特許 7471692 ワイヤ形成方法及び半導体装置の製造方法

(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】2024-04-12

(45)【発行日】2024-04-22

(54)【発明の名称】ワイヤ形成方法及び半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/60 20060101AFI20240415BHJP

【ＦＩ】

H01L21/60 301D

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022564874

(86)(22)【出願日】2020-11-25

(86)【国際出願番号】 JP2020043784

(87)【国際公開番号】W WO2022113193

(87)【国際公開日】2022-06-02

【審査請求日】2023-01-23

(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】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉野 浩章

(72)【発明者】

【氏名】手井 森介

【審査官】今井 聖和

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００４３８８９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０６－１７７１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０７１３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０６６６３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５３３２５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２５４５４６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００４－２４７６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１１０４３９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第１０２７６５４５（ＵＳ，Ｂ１）

(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】

（削除）

【請求項2】

（削除）

【請求項3】

（削除）

【請求項4】

（削除）

【請求項5】

積層された半導体チップまたは基板の複数の電極の上に前記電極から垂直上方にそれぞれ延びる複数のピンワイヤを備える半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、
（ａ）ワイヤボンディングツールによって前記電極にワイヤをボンディングするボンディング工程と、
（ｂ）前記ワイヤボンディングツールによって前記ワイヤを前記電極から前記半導体チップ又は前記基板の表面に配置された共通の押圧位置までルーピングしてルーピングワイヤを形成するルーピングワイヤ形成工程と、
（ｃ）前記ワイヤボンディングツールで前記ワイヤの一部分を前記押圧位置に押圧する押圧工程と、
（ｄ）前記ワイヤボンディングツールによって前記ワイヤの押圧された前記一部分を前記電極の直上に移動させる移動工程と、
（ｅ）前記ワイヤの前記一部分で前記ワイヤをワイヤ供給から分離し、前記電極から垂直上方に延びる前記ピンワイヤとするワイヤ分離工程と、を含み、
（ａ）から（ｅ）を繰り返し実行して各前記電極の上に各前記ピンワイヤを形成し、
前記共通の押圧位置と各前記電極との各距離は複数種類あり、前記ルーピングワイヤ形成工程は、前記距離の種類、及び前記積層された半導体チップの基板からの高さに応じて前記ワイヤのルーピング高さを調整して前記ルーピングワイヤの長さを所定の長さに調整し、各段に形成された前記ピンワイヤの高さをそろえるようにすること、
を特徴とする半導体装置の製造方法。

【請求項6】

請求項５に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記ルーピングワイヤ形成工程は、前記ワイヤボンディングツールの先端を前記電極から上昇させる第１工程と、前記第１工程の後、前記押圧位置と反対方向に前記ワイヤボンディングツールの先端を移動させる第２工程と、前記第２工程の後、前記ワイヤボンディングツールの先端を再度上昇させる第３工程と、前記第３工程の後、前記ワイヤボンディングツールの先端を前記押圧位置に向かって円弧状に移動させる第４工程とを含み、
前記第１工程から前記第３工程の内の少なとも１つの工程における前記ワイヤボンディングツールの先端の移動量を調整することにより、各前記ルーピングワイヤの長さを所定の長さに調整すること、
を特徴とする半導体装置の製造方法。

【請求項7】

請求項５又は６に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記押圧位置には、ダミー電極が配置され、
前記ボンディング工程の前に、前記ダミー電極にバンプを形成するバンプ形成工程を含み、
前記ボンディング工程は、前記電極にボールボンディングを行い、
前記押圧工程は、前記ダミー電極に形成された前記バンプの上に前記ワイヤの前記一部分を押圧すること、
を特徴とする半導体装置の製造方法。

【請求項8】

請求項７に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記各電極は、前記半導体チップ又は前記基板の前記表面から凹んでおり、
前記バンプ形成工程は、前記バンプの上端が前記半導体チップ又は前記基板の前記表面よりも高くなるように前記電極の上に前記バンプを形成すること、
を特徴とする半導体装置の製造方法。

