Thermosonic-Drahtbonden bei Verfahrenstemperaturen unter 100°C

Das Drahtbonden ist eines der dominierenden Verfahren zur elektrischen Kontaktierung von Halbleitern. Einer der Hauptgründe warum das Drahtbonden nicht durch andere Technologien
ersetzt wurde, ist dessen ständige Weiterentwicklung.
Ein Beispiel dafür ist die Reduzierung des möglichen Chipadabstandes (pad pitch). Dies wurde erreicht ohne den
Durchsatz bzw. die Herstellungsgeschwindigkeit der Kontakte negativ zu beeinflussen.
Im Gegenteil, jede neue Entwicklungsstufe bei den Drahtbondgeräten zeigte bisher Produktivitätsverbesserungen von 15 bis 20 %. Die Reduzierung des Chipadabstandes und die
Erhöhung der Herstellungsgeschwindigkeiten sind jedoch nicht das einzige, was sich weiter entwickelte. Beispielsweise werden immer komplexere Drahtbr¨uckenformen hergestellt, gestapelte
Chips kontaktiert und es ist heute relativ leicht möglich die Bondkontakte gestaffelt anzuordnen. Diese Arbeit befasst sich mit einer Prozessparameterverbesserung. Im Mittelpunkt steht dabei die Senkung der Verfahrenstemperatur beim Thermosonic-Drahtbonden damit das Drahtbonden sich weiterhin behaupten kann. Denn mit einer Reduzierung der Verfahrenstemperatur können temperatursensitive Materialien, wie organische Stoffe (zum Beispiel für Bio-Sensoren) und preisgünstige Materialien (beispielsweise für die Massenproduktion)
verarbeitet werden. Ziel der Arbeit war die deutliche Verringerung der Verfahrenstemperatur beim Thermosonic-Drahtbonden mit Golddraht unter 100°C durch eine systematische Beeinflussung des Bonddrahtmaterials und der Optimierung der Bondparameter.
Basierend auf einer umfassenden Literaturrecherche wurden die benötigten Versuche geplant. Aufgrund dessen und zur Erreichung des Ziels erfolgten Untersuchungen mit verschiedenen Bonddrähten und der Einsatz der statistischen Versuchsplanung für die
Optimierung der Bondparameterkombinationen. Ausgedehnte Zuverlässigkeitstest wurden durchgeführt, um nachzuweisen, dass hergestellte Drahtbondkontakte bei Verfahrenstemperaturen
unter 100°C zuverlässig sind. Die Arbeit zeigt, Thermosonic Drahtbonden bei Umgebungstemperaturen ist möglich mit zuverlässigen qualitätsgerechten Kontakten sogar mittels Standard-Goldbonddraht auf modernen Drahtbondgeräten.