[go: up one dir, main page]

JPH0243747A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JPH0243747A
JPH0243747A JP63193399A JP19339988A JPH0243747A JP H0243747 A JPH0243747 A JP H0243747A JP 63193399 A JP63193399 A JP 63193399A JP 19339988 A JP19339988 A JP 19339988A JP H0243747 A JPH0243747 A JP H0243747A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
metal ball
electrode layer
metal wire
wire
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63193399A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoaki Tsumura
清昭 津村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP63193399A priority Critical patent/JPH0243747A/en
Publication of JPH0243747A publication Critical patent/JPH0243747A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H10W72/0711
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45147Copper (Cu) as principal constituent
    • H10W72/07141
    • H10W72/075
    • H10W72/07521
    • H10W72/07551
    • H10W72/50
    • H10W72/536
    • H10W72/5363
    • H10W90/756

Landscapes

  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a semiconductor device provided with an electrode junction structure quite high in reliability by a method wherein a metal ball bonded to a semiconductor chip electrode layer has a structure plastically deformed so that a continuously, gently changing concave surface is present at its connection with a metal wire. CONSTITUTION:This is a semiconductor device with a metal wire 2 bonded to a semiconductor chip electrode layer 8, wherein a metal ball 4 is formed at the end of the metal wire 2 and bonded to the electrode layer 8, an alloy layer 17 is formed along the boundary between the metal ball 4 and the electrode layer 8, and the metal ball 4 is so plastically deformed that there is a continuously, gently changing concave surface 15 on its connection with the metal wire 2. For example, an electrode junction of a structure described above may be embodied using a capillary chip 1 as illustrated. Such a capillary chip 1 should have, along the circumference of the opening at its end, a chamfering section 13 equipped with a convex surface continuously, gently changing from the inner wall of an insertion hole 22 toward a load plane 14.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体装置に係り、特に半導体装置の電極
層上に金属ワイヤ先端の金属ボールを接合させたボンデ
ィング部の形状に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device, and particularly to the shape of a bonding portion in which a metal ball at the tip of a metal wire is bonded onto an electrode layer of a semiconductor device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に、この種のボンディングは、第6図(a)〜(e
)に示されるような工程に従って行われる。
Generally, this type of bonding is performed in FIGS.
).

まず、キャピラリチップ(1)内を挿通する銅等の金属
ワイヤ(2)の先端部にトーチ(3〉により加熱して金
属ボール(4)を形成した後(第6図(a))、キャピ
ラリチップ(1)を降下させて金属ボール(4)を銅系
リードフレーム(5)のダイスパッド(6)上に配置さ
れている半導体チップ(7)のアルミニウム電極層(8
)上に圧接し塑性変形させる(第611(b))、この
とき、ダイスパッド(6)はヒートブロック(9)上に
配置されており、半導体チップ(7)はこのヒートブロ
ック(9)によって温度300〜400℃に加熱される
と共にキャピラリチップ(1)には振動装置(図示せず
)により超音波振動が印加される。これにより、金属ボ
ール(4)と電極層(8)の両金属元素が相互拡散し、
金属ボール(4)は電極層(8)に接合される。
First, the tip of a metal wire (2) made of copper or the like that is inserted into the capillary chip (1) is heated with a torch (3) to form a metal ball (4) (Fig. 6(a)). The chip (1) is lowered and the metal ball (4) is placed on the aluminum electrode layer (8) of the semiconductor chip (7) placed on the die pad (6) of the copper lead frame (5).
) and plastically deformed (No. 611(b)). At this time, the die pad (6) is placed on the heat block (9), and the semiconductor chip (7) is deformed by the heat block (9). The capillary chip (1) is heated to a temperature of 300 to 400°C, and ultrasonic vibration is applied to the capillary chip (1) by a vibration device (not shown). As a result, both the metal elements of the metal ball (4) and the electrode layer (8) interdiffuse,
The metal ball (4) is joined to the electrode layer (8).