【請求項9】

積層された半導体チップまたは基板の複数の電極の上に前記電極から垂直上方にそれぞれ延びる複数のピンワイヤを備える半導体装置を製造する半導体装置の製造装置であって、
ワイヤが挿通されるワイヤボンディングツールと、
前記ワイヤボンディングツールの上方で前記ワイヤを把持するワイヤクランパと、
前記ワイヤボンディングツールと前記ワイヤクランパとをＸＹＺ方向に移動させる移動機構と、
前記移動機構の駆動を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
（Ａ）前記移動機構によって前記ワイヤが挿通された前記ワイヤボンディングツールの先端を前記半導体チップ又は前記基板の前記電極に押し付けて前記ワイヤを前記電極にボンディングし、
（Ｂ）前記移動機構によって前記ワイヤボンディングツールの先端を前記電極から前記半導体チップ又は前記基板の表面に配置された共通の押圧位置までルーピングし、前記電極から前記押圧位置に延びるルーピングワイヤを形成し、
（Ｃ）前記移動機構で前記ワイヤボンディングツールの先端を前記押圧位置に下降させて前記ワイヤの一部分を前記押圧位置に押圧し、
（Ｄ）前記移動機構によって前記ワイヤボンディングツールの先端を前記電極の直上に移動させて、前記ワイヤの押圧された前記一部分を前記電極の直上に移動させ、
（Ｅ）前記移動機構によって前記ワイヤクランパを閉とした状態で前記ワイヤクランパを上昇させて、前記ワイヤの前記一部分で前記ワイヤをワイヤ供給から分離し、前記電極から垂直上方に延びるピンワイヤを形成し、
（Ａ）から（Ｅ）を繰り返し実行して各前記電極の上に各ピンワイヤを形成し、
前記共通の押圧位置と各前記電極との各距離は複数種類あり、前記ルーピングワイヤを形成する際に、前記距離の種類、及び前記積層された半導体チップの基板からの高さに応じて各前記ルーピングワイヤの長さが所定の長さとなるように、前記ワイヤボンディングツールの先端の軌跡を調整し、各段に形成された前記ピンワイヤの高さをそろえるようにすること、
を特徴とする半導体装置の製造装置。

【請求項10】

請求項９に記載の半導体装置の製造装置であって、
前記制御部は、
前記ルーピングワイヤを形成する際に、前記移動機構によって前記ワイヤボンディングツールの先端を前記電極から上昇させた後、前記押圧位置と反対方向に前記ワイヤボンディングツールの先端を移動させ、その後、前記移動機構によって前記ワイヤボンディングツールの先端を再度上昇させ、その後、前記移動機構によって前記ワイヤボンディングツールの先端を前記押圧位置に向かって円弧状に移動させ、
前記ワイヤボンディングツールの先端の上昇高さと、前記ワイヤボンディングツールの先端の前記押圧位置と反対方向への移動量と、前記ワイヤボンディングツールの先端を再度上昇させる際の上昇高さの内の少なくとも１つを調整して、前記ルーピングワイヤの長さを所定の長さに調整すること、
を特徴とする半導体装置の製造装置。

【請求項11】

請求項９又は１０に記載の半導体装置の製造装置であって、
前記ワイヤボンディングツールの先端から延出したワイヤテールをフリーエアボールに成形する放電電極を含み、
前記制御部は、前記放電電極の動作を制御し、
前記押圧位置には、ダミー電極が配置され、
前記制御部は、
前記電極に前記ワイヤをボンディングする前に、前記放電電極によって前記ワイヤボンディングツールの先端から延出した第１ワイヤテールを第１フリーエアボールに成形し、前記移動機構によって前記ワイヤボンディングツールの先端を前記ダミー電極に押し付けてバンプを形成するとともに、前記ワイヤボンディングツールの先端から第２ワイヤテールを延出させ、
前記放電電極によって延出した前記第２ワイヤテールを第２フリーエアボールに成形し、前記第２フリーエアボールを前記電極の上にボンディングすることにより前記ワイヤを前記電極にボンディングし、
前記ダミー電極に形成された前記バンプの上に前記ワイヤの前記一部分を押圧すること、
を特徴とする半導体装置の製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体チップ又は基板の電極の上にワイヤを形成する方法及び形成したワイヤを備える半導体装置を製造する方法並びにその製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体チップ又は基板の電極の上に電極から垂直上方に延びるピンワイヤを形成することが求められている。このため、ボンディングツールを用いて基板のボンディング位置にワイヤをボンディングした後、基板の別の位置までワイヤを延長させ、別の位置でワイヤの一部分を押圧し、その後、ボンディングツールを移動させてワイヤが電極から垂直上方となるようにした後、ワイヤを切断してピンワイヤとする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６２９７５５３号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１に記載された従来技術を用いて半導体チップの電極の上にピンワイヤを形成する場合には、半導体チップの外側の基板の上等の別の場所でワイヤの一部分を押圧する。この場合、別の場所は自由に選択できるので、別の場所の位置を調整することによりピンワイヤの高さを自由に調整することができる。

【0005】

一方、近年、半導体チップを多段に積層した半導体装置の様に、電極が密集した半導体装置が用いられている。このような半導体装置の電極に特許文献１に記載された従来技術でピンワイヤを形成しようとすると、スペースの関係から耐用荷重が小さい半導体チップの上の場所でワイヤの一部分を押圧せざるを得ず、半導体チップの損傷を招く場合があった。

