２３】
請求項１６記載の方法において、前記工程（ｄ）は、前記ワイヤクランプが閉じた状態で、前記平滑化に適した高さまで前記ボンディングツールを下降させることによって、前記ワイヤクランプと前記ボンディングツールとの間にワイヤの弛み長さを形成する工程を含むものである方法。
【請求項２４】
請求項２３記載の方法において、前記工程（ｆ）は、前記ボンディングツールを上昇させる工程の間超音波エネルギーを適用することにより、前記ワイヤの弛み長さの少なくとも一部分が前記ボンディングツール内を通過してワイヤテールを形成する工程を含むものである方法。
【請求項２５】
請求項１６記載の方法において、前記工程（ｆ）は、前記ボンディングツールを上昇させる工程の間超音波エネルギーを適用する工程を含むものである方法。
【請求項２６】
請求項１６記載の方法において、前記工程（ｄ）および（ｅ）は、少なくとも部分的に同時に行われるものである方法。
【請求項２７】
請求項１６記載の方法において、前記工程（ｄ）および（ｅ）は、前記ボンディングツールの下方および角度を有する運動により行われるものである方法。
【請求項２８】
請求項１６記載の方法において、前記工程（ｅ）の間、前記ボンディングボールの上面は前記ボンディングツールの水平運動によって平滑化されるものである方法。
【請求項２９】
請求項１６記載の方法において、前記工程（ｅ）の間、前記ボンディングボールの上面は前記ボンディングツールの下方および水平要素を有する運動によって平滑化されるものである方法。
【請求項３０】
請求項１６記載の方法において、前記工程（ｅ）の間、前記ボンディングボールの上面は前記ボンディングツールの上方および水平要素を有する運動によって平滑化されるものである方法。
【請求項３１】
請求項１６記載の方法において、前記工程（ｅ）の少なくとも一部分の間、超音波エネルギーが前記ボンディングツールに適用されるものである方法。
【請求項３２】
請求項１６記載の方法において、前記工程（４）の間、前記ボンディングツールのｚ−位置が監視され、前記ボンディングする工程（４）の間に適用される超音波エネルギーは、前記ボンディングツールが所定のｚ−位置に達すると停止されるものである方法。
【請求項３３】
請求項３２記載の方法において、前記所定のｚ−位置は基準ｚ−位置に関連して選択されるものであり、この基準ｚ−位置は前記工程（ｅ）の間の前記ボンディングツールの平滑化に適した高さである方法。
【請求項３４】
請求項３２記載の方法において、前記所定のｚ−位置は基準ｚ−位置に関連して選択されるものであり、この基準ｚ−位置は、前記工程（４）の間に超音波エネルギーが作動される初期ｚ−位置である方法。
【請求項３５】
請求項３２記載の方法において、前記所定のｚ−位置は基準ｚ−位置に関連して選択されるものであり、この基準ｚ−位置は、（１）前記ボンディングツールおよび前記所定の長さのワイヤの端部と（２）前記導電性バンプとの間の衝撃変形後の所定の時間における前記ボンディングツールの位置である方法。
【請求項３６】
請求項１６記載の方法において、前記工程（４）の間、前記ボンディングツールのｚ−位置は監視され、前記ボンディングする工程（４）の間に適用される超音波エネルギーは、前記ボンディングツールが所定の時間遅延後に所定のｚ−位置に達すると停止されるものである方法。
【請求項３７】
請求項３６記載の方法において、前記所定のｚ−位置は基準ｚ−位置に関連して選択されるものであり、この基準ｚ−位置は前記工程（ｅ）の間の前記ボンディングツールの平滑化に適した高さである方法。
【請求項３８】
請求項３６記載の方法において、前記所定のｚ−位置は基準ｚ−位置に関連して選択されるものであり、この基準ｚ−位置は、前記工程（４）の間に超音波エネルギーが作動される初期ｚ−位置である方法。
【請求項３９】
請求項３６記載の方法において、前記所定のｚ−位置は基準ｚ−位置に関連して選択されるものであり、この基準ｚ−位置は、（１）前記ボンディングツールおよび前記所定の長さのワイヤの端部と（２）前記導電性バンプとの間の衝撃変形後の所定の時間における前記ボンディングツールの位置である方法。
【請求項４０】
