特許 7370055 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】

(24)【登録日】2023-10-19

(45)【発行日】2023-10-27

(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 20060101AFI20231020BHJP

【ＦＩ】

H01L21/60 301D

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020021599

(22)【出願日】2020-02-12

(65)【公開番号】P2021128982

(43)【公開日】2021-09-02

【審査請求日】2022-10-31

(73)【特許権者】

【識別番号】519294332

【氏名又は名称】株式会社新川

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100170818

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 秀輝

(72)【発明者】

【氏名】富山 俊彦

(72)【発明者】

【氏名】手井 森介

【審査官】河合 俊英

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１６－５３７８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５７－１５４８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１５６１００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３２９４９１（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1】

キャピラリを用いて電極にワイヤを接合した後に、前記ワイヤの接合部よりも上方の位置であって、前記接合部を通る前記電極の表面の法線上からずれた位置である第１位置に、前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを移動させることにより、前記ワイヤを所定の長さ引き出す第１工程と、
前記キャピラリを前記第１位置に移動させた後、前記第１位置よりも上方の位置であって、前記法線が延びる法線方向から見て前記第１位置に対して前記接合部側にずれた位置である第２位置に、前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを移動させることにより、曲げ部を前記ワイヤに形成する第２工程と、
前記曲げ部を形成した後、前記法線方向に沿った前記キャピラリの下降及び上昇を複数回繰り返すことにより、前記曲げ部を切断予定部に加工する第３工程と、
前記キャピラリの下降及び上昇を複数回繰り返した後、ピンワイヤを形成するために、ワイヤクランパを閉じた状態で前記キャピラリを上昇させることにより、前記ワイヤを前記切断予定部において切断する第４工程と、を備える半導体装置の製造方法。

【請求項2】

前記キャピラリを前記第２位置に移動させたときに、前記曲げ部は、前記接合部を通る前記法線上からずれた位置に位置する、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項3】

前記法線方向から見た場合に、前記第１位置から前記第２位置までの前記キャピラリの移動距離は、前記キャピラリの先端面の半径よりも長い、請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項4】

前記法線方向から見た場合に、前記第１位置から前記第２位置までの前記キャピラリの移動距離は、前記接合部から前記第１位置までの前記キャピラリの移動距離と同一である、請求項１～３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項5】

前記キャピラリを前記第２位置に移動させたときに、前記キャピラリの先端面は前記接合部の直上に位置する、請求項１～４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項6】

基板上において、複数の半導体チップが、各前記半導体チップの主面が露出面として露出するように階段状に積層され、
前記電極は、各前記半導体チップの前記露出面に設けられ、
前記第１工程から前記第４工程までの一連の工程を前記半導体チップ毎に行うことにより、前記ピンワイヤを前記半導体チップ毎に形成する、請求項１～５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項7】

前記第１工程から前記第４工程までの一連の工程を、上段の前記半導体チップから下段の前記半導体チップの順に、又は、下段の前記半導体チップから上段の前記半導体チップの順に行う、請求項６に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項8】

電極に対して相対移動可能に構成されたキャピラリを含むボンディングユニットと、
前記ボンディングユニットの動作を制御する制御ユニットと、を備え、
前記制御ユニットは、
前記キャピラリを用いて前記電極にワイヤを接合させた後に、前記ワイヤの接合部よりも上方の位置であって、前記接合部を通る前記電極の表面の法線上からずれた位置である第１位置に、前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを移動させることにより、前記ワイヤを所定の長さ引き出させる第１制御信号と、
前記キャピラリを前記第１位置に移動させた後、前記第１位置よりも上方の位置であって、前記法線が延びる法線方向から見て前記第１位置に対して前記接合部側にずれた位置である第２位置に、前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを移動させることにより、曲げ部を前記ワイヤに形成させる第２制御信号と、
前記曲げ部を形成させた後、前記法線方向に沿った前記キャピラリの下降及び上昇を複数回繰り返させることにより、前記曲げ部を切断予定部に加工させる第３制御信号と、
前記キャピラリの下降及び上昇を複数回繰り返させた後、ピンワイヤを形成するために、ワイヤクランパを閉じた状態で前記キャピラリを上昇させることにより、前記ワイヤを前記切断予定部において切断させる第４制御信号と、を前記ボンディングユニットに提供する、ワイヤボンディング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、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際、例えば半導体部品同士をボンディングによって上下に接続するために、半導体部品の電極表面に対して、当該電極表面から立ち上がる方向に延びるピンワイヤを形成することがある。このようなピンワイヤは、例えば特許文献１に記載された方法によって形成することができる。この方法では、キャピラリを用いてワイヤを電極表面に接合した後、キャピラリを移動させてキャピラリの内部エッジ部を用いてワイヤに傷部分を形成する。その後、ワイヤの接合部から傷部分までの部分を電極表面から直立させた状態にした後に、キャピラリを下降させることにより、ワイヤは傷部分によって折り曲げられる。その後、ワイヤクランパを閉じた状態でキャピラリを上昇させることにより、ワイヤを傷部分において切断する。これにより、電極表面から立ち上がるピンワイヤが形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－２２０６９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したようなピンワイヤに対しては、電極表面からのピンワイヤの高さをより高くすることが要求されている。特許文献１に記載された方法によって高いピンワイヤを形成する場合、接合部から傷部分までのワイヤ部を長くする必要がある。しかし、この方法では、ワイヤを傷部分によって折り曲げる際、ワイヤ部を電極表面から直立させた状態でキャピラリを下降させているので、キャピラリの下降に応じてワイヤ部の軸方向に大きな力が作用し得る。このため、ワイヤ部を長くすると、当該力によってワイヤ部が座屈する等の不具合が生じやすくなる。この場合、傷部分よりも切れやすい部分が生じるので、ワイヤを傷部分において確実に切断することが難しくなる。従って、上記の方法では、所望の高さのピンワイヤを形成することは困難である。

【0005】

本開示は、所望の高さのピンワイヤを容易に形成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説明する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一形態である半導体装置の製造方法は、キャピラリを用いて電極にワイヤを接合した後に、ワイヤの接合部よりも上方の位置であって、接合部を通る電極の表面の法線上からずれた位置である第１位置に、ワイヤを繰り出しながらキャピラリを移動させることにより、ワイヤを所定の長さ引き出す第１工程と、キャピラリを第１位置に移動させた後、第１位置よりも上方の位置であって、法線が延びる法線方向から見て第１位置に対して接合部側にずれた位置である第２位置に、ワイヤを繰り出しながらキャピラリを移動させることにより、曲げ部をワイヤに形成する第２工程と、曲げ部を形成した後、法線方向に沿ったキャピラリの下降及び上昇を複数回繰り返すことにより、曲げ部を切断予定部に加工する第３工程と、キャピラリの下降及び上昇を複数回繰り返した後、ピンワイヤを形成するために、ワイヤクランパを閉じた状態でキャピラリを上昇させることにより、ワイヤを切断予定部において切断する第４工程と、を備える。

【0007】

上記の製造方法によれば、ワイヤを切断予定部において確実に切断することができるので、所望の高さのピンワイヤを容易に形成することができる。

【0008】

キャピラリを第２位置に移動させたときに、曲げ部は、接合部を通る法線上からずれた位置に位置してもよい。この場合、ピンワイヤ形成予定部に座屈等の不具合が生じる事態をより確実に抑制でき、ワイヤを切断予定部においてより確実に切断することができる。

【0009】

法線方向から見た場合に、第１位置から第２位置までのキャピラリの移動距離は、キャピラリの先端面の半径よりも長くてもよい。この場合、切断予定部においてワイヤをより確実に切断することができる。

【0010】

法線方向から見た場合に、第１位置から第２位置までのキャピラリの移動距離は、接合部から第１位置までのキャピラリの移動距離と同一であってもよい。この場合、切断予定部においてワイヤをより一層確実に切断することができる。

【0011】

キャピラリを第２位置に移動させたときに、キャピラリの先端面は接合部の直上に位置してもよい。この場合、電極の表面から直立した状態のピンワイヤを容易に得ることができる。

