特許 6209800 半導体装置の製造方法及びワイヤボンディング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6209800

(24)【登録日】2017年9月22日

(45)【発行日】2017年10月11日

(54)【発明の名称】半導体装置の製造方法及びワイヤボンディング装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/60 20060101AFI20171002BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/60 301D

【請求項の数】6

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-504054(P2016-504054)

(86)(22)【出願日】2015年2月10日

(86)【国際出願番号】JP2015053667

(87)【国際公開番号】WO2015125671

(87)【国際公開日】20150827

【審査請求日】2016年7月26日

(31)【優先権主張番号】特願2014-32107(P2014-32107)

(32)【優先日】2014年2月21日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000146722

【氏名又は名称】株式会社新川

(72)【発明者】

【氏名】萩原 美仁

(72)【発明者】

【氏名】高橋 信夫

【審査官】 小堺 行彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−２３５５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２５１９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／０９６９５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０５−２２６３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−０３９０６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項4】

第１ボンド点と第２ボンド点とが接続されたワイヤループを有する半導体装置を製造する方法であって、
ワイヤテールが先端から延出したボンディングツールを下降させて前記ワイヤテールの先端を前記半導体装置のボンディング面に接触させるワイヤテール接触工程と、
前記ボンディングツールを当該ボンディングツールの軸方向に交わる方向へ移動させて、前記ワイヤテールの先端を前記ボンディング面に接触させながら前記ワイヤテールを屈曲させるワイヤテール屈曲工程と、
前記ボンディングツールを下降させて前記第１ボンド点において前記ワイヤテールの一部を加圧するとともに、前記ワイヤテールの先端が上方を向くように前記ワイヤテールを所定形状に整形する第１ボンディング工程と、
前記ワイヤを繰り出しながら前記ボンディングツールを移動させて前記ワイヤを所定形状に延出させるワイヤルーピング工程と、
前記ボンディングツールを下降させて前記第２ボンド点において前記ワイヤの一部を加圧する第２ボンディング工程と、
前記ボンディングツールの先端から前記ワイヤの一部を延出させるように前記ワイヤを切断するワイヤ切断工程とを含み、
前記ワイヤテール屈曲工程において、前記ボンディングツールを前記第１ボンド点と前記第２ボンド点とを結ぶワイヤ方向に沿って、前記ボンディング面に対して平行方向に移動させる、
半導体装置の製造方法。

【請求項5】

第１ボンド点と第２ボンド点とが接続されたワイヤループを有する半導体装置を製造する方法であって、
ワイヤテールが先端から延出したボンディングツールを下降させて前記ワイヤテールの先端を前記半導体装置のボンディング面に接触させるワイヤテール接触工程と、
前記ボンディングツールを当該ボンディングツールの軸方向に交わる方向へ移動させて、前記ワイヤテールの先端を前記ボンディング面に接触させながら前記ワイヤテールを屈曲させるワイヤテール屈曲工程と、
前記ボンディングツールを下降させて前記第１ボンド点において前記ワイヤテールの一部を加圧するとともに、前記ワイヤテールの先端が上方を向くように前記ワイヤテールを所定形状に整形する第１ボンディング工程と、
前記ワイヤを繰り出しながら前記ボンディングツールを移動させて前記ワイヤを所定形状に延出させるワイヤルーピング工程と、
前記ボンディングツールを下降させて前記第２ボンド点において前記ワイヤの一部を加圧する第２ボンディング工程と、
前記ボンディングツールの先端から前記ワイヤの一部を延出させるように前記ワイヤを切断するワイヤ切断工程とを含み、
前記ワイヤテール屈曲工程において、前記ボンディングツールを前記ボンディングツールを前記第１ボンド点と前記第２ボンド点とを結ぶワイヤ方向に沿って、所定の曲線の軌跡を描くように移動させる、
半導体装置の製造方法。

【請求項6】

前記ワイヤテール屈曲工程において、前記所定の曲線は、前記ボンディング面側が凹状をなす向きの曲線である、請求項５記載の半導体装置の製造方法。

【請求項7】

前記ワイヤテール屈曲工程において、前記所定の曲線は、前記ボンディング面側が凸状をなす向きの曲線である、請求項５記載の半導体装置の製造方法。

【請求項12】

第１ボンド点と第２ボンド点とがワイヤで接続されるワイヤループを有する半導体装置を製造するためのワイヤボンディング装置であって、
ボンディング面に対して平行な平面及び垂直な方向に移動可能なボンディングアームと、
前記ボンディングアームの先端に取り付けられた超音波ホーンと、
前記超音波ホーンの一端に取り付けられ、ワイヤが内部に挿通されたボンディングツールと、
前記ボンディングツールの動作を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部が、
ワイヤテールが先端から延出した前記ボンディングツールを下降させて前記ワイヤテールの先端を前記半導体装置のボンディング面に接触させるワイヤテール接触工程と、
前記ボンディングツールを当該ボンディングツールの軸方向に交わる方向へ移動させて、前記ワイヤテールの先端を前記ボンディング面に接触させながら前記ワイヤテールを屈曲させるワイヤテール屈曲工程と、
前記ボンディングツールを下降させて前記第１ボンド点において前記ワイヤテールの一部を加圧するとともに、前記ワイヤテールの先端が上方を向くように前記ワイヤテールを所定形状に整形する第１ボンディング工程と、
前記ワイヤを繰り出しながら前記ボンディングツールを前記第２ボンド点に向かって移動させて前記ワイヤを所定形状に延出させるワイヤルーピング工程と、
前記ボンディングツールを下降させて前記第２ボンド点において前記ワイヤの一部を加圧する第２ボンディング工程と、
前記ボンディングツールの先端から前記ワイヤの一部を延出させるように前記ワイヤを切断するワイヤ切断工程と、を行うように構成され、
前記ワイヤテール屈曲工程において、前記ボンディングツールを前記第１ボンド点と前記第２ボンド点とを結ぶワイヤ方向に沿って、前記ボンディング面に対して平行方向に移動させる、
ワイヤボンディング装置。