次に、キャピラリチップ(1)を上昇させつつその先端
部から金属ワイヤ(2)を繰り出しな後〈第6図(C)
)、リードフレーム(5)のインナーリード(10)上
にキャピラリチップ(1)を降下させて金属ワイヤ(2
)をインナーリード(10)のワイヤ接続面(11)上
に圧接しく第6図(d)〉、金属ワイヤ(2)のルーピ
ングを行う、このとき、インナーリード(10)はヒー
トブロック(9)上に配置されて温度300〜400℃
に加熱されると共にキャピラリチップ(1)には振動装
M(図示せず)により超音波振動が印加される。これに
より、金属ワイヤ(2)とインナーリード(10)のワ
イヤ接続面(11)の両金属元素が相互拡散し、金属ワ
イヤ(2)とワイヤ接続面(11)とが接合される。
Next, while raising the capillary tip (1), let out the metal wire (2) from its tip (Fig. 6 (C)).
), the capillary tip (1) is lowered onto the inner lead (10) of the lead frame (5) and the metal wire (2
) onto the wire connection surface (11) of the inner lead (10) and loop the metal wire (2) as shown in FIG. 6(d). At this time, the inner lead (10) is connected to the heat block (9). Placed on top temperature 300~400℃
At the same time, ultrasonic vibration is applied to the capillary tip (1) by a vibrator M (not shown). As a result, the metal elements of the metal wire (2) and the wire connection surface (11) of the inner lead (10) are interdiffused, and the metal wire (2) and the wire connection surface (11) are bonded.

その後、クランパ(12)により金属ワイヤ(2)を固
定しながらキャピラリチップ〈1)を上昇させて金属ワ
イヤ(2)を切断する (第6図(e))。
Thereafter, while fixing the metal wire (2) with the clamper (12), the capillary tip (1) is raised to cut the metal wire (2) (FIG. 6(e)).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

このようにしてワイヤボンディングが行なわれるが、従
来のキャピラリチップ(1)の先端部は第7図(a)及
び(b)に示すように角度45°の円すい状の面取り部
〈13)を有していた。
Wire bonding is performed in this way, and the tip of the conventional capillary tip (1) has a conical chamfered part (13) at an angle of 45°, as shown in FIGS. 7(a) and (b). Was.

従って、このようなキャピラリチップ(1)により金属
ボール〈4)を塑性変形して形成される金属ボール(4
)と電極層(8)の接合部は第8図のような構造となっ
ていた。すなわち、金属ボール(4)は、キャピラリチ
ップ(1)の円すい状の面取り部(13)と平坦な荷重
面(14)とによりそれぞれ荷重が加えられて形成され
た円すい面(15)と平坦面(16)とを有し、この金
属ボール(4)の下部に銅 アルミニウム合金からなる
合金層(17)が形成される。なお、電極層(8)の下
部にはSiや絶縁膜などの電極下地層(18)が形成さ
れている。
Therefore, the metal ball (4) is formed by plastically deforming the metal ball (4) using such a capillary tip (1).
) and the electrode layer (8) had a structure as shown in FIG. That is, the metal ball (4) has a conical surface (15) and a flat surface formed by applying a load to the conical chamfer (13) and flat load surface (14) of the capillary tip (1), respectively. (16), and an alloy layer (17) made of a copper-aluminum alloy is formed below the metal ball (4). Note that an electrode base layer (18) such as Si or an insulating film is formed below the electrode layer (8).

