(57)【要約】【課題】接続の信頼性が良好であるバンプを形成可能なボンディングツールと、接続の信頼性が良好となるバンプを形成可能なバンプの形成方法を提供する。【解決手段】ボンディングツールを用いてバンプを形成するバンプの形成方法であって、前記ボンディングツールのワイヤ穴から突出されるボンディングワイヤを第１の方向に折り曲げ、前記ボンディングツールの第１の溝部で押し付ける第１の工程と、前記ボンディングワイヤを第２の方向に折り曲げ、前記ボンディングツールの第２の溝部で押し付ける第２の工程と、を有することを特徴とするバンプの形成方法。【選択図】図６Ｇ
2008028236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディングワイヤによってバンプを形成するためのボンディングツールであって、
供給される前記ボンディングワイヤが突出されるワイヤ穴と、
前記ワイヤ穴の第１の側と第２の側に形成された、突出した前記ボンディングワイヤを押し付けるための溝部と、を有することを特徴とするボンディングツール。
【請求項２】
前記溝部が、前記ワイヤ穴を挟んで対向するように形成されていることを特徴とする請求項１記載のボンディングツール。
【請求項３】
前記溝部の長さが、前記第１の側と前記第２の側で同じであることを特徴とする請求項１または２記載のボンディングツール。
【請求項４】
前記溝部に、前記ボンディングワイヤを切断するための突起部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のボンディングツール。
【請求項５】
ボンディングツールを用いてバンプを形成するバンプ形成方法であって、
前記ボンディングツールのワイヤ穴から突出されるボンディングワイヤを第１の方向に折り曲げ、前記ボンディングツールの第１の溝部で押し付ける第１の工程と、
前記ボンディングワイヤを第２の方向に折り曲げ、前記ボンディングツールの第２の溝部で押し付ける第２の工程と、を有することを特徴とするバンプ形成方法。
【請求項６】
前記第１の溝部と前記第２の溝部が、前記ワイヤ穴を挟んで対向するように形成されていることを特徴とする請求項５記載のバンプ形成方法。
【請求項７】
前記第１の溝部と前記第２の溝部の長さが同じであることを特徴とする請求項５または６記載のバンプ形成方法。
【請求項８】
前記溝部に形成された突起部により、前記ボンディングワイヤを切断する工程をさらに有することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項記載のバンプ形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディングワイヤを用いたバンプ形成に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や配線基板では、デバイスや配線と接続された電極パッド上には、バンプと呼ばれる突起状の接続端子が形成され、接続対象と接続される方法がとられる場合がある。例えば、上記のバンプは、様々な方法で形成することが可能であるが、例えばワイヤーボンダーを用いると、容易にバンプを形成することが可能である。
【０００３】
図１Ａ〜図１Ｄは、半導体チップ上の導電層（電極パッド）上に、ボンディングツール（キャピラリ）を用いてバンプを形成する方法を、手順を追って示した図である。
【０００４】
まず、図１Ａに示す工程では、キャピラリ１からボンディングワイヤ２を突出させ、さらに電極３とボンディングワイヤ２の間に放電を生じさせることで、図１Ｂに示すように、ボンディングワイヤ２の先端に球状部２Ａを形成する。
【０００５】
次に、図１Ｃに示す工程において、キャピラリ１を降下させて球状部２Ａを半導体チップ４に形成された電極パッド５に押し付ける。この場合、超音波振動を加えると好適である。
【０００６】
次に、図１Ｄに示す工程において、キャピラリ１を上昇させてボンディングワイヤを切断し、バンプ２Ｂを形成することができる。
【０００７】
しかし、上記のキャピラリを用いたボールボンディングによる方法では、形成できるバンプ２Ｂの径ｄの微細化が困難になる問題があった。
【０００８】
例えば、ボールボンディングでは、バンプの径ｄは、ボンディングワイヤの径の２倍程度が微細化の下限である。このため、さらなるバンプの微細化や、または狭ピッチでバンプを形成することが困難となっていた。
【０００９】