【0012】

基板上において、複数の半導体チップが、各半導体チップの主面が露出面として露出するように階段状に積層され、電極は、各半導体チップの露出面に設けられ、第１工程から第４工程までの一連の工程を半導体チップ毎に行うことにより、ピンワイヤを半導体チップ毎に形成してもよい。第１工程から第４工程までの一連の工程を、上段の半導体チップから下段の半導体チップの順に、又は、下段の半導体チップから上段の半導体チップの順に行ってもよい。この場合、押付動作によるワイヤの切断が困難な状況下においても、ピンワイヤを半導体チップ毎に容易に形成することができる。

【0013】

本開示の別の形態であるワイヤボンディング装置は、電極に対して相対移動可能に構成されたキャピラリを含むボンディングユニットと、ボンディングユニットの動作を制御する制御ユニットと、を備え、制御ユニットは、キャピラリを用いて電極にワイヤを接合させた後に、ワイヤの接合部よりも上方の位置であって、接合部を通る電極の表面の法線上からずれた位置である第１位置に、ワイヤを繰り出しながらキャピラリを移動させることにより、ワイヤを所定の長さ引き出させる第１制御信号と、キャピラリを第１位置に移動させた後、第１位置よりも上方の位置であって、法線が延びる法線方向から見て第１位置に対して接合部側にずれた位置である第２位置に、ワイヤを繰り出しながらキャピラリを移動させることにより、曲げ部をワイヤに形成させる第２制御信号と、曲げ部を形成させた後、法線方向に沿ったキャピラリの下降及び上昇を複数回繰り返させることにより、曲げ部を切断予定部に加工させる第３制御信号と、キャピラリの下降及び上昇を複数回繰り返させた後、ピンワイヤを形成するために、ワイヤクランパを閉じた状態でキャピラリを上昇させることにより、ワイヤを切断予定部において切断させる第４制御信号と、をボンディングユニットに提供する。

【0014】

上記のワイヤボンディング装置によれば、ワイヤを切断予定部において確実に切断することができるので、所望の高さのピンワイヤを容易に形成することができる。

【発明の効果】

【0015】

本開示によれば、所望の高さのピンワイヤを容易に形成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が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、一実施形態に係るワイヤボンディング装置の構成を示す図である。

【図2】図２は、図１に示されたワイヤボンディング装置を用いて製造される半導体装置の構成を示す図である。

【図3】図３は、図２に示されたピンワイヤの形状とキャピラリの目標点とを示す図である。

【図4】図４は、一実施形態に係る半導体装置の製造方法における工程を示すフロー図である。

【図5】図５の（ａ）部、（ｂ）部及び（ｃ）部は、一実施形態に係る半導体装置の製造方法における工程を示す図である。

【図6】図６の（ａ）部、（ｂ）部及び（ｃ）部は、図５に続く工程を示す図である。

【図7】図７の（ａ）部、（ｂ）部及び（ｃ）部は、図６に続く工程を示す図である。

【図8】図８は、図６の（ａ）部の工程におけるワイヤの形状を示す図である。

【図9】図９の（ａ）部及び（ｂ）部は、第１比較例に係る半導体装置の製造方法における工程を示す図である。

【図10】図１０の（ａ）部、（ｂ）部及び（ｃ）部は、第２比較例に係る半導体装置の製造方法における工程を示す図である。

【図11】図１１の（ａ）部、（ｂ）部及び（ｃ）部は、図１０に続く工程を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

【0018】

〔ワイヤボンディング装置〕
図１に示すワイヤボンディング装置１は、例えば、半導体装置１０に設けられた電極にワイヤ２０を接合した後、ワイヤ２０を所定の長さで切断することによって、当該電極の表面から立ち上がる方向に延びるピンワイヤ２１（図３参照）を形成する。ワイヤボンディング装置１は、例えば、搬送ユニット２と、ボンディングユニット３と、制御ユニット４と、を備える。

【0019】

搬送ユニット２は、被処理部品である半導体装置１０をボンディングエリアに搬送する。ボンディングユニット３は、例えば、移動機構６と、ボンディングツール７と、キャピラリ８と、ワイヤクランパ９と、を含む。移動機構６は、半導体装置１０に対してキャピラリ８を相対移動させる。ボンディングツール７の先端には、ワイヤ２０を繰り出すキャピラリ８が着脱可能に設けられている。キャピラリ８は、先鋭な円筒状をなしている。キャピラリ８の内部には、ワイヤ２０が挿通されている。キャピラリ８は、ワイヤ２０に対して熱、超音波又は圧力を提供する。

【0020】

ワイヤクランパ９は、キャピラリ８の上方に配置されている。ワイヤクランパ９は、ワイヤ２０を把持可能に構成されている。ワイヤクランパ９が開いた状態では、ワイヤ２０がワイヤクランパ９に把持されず、キャピラリ８からのワイヤ２０の繰り出しが許可される。ワイヤクランパ９が閉じた状態では、ワイヤ２０がワイヤクランパ９に把持され、キャピラリ８からのワイヤ２０の繰り出しが停止される。ワイヤ２０は、細径の金属ワイヤである。例えば、ワイヤ２０は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）又は、これらの合金により形成されている。ワイヤ２０の直径は、例えば２０μｍ（マイクロメートル）である。

【0021】

制御ユニット４は、ボンディングユニット３の動作を含むワイヤボンディング装置１の全体の動作を制御する。制御ユニット４は、いくつかの制御信号をボンディングユニット３に提供する。例えば、制御信号は、半導体装置１０に対するキャピラリ８の位置を制御するための信号と、熱、超音波又は圧力の提供の開始及び停止のための信号と、キャピラリ８からのワイヤ２０の繰り出しの許可及び停止のための信号と、を含む。制御ユニット４の具体的な制御動作については、後述する。

【0022】

〔半導体装置〕
図２に示す半導体装置１０は、例えば、回路基板１１と、複数の半導体チップ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、及び１２Ｄを有する半導体部品１２と、複数のピンワイヤ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、及び２１Ｄと、を有する。半導体部品１２は、例えば、回路基板１１の主面１１ａに対してダイボンドなどにより固定されている。半導体部品１２は、例えば、複数の半導体チップ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、及び１２Ｄが多段に積層された構成を有する。一例として、半導体部品１２は、多段チップメモリデバイスである。

【0023】

各半導体チップ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、及び１２Ｄは、階段状にずれるように積層されている。半導体チップ１２Ａは、回路基板１１の主面１１ａ上に配置されている。半導体チップ１２Ｂは、半導体チップ１２Ａの主面上に配置され、回路基板１１の主面１１ａに沿った一方向に沿って半導体チップ１２Ａからずれるように配置されている。半導体チップ１２Ｃは、半導体チップ１２Ｂの主面上に配置され、当該一方向に沿って半導体チップ１２Ｂからずれるように配置されている。半導体チップ１２Ｄは、半導体チップ１２Ｃの主面上に配置され、当該一方向に沿って半導体チップ１２Ｃからずれるように配置されている。

【0024】

半導体チップ１２Ａの主面のうち半導体チップ１２Ｂから露出する一部は、半導体チップ１２Ｂから露出する露出面１２ａとなっている。半導体チップ１２Ｂの主面のうち半導体チップ１２Ｃから露出する一部は、半導体チップ１２Ｃから露出する露出面１２ｂとなっている。半導体チップ１２Ｃの主面のうち半導体チップ１２Ｄから露出する一部は、半導体チップ１２Ｄから露出する露出面１２ｃとなっている。半導体チップ１２Ｄの主面は、半導体部品１２の外面に露出する露出面１２ｄとなっている。露出面１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、及び１２ｄには、電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、及び３１Ｄがそれぞれ設けられている。電極３１Ａの表面は露出面１２ａを構成し、電極３１Ｂの表面は露出面１２ｂを構成し、電極３１Ｃの表面は露出面１２ｃを構成し、電極３１Ｄの表面は露出面１２ｄを構成する。