【請求項13】

第１ボンド点と第２ボンド点とがワイヤで接続されるワイヤループを有する半導体装置を製造するためのワイヤボンディング装置であって、
ボンディング面に対して平行な平面及び垂直な方向に移動可能なボンディングアームと、
前記ボンディングアームの先端に取り付けられた超音波ホーンと、
前記超音波ホーンの一端に取り付けられ、ワイヤが内部に挿通されたボンディングツールと、
前記ボンディングツールの動作を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部が、
ワイヤテールが先端から延出した前記ボンディングツールを下降させて前記ワイヤテールの先端を前記半導体装置のボンディング面に接触させるワイヤテール接触工程と、
前記ボンディングツールを当該ボンディングツールの軸方向に交わる方向へ移動させて、前記ワイヤテールの先端を前記ボンディング面に接触させながら前記ワイヤテールを屈曲させるワイヤテール屈曲工程と、
前記ボンディングツールを下降させて前記第１ボンド点において前記ワイヤテールの一部を加圧するとともに、前記ワイヤテールの先端が上方を向くように前記ワイヤテールを所定形状に整形する第１ボンディング工程と、
前記ワイヤを繰り出しながら前記ボンディングツールを前記第２ボンド点に向かって移動させて前記ワイヤを所定形状に延出させるワイヤルーピング工程と、
前記ボンディングツールを下降させて前記第２ボンド点において前記ワイヤの一部を加圧する第２ボンディング工程と、
前記ボンディングツールの先端から前記ワイヤの一部を延出させるように前記ワイヤを切断するワイヤ切断工程と、を行うように構成され、
前記ワイヤテール屈曲工程において、前記ボンディングツールを前記ボンディングツールを前記第１ボンド点と前記第２ボンド点とを結ぶワイヤ方向に沿って、所定の曲線の軌跡を描くように移動させる、
ワイヤボンディング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体装置の製造方法及びワイヤボンディング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置を製造する場合において、例えば半導体チップの電極と基板の電極とをワイヤによって電気的に接続するワイヤボンディングが広く用いられている。ワイヤボンディング方法の一態様としては、ワイヤ先端にボールを形成せずにボンディング対象にワイヤを接続するウェッジボンディング方式が知られている。ウェッジボンディング方式によれば、第１ボンド点と第２ボンド点との間をワイヤで接続した後、ボンディングツールの先端から延出したワイヤの一部を切断して、ボンディングツールの先端に次のワイヤボンディングのためのワイヤテールを形成し、ボール形成工程を行うことなく当該ワイヤテールをそのまま次の第１ボンド点にボンディングする。

【0003】

しかしながら、例えば第１ボンド点を半導体チップの電極とした場合、第１ボンド点にボンディングした後のワイヤテールの先端が、半導体チップ上の隣接する電極やパッシベーション膜に接触してしまい、これによって半導体チップが損傷あるいは不良となってしまう場合があった。

【0004】

このような問題を解決するために、例えば特許文献１に記載されたように、ワイヤテールの先端を上方に曲げるための部材（型）をボンディング対象物とは別個に用意し、第１ボンド点へのボンディングを行う前にボンディングツールを当該部材上に移動させてワイヤテールの形状を整える手法がある。しかしながら、ワイヤボンディングを行うたびにボンディングツールをボンディング対象物から離れた位置まで移動させる必要があり、簡便かつ効率的な製造方法とは言い難かった。あるいは、このような問題は第１ボンド点においてのみ生じ得ることに鑑みて、ボンディング順番を逆にした逆ボンディングによって解決することも考えられるが、ボンディング順番が制約されてしまい、ワイヤボンディング方法の設計自由度が高いとは言えなかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００３−３１８２１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

そこで、本発明は、上記課題を解決することができる半導体装置の製造方法及びワイヤボンディング装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様にかかる半導体装置の製造方法は、第１ボンド点と第２ボンド点とが接続されたワイヤループを有する半導体装置を製造する方法であって、ワイヤテールが先端から延出したボンディングツールを下降させてワイヤテールの先端を半導体装置のボンディング面に接触させるワイヤテール接触工程と、ボンディングツールを当該ボンディングツールの軸方向に交わる方向へ移動させて、ワイヤテールの先端をボンディング面に接触させながらワイヤテールを屈曲させるワイヤテール屈曲工程と、ボンディングツールを下降させて第１ボンド点においてワイヤテールの一部を加圧するとともに、ワイヤテールの先端が上方を向くようにワイヤテールを所定形状に整形する第１ボンディング工程と、ワイヤを繰り出しながらボンディングツールを移動させてワイヤを所定形状に延出させるワイヤルーピング工程と、ボンディングツールを下降させて第２ボンド点においてワイヤの一部を加圧する第２ボンディング工程と、ボンディングツールの先端からワイヤの一部を延出させるようにワイヤを切断するワイヤ切断工程と、を含む。

【0008】

上記構成によれば、ワイヤテールの先端をボンディング面に接触させながらボンディングツールを移動させてワイヤテールを屈曲させ、その後、ボンディングツールを下降させて第１ボンド点においてワイヤテールの一部を加圧するとともにワイヤテールを所定形状に整形する。これにより、例えばワイヤテールの整形のために別個の部材を用意することがなく、またボンディングツールの移動量を抑えることができる。したがって、第１ボンド点においてワイヤの先端が他の隣接する要素に接触することを防止することができ、半導体装置の損傷あるいは不良の発生を防止するとともに、設計自由が高く、簡便かつ効率的な半導体装置の製造方法を行うことができる。