そこで、上記のボールボンディングによらず、ウェッジツールを用いたウェッジボンディングによってバンプを形成する方法が提案されていた（例えば特許文献１参照）。上記の特許文献１では、ボンディングワイヤを折り曲げて電極パッドに押し付けることで、バンプを形成する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−１０２９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、従来のウェッジツールを用いた場合には、バンプ形成が困難になる場合があった。図２は、従来のウェッジツールを用いてバンプを形成する方法を模式的に示した図である。本図には、半導体チップ４上の電極パッド５に、ウェッジツール１１を用いてバンプを形成する方法を模式的に示している。
【００１１】
上記のウェッジツール１１には、ボンディングワイヤ２が挿通されるワイヤ穴１２が電極パッドに対して斜めになるように形成されている。例えば、通常のワイヤボンディングにおいては、ワイヤ穴１２から突出されるボンディングワイヤ２が、ウェッジツール１１の押しつけ部ａによって電極パッドに押し付けられ、必要に応じて超音波振動が加えられてボンディングワイヤの接合が行われる。
【００１２】
しかし、バンプを形成する場合には、図２に示すように、ボンディングワイヤ２を折り曲げて、押し付け部ａで押し付けて電極パッドに接合した後、さらに最初の接合時と逆の方向に折り曲げて重ねる必要がある。この場合、ウェッジツール１１の領域ｂは、ボンディングワイヤの押し付けに用いるには面積（長さ）が小さく、安定にボンディングワイヤを押し付けることが困難となる問題があった。
【００１３】
また、上記のバンプ形成にあたっては、ボンディングワイヤ２を折り曲げる角度を大きくする必要が生じてしまい、安定にボンディングワイヤ２を折り曲げることが困難となる問題があった。
【００１４】
このため、図２に示すように、従来のウェッジツールによってボンディングワイヤを折り曲げて積層し、バンプを形成しようとする場合には、ボンディングワイヤの接合が不十分となって、バンプの接続の信頼性が低下してしまう懸念が生じていた。
【００１５】
そこで、本発明では、上記の問題を解決した新規で有用なボンディングツールと、バンプの形成方法を提供することを統括的課題としている。
【００１６】
本発明の具体的な課題は、接続の信頼性が良好であるバンプを形成可能なボンディングツールと、接続の信頼性が良好となるバンプを形成可能なバンプの形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１の観点では、上記の課題を、ボンディングワイヤによってバンプを形成するためのボンディングツールであって、供給される前記ボンディングワイヤが突出されるワイヤ穴と、前記ワイヤ穴の第１の側と第２の側に形成された、突出した前記ボンディングワイヤを押し付けるための溝部と、を有することを特徴とするボンディングツールにより、解決する。
【００１８】
本発明によれば、接続の信頼性が良好であるバンプが形成可能となる。
【００１９】
また、前記溝部が、前記ワイヤ穴を挟んで対向するように形成されていると、バンプ形成が容易となり、好ましい。
【００２０】
また、前記溝部の長さが、前記第１の側と前記第２の側で同じであると、バンプ形成が容易となり、好ましい。
【００２１】
また、前記溝部に、前記ボンディングワイヤを切断するための突起部が形成されていると、ボンディングワイヤの切断が容易となり、好ましい。
【００２２】
また、本発明の第２の観点では、上記の課題を、ボンディングツールを用いてバンプを形成するバンプ形成方法であって、前記ボンディングツールのワイヤ穴から突出されるボンディングワイヤを第１の方向に折り曲げ、前記ボンディングツールの第１の溝部で押し付ける第１の工程と、前記ボンディングワイヤを第２の方向に折り曲げ、前記ボンディングツールの第２の溝部で押し付ける第２の工程と、を有することを特徴とするバンプ形成方法により、解決する。
【００２３】
本発明によれば、接続の信頼性が良好であるバンプが形成可能となる。
【００２４】
また、前記第１の溝部と前記第２の溝部が、前記ワイヤ穴を挟んで対向するように形成されていると、バンプ形成が容易となり、好ましい。
【００２５】
また、前記第１の溝部と前記第２の溝部の長さが同じであると、バンプ形成が容易となり、好ましい。
【００２６】
また、前記溝部に形成された突起部により、前記ボンディングワイヤを切断する工程をさらに有すると、ボンディングワイヤの切断が容易となり、好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、接続の信頼性が良好であるバンプを形成可能なボンディングツールと、接続の信頼性が良好となるバンプを形成可能なバンプの形成方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明によるボンディングツールは、ボンディングワイヤによってバンプを形成するためのボンディングツールであって、供給される前記ボンディングワイヤが突出されるワイヤ穴と、前記ワイヤ穴の第１の側と第２の側に形成された、突出した前記ボンディングワイヤを押し付けるための溝部と、を有することを特徴としている。