【0025】

ピンワイヤ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、及び２１Ｄは、電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、及び３１Ｄ上にそれぞれ設けられている。各ピンワイヤ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、及び２１Ｄは、所定の長さで切断されたワイヤ２０の一部である。ピンワイヤ２１Ａは、電極３１Ａの表面に接合され、電極３１Ａの表面から立ち上がる方向に延びている。ピンワイヤ２１Ｂは、電極３１Ｂの表面に接合され、電極３１Ｂの表面から立ち上がる方向に延びている。ピンワイヤ２１Ｃは、電極３１Ｃの表面に接合され、電極３１Ｃの表面から立ち上がる方向に延びている。ピンワイヤ２１Ｄは、電極３１Ｄの表面に接合され、電極３１Ｄの表面から立ち上がる方向に延びている。

【0026】

各ピンワイヤ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、及び２１Ｄの上端は、回路基板１１の主面１１ａを基準としたときの同一の高さＨに位置するように揃えられている。従って、各ピンワイヤ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、及び２１Ｄの長さは、互いに異なっている。最下段の半導体チップ１２Ａに設けられたピンワイヤ２１Ａの長さが最も長く、次段の半導体チップ１２Ｂに設けられたピンワイヤ２１Ｂの長さがピンワイヤ２１Ａの長さよりも短く、次段の半導体チップ１２Ｃに設けられたピンワイヤ２１Ｃの長さがピンワイヤ２１Ｂの長さよりも短く、最上段の半導体チップ１２Ｄに設けられたピンワイヤ２１Ｄの長さが最も短い。各ピンワイヤ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、及び２１Ｄの上端は、半導体部品１２上に設けられる別の図示しない半導体部品の電極に接続される。これにより、半導体部品１２と当該別の半導体部品とが、ピンワイヤ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、及び２１Ｄを介して互いに電気的に接続される。

【0027】

以下、ピンワイヤ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、及び２１Ｄをそれぞれ区別して説明する必要がない場合には、これらを総称して「ピンワイヤ２１」といい、電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、及び３１Ｄをそれぞれ区別して説明する必要がない場合には、これらを総称して「電極３１」という。

【0028】

図３は、ピンワイヤ２１の形状を示している。図３に示すように、ピンワイヤ２１は、ボンディング部２１ａと、ワイヤ部２１ｂとを含む。ボンディング部２１ａは、ピンワイヤ２１の下端部を構成する部分であり、後述するワイヤ２０のボンディング部２０ａ（接合部）に相当する。ボンディング部２１ａは、電極３１に対して物理的及び電気的に接続されている。ここでいう物理的に接続されている状態とは、ピンワイヤ２１と電極３１とが互いに接合されている状態をいう。例えば、ボンディング部２１ａは、引っ張り力に対する抵抗力（反力）を生じさせる部分としてもよい。また、電気的に接続されている状態とは、ピンワイヤ２１と電極３１との間の電気抵抗が極めて小さい状態をいう。ボンディング部２１ａは、ワイヤ２０の先端に形成される球状のＦＡＢ（FreeAir Ball）をキャピラリ８が電極３１に押圧されることによって形成される。従って、ボンディング部２１ａは、ＦＡＢが半分程度潰れた変形半球状をなしている。

【0029】

ワイヤ部２１ｂは、ピンワイヤ２１の本体部分であり、後述するワイヤ２０のワイヤ部２０ｂに相当する。ワイヤ部２１ｂは、ボンディング部２１ａから上方に延在している。本実施形態では、ワイヤ部２１ｂは、電極３１の表面の法線が延びる法線方向Ｄ１に沿って延びている。換言すると、ワイヤ部２１ｂは、電極３１の表面に対して直立した状態となっている。ワイヤ部２１ｂの断面は、円形状をなしており、ワイヤ２０の断面形状を保っている。ワイヤ部２１ｂの上端部２１ｃは、ワイヤ部２１ｂの上端にかけて先細る形状をなしている。上端部２１ｃは、ピンワイヤ２１が形成される際のワイヤ２０の切断部であり、後述するワイヤ２０の曲げ部２０ｃに相当する。電極３１の表面からピンワイヤ２１の上端までの高さ、すなわちピンワイヤ２１の全長は、例えば、１００μｍ以上としてよい。

【0030】

〔半導体装置の製造方法〕
上述した半導体装置１０は、ワイヤボンディング装置１によって製造される。以下、ワイヤボンディング装置１における制御ユニット４の制御動作、及び、半導体装置１０の製造方法を説明する。

【0031】

まず、図３を参照しながら、キャピラリ８の先端が移動する第１目標点Ｐ１～第７目標点Ｐ７について具体的に説明する。図３は、ピンワイヤ２１の形状と併せて第１目標点Ｐ１～第７目標点Ｐ７を示している。制御ユニット４は、予め設定された第１目標点Ｐ１～第７目標点Ｐ７に関する情報を有する。制御ユニット４は、第１目標点Ｐ１～第７目標点Ｐ７にキャピラリ８の先端が順次移動するように、ボンディングユニット３に制御信号を提供する。更に、制御ユニット４は、移動中におけるワイヤ２０の繰り出しの許可及び停止を制御する制御信号をボンディングユニット３に提供する。更に、制御ユニット４は、キャピラリ８からの超音波などの提供の許可及び停止を制御する制御信号をボンディングユニット３に提供する。なお、キャピラリ８の先端とは、キャピラリ８の先端面８ａ（図８参照）の位置を示している。先端面８ａは、例えば、電極３１の表面と平行な平面となっており、法線方向Ｄ１から見て円形をなしている。従って、キャピラリ８の先端は、例えば、法線方向Ｄ１から見た場合の先端面８ａの中心位置としてよい。

【0032】

なお、以下の説明では、半導体部品１２が固定され、キャピラリ８が移動する場合を例示する。しかし、第１目標点Ｐ１～第７目標点Ｐ７が描く軌跡は、半導体部品１２とキャピラリ８との相対的な位置関係によって描けられればよい。つまり、以下の説明のように、キャピラリ８のみを移動させて軌跡を描いてもよい。また、半導体部品１２及びキャピラリ８の両方を移動させて軌跡を描いてもよい。例えば、上下方向の移動はキャピラリ８の移動によって対応し、左右方向の移動は半導体部品１２の移動によって対応してもよい。

【0033】

第１目標点Ｐ１は、ワイヤ２０を電極３１にボンディングする位置を示す。換言すると、第１目標点Ｐ１は、ピンワイヤ２１のボンディング部２１ａが形成される位置、すなわち、ボンディング部２１ａの位置を示している。第１目標点Ｐ１は、電極３１の表面上の位置であって、法線方向Ｄ１から見た場合のボンディング部２１ａの中心の位置としてよい。

【0034】

第２目標点Ｐ２は、第１目標点Ｐ１の直上の位置である。換言すると、第２目標点Ｐ２は、第１目標点Ｐ１を通る電極３１の表面の法線上の位置である。以下の説明において、電極３１の表面の法線に沿って電極３１から離れる方向を「上方向」と呼び、当該法線に沿って電極３１に近づく方向を「下方向」と呼ぶ。そうすると、第２目標点Ｐ２は、第１目標点Ｐ１に対して上方向にずれた位置であるとも言える。

【0035】

第３目標点Ｐ３（第１位置）は、第１目標点Ｐ１及び第２目標点Ｐ２を通る電極３１の法線上からずれた位置である。つまり、第３目標点Ｐ３は、電極３１の法線に直交する平行軸線が延びる方向（以下、「平行軸線方向Ｄ２」と呼ぶ）に沿って第２目標点Ｐ２に対して所定距離だけ離間した位置に設定される。以下の説明において、平行軸線方向Ｄ２に沿って電極３１Ａから電極３１Ｂに向かう方向を「右方向」と呼び、平行軸線方向Ｄ２に沿って電極３１Ｂから電極３１Ａに向かう方向を「左方向」と呼ぶ。そうすると、第３目標点Ｐ３は、第２目標点Ｐ２に対して左方向に所定距離だけ離間した位置であるとも言える。第１目標点Ｐ１から第２目標点Ｐ２までの距離、及び第２目標点Ｐ２から第３目標点Ｐ３までの距離は、電極３１の表面からのピンワイヤ２１の高さ（ピンワイヤ２１の全長）に基づいて決定してよい。第２目標点Ｐ２から第３目標点Ｐ３までの距離は、第１目標点Ｐ１から第２目標点Ｐ２までの距離と同等であってもよいし、長くてもよいし、短くてもよい。