ところで、金属ボール(4)圧接時に金属ボール(4)
に加わる荷重のベクトル(19)(第7(2I参照)は
キャピラリチップ(1)の面取り部(13)と荷重面(
14)によって決まり、面取り部(13)では接合部の
中心付近に向かい、荷重面(14)では電極層(8)の
面に垂直となる。従って、金属ボール(4)を形成する
銅等の金属元素の滑り方向が一意的に固定され、合金層
(17)が生成する前の金属ボール(4)の裏面には、
第9図に示すように接合部の中心付近に滑り線の少ない
核(20)が大きく生じていた。
By the way, when the metal ball (4) is pressed, the metal ball (4)
The vector (19) of the load applied to (7th (see 2I) is the vector (19) of the load applied to
14), and is directed toward the vicinity of the center of the joint at the chamfer (13) and perpendicular to the plane of the electrode layer (8) at the load surface (14). Therefore, the sliding direction of the metal element such as copper forming the metal ball (4) is uniquely fixed, and the back surface of the metal ball (4) before the alloy layer (17) is formed has a
As shown in FIG. 9, a large nucleus (20) with few slip lines was formed near the center of the joint.

その結果、2極層(8)の加熱エネルギーと金属ボール
(4)に加えられる超音波振動エネルギーとにより相互
拡散して形成される合金1(17)は不均一なものとな
り、接合部の信頼性の低下を招くという問題点を有して
いた。
As a result, the alloy 1 (17) formed by mutual diffusion due to the heating energy of the bipolar layer (8) and the ultrasonic vibration energy applied to the metal ball (4) becomes non-uniform, resulting in reliability of the joint. This had the problem of causing a decline in sexual performance.

また、近年の半導体装置の高密度化に伴い、ボンディン
グのための電極部は必然的に小さくなっているので、よ
り小さな金属ボールを用いたボンディングが要求されて
いる。ところが、第7図に示すように、従来のキャピラ
リチップ(1)の面取り部(13)と荷重面(14)と
の境界部(21)では荷重ベクトル(1つ)の方向が急
激に変化するため、金属ボール(4)の大きさが小さい
場合には、このキャピラリチップ(1)の境界部(21
)が金属ボール(4)を突き破って電極層(8)に衝突
してしまう恐れがあった。
Furthermore, with the recent increase in the density of semiconductor devices, the electrode portions for bonding are inevitably becoming smaller, and therefore bonding using smaller metal balls is required. However, as shown in Fig. 7, the direction of the load vector (one) changes rapidly at the boundary (21) between the chamfer (13) and the load surface (14) of the conventional capillary tip (1). Therefore, if the size of the metal ball (4) is small, the boundary part (21
) could break through the metal ball (4) and collide with the electrode layer (8).

この発明はこのような問題点を解消するためになされた
もので、信頼性の高い電極接合部の構造を有する半導体
装置を得ることを目的とする。
The present invention was made to solve these problems, and an object of the present invention is to obtain a semiconductor device having a highly reliable electrode junction structure.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明に係る半導体装置は、半導体チップの2!極層
に金属ワイヤがボンディングされた半導体装置であって
、前記金属ワイヤの先端部に形成されると共に前記電極
層に接合された金属ボールと、前記金属ボールと前記電
極層との境界部に形成された合金層とを備え、前記金属
ボールは前記金属ワイヤとの接続部に連続的に滑らかに
変化する凹曲面が形成されるように塑性変形されたもの
である。
The semiconductor device according to the present invention includes two semiconductor chips! A semiconductor device in which a metal wire is bonded to a pole layer, the metal ball being formed at the tip of the metal wire and bonded to the electrode layer, and the metal ball being formed at the boundary between the metal ball and the electrode layer. The metal ball is plastically deformed so that a continuously smoothly changing concave curved surface is formed at the connection portion with the metal wire.

〔作用〕[Effect]

この発明においては、金属ボールが金属ワイヤとの接続
部に連続的に滑らかに変化する凹曲面を形成するように
塑性変形されるので、金属ボールのtL属組織の滑りは
接合部全体にわたって発生する。従って、金属ボールと
被ボンデイング体との間に均一な合金層が形成される。
In this invention, since the metal ball is plastically deformed to form a continuously smoothly changing concave curved surface at the connection part with the metal wire, slippage of the tL texture of the metal ball occurs over the entire joint part. . Therefore, a uniform alloy layer is formed between the metal ball and the object to be bonded.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

第1図はこの発明の一実施例に係る半導体装置の電極接
合部の断面図である。Si等の絶縁膜からなる電極下地
層(18)の上にアルミニウム等からなる電極層(8)
が形成され、この電極層(8)に銅ボール等の金属ボー
ル(4)が接合されている。
FIG. 1 is a sectional view of an electrode junction of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. An electrode layer (8) made of aluminum or the like is formed on an electrode base layer (18) made of an insulating film such as Si.
is formed, and a metal ball (4) such as a copper ball is bonded to this electrode layer (8).

