• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    EinVerfahren fürdie Überprüfung derQualitäteiner Wedgeverbindung (7) zwischen einer Drahtbrücke (5) und einem Anschlusspunkt(4') auf einem Substrat (3), wobei die Drahtbrücke (5) mittels einer Kapillare(8) eines Wire Bonders gebildet wurde, ist gekennzeichnet durchdie Schritte:- Platzieren der Kapillare seitlich neben derDrahtbrücke(5) und in der Näheder Wedgeverbindung (7), wobei sich die Spitze der Kapillare (8)unterhalb des Niveaus der Drahtbrücke (5) befindet.- Bewegender Kapillare (8) parallel zur Oberfläche des Substrats (3) und querzur Drahtbrücke(5), bis die Wedgeverbindung (7) vom Anschlusspunkt (4') abreißt oderder Draht bricht, wobei gleichzeitig ein Signal gemessen wird, dasein Maß für die vonder Kapillare (8) auf die Drahtbrücke (5) ausgeübte Kraftist, und- Bestimmung des Maximums des gemessenen Signals.
    公开号:DE102004028397A1
    申请号:DE102004028397
    申请日:2004-06-14
    公开日:2005-01-20
    发明作者:Jonathan Medding
    申请人:Esec Trading AG；
    IPC主号:H01L21-66
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren für die Überprüfung der Qualität einerWedgeverbindung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
    [0002] EinWire Bonder ist eine Maschine, mit der Halbleiterchips nach derenMontage auf einem Substrat verdrahtet werden. Der Wire Bonder weisteine Kapillare auf, die an der Spitze eines Horns eingespannt ist.Die Kapillare dient zum Befestigen des Drahts auf einem Anschlusspunktdes Halbleiterchips und auf einem Anschlusspunkt des Substrats sowiezur Drahtführungzwischen den beiden Anschlusspunkten. Bei der Herstellung der Drahtverbindungzwischen dem Anschlusspunkt des Halbleiterchips und dem Anschlusspunktdes Substrats wird das aus der Kapillare ragende Drahtende zunächst zueiner Kugel geschmolzen. Anschliessend wird die Drahtkugel auf demAnschlusspunkt des Halbleiterchips mittels Druck und Ultraschallbefestigt. Dabei wird das Horn von einem Ultraschallgeber mit Ultraschallbeaufschlagt. Diesen Prozess nennt man Ball-bonden. Dann wird derDraht auf die benötigte Drahtlänge durchgezogen,zu einer Drahtbrückegeformt und auf dem Anschlusspunkt des Substrats verschweisst. Diesenletzten Prozessteil nennt man Wedge-bonden. Nach dem Befestigendes Drahts auf dem Anschlusspunkt des Substrats wird der Draht abgerissenund der nächsteBondzyklus kann beginnen.
    [0003] DasBall-bonden wie auch das Wedge-bonden werden von verschiedenen Faktorenbeeinflusst. Um Bondverbindungen von vorbestimmter Qualität zu erzielen,müssenfür einenbestimmten Prozess die passenden Werte mehrerer physikalischer und/odertechnischer Parameter eruiert werden. Beispiele solcher Parametersind: – dieBondkraft, das ist die Normalkraft, die die Kapillare während desBondvorgangs auf die Bondkugel bzw. den Anschlusspunkt des Halbleiterchipsausübt, – einhierin als UltraschallgrösseP bezeichneter Parameter, der die Beaufschlagung des Ultraschallgebersmit Ultraschall steuert. Die Ultraschallgrösse ist z.B. die Amplitudedes Wechselstroms, der durch den Ultraschallgeber des Horns fliesst,oder die Amplitude der Wechselspannung, die an den Ultraschallgeberangelegt wird, oder die Leistung oder eine andere Grösse, – einehierin als Ultraschallzeit T bezeichnete Zeitdauer, die angibt,wie lange der Ultraschallgeber mit der Ultraschallgrösse P beaufschlagtwird, – dieAuftreffgeschwindigkeit der Kapillare auf den Anschlusspunkt, – einbinärerParameter, der angibt, ob der Ultraschallgeber bereits vor dem Auftreffender Kapillare auf dem Anschlusspunkt mit der Ultraschallgrösse beaufschlagtwird.