【００２９】
上記のボンディングツールによれば、ボンディングワイヤを異なる方向に折り曲げて積層し、接合することによってバンプを形成することが容易となる。すなわち、本発明によるボンディングツールでは、前記第１の側の溝部と前記第２の側の溝部を有するために、ボンディングワイヤを異なる複数の方向に折り曲げて積層する場合においても、ボンディングワイヤの押し付け（加圧）が容易となっている。
【００３０】
このため、接続の信頼性が良好であるバンプを容易に形成することが可能となる。また、従来のボールボンディングによるバンプ形成方法と比較して、より微細化されたバンプを狭ピッチで形成することが可能となる。
【００３１】
次に、上記のボンディングツールの形態の一例と、当該ボンディングツールを用いたバンプ形成方法の一例について、図面に基づき説明する。
【実施例１】
【００３２】
図３Ａは、本発明の実施例１によるボンディングツール１００を模式的に示した図であり、図３Ｂは、図３ＡのＡ−Ａ断面図である。図３Ａ，図３Ｂを参照するに、本実施例によるボンディングツール１００は、供給されるボンディングワイヤ２０１が突出されるワイヤ穴１０１と、ワイヤ穴１０１の両側（図３Ａ中、左側と右側）に形成された溝部１０２、１０３とを有するように構成されている。
【００３３】
上記の溝部１０２、１０３は、ワイヤ穴１０１から突出したボンディングワイヤ２０１が導電層（バンプが形成される電極パッド）に押しつけられる場合に、ボンディングワイヤが保持されるように形成されている。
【００３４】
このため、上記のボンディングツール１００によれば、ボンディングワイヤを異なる方向に折り曲げて積層し、接合することによってバンプを形成することが容易となる。すなわち、ボンディングツール１００が、溝部１０２と溝部１０３を有するために、ボンディングワイヤ２０１を異なる複数の方向に折り曲げて積層する場合においても、ボンディングワイヤの押し付け（加圧）が容易となっている。
【００３５】
例えば、バンプを形成するにあたっては、上記のボンディングツール１００は以下のようにして用いられる。まずボンディングワイヤ２０１の突出した部分を、図３Ａ中で左側に曲がるように折り曲げ、溝部１０２によって折り曲げたボンディングワイヤ２０１を電極パッド（バンプが形成される導電層）に押し付ける。上記の折り曲げの後に、さらにボンディングワイヤ２０１を折り返すようにして逆の方向に折り曲げる。次に、ボンディングワイヤ２０１の折り曲げられた上層部分を、当該上層部分の下層となる、電極パッド上に接合されたボンディングワイヤに押し付ける。
【００３６】
このようにして、ボンディングワイヤによって容易に電極パッド上にバンプを形成することが可能となる。上記の方法によれば、例えばマスクのパターニング（印刷、リソグラフィなど）により、バンプを形成する場合に比べて形成方法が単純であり、低コストで簡単にバンプを形成することが可能である。また、従来のボールボンディングによるバンプ形成方法と比較して、より微細化されたバンプを狭ピッチで形成することが可能となる。
【００３７】
また、従来のウェッジツールと比較すると、上記のボンディングツール１００においては、ワイヤ穴１０１の両側にボンディングワイヤ２０１を保持する（押し付ける）ための溝部（保持部）１０２、１０３が形成されていることが特徴である。このため、ボンディングワイヤ２０１を異なる方向に折り曲げて積層した場合であっても、安定にボンディングワイヤ２０１を押し付けることが可能である。
【００３８】
また、上記の溝部１０２と溝部１０３は、ワイヤ穴１０１を挟んで対向するように形成されていることが好ましく、この場合にボンディングワイヤを折り返して積層することが容易となる。また、溝部１０２の長さＤ１と、溝部１０３の長さＤ２が同じであると、双方の溝部による押し付けのばらつきが少なく、好適である。
【００３９】
また、ボンディングツール１００を構成する材料としては、例えば、ＷＣ（タングステンカーバイト）、ＴｉＣ（チタンカーバイド）などの金属化合物、焼結アルミナなどのセラミック材料などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【００４０】
また、図４は、上記のボンディングツール１００を用いたボンディング装置３００の概略図である。上記のボンディング装置３００によって、半導体チップ３０１上に形成された電極パッド３０２上に、バンプ３０３を形成することが可能となる。