【0006】

この場合、半導体チップの上のダミー電極等の耐用荷重が大きい特定の位置でワイヤの一部分を押圧することが考えられるが、各電極と押圧位置との距離を自由に選択できないので、ピンワイヤの高さの調整が難しい場合があり、ワイヤを自由に形成することができない場合があった。

【0007】

そこで、本発明は、ワイヤ形状の自由度を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のワイヤ形成方法は、ボンディングツールによってピンワイヤを形成するワイヤ形成方法であって、ボンディングツールによってワイヤを第１ボンディング点にボンディングするボンディング工程と、ワイヤのルーピング高さを調整して第１ボンディング点から第２ボンディング点の間にルーピングワイヤを形成し、ルーピングワイヤの長さを所定の長さに調整するルーピングワイヤ形成工程と、ワイヤの一部を第２ボンディング点に押圧して薄肉部を形成する押圧工程と、ボンディングツールを上昇させて、薄肉部にてワイヤを切断するワイヤ分離工程と、を有すること、を特徴とする。

【0009】

これにより、ルーピングワイヤの長さを所定の長さに調整し、ピンワイヤ形状の自由度を向上させることができる。

【0010】

本発明のワイヤ形成方法において、前記ルーピングワイヤ形成工程は、ボンディングツールの先端を第１ボンディング点から上昇させる第１工程と、第１工程の後、第２ボンディング点と反対方向にボンディングツールの先端を移動させる第２工程と、第２工程の後、ボンディングツールの先端を再度上昇させる第３工程と、第３工程の後、ボンディングツールの先端を第２ボンディング点に向かって円弧状に移動させる第４工程とを含み、第１工程から第３工程の内の少なとも１つの工程におけるボンディングツールの先端の移動量を調整することにより、ルーピングワイヤの長さを所定の長さに調整してもよい。

【0011】

このように、簡便な方法でルーピングワイヤの長さを所定の長さに調整し、ピンワイヤ形状の自由度を向上させることができる。

【0012】

本発明のワイヤ形成方法において、ボンディングツールによって薄肉部を第１ボンディング点の直上に移動させる移動工程を含み、前記ワイヤ分離工程は、ワイヤの薄肉部でワイヤをワイヤ供給から切断した後、第１ボンディング点から垂直上方に延びるピンワイヤとしてもよい。

【0013】

これにより、簡便な方法でピンワイヤを形成することができる。

【0014】

本発明のワイヤ形成方法において、第２ボンディング点は、ダミー電極であり、ボンディング工程の前に、ダミー電極にバンプを形成するバンプ形成工程を含み、ボンディング工程は、第１ボンディング点にボールボンディングを行い、押圧工程は、ダミー電極に形成されたバンプの上にワイヤの一部分を押圧して薄肉部を形成してもよい。

【0015】

このように、耐用荷重が大きいダミー電極の上にバンプを形成し、この上でワイヤの一部分の押圧を行うので、半導体チップの損傷を効果的に抑制することができる。また、第１ボンディング点へのボンディングをボールボンディングとすることにより、半導体チップの第１ボンディング点の近傍の損傷を効果的に抑制することができる。

【0016】

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体チップまたは基板の複数の電極の上に電極から垂直上方にそれぞれ延びる複数のピンワイヤを備える半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、（ａ）ワイヤボンディングツールによって電極にワイヤをボンディングするボンディング工程と、（ｂ）ワイヤボンディングツールによってワイヤを電極から半導体チップ又は基板の表面に配置された共通の押圧位置までルーピングしてルーピングワイヤを形成するルーピングワイヤ形成工程と、（ｃ）ワイヤボンディングツールでワイヤの一部分を押圧位置に押圧する押圧工程と、（ｄ）ワイヤボンディングツールによってワイヤの押圧された一部分を電極の直上に移動させる移動工程と、（ｅ）ワイヤの一部分でワイヤをワイヤ供給から分離し、電極から垂直上方に延びるピンワイヤとするワイヤ分離工程と、を含み、（ａ）から（ｅ）を繰り返し実行して各電極の上に各ピンワイヤを形成し、ルーピングワイヤ形成工程は、ワイヤのルーピング高さを調整してルーピングワイヤの長さを所定の長さに調整すること、を特徴とする。

【0017】

このように、複数の電極に対して共通の押圧位置でワイヤの一部を押圧する場合でも、ワイヤのルーピング高さを調整してルーピングワイヤの長さを所定の長さに調整し、これにより、ピンワイヤの高さを自由に調整することができる。