請求項１６記載の方法において、前記工程（４）の間、前記ボンディングツールのｚ−位置は監視され、前記ボンディングする工程（４）の間に適用される超音波エネルギーレベルは、前記ボンディングツールが所定のｚ−位置に達すると減少されるものである方法。
【請求項４１】
請求項４０記載の方法において、前記超音波エネルギーレベルは、前記ボンディングツールが所定のｚ−位置に達すると少なくとも５０％減少されるものである方法。
【請求項４２】
請求項４０記載の方法において、前記所定のｚ−位置は基準ｚ−位置に関連して選択されるものであり、この基準ｚ−位置は前記工程（ｅ）の間の前記ボンディングツールの平滑化に適した高さである方法。
【請求項４３】
請求項４０記載の方法において、前記所定のｚ−位置は基準ｚ−位置に関連して選択されるものであり、この基準ｚ−位置は、前記工程（４）の間に超音波エネルギーが作動される初期ｚ−位置である方法。
【請求項４４】
請求項４０記載の方法において、前記所定のｚ−位置は基準ｚ−位置に関連して選択されるものであり、この基準ｚ−位置は、（１）前記ボンディングツールおよび前記所定の長さのワイヤの端部と（２）前記導電性バンプとの間の衝撃変形後の所定の時間における前記ボンディングツールの位置である方法。
【請求項４５】
請求項１６記載の方法において、工程（４）の間、前記ボンディングツールのｚ−位置は監視され、前記ボンディングする工程（４）の間に適用される超音波エネルギーレベルは、前記ボンディングツールが所定の時間遅延後に所定のｚ−位置に達すると減少されるものである方法。
【請求項４６】
請求項４５記載の方法において、前記超音波エネルギーレベルは、前記ボンディングツールが所定のｚ−位置に達すると少なくとも５０％減少されるものである方法。
【請求項４７】
請求項４５記載の方法において、前記所定のｚ−位置は基準ｚ−位置に関連して選択されるものであり、この基準ｚ−位置は前記工程（ｅ）の間の前記ボンディングツールの平滑化に適した高さである方法。
【請求項４８】
請求項４５記載の方法において、前記所定のｚ−位置は基準ｚ−位置に関連して選択されるものであり、この基準ｚ−位置は、前記工程（４）の間に超音波エネルギーが作動される初期ｚ−位置である方法。
【請求項４９】
請求項４５記載の方法において、前記所定のｚ−位置は基準ｚ−位置に関連して選択されるものであり、この基準ｚ−位置は、（１）前記ボンディングツールおよび前記所定の長さのワイヤの端部と（２）前記導電性バンプとの間の衝撃変形後の所定の時間における前記ボンディングツールの位置である方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は２００９年４月１日付けで出願された米国仮出願第６１／１６５，６７９号の利益を主張するものであり、この参照によりその内容が本明細書に組み込まれるのものである。
【０００２】
本発明は、導電性バンプおよび導電性バンプを使用するワイヤループ、ならびに導電性バンプおよびワイヤループを形成する改善された方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体素子の加工および実装において、導電性バンプは電気相互接続の提供に用いるために形成される。例えば、このようなバンプは、数ある中で例えば（１）フリップチップアプリケーションでの使用、（２）スタンドオフ導体としての使用、（３）ワイヤループアプリケーション、（４）テストアプリケーション用のテストポイントのために提供される。このような導電性バンプは、様々な技術で形成される。そのような技術の１つは、ワイヤを使って（例えば、ワイヤボンディング機またはスタッドバンピング装置などで）前記導電性バンプを形成することである。
【０００４】