金属ボール(4)は電極層(8)の表面にほぼ平行な偏
平形状を有し、その下部が電極層(8)に埋め込まれて
いる。金属ボール(4)の上部中心部には銅からなる金
属ワイヤ(2)の一端が一体的に接続されており、金属
ワイヤ(2)の他端はリードフレーム(図示せず)に接
続される。金属ボール(4)と金属ワイヤ(2)との接
続部には、傾きが連続的に滑らかに変化する曲率半径R
の凹曲面部(15)が形成され、この凹曲面部(15)
の外側の金属ボール(4)上に平坦面部(16)が形成
されている。また、金属ボール(4)と電極層(8)と
の境界部には銅・アルミニウム合金からなる合金層(1
7)が形成されている。
The metal ball (4) has a flat shape substantially parallel to the surface of the electrode layer (8), and its lower part is embedded in the electrode layer (8). One end of a metal wire (2) made of copper is integrally connected to the upper center of the metal ball (4), and the other end of the metal wire (2) is connected to a lead frame (not shown). . The connection part between the metal ball (4) and the metal wire (2) has a radius of curvature R whose slope changes continuously and smoothly.
A concave curved surface portion (15) is formed, and this concave curved surface portion (15)
A flat surface portion (16) is formed on the outer metal ball (4). Further, an alloy layer (1
7) is formed.

このような構造の電極接合部は第2図(a)及び(b)
に示すようなキャピラリチップ(1)を用いることによ
り形成することができる。このキャピラリチップ(1)
の先端部には平坦な荷重面(14)が形成されており、
また中心部には金属ワイヤ(2)を挿通するためのホー
ル径D1の挿通孔(22)が設けられている。この挿通
孔(22)は荷重面(14)に開口しており、その開口
周縁部には面取り部(13)が形成されている。この面
取り部(13)は挿通孔(22)内に挿通される金属ワ
イヤ(2)の径D2より小さな曲率半径Rで挿通孔(2
2)の内壁面から荷重面(14)に向かって連続的に滑
らかに変化する凸曲面を有している。
The electrode joints with this structure are shown in Figures 2 (a) and (b).
It can be formed by using a capillary chip (1) as shown in FIG. This capillary tip (1)
A flat loading surface (14) is formed at the tip of the
Further, an insertion hole (22) having a hole diameter D1 is provided in the center for inserting the metal wire (2). This insertion hole (22) is open to the load surface (14), and a chamfered portion (13) is formed at the periphery of the opening. This chamfered portion (13) has a radius of curvature R smaller than the diameter D2 of the metal wire (2) inserted into the insertion hole (22).
2) has a convex curved surface that changes continuously and smoothly from the inner wall surface toward the load surface (14).

このようなキャピラリチップ(1)を用いると共に上述
した第6図(a)〜(e)に示される工程と同様にして
ワイヤボンディングを行った。
Using such a capillary chip (1), wire bonding was performed in the same manner as the steps shown in FIGS. 6(a) to 6(e) described above.