【0009】

上記半導体装置の製造方法において、ワイヤテール屈曲工程において、ボンディングツールを、第１ボンド点と第２ボンド点とを結ぶワイヤ方向に沿って移動させることもできる。

【0010】

上記半導体装置の製造方法において、ワイヤテール屈曲工程において、ボンディングツールをワイヤ方向に沿って、ボンディング面に対して傾斜する方向に移動させることもできる。

【0011】

上記半導体装置の製造方法において、ワイヤテール屈曲工程において、ボンディングツールをワイヤ方向に沿って、ボンディング面に対して平行方向に移動させることもできる。

【0012】

上記半導体装置の製造方法において、ワイヤテール屈曲工程において、ボンディングツールをワイヤ方向に沿って、所定の曲線の軌跡を描くように移動させることもできる。

【0013】

上記半導体装置の製造方法において、ワイヤテール屈曲工程において、所定の曲線は、ボンディング面側が凹状をなす向きの曲線にすることもできる。

【0014】

上記半導体装置の製造方法において、ワイヤテール屈曲工程において、所定の曲線は、ボンディング面側が凸状をなす向きの曲線にすることもできる。

【0015】

上記半導体装置の製造方法において、第１ボンディング工程において、ボンディングツールをボンディング面に対して垂直方向に沿って下降させることもできる。

【0016】

上記半導体装置の製造方法において、第１ボンディング工程において、ボンディングツールをワイヤ方向に沿って、ボンディング面に対して傾斜するように下降させることもできる。

【0017】

上記半導体装置の製造方法において、ワイヤテール屈曲工程において、ボンディングツールをワイヤテールの長さ以上の距離だけワイヤ方向に沿って移動させることもできる。

【0018】

上記半導体装置の製造方法において、第１ボンディング工程において、第１ボンド点として半導体チップの電極においてワイヤテールの一部を加圧し、第２ボンディング工程において、第２ボンド点として半導体チップが搭載された基板の電極においてワイヤの一部を加圧させることもできる。

【0019】

本発明の一態様にかかるワイヤボンディング装置は、第１ボンド点と第２ボンド点とがワイヤで接続されるワイヤループを有する半導体装置を製造するためのワイヤボンディング装置であって、ボンディング面に対して平行な平面及び垂直な方向に移動可能なボンディングアームと、ボンディングアームの先端に取り付けられた超音波ホーンと、超音波ホーンの一端に取り付けられ、ワイヤが内部に挿通されたボンディングツールと、ボンディングツールの動作を制御する制御部と、を含み、制御部が、ワイヤテールが先端から延出したボンディングツールを下降させてワイヤテールの先端を半導体装置のボンディング面に接触させるワイヤテール接触工程と、ボンディングツールを当該ボンディングツールの軸方向に交わる方向へ移動させて、ワイヤテールの先端をボンディング面に接触させながらワイヤテールを屈曲させるワイヤテール屈曲工程と、ボンディングツールを下降させて第１ボンド点においてワイヤテールの一部を加圧するとともに、ワイヤテールの先端が上方を向くようにワイヤテールを所定形状に整形する第１ボンディング工程と、ワイヤを繰り出しながらボンディングツールを第２ボンド点に向かって移動させてワイヤを所定形状に延出させるワイヤルーピング工程と、ボンディングツールを下降させて第２ボンド点においてワイヤの一部を加圧する第２ボンディング工程と、ボンディングツールの先端からワイヤの一部を延出させるようにワイヤを切断するワイヤ切断工程と、を行うように構成されている。

【0020】

上記構成によれば、ワイヤボンディング装置の制御部が、ワイヤテールの先端をボンディング面に接触させながらボンディングツールを移動させてワイヤテールを屈曲させ、その後、ボンディングツールを下降させて第１ボンド点においてワイヤテールの一部を加圧するとともにワイヤテールを所定形状に整形するように構成されている。これにより、例えばワイヤテールの整形のために別個の部材を用意することがなく、またボンディングツールの移動量を抑えることができる。したがって、第１ボンド点においてワイヤの先端が他の隣接する要素に接触することを防止することができ、半導体装置の損傷あるいは不良の発生を防止するとともに、設計自由が高く、簡便かつ効率的なワイヤボンディング装置を提供することができる。

【0021】

上記ワイヤボンディング装置において、ワイヤテール屈曲工程において、ボンディングツールを、第１ボンド点と第２ボンド点とを結ぶワイヤ方向に沿って移動させることもできる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、ワイヤボンディングにおけるワイヤテールの整形処理を簡便かつ効率的に行うことができる。よって、半導体装置の損傷あるいは不良の発生を防止するとともに、設計自由が高く、簡便かつ効率的な処理を行うことができる半導体装置の製造方法及びワイヤボンディング装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、本実施形態に係るワイヤボンディング装置を示した図である。

【図2】図２（Ａ）及び（Ｂ）は、本実施形態に係るワイヤボンディング装置のボンディングアームの平面における頂面図及び底面図である。

【図3】図３は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法のフローチャートである。

【図4】図４（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。

【図5】図５（Ａ）及び（Ｂ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。

【図6】図６は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。

【図7】図７は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。

【図8】図８は、本実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。

【図9】図９は、本実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。

【図10】図１０は、本実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。

【図11】図１１は、本実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の構成要素は同一又は類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施の形態に限定して解するべきではない。