【００４１】
上記のボンディング装置３００においては、ボンディングツール１００は、ホーン２０２に装着されて用いられる。上記のホーン２０２は、図示を省略する稼働手段によって複数の電極パッド上を移動し、バンプが形成されるように上下方向、または水平方向に稼働される。
【００４２】
また、ボンディングツールは、上記の構造に限定されず、様々に変形・変更してもよい。例えば、図５は、図３Ａに示したボンディングツール１００の変形例である。ただし、先に説明した部分には同一の符号を付し、説明を省略する。本図に示すように、例えば溝部１０３に突起部１０４を設けることで、ボンディングワイヤ２０１の切断が容易となる効果を奏する。
【００４３】
次に、図６Ａ〜図６Ｈを用いて、上記のボンディングツール１００（ボンディング装置３００）を用いたバンプの形成方法について、手順を追って説明する。ただし、以下の図中では、先に説明した部分には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
【００４４】
まず、図６Ａに示す工程において、ボンディングツール１００のワイヤ穴１０１から、例えばＡｕよりなるボンディングワイヤ２０１を突出させる。
【００４５】
次に、図６Ｂに示す工程において、ボンディングツール１００を図中右下方向に降下させる。ボンディングツール１００の降下により、突出したボンディングワイヤ２０１を、半導体チップ３０１上の電極パッド３０２に接触させながら、図中左方向（溝部１０２側）に折り曲げる。
【００４６】
次に、図６Ｃに示す工程において、さらにボンディングツール１００を降下させ、溝部１０２によって、折り曲げられたボンディングワイヤ２０１を保持しながら電極パッド３０２に押し付け、十分に加圧する。ここで、ボンディングワイヤ２０１が電極パッド３０２に接合される。なお、本図に示す工程において、ボンディングツール１００に超音波振動を加えると好適であり、電極パッド３０２（半導体チップ３０１）を加熱するとさらに好ましい。
【００４７】
次に、図６Ｄに示す工程において、ボンディングツール１００を図中右上方向に上昇させ、さらにワイヤ穴１０１からボンディングワイヤ２０１を引き出す。
【００４８】
次に、図６Ｅに示す工程において、ボンディングツール１００を図中左下方向に降下させて、引き出されたボンディングワイヤ２０１を、図６Ｂ〜図６Ｃに示した工程で折り曲げられた方向と逆の方向に折り曲げる。
【００４９】
次に、図６Ｆに示す工程において、さらにボンディングツール１００を降下させ、溝部１０３によってボンディングワイヤ２０１の折り曲げられた上層部分を保持しながら、さらに溝部１０３によって当該上層部分を、当該上層部分の下層となる、電極パッド３０２上に接合されたボンディングワイヤに押し付ける。ここで、上記の上層部分が十分に加圧されることで、折り曲げられた上層のボンディングワイヤが、下層のボンディングワイヤに接合される。
【００５０】
なお、本図に示す工程において、ボンディングツール１００に超音波振動を加えると好適であり、電極パッド３０２（半導体チップ３０１）を加熱するとさらに好ましい。
【００５１】
次に、図６Ｇに示す工程においてボンディングツール１００を上昇させ、図６Ｈに示す工程においてもさらにボンディングツール１００を上昇させることで、ボンディングワイヤ２０１を切断する。この結果、電極パッド３０２上に接合されたバンプ３０３を形成することができる。
【００５２】
また、図６Ｈに示したボンディングワイヤを切断する工程においては、先に図５で示したように、突起部１０４が溝部１０３に形成されているとボンディングワイヤの切断が容易となり、好ましい。なお、ボンディングワイヤの切断は突起部が形成されていなくても可能である。
【００５３】
上記のバンプ形成方法によれば、ボンディングワイヤ２０１を異なる方向に折り曲げて積層し、接合することによってバンプを形成することが容易となる効果を奏する。また、折り曲げて積層されたボンディングワイヤ２０１は、下層（１層目）が溝部１０２により、上層（２層目）が溝部１０３により、十分に押し付けられる（加圧される）。したがって、ボンディングワイヤ２０１の接合状態が良好であり、電気的な接続の信頼性が良好となる効果を奏する。
【００５４】
また、上記のバンプ形成方法によれば、以下の図７〜図８で説明するように、従来のボールボンディングによるバンプ形成方法と比較して、微細化されたバンプを狭ピッチで配列させることが可能となる。
【００５５】