【0018】

本発明の半導体装置の製造方法において、ルーピングワイヤ形成工程は、ワイヤボンディングツールの先端を電極から上昇させる第１工程と、第１工程の後、押圧位置と反対方向にワイヤボンディングツールの先端を移動させる第２工程と、第２工程の後、ワイヤボンディングツールの先端を再度上昇させる第３工程と、第３工程の後、ワイヤボンディングツールの先端を押圧位置に向かって円弧状に移動させる第４工程とを含み、第１工程から第３工程の内の少なとも１つの工程におけるワイヤボンディングツールの先端の移動量を調整することにより、各ルーピングワイヤの長さを所定の長さに調整してもよい。

【0019】

これにより、簡便な方法でルーピングワイヤの長さを所定の長さに調整することができ、簡便にピンワイヤの高さを調整できる。

【0020】

本発明の半導体装置の製造方法において、押圧位置には、ダミー電極が配置され、ボンディング工程の前に、ダミー電極にバンプを形成するバンプ形成工程を含み、ボンディング工程は、電極にボールボンディングを行い、押圧工程は、ダミー電極に形成されたバンプの上にワイヤの一部分を押圧してもよい。

【0021】

このように、耐用荷重が大きい共通のダミー電極の上にバンプを形成し、この上でワイヤの一部分の押圧を行うので、半導体チップの損傷を効果的に抑制することができる。また、半導体チップの電極へのボンディングをボールボンディングとすることにより、電極の近傍の損傷を効果的に抑制することができる。

【0022】

本発明の半導体装置の製造方法において、各電極は、半導体チップ又は基板の表面から凹んでおり、バンプ形成工程は、バンプの上端が半導体チップ又は基板の表面よりも高くなるように電極の上にバンプを形成してもよい。

【0023】

このように、バンプの上端が半導体チップ又は基板の表面よりも高くなるようにバンプを形成し、そのバンプの上にワイヤの一部分を押圧するので、ワイヤを押圧する際にワイヤが半導体チップ又は基板の表面に当たって半導体チップ又は基板を損傷させることを抑制できる。

【0024】

本発明の半導体装置の製造装置は、半導体チップまたは基板の複数の電極の上に電極から垂直上方にそれぞれ延びる複数のピンワイヤを備える半導体装置を製造する半導体装置の製造装置であって、ワイヤが挿通されるワイヤボンディングツールと、ワイヤボンディングツールの上方でワイヤを把持するワイヤクランパと、ワイヤボンディングツールとワイヤクランパとをＸＹＺ方向に移動させる移動機構と、移動機構の駆動を制御する制御部と、を含み、制御部は、（Ａ）移動機構によってワイヤが挿通されたワイヤボンディングツールの先端を半導体チップ又は基板の電極に押し付けてワイヤを電極にボンディングし、（Ｂ）移動機構によってワイヤボンディングツールの先端を電極から半導体チップ又は基板の表面に配置された共通の押圧位置までルーピングし、電極から押圧位置に延びるルーピングワイヤを形成し、（Ｃ）移動機構でワイヤボンディングツールの先端を押圧位置に下降させてワイヤの一部分を押圧位置に押圧し、（Ｄ）移動機構によってワイヤボンディングツールの先端を電極の直上に移動させて、ワイヤの押圧された一部分を電極の直上に移動させ、（Ｅ）移動機構によってワイヤクランパを閉とした状態でワイヤクランパを上昇させて、ワイヤの一部分でワイヤをワイヤ供給から分離し、電極から垂直上方に延びるピンワイヤを形成し、（Ａ）から（Ｅ）を繰り返し実行して各電極の上に各ピンワイヤを形成し、ルーピングワイヤを形成する際に、各ルーピングワイヤの長さが所定の長さとなるように、ワイヤボンディングツールの先端の軌跡を調整すること、を特徴とする。

【0025】

本発明の半導体装置の製造装置において、制御部は、ルーピングワイヤを形成する際に、移動機構によってワイヤボンディングツールの先端を電極から上昇させた後、押圧位置と反対方向にワイヤボンディングツールの先端を移動させ、その後、移動機構によってワイヤボンディングツールの先端を再度上昇させ、その後、移動機構によってワイヤボンディングツールの先端を押圧位置に向かって円弧状に移動させ、ワイヤボンディングツールの先端の上昇高さと、ワイヤボンディングツールの先端の押圧位置と反対方向への移動量と、ワイヤボンディングツールの先端を再度上昇させる際の上昇高さの内の少なくとも１つを調整して、ルーピングワイヤの長さを所定の長さに調整してもよい。