すなわち、まず、キャピラリチップ(1)の挿通孔(2
2)内に金属ワイヤ(2)を挿通し、その金属ワイヤ(
2)の先端部をトーチ(3)により加熱してここに金属
ワイヤ(2)の径D2の1.5〜2.5倍の直径を有す
る金属ボール(4)を形成する0次に、キャピラリチッ
プ(1)を降下させて金属ボール(4)を銅系リードフ
レーム(5)のダイスパッド(6)上に配置されている
半導体チップ(7)のアルミニウム電極層(8)上に位
置させ、さらにキャピラリチップ(1)を降下させて金
属ボール(4)を塑性変形させる。
That is, first, the insertion hole (2) of the capillary tip (1) is opened.
2) Insert the metal wire (2) into the metal wire (
2) is heated with a torch (3) to form a metal ball (4) having a diameter of 1.5 to 2.5 times the diameter D2 of the metal wire (2). lowering the chip (1) and positioning the metal ball (4) on the aluminum electrode layer (8) of the semiconductor chip (7) placed on the die pad (6) of the copper-based lead frame (5); Furthermore, the capillary tip (1) is lowered to plastically deform the metal ball (4).

このとき、キャピラリチップ(1)の面取り部(13)
は曲率半径Rで連続的に滑らかに変化する凸曲面を有し
ているので、金属ボール(4)に加えられる荷重(19
)は連続的に滑らかに変化した方向を有することになる
。また、ダイスバッド(6)はヒートブロック(9)上
に配置されており、半導体チップ(7)はこのヒートブ
ロック(9)によって温度300〜400℃に加熱され
ている。この状態で、キャピラリチップ(1)に振動装
置(図示せず)により超音波振動が印加される。これに
より、金属ボール(4)と電極層(8)の両金属元素が
相互拡散し、金属ボール(4)は電極層(8)に接合さ
れる。
At this time, the chamfered portion (13) of the capillary tip (1)
has a convex curved surface that changes continuously and smoothly with a radius of curvature R, so the load (19
) will have a continuously smoothly changing direction. Further, the dice pad (6) is placed on a heat block (9), and the semiconductor chip (7) is heated to a temperature of 300 to 400°C by this heat block (9). In this state, ultrasonic vibration is applied to the capillary chip (1) by a vibrator (not shown). As a result, the metal elements of both the metal ball (4) and the electrode layer (8) interdiffuse, and the metal ball (4) is joined to the electrode layer (8).

次に、キャピラリチップ(1)を上昇させつつその先端
部から金属ワイヤ(2〉を繰り出した後、リードフレー
ム(5)のインナーリード(1o)上にキャピラリチッ
プ(1)を降下させて金属ワイヤ(2)をインナーリー
ド(10)のワイヤ接続面(11)上に圧接し、金属ワ
イヤ(2)のルーピングを行う、このとき、インナーリ
ード(10)はヒートブロック(9)上に配置されて温
度300〜400℃に加熱されると共にキャピラリチッ
プ(1)には振動装置(図示せず)により超音波振動が
印加される。これにより、金属ワイヤ(2)とインナー
リード(1o)のワイヤ接続面(11)の両金属元素が
相互拡散し、金属ワイヤ(2)はワイヤ接続面(11)
に接合される。
Next, after raising the capillary tip (1) and letting out the metal wire (2) from its tip, the capillary tip (1) is lowered onto the inner lead (1o) of the lead frame (5) and the metal wire (2) is pressed onto the wire connection surface (11) of the inner lead (10), and the metal wire (2) is looped. At this time, the inner lead (10) is placed on the heat block (9). The capillary chip (1) is heated to a temperature of 300 to 400°C, and ultrasonic vibration is applied to the capillary chip (1) by a vibrating device (not shown).This causes the wire connection between the metal wire (2) and the inner lead (1o). Both metal elements on the surface (11) are interdiffused, and the metal wire (2) is connected to the wire connection surface (11).
is joined to.

その後、クランパ(12)により金属ワイヤ(2)を固
定しながらキャピラリチップ(1)を上昇させて金属ワ
イヤ〈2)を切断する。
Thereafter, the metal wire (2) is fixed by the clamper (12) while the capillary tip (1) is raised to cut the metal wire (2).