ワイヤボンディング機およびバンピング装置（ｂｕｍｐｉｎｇ  ｍａｃｈｉｎｅ）で導電性バンプを形成する多数の技術が、米国特許第７，２２９，９０６号（発明の名称「ワイヤボンディング機を用いて半導体相互接続のためのバンプを形成する方法及び装置（ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＦＯＲＭＩＮＧ  ＢＵＭＰＳ  ＦＯＲ  ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ  ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴＩＯＮＳ  ＵＳＩＮＧ  Ａ  ＷＩＲＥ  ＢＯＮＤＩＮＧ  ＭＡＣＨＩＮＥ）」）および米国特許第７，１８８，７５９号（発明の名称「導電性バンプおよびワイヤループを形成する方法（ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＦＯＲＭＩＮＧ  ＣＯＮＤＵＣＴＩＶＥ  ＢＵＭＰＳ  ＡＮＤ  ＷＩＲＥ  ＬＯＯＰＳ）」）で開示されており、この参照によりそれら両方の全体が本明細書に組み込まれるものである。
【０００５】
図１は、ワイヤボンディング機またはバンピング装置で導電性バンプを形成する例示的な順序を図示する。工程１では、フリーエアボール１００ａがボンディングツール１０２の先端部に据えられる。当業者であれば理解するように、工程１の前に、フリーエアボール１００ａは、エレクトロニックフレームオフ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｆｌａｍｅ−ｏｆｆ：ＥＦＯ）装置または同種のものを使用して、前記ボンディングツール１０２の先端部の下から垂れ下がるワイヤ１００の端部に形成された。工程１で示されているワイヤクランプ１０４はまた、開放位置である。当業者であれば理解するように、ワイヤ１００は前記機械のワイヤスプール（図示せず）によって提供される。ワイヤ１００は、前記ワイヤスプールからワイヤクランプ１０４を通って（および示されていない他の構造を通って）およびボンディングツール１０２を通って延長する。
【０００６】
フリーエアボール１００ａが形成された（工程１の前に）後、ワイヤ１００が（例えば、バキューム・コントロール・テンショナーまたは同様のものを使用して）上昇し、図１の工程１で示すようにフリーエアボール１００ａがボンディングツール１０２の先端部に据えられる。工程２において、ボンディングツール１０２（ワイヤクランプ１０４を含むボンドヘッドアセンブリの他の要素とともに）が下降して、フリーエアボール１００ａがボンディング位置１０６（例えば、半導体ダイのダイバッド１０６）にボンディングされる。当業者であれば理解するように、フリーエアボール１００ａのボンディング位置１０６へのボンディングは、数ある技術のかなでも超音波エネルギー、超音波熱圧着エネルギー、熱圧着エネルギー、ＸＹテーブルスクラブ、およびそれらの組み合わせを使用することができる。
【０００７】
工程２でフリーエアボール１００ａがボンディング位置１０６にボンディングされた（前記ボンディングされたフリーエアボールはこれからボンディングボール１００ｂと称される）後、ワイヤクランプ１０４が開いたままで、ボンディングツール１０２が望ましい高さまで上昇する。この高さは、分離高として言及される（図１の工程３を見ると、ボンディングツール１０２が上昇し、ボンディングボール１００ｂがボンディングツール１０２の先端部にもはや据えられていないことが見て取れる）。工程４で、ワイヤクランプ１０４は開いたままで、ボンディングツール１０２は少なくとも１つの水平方向に移動し（例えば、前記機械のＸ軸またはＹ軸に沿って）、ボンディングボール１００ｂの上面が平滑化される。このような平滑化は導電性バンプ用の望ましい上面を提供し、またボンディングボール１００ｂと前記ワイヤの残りとの間の接続を弱め、それらの間の分離を助ける。工程５において、ボンディングツール１０２が別の高さ（ワイヤテールの高さと称される）まで上昇し、次に、ワイヤクランプ１０４を閉じる。次に工程６で、ボンディングツール１０２が上昇し、ボンディングボール１００ｂとワイヤ１００の残りとの間の接続が切断される。例えば、ボンディングツール１０２は、エレクトロニックフレームオフ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｆｌａｍｅ−ｏｆｆ：ＥＦＯ）装置がワイヤ１００のワイヤテール１００ｄでフリーエアボールを形成する位置のＥＦＯ高さまで上昇する。