【0026】

本発明の半導体装置の製造装置において、ワイヤボンディングツールの先端から延出したワイヤテールをフリーエアボールに成形する放電電極を含み、制御部は、放電電極の動作を制御し、押圧位置には、ダミー電極が配置され、制御部は、電極にワイヤをボンディングする前に、放電電極によってワイヤボンディングツールの先端から延出した第１ワイヤテールを第１フリーエアボールに成形し、移動機構によってワイヤボンディングツールの先端をダミー電極に押し付けてバンプを形成するとともに、ワイヤボンディングツールの先端から第２ワイヤテールを延出させ、放電電極によって延出した第２ワイヤテールを第２フリーエアボールに成形し、第２フリーエアボールを電極の上にボンディングすることによりワイヤを電極にボンディングし、ダミー電極に形成されたバンプの上にワイヤの一部分を押圧してもよい。

【発明の効果】

【0027】

本発明は、ワイヤ形状の自由度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】実施形態のワイヤボンディング装置の構成を示す立面図である。

【図2】図１に示すワイヤボンディング装置に取付けられるキャピラリの断面図である。

【図3】半導体チップの電極配置を示す平面図である。

【図4】ダミー電極の上にバンプを形成する際のキャピラリの先端の移動を示す説明図である。

【図5A】図１に示すワイヤボンディング装置を用いてバンプを形成する際のフリーエアボールの成形工程を示す図である。

【図5B】図１に示すワイヤボンディング装置を用いてバンプを形成する際のボールボンディングを行って圧着ボールを形成した状態を示す図である。

【図5C】図５Ｂに示す状態からキャピラリを上昇させた状態を示す図である。

【図5D】図５Ｃに示す状態からキャピラリをリバース側に横移動させた状態を示す図である。

【図5E】図５Ｄに示す状態からキャピラリを上昇させた状態を示す図である。

【図5F】図５Ｅに示す状態からキャピラリをフォワード側に横移動させ、リバース側のフェイス部をボールネックの直上に位置させた状態を示す図である。

【図5G】キャピラリのリバース側のフェイス部でボールネックの上にワイヤの側面を押し付けて押し潰し部を形成した状態を示す図である。

【図5H】図５Ｇの状態からキャピラリを上昇させた状態を示す図である。

【図5I】図５Ｈに示す状態からキャピラリをリバース側に横移動させ、フォワード側のフェイス部を押し潰し部の直上に位置させた状態を示す図である。

【図5J】キャピラリのフォワード側のフェイス部で押し潰し部の上にワイヤの側面を押し付けてバンプを形成した状態を示す図である。

【図5K】図５Ｊの状態からワイヤクランパとキャピラリとを上昇させ、キャピラリの先端からワイヤテールを延出させた後、ワイヤクランパを閉とした状態でクランパとキャピラリとを更に上昇させてワイヤテールをバンプから分離した状態を示す図である。

【図6】バンプが形成された後の半導体チップの電極を示す平面図である。

【図7】Ａ電極とダミー電極との間に形成されたルーピングワイヤを示す平面図である。

【図8】Ａ電極の上にピンワイヤを形成する際のキャピラリの先端の移動を示す説明図である。

【図9A】Ａ電極の上にボールボンディングを行って圧着ボールを形成した状態を示す図である。

【図9B】図９Ａに示す状態からキャピラリを上昇させた状態を示す図である。

【図9C】図９Ｂに示す状態からキャピラリをリバース方向に横移動させた状態を示す図である。

【図9D】図９Ｃに示す状態からキャピラリを再度上昇させた状態を示す図である。

【図9E】ダミー電極の上にワイヤの一部分を押圧した状態を示す図である。

【図9F】図９Ｅに示す状態からキャピラリの先端をＡ電極の直上に移動させた状態を示す図である。

【図9G】キャピラリの先端からワイヤテールを延出させた後、ワイヤ供給と分離してピンワイヤを形成した状態を示す図である。

【図10】Ａ電極の上にピンワイヤを形成した状態を示す平面図である。

【図11】Ａ電極～Ｅ電極とダミー電極との間に形成される各ルーピングワイヤを重ねて表示した平面図である

【図12】Ａ電極～Ｅ電極の上に形成された各ピンワイヤを示す平面図である。

【図13】Ａ電極、Ｂ電極、Ｃ電極とダミー電極との間に形成される各ルーピングワイヤの側面図を重ね合わせて表示した図である。

【図14】ルーピングワイヤの長さが一定となるボンディング点間の距離と、ルーピング高さとの関係を示すグラフである。

【図15】複数の半導体チップを積層した半導体装置の各層の電極にピンワイヤを形成した場合の電極とダミー電極とルーピングワイヤの形状とを示す図である。

【図16】複数の半導体チップを積層した半導体装置の各層の電極にピンワイヤを形成した場合の電極とダミー電極とルーピングワイヤの形状とを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、図面を参照しながら実施形態のワイヤボンディング装置１００について説明する。ワイヤボンディング装置１００は、半導体チップ３４の電極３５の上にピンワイヤ５５を形成して半導体装置を製造する半導体装置の製造装置である。