ところで、上述したように、金属ボール(4)の圧接時
に金属ボール(4)に加わる荷重のベクトル(19)は
キャピラリチップ(1)の凸曲面状の面取り部(13)
により方向が徐々に且つ滑らかに連続的に変化する(第
2図参照)、この分散した荷重は、金属ボール(4)の
キャピラリチップ(1)との接合面付近の金属元素のみ
ならず、金属ボール(4)内部の金属元素にも作用し、
合金層(17)が生成する前の金属ボール(4)の裏面
には第3図に示すように広範囲に滑り線が現れて滑り線
の少ない核(20)は小さいものとなる。その結果、第
1図に示すごとく金属ボール(4)と電極層(8)との
接合部全体にわたって合金層(17)がほぼ均一に形成
される。
By the way, as mentioned above, the vector (19) of the load applied to the metal ball (4) when the metal ball (4) is pressed is the convexly curved chamfered portion (13) of the capillary tip (1).
The direction changes gradually and smoothly continuously (see Figure 2). This distributed load is caused not only by the metal element near the joint surface of the metal ball (4) with the capillary tip (1) but also by the metal element. It also acts on the metal elements inside the ball (4),
As shown in FIG. 3, slip lines appear over a wide range on the back surface of the metal ball (4) before the alloy layer (17) is formed, and the core (20) with few slip lines becomes small. As a result, as shown in FIG. 1, the alloy layer (17) is formed almost uniformly over the entire joint between the metal ball (4) and the electrode layer (8).

尚、キャピラリチップ(1)の挿通孔(22)のホール
径り、と銅ワイヤの径D2との比り、/D2を変化させ
てワイヤボンディングを行い、それぞれの合金層〈17
)の均一度を調べたところ、第4図のような結果が得ら
れた。すなわち、比り、102が13未満の場合には金
属ワイヤは挿通孔(22)内を滑らかに動くことができ
ずにルーピング不可の状態となり、1,5より大きい場
合には合金層(17)の均一度が低下してしまう、従っ
て、ホール径D1と金属ワイヤの径02との比DI/D
2は、1.3〜1.5が最適範囲である。
Incidentally, wire bonding was performed by changing the hole diameter of the insertion hole (22) of the capillary chip (1) and the diameter D2 of the copper wire, /D2, and each alloy layer <17
), the results shown in Figure 4 were obtained. In other words, if 102 is less than 13, the metal wire cannot move smoothly in the insertion hole (22) and cannot be looped, and if it is larger than 1.5, the metal wire cannot move smoothly in the insertion hole (22), and if it is larger than 1.5, the metal wire cannot move smoothly in the insertion hole (22). Therefore, the ratio DI/D between the hole diameter D1 and the metal wire diameter 02
The optimal range for 2 is 1.3 to 1.5.

また、金属ボール(4)の凹曲面部(15)の曲率半径
Rすなわちキャピラリチップく1)の面取り部(13)
の凸曲面の曲率半径Rが金属ワイヤ(2)の径D2より
小さいときに合金層(17)の均一度は優れることが確
認された。
In addition, the radius of curvature R of the concave curved surface portion (15) of the metal ball (4), that is, the chamfered portion (13) of the capillary tip 1)
It was confirmed that the uniformity of the alloy layer (17) is excellent when the radius of curvature R of the convex curved surface is smaller than the diameter D2 of the metal wire (2).