【0025】

図１は、本実施形態に係るワイヤボンディング装置を示した図であり、図２は、ワイヤボンディング装置におけるボンディングアームの一部拡大図であり、図２（Ａ）は、ボンディングアームの頂面図、図２（Ｂ）は、ボンディングアームの底面図である。

【0026】

図１に示すように、ワイヤボンディング装置１は、ＸＹ駆動機構１０、Ｚ駆動機構１２、ボンディングアーム２０、超音波ホーン３０、ボンディングツール４０、荷重センサ５０、超音波振動子６０及び制御部８０を備える。

【0027】

ＸＹ駆動機構１０はＸＹ軸方向（平面方向）に移動可能に構成されており、ＸＹ駆動機構（リニアモータ）１０には、ボンディングアーム２０をＺ軸方向（上下方向）に移動可能なＺ駆動機構（リニアモータ）１２が設けられている。

【0028】

ボンディングアーム２０は、支軸１４に支持され、ＸＹ駆動機構１０に対して揺動自在に構成されている。ボンディングアーム２０は、ＸＹ駆動機構１０から、ボンディング対象物１００が置かれたボンディングステージ１６に延出するように略直方体に形成されている。ボンディング対象物１００はボンディング面（ワイヤがボンディングされる側の表面）を有し、当該ボンディング面がＸＹ軸方向の平面に一致するようにボンディングステージ１６に置かれる。ボンディングアーム２０は、ＸＹ駆動機構１０に取り付けられるアーム基端部２２と、アーム基端部２２の先端側に位置して超音波ホーン３０が取り付けられるアーム先端部２４と、アーム基端部２２とアーム先端部２４とを連結して可撓性を有する連結部２３とを備える。この連結部２３は、ボンディングアーム２０の頂面２１ａから底面２１ｂの方向へ延出した所定幅のスリット２５ａ、２５ｂ、及び、ボンディングアーム２０の底面２１ｂから頂面２１ａの方向へ延出した所定幅のスリット２５ｃによって構成されている。このように、連結部２３が各スリット２５ａ、２５ｂ、２５ｃによって局部的に薄肉部として構成されているため、アーム先端部２４はアーム基端部２２に対して撓むように構成されている。

【0029】

図１及び図２（Ｂ）に示すように、ボンディングアーム２０の底面２１ｂ側には、超音波ホーン３０が収容される凹部２６が形成されている。超音波ホーン３０は、ボンディングアーム２０の凹部２６に収容された状態で、アーム先端部２４にホーン固定ネジ３２によって取り付けられている。この超音波ホーン３０は、凹部２６から突出した先端部においてボンディングツール４０を保持しており、凹部２６には超音波振動を発生する超音波振動子６０が設けられている。超音波振動子６０によって超音波振動が発生し、これが超音波ホーン３０によってボンディングツール４０に伝達され、ボンディングツール４０を介してボンディング対象に超音波振動を付与することができる。超音波振動子６０、例えば、ピエゾ振動子である。

【0030】

また、図１及び図２（Ａ）に示すように、ボンディング２０の頂面２１ａ側には、頂面２１ａから底面２１ｂに向かって順番にスリット２５ａ及び２５ｂが形成されている。上部のスリット２５ａは、下部のスリット２５ｂよりも幅広に形成されている。そして、この幅広に形成された上部のスリット２５ａに、荷重センサ５０が設けられている。荷重センサ５０は、予圧用ネジ５２によってアーム先端部２４に固定されている。荷重センサ５０は、アーム基端部２２とアーム先端部２４との間に挟みこまれるように配置されている。すなわち、荷重センサ５０は、超音波ホーン３０の長手方向の中心軸からボンディング対象に対する接離方向にオフセットして、ボンディングアーム２０の回転中心とアーム先端部２４における超音波ホーン３０の取付面（すなわち、アーム先端部２４におけるボンディングツール４０側の先端面）との間に取り付けられている。そして、上記のように、ボンディングツール４０を保持する超音波ホーン３０がアーム先端部２４に取り付けられているため、ボンディング対象からの反力によりボンディングツール４０の先端に荷重が加わると、アーム基端部２２に対してアーム先端部２４が撓み、荷重センサ５０において荷重を検出することが可能となっている。荷重センサ５０は、例えば、ピエゾ荷重センサである。

【0031】

ボンディングツール４０は、ワイヤ４２を挿通するためのものであり、例えば図４（Ａ）に示すような、挿通穴４１が設けられたキャピラリである。この場合、ボンディングツール４０の挿通穴４１にボンディングに使用するワイヤ４２が挿通され、その先端からワイヤ４２の一部を繰り出し可能に構成されている。また、ボンディングツール４０の先端には、ワイヤ４２を押圧するための押圧部４７が設けられている。押圧部４７は、ボンディングツール４０の挿通穴４１の軸方向の周りに回転対称の形状を有しており、挿通穴４１の周囲の下面に押圧面４８を有している。

【0032】

ボンディングツール４０は、バネ力によって交換可能に超音波ホーン３０に取り付けられている。また、ボンディングツール４０の上方には、ワイヤクランパ４４が設けられ、ワイヤクランパ４４は所定のタイミングでワイヤ４２を拘束又は解放するよう構成されている。ワイヤクランパ４４のさらに上方には、ワイヤテンショナ４６が設けられ、ワイヤテンショナ４６はワイヤ４２を挿通し、ボンディング中のワイヤ４２に適度なテンションを付与するよう構成されている。

【0033】

ワイヤ４２の材料は、加工の容易さと電気抵抗の低さなどから適宜選択され、例えば、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）又は銀（Ａｇ）等が用いられる。なお、ワイヤ４２は、ボンディングツール４０の先端から延出した一部（ワイヤテール）４３が第１ボンド点にボンディングされる。