【0030】

図１に示すように、ワイヤボンディング装置１００は、ベース１０と、ＸＹテーブル１１と、ボンディングヘッド１２と、Ｚ方向モータ１３と、ボンディングアーム１４と、超音波ホーン１５と、ワイヤボンディングツールであるキャピラリ２０と、ワイヤクランパ１７と、放電電極１８と、ボンディングステージ１９と、制御部６０とを備えている。なお、以下の説明では、ボンディングアーム１４又は超音波ホーン１５の延びる方向をＸ方向、水平面でＸ方向と直角方向をＹ方向、上下方向をＺ方向として説明する。

【0031】

ＸＹテーブル１１は、ベース１０の上に取付けられて上側に搭載されるものをＸＹ方向に移動させる。

【0032】

ボンディングヘッド１２は、ＸＹテーブル１１の上に取付けられてＸＹテーブル１１によってＸＹ方向に移動する。ボンディングヘッド１２の中には、Ｚ方向モータ１３とＺ方向モータ１３によって駆動されるボンディングアーム１４とが格納されている。Ｚ方向モータ１３は、固定子１３ｂを備えている。ボンディングアーム１４は、根元部１４ａがＺ方向モータ１３の固定子１３ｂに対向し、Ｚ方向モータ１３のシャフト１３ａの周りに回転自在に取付けられる回転子となっている。

【0033】

ボンディングアーム１４のＸ方向の先端には超音波ホーン１５が取付けられており、超音波ホーン１５の先端にはキャピラリ２０が取付けられている。超音波ホーン１５は、図示しない超音波振動子の振動により先端に取付けられたキャピラリ２０を超音波加振する。キャピラリ２０は後で図２を参照して説明するように内部に上下方向に貫通する貫通孔２１が設けられており、貫通孔２１にはワイヤ１６が挿通されている。ワイヤ１６は、図示しないワイヤスプール等のワイヤ供給から供給されている。

【0034】

また、超音波ホーン１５の先端の上側には、ワイヤクランパ１７が設けられている。ワイヤクランパ１７は開閉してワイヤ１６の把持、開放を行う。

【0035】

ボンディングステージ１９の上側には放電電極１８が設けられている。放電電極１８は、ベース１０に設けられた図示しないフレームに取付けられても良い。放電電極１８は、キャピラリ２０に挿通してキャピラリ２０の先端２５から延出したワイヤ１６との間で放電を行い、ワイヤ１６を溶融させてフリーエアボール４０を形成する。

【0036】

ボンディングステージ１９は、上面に半導体チップ３４が実装された基板３０を吸着固定するとともに、図示しないヒータによって基板３０と半導体チップ３４とを加熱する。

【0037】

ボンディングヘッド１２のＺ方向モータ１３の固定子１３ｂの電磁力によって回転子を構成するボンディングアーム１４の根元部１４ａが図１中の矢印７１に示す様に回転すると、超音波ホーン１５の先端に取付けられたキャピラリ２０は矢印７２に示す様にＺ方向に移動する。また、ボンディングステージ１９はＸＹテーブル１１によってＸＹ方向に移動する。従って、キャピラリ２０は、ＸＹテーブル１１とＺ方向モータ１３によってＸＹＺ方向に移動する。また、ワイヤクランパ１７は、キャピラリ２０と共にＸＹＺ方向に移動する。従って、ＸＹテーブル１１とＺ方向モータ１３とはキャピラリ２０とワイヤクランパ１７とをＸＹＺ方向に移動させる移動機構１１ａを構成する。

【0038】

ＸＹテーブル１１と、Ｚ方向モータ１３と、ワイヤクランパ１７と、放電電極１８と、ボンディングステージ１９とは制御部６０に接続されており、制御部６０の指令に基づいて動作する。制御部６０は、ＸＹテーブル１１とＺ方向モータ１３とで構成される移動機構１１ａにより、キャピラリ２０のＸＹＺ方向の位置を調整するとともに、ワイヤクランパ１７の開閉、放電電極１８の駆動、ボンディングステージ１９の加熱制御を行う。