【0036】

第４目標点Ｐ４（第２位置）は、第３目標点Ｐ３よりも上方の位置であって、法線方向Ｄ１から見た場合に第３目標点Ｐ３に対して第１目標点Ｐ１側にずれた位置である。つまり、第４目標点Ｐ４は、第３目標点Ｐ３に対して法線方向Ｄ１に沿って上方にずれた位置であって、第３目標点Ｐ３に対して平行軸線方向Ｄ２に沿って第１目標点Ｐ１側にずれた位置に設定される。第４目標点Ｐ４は、第３目標点Ｐ３に対して上方向及び右方向のそれぞれに所定距離だけ離間した位置に設定されるとも言える。本実施形態では、第４目標点Ｐ４は、第１目標点Ｐ１及び第２目標点Ｐ２の直上の位置に設定される。換言すると、第４目標点Ｐ４は、第１目標点Ｐ１及び第２目標点Ｐ２を通る電極３１の法線上の位置に設定される。従って、第１目標点Ｐ１、第２目標点Ｐ２、及び第４目標点Ｐ４は、同一の線上に設定される。第４目標点Ｐ４の位置は、第１目標点Ｐ１及び第２目標点Ｐ２の直上である必要は無く、第１目標点Ｐ１及び第２目標点Ｐ２を通る電極３１の法線上からずれた位置に設定されてもよい。例えば、第４目標点Ｐ４の位置は、法線方向Ｄ１から見た場合に、第３目標点Ｐ３と第１目標点Ｐ１及び第２目標点Ｐ２との間の位置であってもよいし、第３目標点Ｐ３に対して第１目標点Ｐ１及び第２目標点Ｐ２よりも遠い位置であってもよい。

【0037】

第５目標点Ｐ５は、第４目標点Ｐ４に対して下方向にずれた位置である。従って、第５目標点Ｐ５は、法線方向において、第１目標点Ｐ１、第２目標点Ｐ２、第４目標点Ｐ４と同一の線上に設定される。本実施形態では、第５目標点Ｐ５は、第２目標点Ｐ２よりも上方の位置に設定される。具体的には、第５目標点Ｐ５は、法線方向Ｄ１における第２目標点Ｐ２と第４目標点Ｐ４との間の位置に設定される。第５目標点Ｐ５は、第２目標点Ｐ２よりも下方の位置に設定されてもよい。例えば、第５目標点Ｐ５は、法線方向Ｄ１における第１目標点Ｐ１と第２目標点Ｐ２との間の位置に設定されてもよい。

【0038】

第６目標点Ｐ６は、第４目標点Ｐ４に対して上方向にずれた位置である。第７目標点Ｐ７は、第６目標点Ｐ６に対して上方向にずれた位置である。従って、法線方向において、第１目標点Ｐ１、第２目標点Ｐ２、第４目標点Ｐ４、第５目標点Ｐ５、第６目標点Ｐ６、及び第７目標点Ｐ７は、同一の線上に設定される。キャピラリ８が第７目標点Ｐ７に移動したときに、ワイヤ２０が切断され、これにより、ピンワイヤ２１が形成される。

【0039】

続いて、図４、図５、図６、及び図７を参照しながら、制御ユニット４の制御動作、及び半導体装置１０の製造方法を説明する。以下では、最下段の半導体チップ１２Ａから最上段の半導体チップ１２Ｄの順にピンワイヤ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、及び２１Ｄを形成する場合について説明する。但し、各ピンワイヤ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、及び２１Ｄの形成工程は同一であるため、ここでは、半導体チップ１２Ａの電極３１Ａにピンワイヤ２１Ａを形成する例を代表して説明する。

【0040】

＜第１工程＞
制御ユニット４は、ボンディングユニット３に第１制御信号を提供する。第１制御信号は、キャピラリ８を第１目標点Ｐ１に移動させる動作（工程Ｓ１１）と、キャピラリ８を第２目標点Ｐ２に移動させる動作（工程Ｓ１２）と、キャピラリ８を第３目標点Ｐ３に移動させる動作（工程Ｓ１３）と、キャピラリ８から所定期間だけ超音波を放射させる動作と、キャピラリ８からのワイヤ２０の繰り出しを許可する動作と、を含む。

【0041】

第１制御信号を受けたボンディングユニット３は、キャピラリ８から繰り出されるワイヤ２０の先端に球状のＦＡＢ（図７の（ｃ）部参照）を形成した後、キャピラリ８を第１目標点Ｐ１に移動させる（工程Ｓ１１、図５の（ａ）部参照）。このとき、キャピラリ８は、ワイヤ２０を電極３１に対して押圧する。次に、ボンディングユニット３は、キャピラリ８から所定期間だけ超音波を放射する。これにより、ワイヤ２０のＦＡＢが変形して電極３１Ａに接合され、ボンディング部２０ａが形成される。

【0042】

次に、ボンディングユニット３は、キャピラリ８を第１目標点Ｐ１から第２目標点Ｐ２に移動させる（工程Ｓ１２、図５の（ｂ）部参照）。更に、ボンディングユニット３は、ワイヤクランパ９を開いた状態にすることにより、キャピラリ８からのワイヤ２０の繰り出しを許可する。つまり、ボンディングユニット３は、ワイヤ２０を繰り出しながらキャピラリ８を第１目標点Ｐ１から第２目標点Ｐ２に移動させる。

【0043】

次に、ボンディングユニット３は、ワイヤ２０を繰り出しながらキャピラリ８を第２目標点Ｐ２から第３目標点Ｐ３に移動させる（工程Ｓ１３、図５の（ｃ）部参照）。このとき、ワイヤ２０が所定の長さ引き出され、ボンディング部２０ａからキャピラリ８まで延びるワイヤ部２０ｂが形成される。ワイヤ部２０ｂは、上述したように、ピンワイヤ２１の本体部であるワイヤ部２１ｂに相当する。従って、ワイヤ部２０ｂは、ピンワイヤ２１が形成される予定のピンワイヤ形成予定部とも言える。

【0044】

工程Ｓ１２及びＳ１３では、キャピラリ８を第１目標点Ｐ１から第３目標点Ｐ３に移動させることができればよい。例えば、工程Ｓ１２及びＳ１３に代えて、第１目標点Ｐ１から第３目標点Ｐ３に直接に移動させる工程を行ってもよい。換言すると、キャピラリ８は、第２目標点Ｐ２を経由しなくてもよい。例えば、第１目標点Ｐ１と第３目標点Ｐ３とを結ぶ直線軌跡に沿ってキャピラリ８を移動させてもよいし、第１目標点Ｐ１と第３目標点Ｐ３とを通る円弧軌跡に沿ってキャピラリ８を移動させてもよい。

【0045】

＜第２工程＞
制御ユニット４は、第２制御信号をボンディングユニット３に提供する。第２制御信号は、キャピラリ８を第４目標点Ｐ４に移動させる動作と、キャピラリ８からのワイヤ２０の繰り出しを許可する動作と、を含む（工程Ｓ１４）。

【0046】

第２制御信号を受けたボンディングユニット３は、ワイヤ２０を繰り出しながらキャピラリ８を第３目標点Ｐ３から第４目標点Ｐ４に移動させる（工程Ｓ１４、図６の（ａ）部参照）。このとき、ワイヤ部２０ｂの上方に曲げ部２０ｃが形成されると共に、曲げ部２０ｃの上方にワイヤ部２０ｄが形成される（工程Ｓ１５）。曲げ部２０ｃは、ワイヤ部２０ｂとワイヤ部２０ｄとの間に位置し、曲げ部２０ｃからキャピラリ８まで延びるワイヤ部２０ｄの軸方向（延在方向）を、ボンディング部２０ａから曲げ部２０ｃまで延びるワイヤ部２０ｂの軸方向（延在方向）から変化させる。曲げ部２０ｃは、ワイヤ２０における曲げの程度が大きくなることによって形成される。つまり、曲げ部２０ｃにおける曲げの程度が大きくなると、曲げ部２０ｃの変形が弾性変形から塑性変形に移行する。そして、曲げ部２０ｃが塑性変形すると、曲げ部２０ｃは、元の形状（直線状）に戻ることなく、曲げられた形状（円弧状）を維持する。