    [0004] Für die Bestimmungder Bondqualitätim Sinne einer Qualitätskontrollewie auch fürdie Ermittlung optimaler Bondparameter werden heutzutage vor allemzwei Methoden verwendet, nämlich a) ein sogenannter Pull-Test, bei dem die Kraftgemessen wird, bei der der Bond vom Halbleiterchip bzw. vom Substratabreisst, wenn der Bond in senkrechter Richtung zur Oberfläche desHalbleiterchips bzw. Substrats gezogen wird, und b) ein sogenannter Shear-Test, bei dem die Kraft gemessen wird,bei der der Bond vom Halbleiterchip bzw. vom Substrat abreisst,wenn der Bond mittels eines Werkzeugs parallel zur Oberfläche desHalbleiterchips bzw. Substrats weggedrückt wird.
    [0005] DieseTests werden normalerweise mit speziell für diese Anwendung entwickeltenGeräten durchgeführt. Ausdem Patent US 5 894 981 istjedoch ein Drahtbonder bekannt, der für die Durchführung einesPull-Tests eingerichtet ist. Dieser Drahtbonder betrifft ein spezifischesVerfahren fürdie Bildung der Drahtbrücken,bei dem der Draht nicht durch eine Kapillare zugeführt wird.Beim Pull-Test wird der Draht nach der Bildung des Wedge Bonds in einersenkrecht zur Oberflächeverlaufenden Richtung weggezogen. Der Nachteil bei diesem Test ist, dassdie Überprüfung stattfindet,bevor der Bondzyklus vollständigbeendet ist, da der Wedge Bond noch immer mit der Drahtzuführungsvorrichtungverbunden ist. Aus dem Patent US5 591 920 ist ein Wire Bonder bekannt, der für die Durchführung eines Pull-Testseingerichtet ist, bei dem der maximale Strom gemessen wird, derdurch einen die Kapillare auf- und ab bewegenden Motor fliesst.Dieser Test lässtsich sowohl fürBall Bonds als auch fürWedge Bonds durchführen.Wenn dieser Pull-Test bei einem Wedge Bond durchgeführt wird,dann besteht ein wichtiger Nachteil darin, dass beim Testen nichtwie beim etablierten Pull-Test die Drahtbrücke belastet wird, sonderndass das im letzten Schritt des Bondzyklus abzureissende Drahtstück, dersogenannte tail, belastet wird.
    [0006] DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen geeigneteren Test für die Überprüfung derQualitäteines Wedge Bonds zu entwickeln.
    [0007] Diegenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Merkmale des Anspruchs1.
    [0008] Die Überprüfung derQualitäteiner Wedgeverbindung erfolgt erfindungsgemäss dadurch, dass die Kapillaredes Wire Bonders benutzt wird, um die zwischen einem ersten Anschlusspunktauf einem Halbleiterchip und einem zweiten Anschlusspunkt auf einemSubstrat gebildete Drahtbrückequer zur Längsrichtungder Drahtbrückewegzuschieben, bis sich die Wedgeverbindung vom Anschlusspunkt löst oderder Draht reisst, wobei die Kapillare in der Nähe des zweiten Anschlusspunktsangreift. Die Überprüfung erfolgtmit einem Verfahren, das gekennzeichnet ist durch die Schritte: – Platzierender Kapillare seitlich neben der Drahtbrücke und in der Nähe der Wedgeverbindung, wobeisich die Spitze der Kapillare unterhalb des Niveaus der Drahtbrücke befindet, – Bewegender Kapillare parallel zur Oberfläche des Substrats und querzur Drahtbrücke,bis die Wedgeverbindung vom Anschlusspunkt abreisst oder der Drahtbricht, wobei gleichzeitig ein Signal gemessen wird, das ein Massfür dievon der Kapillare auf die Drahtbrücke ausgeübte Kraft ist, und – Bestimmungdes Maximums des gemessenen Signals.