【0039】

制御部６０は、内部に情報処理を行うプロセッサであるＣＰＵ６１と、動作プログラムや動作データ等を格納するメモリ６２とを含むコンピュータである。

【0040】

次に図２を参照しながらキャピラリ２０の構造についして説明する。図２は、キャピラリ２０の先端部の一例を示す図である。キャピラリ２０には、中心線２４の方向に貫通する貫通孔２１が形成されている。この貫通孔２１の中にはワイヤ１６が挿通される。したがって、貫通孔２１の内径ｄ１は、ワイヤ１６の外径ｄ２よりも大きい（ｄ１＞ｄ２）。貫通孔２１の下端は、円錐状に広がっている。この円錐状に広がるテーパー部は、チャンファー部２２と呼ばれる。また、この円錐状の空間のうち最大の直径（すなわち最下端の直径）は、チャンファー径ｄ３と呼ばれる。

【0041】

キャピラリ２０の下端面は、図１に示すフリーエアボール４０を押圧するフェイス部２３となる。このフェイス部２３は、フラットな水平面でもよいし、外側に近づくにつれ上方にすすむような傾斜面でもよい。フェイス部２３の幅、すなわち、チャンファー部２２とキャピラリ２０の下端の外周との距離を、「フェイス幅Ｗ」と呼ぶ。フェイス幅Ｗは、チャンファー径ｄ３とキャピラリ２０の外周径ｄ４により、Ｗ＝（ｄ４－ｄ３）／２で計算される。また、以下の説明では、キャピラリ２０の下端の中心線２４の上の点をキャピラリ２０の先端２５という。

【0042】

図２中に一点鎖線で示す様に、キャピラリ２０の先端２５を高さｈ１の点ａまで下降させて図１に示すフリーエアボール４０を電極３５の上に押圧すると、フリーエアボール４０はフェイス部２３で押圧されて扁平化して直径ｄ５で厚みｈｂの扁平円柱状の圧着ボール４１が形成される。また、フリーエアボール４０を形成する金属の一部は、チャンファー部２２から貫通孔２１に入り込み、圧着ボール４１の上側に接続されるボールネック４２が形成される。

【0043】

図３に示すように、半導体チップ３４の表面には、複数の電極３５と、複数の電極に共通のダミー電極３７とが配置されている。図３では、Ａ電極３５ａ～Ｅ電極３５ｅまでの５つの電極３５と、Ａ電極３５ａ～Ｅ電極３５ｅに対して共通の１つのダミー電極３７とを示す。尚、電極３５の数は５つ以上でもよいし、ダミー電極３７の数も複数であってもよい。また、以下の説明では、半導体チップ３４の５つの電極を区別する場合には、Ａ電極３５ａ～Ｅ電極３５ｅといい、区別しない場合には、電極３５という。

【0044】

複数の電極３５は、半導体チップ３４の内部に形成された回路と接続されており、ワイヤ１６を接続する際の押圧荷重に耐える機械的構造を有している。ダミー電極３７は、各電極３５と同様の機械的構造を有しており、ボンディングの際の押圧荷重に耐えることはできるが、半導体チップ３４の内部の回路とは接続されていない。尚、電極３５、ダミー電極３７の表面は、共に、半導体チップ３４の表面から凹んでいる（図５Ａ～５Ｋ、図９Ａ～９Ｇ参照）。

【0045】

ワイヤボンディング装置１００は、以下に説明するように、Ａ電極３５ａ～Ｅ電極３５ｅとダミー電極３７との間にそれぞれルーピングワイヤ５０ａ～５０ｅを形成した後、ルーピングワイヤ５０ａ～５０ｅをＡ電極３５ａ～Ｅ電極３５ｅに対して垂直となるように起立させて、Ａ電極３５ａ～Ｅ電極３５ｅの上にそれぞれピンワイヤ５５ａ～５５ｅを形成する。

【0046】

Ａ電極３５ａ～Ｅ電極３５ｅの表面には、ピンワイヤ５５ａ～５５ｅの形成における第１ボンディング点Ｐ１ａ～Ｐ１ｅが位置し、ダミー電極３７の表面には、第２ボンディング点Ｐ２が位置する。以下、ワイヤボンディング装置１００を用いてピンワイヤ５５ａ～５５ｅを形成するワイヤ形成方法について説明する。

【0047】

最初に、図４～図６を参照しながらダミー電極３７の上にバンプ４５を形成するバンプ形成工程について説明する。

【0048】

以下の説明では、第１ボンディング点Ｐ１ａの位置するＡ電極３５ａからみて第２ボンディング点Ｐ２の位置するダミー電極３７に近づく方向を「フォワード方向」と呼び、ダミー電極３７から離れる方向、或いは、Ａ電極３５ａから見てダミー電極３７と反対方向を「リバース方向」と呼ぶ。各図中に示す「Ｆ」の符号はフォワード方法を示し、「Ｒ」の符号は、リバース方向を示す。また、図４に示す矢印８１～９０は、図５Ａ～図５Ｋ中に示す矢印８１～９０に対応する。