さらに、ボンディング後の金属ボール(4)の高さHと
合金層(17)の厚みTとの関係を第5図の曲線(23
)に示す、ただし、ボンディングは荷重130 gm、
超音波振動の振動数60KHz及び印加時間30m5e
cで行った。この第5図かられかるように、キャピラリ
チップ(1)の凸曲面状の面取り部(13)と平坦な荷
重面(14)とが滑らかに接続しているので、金属ボー
ル(4)の大きさが小さくても荷重が集中して金属ボー
ル(4)を突き破ることはなく、ボンディング後の金属
ボール(4)の高さHを6μ罹程度まで小さくしても正
常なボンディングを行うことができる。従って、超音波
振動エネルギーの効果を最大限に発揮することが可能と
なる。この第5図には、比較参照するために、従来の半
導体装置のti接合部における金属ボール(4)の高さ
Hと合金層(17)の厚みTとの関係が曲!!(24)
で示されている。
Furthermore, the relationship between the height H of the metal ball (4) after bonding and the thickness T of the alloy layer (17) is determined by the curve (23) in FIG.
), however, the bonding load is 130 gm,
Ultrasonic vibration frequency 60KHz and application time 30m5e
I went with c. As can be seen from Fig. 5, the convex curved chamfer (13) of the capillary tip (1) and the flat load surface (14) are connected smoothly, so the size of the metal ball (4) Even if the height is small, the load will not concentrate and break through the metal ball (4), and normal bonding can be performed even if the height H of the metal ball (4) after bonding is reduced to about 6μ. . Therefore, it is possible to maximize the effect of ultrasonic vibration energy. For comparison reference, FIG. 5 shows the relationship between the height H of the metal ball (4) and the thickness T of the alloy layer (17) at the Ti junction of a conventional semiconductor device. ! (24)
It is shown in

尚、金属ワイヤ(2)及び金属ボール(4)は銅以外の
金属から形成してもよく、電極層(8)もアルミニウム
以外の金属を用いることができる。
Note that the metal wire (2) and the metal ball (4) may be formed from a metal other than copper, and the electrode layer (8) may also be formed from a metal other than aluminum.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したようにこの発明によれば、金属ワイヤの先
端部に形成されると共に電極層に接合された金属ボール
と、前記金属ボールと前記電極層との境界部に形成され
た合金層とを備え、前記金属ボールは前記金属ワイヤと
の接続部に連続的に滑らかに変化する凹曲面が形成され
るように塑性変形されているので、金属ボールと電極層
との境界部に形成される合金層の均一度が向上し、電極
接合部としての信頼性が向上する。
As explained above, according to the present invention, a metal ball formed at the tip of a metal wire and bonded to an electrode layer, and an alloy layer formed at a boundary between the metal ball and the electrode layer. The metal ball is plastically deformed so as to form a continuously smoothly changing concave curved surface at the connection part with the metal wire, so that the alloy formed at the boundary between the metal ball and the electrode layer The uniformity of the layer is improved, and the reliability of the electrode joint is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例に係る半導体装置の電極接
合部を示す断面図、第2図6)及び(b)はそれぞれ第
1図の電極接合部を形成するためのキャピラリチップの
要部を示す断面図及び端面図、第3図は第1図の金属ボ
ールの裏面における金属元素の滑り線を示す図、第4図
は実施例におけるキャピラリチップの挿通孔のホール径
り、と金属ワイヤの径D2との比DI/D2に対する合
金層の均一度を示すグラフ、第5図はボンディング後の
金属ボールの高さHと合金層の厚みTとの関係を示すグ
ラフ、第6図(a)〜(e)は一般的なワイヤボンディ
ング方法分示す工程図、第7図(a)及び(Jb)はそ
れぞれ従来のキャピラリチップの要部を示す断面図及び
端面図、第8図は従来の半導体装置の電極接合部を示す
断面図、第9図は第8図の金属ボールの裏面における金
属元素の滑り線を示す図である。 図において、(2)は金属ワイヤ、(4)は金属ボール
、(8)は電極層、(15)は凹曲面部、(17)は合
金層である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an electrode junction of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3 is a diagram showing the sliding line of the metal element on the back surface of the metal ball in FIG. 1, and FIG. 4 is a diagram showing the hole diameter of the insertion hole of the capillary tip in the example, A graph showing the uniformity of the alloy layer with respect to the ratio DI/D2 with the diameter D2 of the wire, FIG. 5 is a graph showing the relationship between the height H of the metal ball after bonding and the thickness T of the alloy layer, and FIG. a) to (e) are process diagrams showing a general wire bonding method, FIGS. 7(a) and (Jb) are a sectional view and an end view showing the main parts of a conventional capillary chip, respectively, and FIG. 8 is a conventional FIG. 9 is a cross-sectional view showing the electrode junction of the semiconductor device shown in FIG. In the figure, (2) is a metal wire, (4) is a metal ball, (8) is an electrode layer, (15) is a concave curved surface portion, and (17) is an alloy layer. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 半導体チップの電極層に金属ワイヤがボンディングされ
た半導体装置であって、 前記金属ワイヤの先端部に形成されると共に前記電極層
に接合された金属ボールと、 前記金属ボールと前記電極層との境界部に形成された合
金層とを備え、 前記金属ボールは前記金属ワイヤとの接続部に連続的に
滑らかに変化する凹曲面が形成されるように塑性変形さ
れたことを特徴とする半導体装置。
[Scope of Claims] A semiconductor device in which a metal wire is bonded to an electrode layer of a semiconductor chip, comprising: a metal ball formed at the tip of the metal wire and bonded to the electrode layer; and the metal ball. an alloy layer formed at a boundary with the electrode layer, and the metal ball is plastically deformed so as to form a continuously smoothly changing concave curved surface at the connection with the metal wire. Characteristic semiconductor devices.
JP63193399A 1988-08-04 1988-08-04 Semiconductor device Pending JPH0243747A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63193399A JPH0243747A (en) 1988-08-04 1988-08-04 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63193399A JPH0243747A (en) 1988-08-04 1988-08-04 Semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0243747A true JPH0243747A (en) 1990-02-14