【0034】

図１に戻り、制御部８０は、ＸＹ駆動機構１０、Ｚ駆動機構１２、超音波ホーン３０（超音波振動子６０）及び荷重センサ５０に接続されており、制御部８０によってこれらの構成の動作を制御することにより、ワイヤボンディングのための必要な処理を行うことができるようになっている。制御部８０は、例えばＸＹ駆動機構１０、Ｚ駆動機構１２、荷重センサ５０、超音波ホーン３０（超音波振動子６０）、ワイヤクランパ４４などの各構成との間で信号の送受信を行うインタフェース（図示しない）を備えている。具体的には、制御部８０は、ボンディングツール４０のＸＹＺ軸方向の移動距離やＺ方向の荷重の制御、ワイヤクランパ４４の開閉動作、ボンディングツール４０に付与される超音波振動のタイミングや時間及びスクラブ動作の制御など、ボンディングツールの動作に関わる制御を行う。

【0035】

また制御部８０には、制御情報を入力するための操作部８２と、制御情報を出力するための表示部８４が接続されており、これにより作業者が表示部８４によって画面を認識しながら操作部８２によって必要な制御情報を入力することができるようになっている。なお、制御部８０は、ＣＰＵ及びメモリなどを備えるコンピュータ装置であり、メモリには予めワイヤボンディングに必要な処理を行うためのボンディングプログラムなどが格納される。制御部８０は、後述する半導体装置の製造方法において説明するボンディングツール４０の動作を制御するための各処理を行うための手段（各処理をコンピュータに実行させるためのプログラム）を備える。

【0036】

次に、図３〜図７を参照して、本実施形態にかかる半導体装置の製造方法を説明する。この半導体装置の製造方法は、上記ワイヤボンディング装置１を用いて行われる。

【0037】

ここで、図３は、半導体装置の製造方法のフローチャートであり、図４（Ａ）〜（Ｄ）並びに図５（Ａ）及び（Ｂ）は半導体装置の製造方法の各処理を示したものである。また、図６及び図７は、ボンディングツールの移動の軌跡を示したものである。

【0038】

以下においては、説明の便宜上、ボンディングツールの移動の軌跡は、Ｘ座標が一定である場合（Ｘ＝Ｘ０）について説明する。なお、ボンディング対象物１００である半導体装置のボンディング面（第１ボンド点及び第２ボンド点を含む）は、実際には図１に示すように半導体チップ１１０と基板１２０とにおいて異なる高さを有するが、図６では略同じ高さであるとみなして図示する。

【0039】

最初に、ボンディングステージ１６にボンディング対象物１００を用意する。

【0040】

図１に示すように、ボンディング対象物１００は、本実施形態の半導体装置の製造方法を用いて電気的に接続される第１ボンド点と第２ボンド点とを有する。第１ボンド点及び第２ボンド点は、ボンディング対象物１００のボンディング面に配置された、ワイヤがボンディングされる箇所である。ここで、第１ボンド点とは、ワイヤで接続する２点間のうちの最初にボンディングする箇所を指し、第２ボンド点とは、当該２点間のうちの後にボンディングする箇所を指す。なお、本実施形態において「ボンド点」とは、ボンディングされる１つの空間座標に限るものではなく、ボンディングされる対象が存在する領域を示すものである。

【0041】

ボンディング対象物１００は、少なくとも１つの半導体チップを含む半導体装置であり、例えば、図１に示すように、第１ボンド点としての複数の電極１１２を有する半導体チップ１１０と、第２ボンド点としての複数の電極１２２を有する基板１２０とを備える。半導体チップ１１０における電極１１２の形成面（半導体素子が形成された側の表面）には、保護膜としてのパッシベーション１１４（図１では省略。図５（Ａ）及び（Ｂ）参照。）が形成されており、複数の電極１１２はそれぞれパッシベーション１１４の開口部から露出している。半導体チップ１１０は、基板１２０上に搭載されており、第１ボンド点としての電極１１２のほうが、第２ボンド点としての電極１２２よりもＺ方向に高い位置に配置されている。このような態様において、Ｚ方向の高い位置から低い位置の順番にボンディングすることを、通常、正ボンディングと呼び、以下の例では正ボンディングの例を説明するが、本実施形態のワイヤボンディングはＺ方向の低い位置から高い位置の順番にボンディングするいわゆる逆ボンディングに適用することもできる。

【0042】

まず、図３に示すように、ワイヤテール４３が先端から延出したボンディングツール４０を用意する（Ｓ１０）。

【0043】

ボンディングツール４０は、例えば図４（Ａ）に示すようなキャピラリであり、Ｚ方向に沿って挿通穴４１が設けられ、当該挿通穴４１の内部にワイヤ４２が挿通されている。そして、ボンディングツール４０の先端からは、ワイヤ４２の一部がワイヤテール４３として延出されている。なお、ワイヤテール４３は図４（Ａ）に示すようにＺ方向に沿って延出されていることが好ましいが、これに限るものではなく、例えば多少屈曲している形状であっても構わない。

【0044】

次に、図３に示すように、ボンディングツール４０を下降させてワイヤテール４３の先端４３ａを半導体チップ１１０のボンディング面に接触させる（Ｓ１１）。

【0045】

具体的には、図４（Ａ）に示すように、ワイヤクランパ４４を閉じた状態にして、ボンディングツール４０を、Ｚ方向に沿って、ワイヤテール４３の先端４３ａがボンディング面に接触する高さＺ１まで下降させる。こうして、図４（Ａ）及び図６に示すように、時刻ｔ１において、ボンディングツール４０を高さＺ１及び平面座標（Ｘ０，Ｙ１）に配置する。