図７は、従来のボールボンディングにより、電極パッド４０２上に形成されたバンプ４０３の平面図であり、当該平面図のＢ−Ｂ断面図を図中の上部に示している。また、図８は、本実施例によるバンプの形成方法により、電極パッド３０２上に形成されたバンプ３０３の平面図であり、当該平面図のＣ−Ｃ断面図を図中の上部に示している。
【００５６】
図７、図８を比較すると、図７に示す本実施例によるバンプ３０３では、ボンディングワイヤを折り曲げる方向に直交する方向に対するボンディングワイヤの広がりが抑制されていることがわかる。このため、従来例のバンプの設置のピッチＰ１に対して、本実施例ではバンプの設置のピッチＰ２を小さくすることが可能となっている。
【００５７】
また、上記の実施例においては、ボンディングワイヤ２０１はＡｕ線よりなる場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、他の材料よりなる導線を用いてもよい。
【００５８】
また、上記の実施例においては、半導体チップ上の電極パッド上にバンプを形成する場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば配線基板やマザーボードなど、他の電子部品にバンプを形成する場合に適用することも可能である。
【００５９】
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明によれば、接続の信頼性が良好であるバンプを形成可能なボンディングツールと、接続の信頼性が良好となるバンプを形成可能なバンプの形成方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１Ａ】従来のバンプ形成方法を示す図（その１）である。
【図１Ｂ】従来のバンプ形成方法を示す図（その２）である。
【図１Ｃ】従来のバンプ形成方法を示す図（その３）である。
【図１Ｄ】従来のバンプ形成方法を示す図（その４）である。
【図２】従来のバンプ形成方法の問題点を示す図である。
【図３Ａ】実施例１によるボンディングツールを示す図（その１）である。
【図３Ｂ】実施例１によるボンディングツールを示す図（その２）である。
【図４】図３Ａのボンディングツールを用いたバンプ形成の概略を示す図である。
【図５】図３Ａのボンディングツールの変形例である。
【図６Ａ】図３Ａのボンディングツールによるバンプ形成方法を示す図（その１）である。
【図６Ｂ】図３Ａのボンディングツールによるバンプ形成方法を示す図（その２）である。
【図６Ｃ】図３Ａのボンディングツールによるバンプ形成方法を示す図（その３）である。
【図６Ｄ】図３Ａのボンディングツールによるバンプ形成方法を示す図（その４）である。
【図６Ｅ】図３Ａのボンディングツールによるバンプ形成方法を示す図（その５）である。
【図６Ｆ】図３Ａのボンディングツールによるバンプ形成方法を示す図（その６）である。
【図６Ｇ】図３Ａのボンディングツールによるバンプ形成方法を示す図（その７）である。
【図６Ｈ】図３Ａのボンディングツールによるバンプ形成方法を示す図（その８）である。
【図７】従来のバンプ形成方法により形成されたバンプを示す図である。
【図８】実施例１によるボンディングツールにより形成されたバンプを示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１００  ボンディングツール
１０１  ワイヤ穴
１０２，１０３  溝部
１０４  突起部
２０１  ボンディングワイヤ
３００  ボンディング装置
３０１  半導体チップ
３０２  電極パッド
３０３  バンプ
【図１Ａ】
2008028236.tif 000003
【図１Ｂ】
2008028236.tif 000004
【図１Ｃ】
2008028236.tif 000005
【図１Ｄ】
2008028236.tif 000006
【図２】
2008028236.tif 000007
【図３Ａ】
2008028236.tif 000008
【図３Ｂ】
2008028236.tif 000009
【図４】
2008028236.tif 000010
【図５】
2008028236.tif 000011
【図６Ａ】
2008028236.tif 000012
【図６Ｂ】
2008028236.tif 000013
【図６Ｃ】
2008028236.tif 000014
【図６Ｄ】
2008028236.tif 000015
【図６Ｅ】
2008028236.tif 000016
【図６Ｆ】
2008028236.tif 000017
【図６Ｇ】
2008028236.tif 000018
【図６Ｈ】
2008028236.tif 000019
【図７】
2008028236.tif 000020
【図８】
2008028236.tif 000021