【０００８】
このような従来技術を使用する導電性バンプの形成には特定の欠陥が含まれる。例えば、工程４での平滑運動の間、ボンディングボール１００ｂと前記ワイヤの残りとの接続が弱められる、しかしながら、一定のプロセスにおいて、前記接続は、当該接続が早まって切れる程度にまで弱められてしまう（すなわち、前記接続が、工程５で示されるクランプ１０４が閉じる前のテールの高さまで上昇する間に切れる（または分離する））。このような早まった分離が起ると、次のフリーエアボール用に提供される前記ワイヤテール（すなわち、ワイヤテール１００ｄ）が短くなる（すなわち、ショートテール不良）。このような問題を避ける試みとして、工程４での前記平滑化を前記接続が過度に弱くならないように減らすこともできるが、しかし、平滑化におけるこの減少は、得られたバンプ表面に有害な効果をもたらす。更に生じ得る別の問題は、前記ワイヤテールに多すぎるワイヤが残るロングテールである。これらの問題は、収率損失および前記導電性バンプ間の不整合という結果になりがちである。
【０００９】
更に、従来バンプでの第２のボンドの形成（例えば、ＳＳＢタイププロセスにおけるようなもの）は、例えば、前記バンプの柔軟性および前記バンプの上面の物理的形状に関連した特定の課題を含む。これらの課題は、十分に形成されていない第２の／ステッチボンドおよび潜在的なショートテール不良という結果になりがちである。
従って、改善された導電性バンプおよびこの導電性バンプを形成する改善された方法を提供することが望まれている。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある（国際出願日以降国際段階で引用された文献及び他国に国内移行した際に引用された文献を含む）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】  米国特許第５９８１３７１号明細書
【特許文献２】  米国特許第７１８８７５９号明細書
【特許文献３】  米国特許第７２２９９０６号明細書
【特許文献４】  米国特許出願公開第２００４／０１６４１２８号明細書
【特許文献５】  米国特許出願公開第２００７／０１９９９７４号明細書
【特許文献６】  特開平５−０４７７７０号公報
【特許文献７】  韓国公開特許第１０−１９９８−００５３１９７
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の例示的な実施形態に従った、導電性バンプを形成する方法を提供する。この方法は、（１）ボンディングボールを形成するボンディングツールを使用して、ボンディング位置にフリーエアボールをボンディングする工程と、（２）ワイヤクランプが開いた状態で、前記ボンディングボールに接続するワイヤを繰り出すと共に、前記ボンディングツールを望ましい高さまで上昇させる工程と、（３）前記ワイヤクランプを閉じる工程と、（４）前記ワイヤクランプが閉じた状態で、前記ボンディングツールを平滑化に適した高さまで下降させる工程と、（５）前記ワイヤクランプが閉じた状態で、前記ボンディングツールを使用して前記ボンディングボールの上面を平滑化させる工程と、（６）前記ワイヤクランプが閉じた状態で、前記ボンディングツールを上昇させ、前記ボンディングツールと係合するワイヤから前記ボンディングボールを分離させる工程とを含む。
【００１２】
本発明の例示的な実施形態に従った、ワイヤループを形成する方法を提供する。この方法は、（１）本発明に従った、ボンディング位置に導電性バンプを形成する工程と、（２）前記ボンディングツールを使用して別のボンディング位置にワイヤの一部分をボンディングする工程と、（３）前記ワイヤのボンディングされた部分から前記導電性バンプに向って所定の長さのワイヤを伸長させる工程と、（４）前記所定の長さのワイヤの端部を前記導電性バンプにボンディングする工程とを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明は、以下の発明の詳細と添付の図面とを関連して読むと最も理解される。一般的なやり方に従って、本図面の様々な特徴が正確な縮尺ではないことは強調しておく。寧ろ、前記様々な特徴の寸法は、明確さのため適宜拡大したり縮小したりされている。図面には以下の図が含まれる。