【0046】

ここで、図４（Ａ）に示すように、ワイヤテール４３がＺ方向に沿って延出していれば、ワイヤテールの長さＬはボンディング面からの高さＺ１と略同一となる。そして、ワイヤテールの長さＬ（又は高さＺ１）は、例えば、ボンディングツール４０の幅Ｔと、挿通穴４１の開口幅ＣＤとにおいて、Ｌ≧（Ｔ−ＣＤ）／２の関係式を満たすように設定することもできる。これにより、例えば、後述する第１ボンディングにおけるワイヤ４２の被押圧部分の長さを、ボンディングツール４０の押圧面４８の幅以上にすることができる。

【0047】

次に、図３に示すように、ボンディングツール４０をＺ軸方向に交わる方向へ移動させてワイヤテール４３を屈曲させる（Ｓ１２）。

【0048】

具体的には、図４（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、ワイヤテール４３の先端４３ａをボンディング面に接触させながら、ボンディングツール４０を所定の曲線（ボンディング面側が凹状をなす向きの曲線）の軌跡を描くように移動させる。こうして、ボンディング面に当接したワイヤテール４３の先端４３ａを起点として、ワイヤテール４３を屈曲させる。

【0049】

図６に示すように、時刻ｔ２までのボンディングツール４０の移動の軌跡は、その一部に所定の曲線の軌跡が含まれていればよく、例えば、時刻ｔ１からｔ２までの時間のうち、前半は高さＺ１のままＹ方向へ移動し、後半は高さＺ１から高さＺ２へ所定の曲線の軌跡を描くように移動させることもできる。所定の曲線の軌跡は、時刻ｔ１及びｔ２の各空間座標の取り方、あるいは、時刻ｔ１〜ｔ２までの時間におけるＸＹ駆動機構１０及びＺ駆動機構１２によるボンディングツールの単位時間当たりの移動量の設定によって適宜設定することができる。例えば、所定の曲線の軌跡は、楕円状又は円状の一部の軌跡とすることも可能である。こうして、図４（Ｃ）及び図６に示すように、時刻ｔ２においてボンディングツール４０を高さＺ２及び平面座標（Ｘ０，Ｙ２）に配置する。

【0050】

ここで、ＸＹ平面上における時刻ｔ１から時刻ｔ２へのボンディングツール４０の移動方向は、特に限定されるものではないが、例えば図６及び７に示すように、第１ボンド点（電極１１２）と第２ボンド点（電極１２２）とを結ぶワイヤ方向（すなわち、第１ボンド点と第２ボンド点との間を接続するワイヤループが延出する方向）に沿ったものとすることもできる。これによれば、ボンディングツール４０の移動方向に伴ってワイヤテール４３の屈曲方向をワイヤ方向に揃えることができ、ひいては、後述するワイヤテール４３の先端４３ａのＸＹ平面における向きをワイヤ方向に揃えることができる。

【0051】

また、時刻ｔ１から時刻ｔ２までのボンディングツール４０におけるＸＹ平面上の移動距離（Ｙ２−Ｙ１）は、ワイヤテール長さＬ以上とすることもできる。こうすることで、後述する第１ボンド点での加圧のときに、最終的にワイヤテール４３の先端４３ａをボンディング面から上方へ浮かせやすくすることができる。

【0052】

図６の矢印に示すような軌跡（ボンディング面側が凹状をなす向きの所定の曲線）に沿って時刻ｔ１からｔ３にかけてボンディングツール４０を移動させることによって、時刻ｔ１〜ｔ２の間、ワイヤテール４３がボンディングツール４０の貫通穴４１に押し戻されるという弊害が発生する可能性を少なくするとともに、ワイヤテール４３がボンディング面上を滑ることを抑止することができる。したがって、ワイヤテール４３をより好適な屈曲形状に容易に整えることができる。

【0053】

次に、図３に示すように、ボンディングツール４０を下降させて第１ボンド点においてワイヤテール４３の一部をボンディングするとともに、ワイヤテール４３を所定形状に整形する（Ｓ１３）。

【0054】

具体的には、図４（Ｄ）に示すように、ボンディングツール４０をＺ方向に沿って下降させ、ボンディングツール４０の押圧部４７（押圧面４８）によってワイヤ４２の一部９２を加圧するとともに、必要に応じて、熱、超音波及びスクラブ動作を作動させることによって、ワイヤ４２と電極１１２とを接合する。そして、ボンディングツール４０の加圧によってワイヤテール４３の先端４３ａをボンディング面から上方を向くように塑性変形させて整形する。ここで、ワイヤテール４３の整形後の形状は、先端４３ａがボンディング面から上方を向いてさえいればよく、例えば、ボンディング面から僅かに斜め上方を向いている態様を含む。例えば、ワイヤテール４３の先端４３ａとボンディング面とのなす角度αは、０°＜α＜９０°の範囲のいずれかの値であればよい。こうして、図４（Ｄ）に示すように、時刻ｔ３において、第１ボンド点でのボンディングを終えるとともにワイヤテール４３を所定形状に整形する。

【0055】

なお、第１ボンド点でのボンディングは、ワイヤクランパ４４を開いた状態にして行うこともできる。また、時刻ｔ２においてボンディングツール４０の下降を開始するときの高さＺ２は、例えば、ボンディングツール４０の下降速度の切り替わり点であるサーチレベルであってもよく、その高さは適宜設定することができる。

【0056】

次に、図３に示すように、ボンディングツール４０を移動させてワイヤ４２をルーピングさせる（Ｓ１４）。

【0057】

具体的には、図６に示すように、ボンディングツール４０を第１ボンド点（電極１１２）からＺ方向に沿って上昇させ、ボンディングツール４０をその先端からワイヤ４２を繰り出しながら、図６の矢印に示すような所定の軌跡に沿って移動させて第２ボンド点（基板１２０の電極１２２）の上方へ移動させる。こうして、第１ボンド点と第２ボンド点との間に所定のループ形状にワイヤを延出させることができる。