【0047】

工程Ｓ１４及び工程Ｓ１５では、第３目標点Ｐ３から第４目標点Ｐ４へのキャピラリ８の移動に応じて、曲げ部２０ｃは、第３目標点Ｐ３に留まらず、第３目標点Ｐ３から第４目標点Ｐ４側に僅かに移動する。この移動後の曲げ部２０ｃは、ボンディング部２０ａを通る電極３１の法線上には位置しない。つまり、曲げ部２０ｃは、ボンディング部２０ａを通る当該法線上からずれた位置に位置する。従って、ボンディング部２０ａから曲げ部２０ｃまで延びるワイヤ部２０ｂの軸方向、及び、曲げ部２０ｃからキャピラリ８まで延びるワイヤ部２０ｄの軸方向のそれぞれは、法線方向Ｄ１からから傾斜した状態となる。工程Ｓ１４及び工程Ｓ１５におけるワイヤ２０のより具体的な形状については、後述する。

【0048】

工程Ｓ１４では、第３目標点Ｐ３と第４目標点Ｐ４とを結ぶ直線軌跡に沿ってキャピラリ８を移動させてもよいし、第３目標点Ｐ３と第４目標点Ｐ４とを通る円弧軌跡に沿ってキャピラリ８を移動させてもよい。また、工程Ｓ１４では、キャピラリ８を第３目標点Ｐ３から第４目標点Ｐ４に直接に移動させなくてもよい。つまり、キャピラリ８を第３目標点Ｐ３から別の目標点を経由させた後に第４目標点Ｐ４に移動させてもよい。例えば、第３目標点Ｐ３から別の目標点へキャピラリ８を右方向に移動させた後、当該別の目標点から第４目標点Ｐ４へキャピラリ８を上方向に移動させてもよい。

【0049】

＜第３工程＞
制御ユニット４は、第３制御信号をボンディングユニット３に提供する。第３制御信号は、キャピラリ８からのワイヤ２０の繰り出しを停止する動作と、キャピラリ８を第５目標点Ｐ５に移動させる動作（工程Ｓ１５）と、キャピラリ８を第５目標点Ｐ５と第６目標点Ｐ６との間で往復移動させる動作（工程Ｓ１６）と、を含む。

【0050】

第３制御信号を受けたボンディングユニット３は、ワイヤクランパ９を閉じた状態にすることにより、キャピラリ８からのワイヤ２０の繰り出しを停止する。更に、ボンディングユニット３は、キャピラリ８を第４目標点Ｐ４から第５目標点Ｐ５に下降させる（工程Ｓ１６、図６の（ｂ）部参照）。このとき、曲げ部２０ｃを起点としてワイヤ部２０ｂとワイヤ部２０ｄとが互いに折り曲げられる。換言すると、ワイヤ部２０ｂとワイヤ部２０ｄとの間の角度が小さくなり、曲げ部２０ｃの曲げの程度が更に大きくなる。そして、曲げ部２０ｃの外側（左側）に引張力が作用する一方、曲げ部２０ｃの内側（右側）に圧縮力が作用する。その結果、曲げ部２０ｃの軸方向と垂直な方向に潰れるように曲げ部２０ｃの一部が変形し、当該一部が曲げ部２０ｃの他の部分に比べて細くなる。つまり、曲げ部２０ｃの機械的強度は、ワイヤ２０の他の部分の機械的強度よりも低くなる。

【0051】

次に、ボンディングユニット３は、キャピラリ８からのワイヤ２０の繰り出しを停止した状態で、キャピラリ８を第４目標点Ｐ４と第５目標点Ｐ５との間で往復移動させる（工程Ｓ１７、図６の（ｃ）部参照）。つまり、キャピラリ８は、第５目標点Ｐ５から第４目標点Ｐ４への移動と、第４目標点Ｐ４から第５目標点Ｐ５への移動とを繰り返す。このように、工程Ｓ１６及び工程Ｓ１７において、第４目標点Ｐ４から第５目標点Ｐ５へのキャピラリ８の下降と、第５目標点Ｐ５から第４目標点Ｐ４へのキャピラリ８の上昇とを複数回繰り返す。キャピラリ８の下降及び上昇の繰り返し動作によって、曲げ部２０ｃを起点とするワイヤ部２０ｂとワイヤ部２０ｄとの折り曲げ動作が複数回行なわれる。この折り曲げ動作によって曲げ部２０ｃには、繰り返し応力が作用する。

【0052】

繰り返し応力は、曲げ部２０ｃに疲労を生じさせる。この疲労は、曲げ部２０ｃの機械的強度を更に低下させる。その結果、曲げ部２０ｃの機械的強度は、ボンディング部２０ａにおけるワイヤ部２０ｂとの接続部分の機械的強度よりも低くなる。つまり、曲げ部２０ｃは、ボンディング部２０ａよりも機械的強度が低い切断予定部Ｃに加工される。切断予定部Ｃは、後述する工程Ｓ１９及び工程Ｓ２０（図７の（ｂ）部参照）においてワイヤ２０が切断される予定の部分である。工程Ｓ１６及び工程Ｓ１７では、キャピラリ８の下降及び上昇の繰り返し動作は、切断予定部Ｃの機械的強度がボンディング部２０ａの機械的強度よりも低くなるまで複数回行われる。

【0053】

ボンディング部２０ａにおけるワイヤ部２０ｂとの接続部分の機械的強度は、ワイヤ２０の他の部分と比べて低くなる傾向がある。ボンディング部２０ａは、上述したように、ワイヤ２０の先端に形成されたＦＡＢをキャピラリ８が電極３１Ａを押圧することによって形成される。ここで、ＦＡＢが電極３１Ａに接合される際にＦＡＢの中の金属結晶の大きさが変化するため、ＦＡＢとＦＡＢ以外のワイヤ２０の部分とで金属結晶の大きさが異なった状態となる。金属結晶の大きさが変化する境となるワイヤ２０の境界部分では、機械的強度が低下しやすい。この境界部分は、ボンディング部２０ａにおけるワイヤ部２０ｂとの接続部分に相当する。従って、当該接続部分の機械的強度は、ワイヤ２０の他の部分と比べて低くなりやすい。このため、当該接続部分以外のワイヤ２０の他の部分の機械的強度を低下させることなく単にワイヤ２０を上方向に引っ張ると、当該接続部分においてワイヤ２０が切断されやすくなる。そこで、切断予定部Ｃの機械的強度を、ボンディング部２０ａの当該接続部分の機械的強度よりも低くすることにより、当該接続部分においてワイヤ２０が切断されることなく、切断予定部Ｃにおいてワイヤ２０が確実に切断されるようにしている。

【0054】

本実施形態では、キャピラリ８を第４目標点Ｐ４と第５目標点Ｐ５との間で往復移動させているので、第４目標点Ｐ４から第５目標点Ｐ５へのキャピラリ８の移動距離と、第５目標点Ｐ５から第４目標点Ｐ４へのキャピラリ８の移動距離とは互いに同一になっている。しかし、これら移動距離は、互いに同一になっている必要はなく、互いに異なってもよいし、キャピラリ８の下降及び上昇を繰り返す度に変化してもよい。本実施形態では、キャピラリ８の下降及び上昇を繰り返す際に、ワイヤクランパ９を閉じた状態としている。つまり、キャピラリ８からのワイヤ２０の繰り出しを停止した状態で、キャピラリ８の下降及び上昇の繰り返しを行っている。これにより、繰り返し応力を曲げ部２０ｃに効率的に作用させることができるので、曲げ部２０ｃをボンディング部２０ａよりも機械的強度が低い切断予定部Ｃへとより確実に加工することができる。

【0055】

＜第４工程＞
制御ユニット４は、第４制御信号をボンディングユニット３に提供する。第４制御信号は、キャピラリ８を第６目標点Ｐ６に移動させる動作（工程Ｓ１８）と、キャピラリ８を第７目標点Ｐ７に移動させる動作（工程Ｓ１９）と、を含む。