【図１】図１は、導電性バンプを形成する従来の方法を図示する一連の略図である。
【図２】図２は、本発明の例示的な実施形態に従った、導電性バンプを形成する方法を図示する一連の略図でである。
【図３Ａ−Ｂ】図３Ａ〜Ｂは、図１の技術に従って形成された導電性バンプの側面および上面ブロック略図である。
【図３Ｃ−Ｄ】図３Ｃ〜Ｄは、図２の本発明の技術に従って形成された導電性バンプの側面および上面ブロック略図である。
【図４Ａ−Ｂ】図４Ａ〜Ｂは、本発明の例示的な実施形態に従った、ワイヤループを形成する方法を図示する略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の特定の例示的な実施形態で、導電性バンプが形成される。導電性バンプの上面は、例えばボンディングツールのＸＹ平滑化運動を使用して平滑化される。前記導電性バンプを形成するフリーエアボールの沈着およびボンディングの後、しかし前記上面の平滑化の前に、ワイヤクランプが開いた状態で、前記ボンディングツールが望ましい高さ（例えば、テールの高さ）まで上昇する。次に、前記ワイクランプが閉じ、前記ボンディングツールが前記導電性バンプの上面平滑化を実行するため下降する。このプロセスの結果、前記ボンディングツールの先端部と前記ワイヤクランプの最下部との間にワイヤの弛み長さが発生する。前記バンプの上面の平滑化の完成後、前記ボンディングツールは、前記ワイヤの残りから前記導電性バンプを分離するため上昇する。このプロセスにより、前記ワイヤの弛み長さで望ましいワイヤテール長さを促進し、これによりショートテールおよび関連する問題の可能性を実質的に減少させる。
【００１５】
このように本発明によれば、「平滑化」プロセス（図２の工程６を参照）の間、前記ワイヤクランプが閉じたままのため、前記ボンディングツールを通り抜ける前記ワイヤが当該プロセスにおいて停止を引き起こす（ショートテール不良をもたらす）可能性を減少させる（または更に防ぐ）。従来技術（ワイヤテールが前記平滑化の完了後に形成される）と対照的に、前記ワイヤテールは、前記平滑化が起る前に形成される。更に別の利点は、前記ワイヤテールを弱める平滑運動が起らなかったため、前記ワイヤテールは従来のプロセスと比較してより堅固と成りやすいことであり、これにより追加的不良の可能性を減らせる。
【００１６】
図２は、本発明に従った、ワイヤボンディング機またはバンピング装置（ｂｕｍｐｉｎｇ  ｍａｃｈｉｎｅ）で導電性バンプを形成する例示的な順序を図示する。工程１では、フリーエアボール２００ａがボンディングツール２０２の先端部に据えられる。当業者であれば理解するように、工程１の前に、エレクトロニックフレームオフ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｆｌａｍｅ−ｏｆｆ：ＥＦＯ）装置または同種のものを使用して、フリーエアボール２００ａがボンディングツールの先端部から垂れ下がるワイヤ２００の端部に形成されている。ワイヤクランプ２０４はまた、工程１において開いた状態で示されている。
【００１７】
フリーエアボール２００ａが形成された後（工程１の前）、図２の工程１に示すようにフリーエアボール２００ａがボンディングツール２０２の先端部に据えられるように、ワイヤ２００が（例えば、バキューム・コントロール・テンショナーまたは同様のものを使用して）上方に引き上げられる。工程２で、ボンディングツール２０２は（ワイヤクランプ２０４を含むボンドヘッドアセンブリの他の構成要素とともに）下降して、フリーエアボール２００ａがボンディング位置２０６（例えば、半導体ダイのダイパッド２０６）にボンディングされる。当業者であれば理解するように、フリーエアボール２００ａのボンディング位置２０６へのボンディングは、他の技術の中で特に超音波エネルギー、超音波熱圧着エネルギー、熱圧着エネルギーエネルギー、ＸＹテーブルスクラブ、それらの組み合わせを使用することができる。