【0058】

次に、ボンディングツール４０を下降させて第２ボンド点においてワイヤ４２の一部をボンディングする（Ｓ１５）。

【0059】

具体的には、図５（Ａ）に示すように、ワイヤクランパ４４を閉じた状態にして、ボンディングツール４０を、平面座標（Ｘ０，Ｙ３）において、Ｚ方向に沿って第２ボンド点に向かって下降させる。そして、ボンディングツール４０の押圧部４７（押圧面４８）によってワイヤ４２の一部９４を加圧するとともに、必要に応じて、熱、超音波及びスクラブ動作を作動させることによって、ワイヤ４２と電極１２２とを接合する。こうして、図５（Ａ）及び図６に示すように、時刻ｔ４において、第２ボンド点でのボンディングを終えて、第１ボンド点と第２ボンド点とが接続されたワイヤループ９０を形成する。

【0060】

次に、ボンディングツール４０を移動させて、ワイヤ４２を切断する（Ｓ１６）。

【0061】

具体的には、図５（Ｂ）に示すように、ボンディングツール４０の先端からワイヤ４２の一部、すなわち新たなワイヤテール４３を延出させるように、ワイヤ４２を切断する。ワイヤ切断のためのボンディングツール４０の移動処理は特に限定されるものではないが、例えば、ワイヤクランパ４４を開いた状態にして、ボンディングツール４０を第２ボンド点から離れる方向（例えばＺ方向に沿った上昇方向）へ移動させ、これによりボンディングツール４０の移動量に伴いボンディングツール４０の先端からワイヤ４２を所定量だけ繰り出し、その後、ワイヤクランパ４４を閉じた状態でボンディングツール４０を第２ボンド点からさらに離れる方向（例えばＺ方向に沿った上昇方向）へ移動させて、ワイヤ４２に引っ張り応力を加えて切断することもできる。ＸＹ駆動機構１０及びＺ駆動機構１２の少なくとも１つを適宜作動させることによってボンディングツール４０の移動方向を調整し、これによって、ボンディングツール４０の先端から延出される新たなワイヤテール４３の形状を整形すると同時にワイヤ４２を切断することもできる。新たに形成するワイヤテール４３は、図５（Ｂ）に示すように、Ｚ方向に沿って延出されていることが好ましいが、例えば所定の方向（例えばワイヤ方向）に屈曲している形状であっても構わない。

【0062】

このような処理によって、図５（Ｂ）に示すように、第１ボンド点と第２ボンド点との間を接続するために所定形状に延出されたワイヤループ１３０を形成することができる。ワイヤループ１３０は、第１ボンド点である電極１１２上に接合部１３２を有し、第２ボンド点である電極１２２上に接合部１３４を有している。各接合部１３２，１３４は、ボンディングツール４０（押圧面４８）のボンディングによってワイヤ径よりも薄くなるように塑性変形されている。そして、第１ボンド点におけるワイヤループ１３０の先端１３３は、ボンディング面から上方を向いて延出しており、これにより他の隣接する要素（例えばパッシベーション１１４又は隣接する他の電極など）と接触することを防止できるようになっている。

【0063】

その後、図３に示すように、ボンディング対象物１００に対して次のワイヤボンディングを行う必要があるか否かを判定し（Ｓ１７）、必要がある場合（Ｓ１７ Ｙｅｓ）は、ボンディングツール４０を次のワイヤボンディングのための第１ボンド点へ移動させて、Ｓ１０〜Ｓ１６の一連の工程を繰り返し行う。他方、次のワイヤボンディングを行う必要がなく、ボンディング対象物１００に対するワイヤボンディングを全て終えた場合（Ｓ１７ Ｎｏ）は、当該ボンディング対象物１００に対してのワイヤボンディング工程を終了する。

【0064】

なお、ワイヤ切断工程後（Ｓ１６）であって、次のＳ１０の工程を行う前において、必要があれば、ボンディングツール４０の先端から延出した新たなワイヤテール４３をＺ方向に沿って整形する処理を追加的に行うこともできる。

【0065】

以上のとおり、本実施形態によれば、ワイヤテール４３の先端４３ａをボンディング面に接触させながらボンディングツール４０を移動させてワイヤテール４３を屈曲させ、その後、ボンディングツール４０を下降させて第１ボンド点（電極１１２）においてワイヤテール４３の一部９２を加圧するとともにワイヤテール４３を所定形状に整形する。これにより、例えばワイヤテール４３の整形のために別個の部材を用意することがなく、またボンディングツール４０の移動量を抑えることができる。したがって、第１ボンド点においてワイヤの先端４３ａが他の隣接する要素（例えばパッシベーション１１４又は隣接する他の電極など）に接触することを防止することができ、半導体装置の損傷あるいは不良の発生を防止するとともに、設計自由が高く、簡便かつ効率的な半導体装置の製造方法を行うことができる。

【0066】

本発明は、上記実施形態に限定されることなく種々に変形して適用することが可能である。

【0067】

時刻ｔ１〜ｔ３の処理（ワイヤテール屈曲工程及び第１ボンディング工程）におけるボンディングツール４０の移動の軌跡は、図６の矢印に示す態様に限るものではなく様々な態様を採ることができる。