    [0009] Die Überprüfung kannunmittelbar nach der Herstellung der Drahtverbindung erfolgen. Dieeinzelnen Schritte werden nun im Detail erläutert. 1.Mit einem normalen Bondzyklus wird eine Drahtbrücke gebildet zwischen einemersten Anschlusspunkt auf dem Halbleiterchip und einem zweiten Anschlusspunktauf dem Substrat. Die Bondverbindung auf dem ersten Anschlusspunkt istin der Regel ein so genannter "ball" Bond, die Bondverbindungauf dem zweiten Anschlusspunkt ist ein so genannter "wedge" Bond. Nach der Bildungder Wedgeverbindung wird der Draht wie üblich abgerissen und an derKapillare eine neue Drahtkugel geformt. 2. Die Kapillare wird seitlich neben der gebildeten Drahtbrücke platziert,ohne die Drahtbrückezu berühren.Die Spitze der Kapillare befindet sich unterhalb des Niveaus derDrahtbrücke. 3. Die Kapillare wird parallel zur Oberfläche des Substrats und orthogonalzur Drahtbrückebewegt. Dabei kommt sie in Berührungmit dem Draht, spannt und verzieht den Draht, bis schliesslich dieWedgeverbindung abreisst oder der Draht bricht. Während dieserBewegung wird das Signal eines Sensors, dessen Ausgangssignal einMass fürdie von der Kapillare auf die Drahtbrücke ausgeübte Kraft ist, fortlaufendgemessen und anschliessend das Maximum dieses Signals bestimmt.Dieses Maximum ist ein Mass fürdie Kraft, die nötigwar, um den Draht abzureissen.
    [0010] DerSensor ist beispielsweise ein in den Bondkopf integrierter Kraftsensor.Der Kraftsensor misst z. B. die vom Horn, an dessen Spitze die Kapillareeingespannt ist, auf den Bondkopf ausgeübte Kraft.
    [0011] DerBondkopf hat zwei Antriebe; die die Bewegung der Kapillare parallelzur Oberflächedes Substrats ermöglichen.Als Sensor kann einer der beiden Antriebe dienen, wobei das Sensorsignalder durch den Antrieb fliessende Strom ist. Die Bewegung der Kapillaremuss orthogonal zur Längsrichtungder Drahtbrückeerfolgen. Es ist vorteilhaft, die Längsrichtung der Drahtbrücke bezüglich denBewegungsachsen des Bondkopfs so auszurichten, dass nur einer derbeiden Antriebe nötigist, um die Kapillare orthogonal zur Längsrichtung der Drahtbrücke zu bewegen.In diesem Fall muss nämlichnur der durch diesen Antrieb fliessende Strom gemessen und ausgewertetwerden.
    [0012] Wenndie Längsrichtungder Drahtbrückebezüglichder Bewegungsachsen des Bondkopfs nicht speziell ausgerichtet istund somit beide Antriebe nötigsind, um die Kapillare orthogonal zur Längsrichtung der Drahtbrücke zu bewegen,dann kann entweder nur der durch einen der beiden Antriebe fliessendeStrom als Sensorsignal verwendet werden, oder es können diedurch die beiden Antriebe fliessenden Ströme gemessen und daraus eineinziges Sensorsignal gebildet werden.
    [0013] DiePlatzierung der Kapillare im Schritt 2 und ihre Bewegung im Schritt3 wird nun anhand der Zeichnung illustriert.
    [0014] Eszeigen: 1, 2 in Aufsicht bzw. in seitlicherAnsicht eine Drahtbrückeund eine Kapillare eines Wire Bonders, die die Drahtbrücke formteund erfindungsgemässbenutzt wird, um die Qualitätder Drahtbrückezu überprüfen, und
    [0015] 3 in Aufsicht und schematischden Bondkopf des Wire Bonders und zwei Antriebe für die Bewegungdes Bondkopfs in der Horizontalebene.