【００１８】
工程２のフリーエアボール２００ａのボンディングの後（しかし、工程３の前）、他の運動も要望通り完了される。例えば、米国特許第７，２２９，９０６号に開示されているような、工程３の前に一巻のワイヤがボンディングボール２００ｂに形成される。言うまでもなく、ボンディングボール２００ｂの他の運動および構成も考えられる。
【００１９】
工程２でフリーエアボール２００ａがボンディング位置２０６でボンディングされた後（前記ボンディングされたフリーエアボールは以下ボンディングボール２００ｂと称する）、ワイヤクランプ２０４は開いた状態で、工程３でボンディングツール２０２は望ましい高さまで上昇される。この高さはテールの高さ（図２の工程３を参照すると、ボンディングツールの先端部がこの高さにおいてボンディングボール２００ｂから分離されることが分かる）として言及されるが、異なる高さが選択され得ることは理解されるものである。本発明はこれらに限定されるものではないが、この高さの例示的な範囲は、ボンディングされたフリーエアボール２００ｂの先端部から上方に５〜２０ミルの間および１０〜２０ミルの間である。工程４で、ワイヤクランプ２０４が閉じる。工程５でボンディングツール２０２が望ましい高さまで下降する。この高さは分離の高さとして言及される（図２の工程５を参照すると、ボンディングツール２０２の先端部がボンディングボール２００ｂの上面に辛うじて接触するように、前記ツールが下降したことが分かる）。本発明はこれらに限定されるものではないが、この高さの例示的な範囲は、工程２でボンディングツール２０２の高さより上方に０．１〜２ミルの間および１〜２ミルの間である。工程５で、ワイヤクランプ１０４が閉じた状態でボンディングツール２０２が下降することによって、ワイヤクランプ２０４より下方およびボンディングツール２０２より上方にワイヤの弛み長さ２００ｅが提供されている。工程６で、ワイヤクランプ１０４が閉じた状態で、ボンディングツール２０２が少なくとも１つの水平方向に（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｘ軸およびＹ軸の両方、別の水平方向などに沿って）移動し、ボンディングされたフリーエアボール２００ａの上面を平滑化させる。この様な平滑化は、導電性バンプに望ましい上面を提供し、また前記ボンディングボールと前記ワイヤの残存部分との間の接続を弱め、これらの分離を助長する。工程７で、ボンディングツール２０２が上昇し、ボンディングボール２００ｂ（以下、導電性バンプ２００ｃと称する）とワイヤ２００の残存部分との間の接続が切断される。例えば、ボンディングツール２０２は、エレクトロニックフレームオフ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｆｌａｍｅ−ｏｆｆ：ＥＦＯ）装置がワイヤ２００のワイヤテール２００ｄにフリーエアボールを形成する位置であるＥＦＯ高さまで上昇する。工程７でボンディングツール２０２が上昇して前記接続を切断するのと関連して、超音波エネルギーまたは同様のエネルギーが適用され、ワイヤの弛み長さ２００ｅがボンディングツール２０２の先端部を通過してワイヤテール２００ｄを形成することを容易にする。
【００２０】
図２において、工程５および６でのボンディングツール２０２の高さは同じであるが、しかし、望ましい平滑化を達成するため、この高さが１つの工程から次の工程でその要望に応じて変更できることは理解されるものである。
【００２１】
ワイヤ２００を引き裂き導電性バンプ２００ｂをワイヤ２００の残りから分離する前に本プロセスではワイヤの弛み長さ２００ｅを提供することによって、望ましいワイヤテール長さ２００ｄが提供される。このように、ショートテール（ボンディングツール２０２のの先端部から垂下する次のフリーエアボールを形成するのに十分なワイヤがない状態）の可能性が大幅に減少する。このように、分離が早すぎるために起こる困難な事態の危険性を実質的に伴わすに、水平平滑化の望ましいレベルが図２の工程６で達成される。
【００２２】