Family

ID=16307299

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63193399A Pending JPH0243747A (en) 1988-08-04 1988-08-04 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0243747A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0448742A (en) * 1990-06-15 1992-02-18 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device and manufacture thereof
JP2016028417A (en) * 2014-07-11 2016-02-25 ローム株式会社 Electronic equipment
JP2017135392A (en) * 2009-06-18 2017-08-03 ローム株式会社 Semiconductor device
JP2019204982A (en) * 2014-07-11 2019-11-28 ローム株式会社 Electronic apparatus

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0448742A (en) * 1990-06-15 1992-02-18 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device and manufacture thereof
JP2017135392A (en) * 2009-06-18 2017-08-03 ローム株式会社 Semiconductor device
US10163850B2 (en) 2009-06-18 2018-12-25 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device
JP2016028417A (en) * 2014-07-11 2016-02-25 ローム株式会社 Electronic equipment
JP2019204982A (en) * 2014-07-11 2019-11-28 ローム株式会社 Electronic apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH01201934A (en) Wire bonding and capillary chip
US5288006A (en) Method of bonding tab inner lead and bonding tool
US4842662A (en) Process for bonding integrated circuit components
JP3440190B2 (en) Wire bonding method
JP2004247672A (en) Bump forming method and wire bonding method
JP2009010064A (en) Semiconductor device and wire bonding method
JP3333399B2 (en) Capillary for wire bonding equipment
JPH0243747A (en) Semiconductor device
TWI654693B (en) Semiconductor device and method of manufacturing same
JP3128718B2 (en) Wire bonding method
JP2001068509A (en) Semiconductor mounting method and semiconductor device
JP3972517B2 (en) How to connect electronic components
JPH0758155A (en) Bonding tool and bonding method
JPH0748507B2 (en) Wire bonding method
JPH0547825A (en) Capillary chip and semiconductor device
JPH02237119A (en) Formation of bump electrode
JPH04255237A (en) Manufacture of semiconductor device
JPS6313337A (en) Process of mounting semiconductor element
JP2500725B2 (en) TAB inner lead joining method
JPH04123434A (en) Bump formation
JP2773743B2 (en) TAB inner lead joining method
JP4959174B2 (en) Semiconductor mounting method
JP3087890B2 (en) Bonding apparatus and bonding method
JPH10144717A (en) Connection structure and connection method of semiconductor element
JPH10199913A (en) Wire bonding method