    [0016] Die 1 zeigt schematisch und inAufsicht einen Halbleiterchip 1 mit mehreren Anschlusspunkten 2 undein Substrat 3 mit mehreren Anschlussfingern 4.Zwischen einem ersten Anschlusspunkt 2' auf dem Halbleiterchip 1 undeinem zweiten Anschlusspunkt 4' eines der Anschlussfinger 4 isteine Drahtbrücke 5 geformt.Die Drahtbrücke 5 istmit einer Ball-Verbindung 6 auf dem Anschlusspunkt 2' befestigt undmit einer Wedge-Verbindung 7 auf dem Anschlusspunkt 4'. Die Drahtbrücke 5 wurdemittels einer Kapillare 8 gebildet, die an einem nichtdargestellten Bondkopf eines Wire Bonders befestigt ist. Die Kapillare 8 befindetsich seitlich neben der Drahtbrücke 5 aufeiner Höhe,dass sich ihre Spitze unterhalb des Niveaus des Angriffspunkts derKapillare 8 an der Drahtbrücke 5 befindet. DieserZustand ist in der 2 gezeigt,er entspricht dem Zustand nach der Durchführung des Schritts 2 des obenerläuterten Verfahrens.Die 1 zeigt weiter dieBewegungsrichtung 9 der Kapillare 8 während desSchritts 3 des oben erläutertenVerfahrens.
    [0017] Mitdiesem Test soll die Qualitätder Wedgeverbindung bestimmt werden. Aus diesem Grund wird die Kapillare 8 imVerfahrensschritt 2 in der Nähe der Wedgeverbindung 7 platziert,damit die von der Kapillare 8 auf die Drahtbrücke 5 ausgeübte Kraft vomDraht auf die Wedgeverbindung 7 übertragen wird, so dass dieWedgeverbindung 7 zwischen dem Draht und dem Anschlussfinger 4' abreisst, undnicht der Draht selbst entzweigerissen wird.
    [0018] Die 3 zeigt in Aufsicht und schematisch denBondkopf 10 des Wire Bonders und zwei Antriebe 11 und 12 für die Bewegungdes Bondkopfs in der Ebene 13. In diesem Beispiel sinddie beiden Antriebe 11 und 12 Linearmotoren mitorthogonal zueinander verlaufenden Bewegungsachsen x und y, wobei dieLinearmotoren auch eine Bewegung des Bondkopfs senkrecht zu ihrerBewegungsachse erlauben. Die Linearmotoren bestehen aus einem Statorund einer mit dem Bondkopf verbundenen Spule. Ein solcher Bondkopfist beispielsweise aus der EP317 787 bekannt. Die Richtung der Drahtbrücke 5 (1) ist vorzugsweise so gewählt, dassdie Bewegungsrichtung 9 der Kapillare 8 entwederparallel zur x-Achse oder parallel zur y-Achse verläuft. Wenndie Bewegungsrichtung 9 der Kapillare 8 parallelzur x-Achse verläuf,dann kann als Sensorsignal der durch den Antrieb 11 fliessendeStrom, d.h. bei diesem Beispiel der durch die Spule fliessende Strom,verwendet werden. Die Erfindung lässt sich auch auf einem beliebigenanderen Wire Bonder implementieren, beispielsweise bei einem WireBonder mit einem rotativen Bondkopf gemäss der EP 1 098 356 .
    [0019] DieErfindung wurde anhand eines weit verbreiteten Standardprozessesbeschrieben, bei dem die Verbindung auf dem ersten Anschlusspunktein sogenannter "ball" Bond und die Bondverbindungauf dem zweiten Anschlusspunkt ein so genannter "wedge" Bond ist. Da es darum geht, die Qualität des "wedge" Bonds auf dem zweitenAnschlusspunkt zu bestimmen, kann die Bondverbindung auf dem erstenAnschlusspunkt eine beliebige Bondverbindung sein, z.B. ebenfallsein "wedge" Bond. Die Erfindung kannin diesem Fall benütztwerden um entweder die Qualitätdes "wedge" Bonds auf dem erstenAnschlusspunkt oder die Qualitätdes "wedge" Bonds auf dem zweitenAnschlusspunkt zu überprüfen. Im erstenFall ist die Kapillare 8 in der Nähe des ersten Anschlusspunktesund im zweiten Fall wie am obigen Beispiel beschrieben in der Nähe des zweitenAnschlusspunktes seitlich der Drahtbrücke 5 zu platzieren.
    [0020] DasSubstrat ist durch die Anwendung vorgegeben. Das Substrat ist beispielsweiseein Leadframe oder eine Folie mit Leiterbahnen oder auch ein Halbleiterchip,wenn Halbleiterchips direkt aufeinander montiert werden (im Fachjargonals "stagged die" Anwendung bekannt).