【0056】

第４制御信号を受けたボンディングユニット３は、キャピラリ８からのワイヤ２０の繰り出しを停止した状態で、キャピラリ８を第５目標点Ｐ５から第６目標点Ｐ６に移動させる（工程Ｓ１８、図７の（ａ）部参照）。このとき、ワイヤ部２０ｂ、切断予定部Ｃ、及びワイヤ部２０ｂは、キャピラリ８の上昇に応じて上方向に引っ張られ、法線方向Ｄ１に沿った状態となる。

【0057】

次に、ボンディングユニット３は、キャピラリ８からのワイヤ２０の繰り出しを停止した状態で、キャピラリ８を第６目標点Ｐ６から第７目標点Ｐ７に移動させる（工程Ｓ１９、図７の（ｂ）部参照）。つまり、図７の（ａ）部に示す状態からキャピラリ８の上昇を更に上昇させる。このとき、キャピラリ８の上昇に応じてワイヤ２０が軸方向（上方向）に引っ張られる。ここで、切断予定部Ｃの機械的強度は、ボンディング部２０ａの機械的強度よりも低くなっている。つまり、切断予定部Ｃの機械的強度は、ワイヤ２０の他の部分に比べて最も低下した状態となっている。このため、ワイヤ２０が軸方向に引っ張られると、ワイヤ２０は、機械的強度が最も低い切断予定部Ｃにおいて切断される。これにより、電極３１Ａ上にピンワイヤ２１Ａが形成される（工程Ｓ２０）。

【0058】

次に、制御ユニット４は、ワイヤ２０の先端にＦＡＢを形成した後、次段の半導体チップ１２Ｂの電極３１Ｂの直上の第８目標点Ｐ８にキャピラリ８を移動させる。その後、工程Ｓ１１～工程Ｓ２０の一連の工程を電極３１Ｂに対して再度行うことにより、電極３１Ｂ上にピンワイヤ２１Ｂが形成される。その後、工程Ｓ１１～工程Ｓ２０の一連の工程を電極３１Ｃに対して再度行うことにより、電極３１Ｃ上にピンワイヤ２１Ｃが形成される。その後、工程Ｓ１１～工程Ｓ２０の一連の工程を電極３１Ｄに対して再度行うことにより、電極３１Ｄ上にピンワイヤ２１Ｄが形成される。以上の工程を経て、図２に示す半導体装置１０が得られる。ピンワイヤ２１を形成する順番は、上述した例に限られない。例えば、最上段の半導体チップ１２Ｄから最下段の半導体チップ１２Ａの順にピンワイヤ２１Ｄ、２１Ｃ、２１Ｂ、及び２１Ａを形成してもよいし、任意の順番でピンワイヤ２１を形成してもよい。

【0059】

ここで、図８を参照して、工程Ｓ１４及び工程Ｓ１５におけるワイヤ２０の形状について詳細に説明する。キャピラリ８が第４目標点Ｐ４に位置する状態において、ワイヤ２０は、ボンディング部２０ａと、ワイヤ部２０ｂと、曲げ部２０ｃと、ワイヤ部２０ｄとを含む。

【0060】

ワイヤ部２０ｂは、ボンディング部２０ａから曲げ部２０ｃまで連続して延びるワイヤ２０の部分である。ワイヤ部２０ｂの軸方向Ｄ３は、法線方向Ｄ１及び平行軸線方向Ｄ２に対して傾斜している。つまり、ワイヤ部２０ｂの軸方向Ｄ３は、法線方向Ｄ１の成分と平行軸線方向Ｄ２の成分とを含む。ワイヤ部２０ｂの軸方向Ｄ３と法線方向Ｄ１とがなす角度θ１は、０°よりも大きく且つ９０°よりも小さい範囲内である。換言すると、角度θ１は鋭角である。角度θ１は、例えば、１５°以上且つ６５°以下の範囲内、好ましくは、２５°以上且つ４０°以下の範囲内としてよい。ワイヤ部２０ｂの軸方向Ｄ３と平行軸線方向Ｄ２とがなす角度θ２も、０°よりも大きく且つ９０°よりも小さい範囲内である。角度θ２は、例えば、２５°以上且つ７５°以下の範囲内、好ましくは、２５°以上且つ４０°以下の範囲内としてよい。角度θ２は、角度θ１と異なってもよいし、角度θ１と同一であってもよい。

【0061】

ワイヤ部２０ｄは、曲げ部２０ｃからキャピラリ８まで連続して延びるワイヤ２０の部分である。ワイヤ部２０ｄの軸方向Ｄ４は、法線方向Ｄ１及び平行軸線方向Ｄ２に対して傾斜している。つまり、ワイヤ部２０ｄの軸方向Ｄ４は、法線方向Ｄ１の成分と平行軸線方向Ｄ２の成分とを含む。ワイヤ部２０ｄの軸方向Ｄ４と法線方向Ｄ１とがなす角度θ３は、０°よりも大きく且つ９０°よりも小さい範囲内である。角度θ３は、例えば、１５°以上且つ６５°以下の範囲内、好ましくは、２５°以上且つ４０°以下の範囲内としてよい。ワイヤ部２０ｄの軸方向Ｄ４と平行軸線方向Ｄ２とがなす角度θ４も、０°よりも大きく且つ９０°よりも小さい範囲内である。角度θ４は、例えば、２５°以上且つ７５°以下の範囲内、好ましくは、２５°以上且つ４０°以下の範囲内としてよい。角度θ４は、角度θ３と異なってもよいし、角度θ３と同一であってもよい。

【0062】

ワイヤ部２０ｄの軸方向Ｄ４は、ワイヤ部２０ｂの軸方向Ｄ３と交差する。つまり、ワイヤ部２０ｄの軸方向Ｄ４は、ワイヤ部２０ｂの軸方向Ｄ３とは異なる。ワイヤ部２０ｄの軸方向Ｄ４とワイヤ部２０ｂの軸方向Ｄ３とがなす角度θ５は、角度θ２と角度θ４との合計の値によって表される。角度θ５は、０°よりも大きく且つ１８０°よりも小さい範囲内である。角度θ５は、例えば、５０°以上且つ１５０°以下の範囲内、好ましくは、５０°以上且つ８０°以下の範囲内としてよい。

【0063】

本実施形態では、角度θ１は角度θ３と同一であり、角度θ２は、角度θ４と同一である。つまり、曲げ部２０ｃの中心を通る平行軸線に関して、ワイヤ部２０ｄの形状はワイヤ部２０ｂの形状と対称となっている。従って、ワイヤ部２０ｂの軸方向Ｄ３の長さは、ワイヤ部２０ｄの軸方向Ｄ４の長さと同一となる。この場合、曲げ部２０ｃの上下方向の中心を通る平行軸線から電極３１Ａの表面までの長さＬ１は、当該平行軸線からキャピラリ８の先端面８ａまでの長さＬ２と同一となる。つまり、長さＬ１と長さＬ２との比（Ｌ１／Ｌ２）は、１（すなわち、Ｌ１：Ｌ２＝１：１）となる。一例として、長さＬ１及び長さＬ２のそれぞれは、３００μｍである。長さＬ１及び長さＬ２は、互いに同一である必要は無く、互いに異なってもよい。長さＬ１と長さＬ２との比（Ｌ１／Ｌ２）は、０．５以上且つ２．０以下の範囲内であってもよいし、好ましくは、０．７以上且つ１．５以下の範囲内であってもよい。長さＬ１及び長さＬ２のそれぞれは、例えば、２００μｍ以上且つ４００μｍ以上の範囲内であってもよいし、好ましくは、２５０μｍ以上且つ３５０μｍ以上の範囲内であってもよい。

【0064】

ワイヤ部２０ｂの軸方向Ｄ３の長さは、第１目標点Ｐ１から第３目標点Ｐ３までの距離に対応する。つまり、ワイヤ部２０ｂの軸方向Ｄ３の長さは、第１目標点Ｐ１から第３目標点Ｐ３までの法線方向Ｄ１に沿ったキャピラリ８の移動距離ｄ１と、第１目標点Ｐ１から第３目標点Ｐ３までの平行軸線方向Ｄ２に沿ったキャピラリ８の移動距離ｄ２とに基づいて決定される。移動距離ｄ１は、平行軸線方向Ｄ２から見た場合の第１目標点Ｐ１から第３目標点Ｐ３までキャピラリ８の移動距離ということもできる。移動距離ｄ２は、法線方向Ｄ１から見た場合の第１目標点Ｐ１から第３目標点Ｐ３までキャピラリ８の移動距離ということもできる。