図２の工程６での平滑化はかなり変化させることが可能である。例えば、平滑化動作は、図２に示すようにボンディングツール２０２の上面を横切るボンディングツール２０２の単一の水平運動からなる。しかしながら、前記平滑化動作に複数の運動（例えば、前後に、異なる方向など）を提供することもできる。更に、前記平滑化運動は、図６に示すように完全に水平であるか、または水平および垂直（例えば、上方または下方）の両方の要素を有するようにすることもできる。このようにして、前記平滑化面に望むような所定の方向で勾配を付けることもできる。更に、図６の平滑化工程と、工程５のボンディングツール２０２の下降とを組み合わせて単一（例えば、同時）運動にすることもできる。すなわち、ボンディングツール２０２の運動が角度の付いた経路をたどり、これにより工程５の下降と工程６の平滑化が単一運動で完了する。
【００２３】
導電性バンプの上面の水平平滑化の望ましいレベルを達成することが今やできるため、より望ましい導電性バンプが提供される。図３Ａ〜３Ｂを参照して、従来技術に従って形成された導電性バンプ１００ｃの側面および上面ブロック略図が提供されている。これらの図面は一例にすぎず、前記導電性バンプの実際のサイズを図示することを目的としたものではない。導電性バンプ１００ｃは、ボンディング位置（例えば、図１のボンディング位置１０６）にボンディングされる下面１００ｃ２と、（例えば、図１の工程４を使用して）平滑化された上面１００ｃ１とを含む。導電性バンプ１００ｃの上面を見ても理解するように、上面１００ｃ１の領域は、下面１００ｃ２より著しく小さい。例えば、上面１００ｃ１の表面積は、下面１００ｃ２の表面積の５０〜８０％の間である。
【００２４】
図３Ｃ〜３Ｄを参照して、本発明の例示的な実施形態に従って形成された導電性バンプ２００ｃの側面および上面ブロック略図が提供されている。これらの図面は一例にすぎず、前記導電性バンプの実際のサイズを図示することを目的としたものではない。導電性バンプ２００ｃはボンディング位置（例えば、図２のボンディング位置２０６）にボンディングされる下面２００ｃ２と、（例えば、図２の工程６を使用して）平滑化された上面２００ｃ１とを含む。導電性バンプ２００ｃの上面を見ても理解するように、上面２００ｃ１は、下面２００ｃ２とほとんど同じ面積を占めている。例えば、上面２００ｃ１は、下面１００ｃ２の表面積の８０〜９８％の間であり、あるいは下面１００ｃ２の表面積の９０〜９８％である。前記導電性バンプの下面と比較して当該バンプの上面の相対的表面積のこの増加は、少なくとも部分的には本発明に従って可能とされる増大した水平平滑化に起因する。
【００２５】
本発明の導電性バンプの形成は、数多くの用途で使用することができる。例えば、前記バンプはフリップチップ接続に関連して使用することができる。別の例示的な用途は、装置の水試験（ｗａｔｅｒ  ｔｅｓｔｉｎｇ  ｏｆ  ｄｅｖｉｃｅｓ）に関連する導電性バンプである。前記導電性バンプのさらに別の例示的な使用は、スタンドオフとしてである。例えば、本発明の導電性バンプは、積層ダイワイヤボンディングの関連としてのスタンドオフとして使用することができる。更に、本発明の導電性バンプは、図４Ａ〜４Ｂに図示するようなスタンドオフ・ステッチ・ボンディング（すなわち、ＳＳＢボンディング）に関連してスタンドオフとして使用することもできる。
【００２６】
図４Ａは、ボンディング位置４０６ａ（例えば、半導体ダイ４０６のダイパッド４０６ａ）に形成された導電性バンプ４００ｃを図示する。半導体ダイ４０６は基板４０８（例えば、リードフレーム）によって支持されている。例えば、導電性バンプ４００ｃは、図２に説明される方法または本発明に従った別の方法で形成されている。この時点で、ボンディング位置４０８ａ（例えば、リードフレーム４０８のリードフィンガ４０８ａ）を導電性バンプ４００ｃと電気的に接続することが望ましい。図４Ｂは、リードフィンガ４０８ａと導電性バンプ４００ｃとの間に電気的相互接続を提供する連続的なワイヤループ４１０を図示する。当業者であれば理解するように、ボンディングされた部分４１０ａ（例えば、第１のボンド４１０ａ）がリードフィンガ４０８ａ上に形成される。次に、（第１のボンド４１０ａから延長された）所定の長さのワイヤ４１０ｂが、導電性バンプ４００ｃに向かって伸長される。次に、ワイヤ部分４１０ｃは導電性バンプ４００ｂ上にボンディングされる（例えば、第２のボンド４１０ｃがステッチボンドとして形成される）。このように、導電性バンプ４００ｂは、ワイヤループ４１０のスタンドオフとしての機能を果たす。