    权利要求:
    Claims (2)
    [1] Verfahren fürdie Überprüfung derQualitäteiner Wedgeverbindung (7) zwischen einer Drahtbrücke (5)und einem Anschlusspunkt (4')auf einem Substrat (3), wobei die Drahtbrücke (5)mittels einer Kapillare (8) eines Wire Bonders gebildetwurde, gekennzeichnet durch die Schritte: – Platzieren der Kapillare(8) seitlich neben der Drahtbrücke (5) und in derNähe derWedgeverbindung (7), wobei sich die Spitze der Kapillare(8) unterhalb des Niveaus der Drahtbrücke (5) befindet, – Bewegender Kapillare (8) parallel zur Oberfläche des Substrats (3)und quer zur Drahtbrücke(5), bis die Wedgeverbindung (7) vom Anschlusspunkt(4') abreisstoder der Draht bricht, wobei gleichzeitig ein Signal gemessen wird,das ein Mass fürdie von der Kapillare (8) auf die Drahtbrücke (5)ausgeübteKraft ist, und – Bestimmungdes Maximums des gemessenen Signals.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das Signal die Stärkedes Stroms ist, der durch einen die Kapillare (8) bewegendenAntrieb fliesst.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    US9702930B2|2017-07-11|Semiconductor wafer probing system including pressure sensing and control unit
    US5364004A|1994-11-15|Wedge bump bonding apparatus and method
    JP4546576B2|2010-09-15|バンプ接合判定装置及び方法、並びに半導体部品製造装置及び方法
    EP0299987B1|1994-06-01|Ball-bondverfahren und vorrichtung zur durchführung derselben
    US7906858B2|2011-03-15|Contact securing element for bonding a contact wire and for establishing an electrical connection
    JP3377934B2|2003-02-17|バンプボンディング方法およびバンプボンディング装置
    US4586642A|1986-05-06|Wire bond monitoring system
    US4341574A|1982-07-27|Ultrasonic bond energy monitor
    US6543668B1|2003-04-08|Mounting method and mounting apparatus for electronic part
    JP4370343B2|2009-11-25|不具合検出機能を備えた半導体装置
    US5238173A|1993-08-24|Wire bonding misattachment detection apparatus and that detection method in a wire bonder
    US6892927B2|2005-05-17|Method and apparatus for bonding a wire to a bond pad on a device
    US4040885A|1977-08-09|Ultrasonic bonding apparatus
    US4771930A|1988-09-20|Apparatus for supplying uniform tail lengths
    JP4091562B2|2008-05-28|モータ駆動装置
    US5314105A|1994-05-24|Wire bonding ultrasonic control system responsive to wire deformation
    JP2007180349A|2007-07-12|ワイヤボンディング装置、ボンディング制御プログラム及びボンディング方法
    US6564115B1|2003-05-13|Combined system, method and apparatus for wire bonding and testing
    EP0120746A1|1984-10-03|Ermittlung nicht verbundener Leitungsdrähte
    KR100873532B1|2008-12-11|트레이스 풀 테스트 방법 및 시스템
    Or et al.1998|Ultrasonic wire-bond quality monitoring using piezoelectric sensor
    JP3007195B2|2000-02-07|ボンディング装置およびボンディング部検査装置
    US7481351B2|2009-01-27|Wire bonding apparatus and method for clamping a wire
    EP0154579A3|1987-07-29|Leiterdrahtbonden mit erhöhter Bondfläche
    TW200614407A|2006-05-01|Semiconductor device, method and apparatus for testing same, and method for manufacturing semiconductor device
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    TW200506336A|2005-02-16|
    KR20040110983A|2004-12-31|
    DE102004028397B4|2008-12-18|
    US20040256438A1|2004-12-23|
    US20050029328A1|2005-02-10|
    CN100516826C|2009-07-22|
    TWI231367B|2005-04-21|
    CN1573313A|2005-02-02|
    US7080771B2|2006-07-25|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-01-20| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2008-09-25| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: OERLIKON ASSEMBLY EQUIPMENT AG, STEINHAUSEN, C, CH |
    2009-06-10| 8364| No opposition during term of opposition|
    2011-04-21| 8339| Ceased/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    [返回顶部]