【0065】

ワイヤ部２０ｄの軸方向Ｄ４の長さは、第３目標点Ｐ３から第４目標点Ｐ４までの距離に対応する。つまり、ワイヤ部２０ｄの軸方向Ｄ４の長さは、第３目標点Ｐ３から第４目標点Ｐ４までの法線方向Ｄ１に沿ったキャピラリ８の移動距離ｄ３と、第３目標点Ｐ３から第４目標点Ｐ４までの平行軸線方向Ｄ２に沿ったキャピラリ８の移動距離ｄ４とに基づいて決定される。移動距離ｄ３は、平行軸線方向Ｄ２から見た場合の第３目標点Ｐ３から第４目標点Ｐ４までキャピラリ８の移動距離ということもできる。移動距離ｄ４は、法線方向Ｄ１から見た場合の第３目標点Ｐ３から第４目標点Ｐ４までキャピラリ８の移動距離ということもできる。

【0066】

本実施形態では、移動距離ｄ２と移動距離ｄ４と同一であり、移動距離ｄ２及び移動距離ｄ４のそれぞれは、キャピラリ８の先端面８ａの半径Ｒよりも長い。先端面８ａの半径Ｒは、例えば、２０μｍである。また、移動距離ｄ３は、移動距離ｄ１よりも僅かに長い。上述したように、キャピラリ８を第３目標点Ｐ３から第４目標点Ｐ４に移動させたときに、曲げ部２０ｃは、第３目標点Ｐ３から第４目標点Ｐ４側に僅かにずれる。このときの第３目標点Ｐ３から上方への曲げ部２０ｃのずれ量を考慮して、移動距離ｄ３は、移動距離ｄ１よりも長く設定されている。移動距離ｄ３は、移動距離ｄ１と同一であってもよいし、短くてもよい。移動距離ｄ２は、移動距離ｄ４と同一でなくてもよく、移動距離ｄ４よりも長くてもよいし、短くてもよい。移動距離ｄ２は、移動距離ｄ１よりも長くてもよい。この場合、角度θ２を小さくすることができる。つまり、曲げ部２０ｃにおける曲げの程度を大きくすることができる。これにより、曲げ部２０ｃを容易に形成することが可能となる。

【0067】

キャピラリ８が第４目標点Ｐ４に位置する状態において、キャピラリ８の先端面８ａは、ボンディング部２０ａの直上に位置している。先端面８ａがボンディング部２０ａの直上に位置する状態とは、法線方向Ｄ１から見た場合に、先端面８ａの内部にボンディング部２０ａの全体が収まっている状態、すなわち、ボンディング部２０ａを通る電極３１の法線の全てが先端面８ａの内部を通る状態をいう。本実施形態では、法線方向Ｄ１から見た場合に、先端面８ａの中心軸線ＣＬがボンディング部２０ａの中心を通るようにキャピラリ８の位置が設定されているが、先端面８ａがボンディング部２０ａの直上に位置する状態であれば、先端面８ａの中心軸線ＣＬはボンディング部２０ａの中心からずれていてもよい。

【0068】

以上に説明した、本実施形態に係る半導体装置１０の製造方法及びワイヤボンディング装置１の作用効果について、比較例が有する課題と共に説明する。

【0069】

図９は、第１比較例に係る半導体装置の製造方法における工程を示す。この製造方法は、ワイヤに曲げ部を形成しない点で、本実施形態に係る半導体装置１０の製造方法とは異なる。第１比較例に係る製造方法では、まず、キャピラリ１０８を用いてワイヤ１２０を半導体部品１１２の電極１３１にボンディングさせることにより、ボンディング部１２０ａを形成した後、ワイヤ１２０を繰り出しながらキャピラリ１０８を上昇させることにより、ボンディング部１２０ａから上方に延びるワイヤ部１２０ｂを形成する（図９の（ａ）部参照）。次に、ワイヤクランパを閉じた状態でキャピラリ１０８を上昇させることにより、ワイヤ１２０を切断する（図９の（ｂ）部参照）。ここで、上述したように、ボンディング部１２０ａとワイヤ部１２０ｂとの接続部分は、金属結晶の大きさが変化する部分であるので、当該接続部分の機械的強度は、ワイヤ１２０の他の部分の機械的強度に比べて低い。このため、この状態でキャピラリ１０８を単に上昇させると、図９の（ｂ）部に示すように、当該接続部分においてワイヤ１２０が切断されてしまう。従って、第１比較例に係る半導体装置の製造方法では、電極１３１から立ち上がる方向に延びるピンワイヤを形成することは難しい。

【0070】

図１０は、第２比較例に係る半導体装置の製造方法における工程を示す。図１１は、図１０に示す工程に続く工程を示す。この製造方法は、ワイヤに曲げ部（傷部分）を形成する点においては本実施形態に係る製造方法と共通する。しかし、この製造方法は、ワイヤを電極から直立させた状態でワイヤを折り曲げている点で、本実施形態に係る製造方法とは異なる。第２比較例に係る製造方法では、まず、キャピラリ１０８を用いてワイヤ１２０を半導体部品１１２の電極１３１にボンディングさせることにより、ボンディング部１２０ａを形成した後、ワイヤ１２０を繰り出しながらキャピラリ１０８を上昇させることにより、ボンディング部１２０ａから上方に延びるワイヤ部１２０ｂを形成する（図１０の（ａ）部参照）。次に、キャピラリ１０８を左方向に移動させた後に下降させる（図１０の（ｂ）部参照）。このとき、キャピラリ１０８の先端の内部エッジによってワイヤ１２０に傷部分１２０ｃを形成する（図１０の（ｃ）部参照）。そして、ワイヤ１２０を繰り出しながらキャピラリ１０８を上昇させた後、キャピラリ１０８を右方向に移動させる。このとき、ワイヤ部１２０ｂは、電極１３１の表面の法線方向に沿った状態となる。換言すると、ワイヤ部１２０ｂは、電極１３１の表面から直立した状態となる。

【0071】

次に、キャピラリ１０８を下降させることによって、ワイヤ１２０を傷部分１２０ｃにおいて折り曲げる（図１１の（ａ）部参照）。つまり、ワイヤ部１２０ｄを傷部分１２０ｃを起点としてワイヤ部１２０ｂ側に折り曲げる。このとき、ワイヤ部１２０ｂの軸方向は、電極１３１の表面の法線方向に沿った状態となっている。つまり、ワイヤ部１２０ｂの軸方向は、法線方向に沿って下降するキャピラリ１０８の下降方向（すなわち、キャピラリ１０８の押圧方向）と同方向である。この場合、キャピラリ１０８の押圧力に応じて生じるワイヤ部１２０ｂの軸力が大きくなる。ワイヤ部１２０ｂの軸力が大きくなると、ワイヤ部１２０ｂに座屈が生じやすくなる（図１１の（ｂ）部参照）。ワイヤ部１２０ｂに座屈が生じると、当該座屈によりワイヤ部１２０ｂに曲げ部１２０ｅが形成される。このとき、キャピラリ１０８の下降に応じて曲げ部１２０ｅに応力が作用し、当該応力によって曲げ部１２０ｅの機械的強度が低下する。この状態で、ワイヤクランパを閉じてキャピラリ１０８を上昇させると、傷部分１２０ｃではなく曲げ部１２０ｅにおいてワイヤ１２０が切断されてしまうことがある（図１１の（ｃ）部参照）。つまり、ワイヤ１２０を狙いの位置（傷部分１２０ｃ）で切断することができなくなるおそれがある。この場合、狙いの高さよりも低いピンワイヤ１２１が形成されてしまう。従って、第２比較例に係る半導体装置の製造方法では、所望の高さのピンワイヤを形成することは難しい。