【００２７】
ワイヤ部分４１０ｃ（例えば、第２のボンド４１０ｃ）の導電性バンプ４００ｃへのボンディングは、閉ループ制御プロセスである。例えば、前記ボンディングツールのｚ−位置が監視され、ワイヤ部分４１０ｃの導電性バンプ４００ｃへのボンディングの間に適用される超音波エネルギーは、前記ボンディングツールが所定のｚ−位置に到達すると停止される。より具体的には、導電性バンプ４００ｃ上に第２のボンド４１０ｃが形成される前に、前記ボンディングツールが導電性バンプ４００ｃに向かって下降する。特定のｚ−位置での前記ボンディングツール（前記ボンディングツールによって運ばれるワイヤ部分４１０ｃを含む）と導電性バンプ４００ｃとの間の衝突の後、基準位置が設定される（前記基準位置は、数ある中で例えば衝突ｚ-位置、前記衝突位置の僅かに上方のｚ-位置、平滑化ｚ-位置、超音波エネルギーが第２のボンド形成の間適用されるｚ-位置、前記ボンディングツールと前記バンプとの衝突の後の所定の時間後のｚ-位置である）。次に、前記超音波エネルギーを適用して、第２のボンド４１０ｃが形成される、すなわち、ワイヤ部分４１０ｃを導電性バンプ４００ｃにボンディングする（前記超音波エネルギーは、衝突の前、衝突後、前記ボンディングツールが前記基準位置に到達後等に作動される）。
【００２８】
次に、前記超音波エネルギーは、前記ボンディングツールが導電性バンプ４００ｃ中にあまり深く入り込まないように、前記ボンディングツールが所定のｚ-位置に到達すると、（例えば、所定の時間遅延とともにまたは時間遅延を伴わずに）停止される（または、例えば、超音波のエネルギーレベルの少なくとも５０％に減少される）。例えば、前記所定のｚ-位置は、基準ｚ-位置に関連して選択される。すなわち、前記ボンディングツールが選択された基準位置に到達した後、（例えば、ｚ軸エンコーダまたは他の技術を使用して）前記ｚ-位置が監視され、前記ボンディングツールが前記所定の位置に到着する時点が決定される。当然のことながら、前記所定のｚ-位置（および／または前記基準ｚ−位置）を決定する他の技術が本発明の範囲内で考えられる。
【００２９】
本明細書で開示される本発明の技術は、特に銅線ボンディングに適用される。銅線は、従来のバンピング技術を使用した場合ショートテール不良の可能性を悪化させる傾向がある特定の物理的性質を持っている。このように、本発明は、銅線バンピングおよびボンディングプロセスに例外的な利益を提供する。言うまでもなく、本発明の技術はまた、他の種類のワイヤボンディング（例えば金、アルミニウム、およびパラジウムをコーティングした銅線ボンディング）にも適用可能である。
【００３０】
本発明は、特定の例示的方法の工程に関して所定の順序で説明されてきたが、これらに限定されるものではない。特定の前記工程に、本発明の範囲内で再配列もしくは省く、または追加工程を追加することもできる。
【００３１】
本発明が明細書の中で特定の実施形態を参照しながら解説および説明されているが、本発明は示された詳細に限定されることを意図するものではない。寧ろ、細部にわたるさまざまな修正が特許請求の範囲の範囲および均等な範囲内で、本発明から逸脱しないで行われるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ−Ｂ】
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【図３Ｃ−Ｄ】
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【図４Ａ−Ｂ】
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