【0068】

ここで、図８〜図１１は、時刻ｔ１〜ｔ３のボンディングツール４０の移動の軌跡の変形例を示したものである。なお、時刻ｔ１及びｔ３におけるボンディングツールの高さ及び平面座標、並びに、ＸＹ平面における移動方向（ワイヤ方向であってもよいこと）は、上記実施形態の説明と同様であり、時刻ｔ１〜ｔ３の間のボンディングツールの移動の軌跡が図６に示す例と異なっている。

【0069】

例えば、図８に示すように、時刻ｔ１からｔ２にかけて、ワイヤテール４３の先端４３ａをボンディング面に接触させながら、ボンディングツール４０を所定の曲線（ボンディング面側が凹状をなす向きの曲線）の軌跡を描くように移動させ、時刻ｔ２において、ボンディングツール４０を高さＺ２及び平面座標（Ｘ０，Ｙ１´）に配置し、その後、時刻ｔ２からｔ３にかけて、ボンディングツール４０をボンディング面（ＸＹ平面）に対して傾斜するように下降させ、時刻ｔ３において、ワイヤテール４３の一部を電極１１２にボンディングすることもできる。

【0070】

これによれば、時刻ｔ２からｔ３にかけてボンディングツール４０をボンディング面に対して傾斜するように下降させるので、ワイヤテール４３の先端４３ａをボンディング面から上方へより一層浮かせやすくすることができる。したがって、より確実にワイヤテール４３を所定形状に整形することができる。

【0071】

あるいは、図９に示すように、時刻ｔ１からｔ２にかけて、ワイヤテール４３の先端４３ａをボンディング面に接触させながら、ボンディングツール４０を所定の曲線（ボンディング面と反対側が凹状をなす向きの曲線）の軌跡を描くように移動させ、時刻ｔ２において、ボンディングツール４０を高さＺ２及び平面座標（Ｘ０，Ｙ２）に配置し、その後、時刻ｔ２からｔ３にかけて、ボンディングツール４０をＺ方向に沿って下降させ、時刻ｔ３において、ワイヤテール４３の一部を電極１１２にボンディングとすることもできる。

【0072】

あるいは、図１０に示すように、時刻ｔ１からｔ２にかけて、ワイヤテール４３の先端４３ａをボンディング面に接触させながら、ボンディングツール４０をボンディング面（ＸＹ平面）に平行な方向に沿って移動させ、時刻ｔ２において、ボンディングツール４０を高さＺ１及び平面座標（Ｘ０，Ｙ２）に配置し、その後、時刻ｔ２からｔ３にかけて、ボンディングツール４０をＺ方向に沿って下降させ、時刻ｔ３において、ワイヤテール４３の一部を電極１１２にボンディングとすることもできる。

【0073】

あるいは、図１１に示すように、時刻ｔ１からｔ２にかけて、ワイヤテール４３の先端４３ａをボンディング面に接触させながら、ボンディングツール４０をボンディング面（ＸＹ平面）に対して傾斜するように下降させ、時刻ｔ２において、ボンディングツール４０を高さＺ２及び平面座標（Ｘ０，Ｙ２）に配置し、その後、時刻ｔ２からｔ３にかけて、ボンディングツール４０をＺ方向に沿って下降させ、時刻ｔ３において、ワイヤテール４３の一部を電極１１２にボンディングとすることもできる。

【0074】

なお、上記図９及び図１１に示す変形例では、時刻ｔ２からｔ３にかけてボンディングツール４０をＺ方向に沿って下降させる例を説明したが、更なる変形例として、図９及び図１１に示す例において時刻ｔ２からｔ３にかけて、ボンディングツール４０をボンディング面（ＸＹ平面）に対して傾斜するように下降させ、時刻ｔ３において、ワイヤテール４３の一部を電極１１２にボンディングとすることもできる。

【0075】

また、上記実施形態においては、図４（Ａ）に示すように、ワイヤテール４３の先端４３ａが電極１１２の外側の領域に接触した例を説明したが、ワイヤテール４３の先端４３ａが接触する領域は、例えば電極１１２の内側の領域とすることもできる。すなわち、ワイヤテールの長さＬ、電極１１２の大きさ、又は、ワイヤテール４３の整形形状（例えばボンディング面から上方を向いて延出する部分の長さ）等に鑑みて、ワイヤテール４３の先端４３ａの先端を電極１１２の内側の領域（ボンディング面に含まれる）に接触させながらワイヤテールを屈曲させることも可能である。

【0076】

また、上記実施形態においては、第１ボンド点として半導体チップの電極１１２にボンディングし、その後に第２ボンド点として基板１２０の電極１２２にボンディングする正ボンディングの例を説明したが、これとは逆に、第１ボンド点として基板１２０の電極１２２にボンディングし、その後に第２ボンド点として半導体チップ１１０の電極１１２にボンディングすることもできる。この場合、例えば、時刻ｔ１からｔ２にかけて、ワイヤテール４３の先端４３ａを、ボンディング面である基板１２０の所定の領域に接触させながら、その当接位置を起点としてワイヤテール４３を屈曲させることもできる。

【0077】

なお、ボンディングツール４０のＸＹＺ方向への移動は、上記実施形態にかかる例で示した構成に限定されるものではない。またボンディングツール４０の形状も図示するものに限定されるものではない。

【0078】

上記発明の実施形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施形態の記載に限定されるものではない。そのような組み合わせ又は変更若しくは改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。

【符号の説明】

【0079】

１…ワイヤボンディング装置、２０…ボンディングアーム、３０…超音波ホーン、４０…ボンディングツール（キャピラリ）、４２…ワイヤ、４３…ワイヤテール、４３ａ…ワイヤテールの先端、８０・・・制御部、１００…ボンディング対象物（半導体装置）、１１０…半導体チップ、１１２…電極、１２０…基板、１２２…電極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】