【0072】

本実施形態に係る半導体装置１０の製造方法及びワイヤボンディング装置１では、ワイヤ２０に曲げ部２０ｃを形成する際、キャピラリ８を第３目標点Ｐ３を経由させた後に第４目標点Ｐ４に移動させている。これにより、キャピラリ８を第４目標点Ｐ４に移動させたときに、ワイヤ部２０ｂの軸方向Ｄ３を法線方向Ｄ１から傾斜させた状態にすることができる。この場合、ワイヤ部２０ｂの軸方向Ｄ３と、キャピラリ８による押圧方向（すなわち、キャピラリ８が下降する法線方向Ｄ１）とが異なるので、キャピラリ８を下降させたときにワイヤ部２０ｂに座屈等の不具合が生じにくくなる。つまり、ワイヤ部２０ｂの軸方向Ｄ３とキャピラリ８による押圧方向とが異なる状態では、キャピラリ８の押圧力に応じて生じるワイヤ部２０ｂの軸力が小さくなるので、ワイヤ部２０ｂに座屈が生じにくくなる。このような座屈等の不具合が抑制されれば、キャピラリ８を上昇させたときにワイヤ２０が切断予定部Ｃ以外の部分で切断されてしまう事態が抑制される。その結果、ワイヤ２０を切断予定部Ｃにおいて確実に切断することができるので、所望の高さのピンワイヤ２１を容易に形成することができる。

【0073】

更に、本実施形態に係る半導体装置１０の製造方法及びワイヤボンディング装置１では、ワイヤ２０を周囲の押付部に押し付けることによってワイヤ２０を切断する方法を用いた場合とは異なり、空中におけるキャピラリ８の下降及び上昇の繰り返し動作によってワイヤ２０を切断している。つまり、押付部へのワイヤ２０の押付動作を行うことなく、空中でのキャピラリ８の移動動作のみによってワイヤ２０を切断している。押付部へのワイヤの押付動作を行う場合、キャピラリによってワイヤを押付部に押し付けることで、ワイヤに薄肉部を形成する。この薄肉部では、ワイヤの他の部分と比べて機械的強度が低下するので、薄肉部を形成した後にキャピラリを上昇させることによって、ワイヤを薄肉部において切断することができる。このような押付動作を行う場合、ワイヤを押し付けるために或る程度広い面積を有する押付部をワイヤの接合部の周囲に確保する必要がある。しかし、押付部を確保できる位置が限られている場合には、押付動作を行うことが困難となり得る。例えば、ワイヤの接合部から押付部までの距離が或る程度離れてしまうと、ワイヤの接合部と押付部との間に設けられる部品が妨げとなって、接合部から押付部への押付動作を行うことができなくなってしまうことがある。更に、押付部の位置が限られてしまうと、押付部において形成する薄肉部の位置が限られてしまうことになるので、所望の高さのピンワイヤを形成することが困難となる。これに対し、本実施形態に係る半導体装置１０の製造方法及びワイヤボンディング装置１では、上述したように、空中でのキャピラリ８の動作のみによってワイヤ２０を切断することが可能であるため、押付部へのワイヤ２０の押付動作を行うことが困難な状況下においても、所望の高さのピンワイヤ２１を容易に形成することができる。

【0074】

本実施形態では、キャピラリ８を第４目標点Ｐ４に移動させたときに、曲げ部２０ｃは、ボンディング部２０ａを通る電極３１の法線上からずれた位置に位置している。この場合、キャピラリ８を第４目標点Ｐ４に移動させたときに、ワイヤ部２０ｂの軸方向Ｄ３が法線方向Ｄ１から傾斜している状態をより確実に維持できる。換言すると、ワイヤ部２０ｂの軸方向Ｄ３とキャピラリ８による押圧方向とが異なる状態をより確実に維持できる。その結果、ワイヤ部２０ｂに座屈等の不具合が生じる事態をより確実に抑制でき、切断予定部Ｃにおいてワイヤ２０をより確実に切断することができる。

【0075】

本実施形態では、法線方向Ｄ１から見た場合に、第３目標点Ｐ３から第４目標点Ｐ４までのキャピラリ８の移動距離は、キャピラリ８の先端面８ａの半径よりも長い。この場合、キャピラリ８から曲げ部２０ｃまでのワイヤ部２０ｄの長さが極端に短くなる事態を抑制できる。これにより、曲げ部２０ｃに生じる繰り返し応力が極端に小さくなる事態を抑制できる。その結果、曲げ部２０ｃをボンディング部２０ａよりも機械的強度が低い切断予定部Ｃへとより確実に加工することができるので、切断予定部Ｃにおいてワイヤ２０をより確実に切断することができる。

【0076】

本実施形態では、法線方向Ｄ１から見た場合に、第３目標点Ｐ３から第４目標点Ｐ４までのキャピラリ８の移動距離は、ボンディング部２０ａから第３目標点Ｐ３までのキャピラリ８の移動距離と同一である。この場合、キャピラリ８から曲げ部２０ｃまでのワイヤ部２０ｄの長さを、ボンディング部２０ａから曲げ部２０ｃまでのワイヤ部２０ｂの長さと同一にすることができる。これにより、曲げ部２０ｃに生じる繰り返し応力が小さくなる事態を抑制できる。その結果、曲げ部２０ｃをボンディング部２０ａよりも機械的強度が低い切断予定部Ｃへとより一層確実に加工することができるので、ワイヤ２０を切断予定部Ｃにおいてより一層確実に切断することができる。

【0077】

本実施形態では、キャピラリ８を第４目標点Ｐ４に移動させたときに、キャピラリ８はボンディング部２０ａの直上に位置している。この場合、ワイヤ部２０ｂを電極３１の表面に対して直立させた状態にすることができる。この状態でワイヤクランパ９を閉じてキャピラリ８を上昇させることによって、電極３１の表面から直立した状態のピンワイヤ２１を容易に得ることができる。

【0078】

本実施形態では、工程Ｓ１１から工程Ｓ２０までの一連の工程を半導体部品１２の半導体チップ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、及び１２Ｄ毎に行うことにより、ピンワイヤ２１を半導体チップ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、及び１２Ｄ毎に形成している。また、工程Ｓ１１から工程Ｓ２０までの一連の工程を、最下段の半導体チップ１２Ａから最上段の半導体チップ１２Ｄの順に行っている。半導体部品１２において、仮に、ワイヤ２０を周囲の押付部に押し付けるキャピラリ８の押付動作によってワイヤ２０を切断する方法を用いる場合、或る程度広い面積を有する回路基板１１の主面１１ａを押付部として利用することが考えられる。しかし、この方法では、半導体チップ１２Ａにピンワイヤ２１Ａを形成した後、その上段の半導体チップ１２Ｂにピンワイヤ２１Ｂを形成しようとすると、半導体チップ１２Ｂから回路基板１１の主面１１ａへのキャピラリ８の移動が、その途中の半導体チップ１２Ａに形成されたピンワイヤ２１Ａによって妨げられてしまい、キャピラリ８の押付動作によるワイヤ２０の切断を行うことができなくなってしまうことがある。これに対し、本実施形態に係る半導体装置１０の製造方法及びワイヤボンディング装置１によれば、このような押付動作を行うことなく、キャピラリ８の空中での移動動作のみによってワイヤ２０を切断することができるので、押付動作によるワイヤ２０の切断が困難な状況下においても、ピンワイヤ２１を半導体チップ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、及び１２Ｄ毎に容易に形成することができる。

【0079】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施してよい。

【符号の説明】

【0080】

１…ワイヤボンディング装置、３…ボンディングユニット、４…制御ユニット、８…キャピラリ、８ａ…先端面、９…ワイヤクランパ、１０…半導体装置、１１ａ…主面、１２…半導体部品、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ…半導体チップ、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…露出面、２０…ワイヤ、２０ａ…ボンディング部（接合部）、２０ｂ…ワイヤ部、２０ｃ…曲げ部、２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ…ピンワイヤ、３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ…電極、Ｃ…切断予定部、Ｄ１…法線方向、ｄ２，ｄ４…移動距離、Ｐ３…第３目標点（第１位置）、Ｐ４…第４目標点（第２位置）、Ｒ…半径。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】