【0049】

制御部６０のプロセッサであるＣＰＵ６１は、まず、ワイヤクランパ１７を開放して、ＸＹテーブル１１およびＺ方向モータ１３を駆動制御して、キャピラリ２０の先端２５を放電電極１８の近傍に移動させる。そして、ＣＰＵ６１は、放電電極１８とキャピラリ２０の先端２５から延出したワイヤテールとの間で放電を発生させ、図５Ａに示すように、キャピラリ２０の先端２５から延出したワイヤ１６をフリーエアボール４０に成形する。

【0050】

そして、ＣＰＵ６１は、図４、図５Ａに示す様に、ＸＹテーブル１１およびＺ方向モータ１３を駆動制御して、キャピラリ２０の中心線２４のＸＹ座標をダミー電極３７の上の第２ボンディング点Ｐ２の中心線３８のＸＹ座標に合わせる。そして、ＣＰＵ６１は、図４、図５Ｂに示す矢印８１の様にキャピラリ２０の先端２５を第２ボンディング点Ｐ２に向かって点ａまで下降させ、図５Ｂに示す様に、キャピラリ２０のフェイス部２３でフリーエアボール４０を電極３５の上に押圧するボールボンディングを行う。

【0051】

キャピラリ２０がフリーエアボール４０を電極３５の上に押圧すると、先に図２を参照して説明したように、フェイス部２３とチャンファー部２２とは、フリーエアボール４０を圧着ボール４１とボールネック４２とに成形する。

【0052】

次には、ＣＰＵ６１は、図４、図５Ｃに示すように、ＸＹテーブル１１およびＺ方向モータ１３を駆動制御して、図４、図５Ｃに示す矢印８２の様にキャピラリ２０の先端２５を点ｂまで上昇させる。次に、ＣＰＵ６１は、図４、図５Ｄに示す矢印８３の様にキャピラリ２０の先端２５を点ｃまでリバース方向に向かって横方向に移動させる。そして、ＣＰＵ６１は、図４、図５Ｅに示す矢印８４の様に、キャピラリ２０の先端２５を点ｄまで上昇させる。その後、ＣＰＵ６１は、図４、図５Ｆ中に示す矢印８５の様に、キャピラリ２０のリバース側のフェイス部２３のフェイス幅方向の中心が第２ボンディング点Ｐ２の中心線３８のＸＹ座標となる位置までキャピラリ２０をフォワード側に横移動させる。

【0053】

矢印８２～８５に示すように、キャピラリ２０の先端２５を上昇させた後リバース方向へ横移動させ、その後、再度、キャピラリ２０を上昇させた後フォワード方向に移動させることにより、図５Ｆに示すように、ボールネック４２の上側のワイヤ１６がボールネック４２の上でリバース方向とフォワード方向とに折り返されたような形状になる。

【0054】

そして、ＣＰＵ６１は、ＸＹテーブル１１およびＺ方向モータ１３を駆動制御して、図４、図５Ｇに示す矢印８６の様にキャピラリ２０の先端２５を点ｆまで下降させて、ボールネック４２の上でリバース方向とフォワード方向とに折り返されたワイヤ１６の側面をボールネック４２の上に押圧して押し潰し、押し潰し部４３を形成する。

【0055】

その後、ＣＰＵ６１は、図４、図５Ｈに示す矢印８７の様にキャピラリ２０の先端２５を点ｇまで上昇させた後、図４、図５Ｉに示す矢印８８の様にキャピラリ２０のフォワード側のフェイス部２３のフェイス幅方向の中心が第２ボンディング点Ｐ２の中心線３８のＸＹ座標となる位置までキャピラリ２０をリバース側に横移動させる。

【0056】

このようなキャピラリ２０の上昇とリバース方向への横移動により、図５Ｈに示す押し潰し部４３のフォワード側から上方向に立ち上がったワイヤ１６は、押し潰し部４３の上側に折り重ねられる。

【0057】

そして、ＣＰＵ６１は、ＸＹテーブル１１およびＺ方向モータ１３を駆動制御して、図４、図５Ｊに示す矢印８９に示すように、キャピラリ２０の先端２５を点ｉまで下降させ、押し潰し部４３の上にワイヤ１６の側面を押圧して二回目の押し潰し部４４を形成する。この際、押し潰し部４４とキャピラリ２０の貫通孔２１の中に入っているワイヤ１６とは、細い接続部４６でつながっている。

【0058】

次に、ＣＰＵ６１は、ＸＹテーブル１１およびＺ方向モータ１３を駆動制御して、図５Ｋに示す矢印９０のようにキャピラリ２０を上昇させてキャピラリ２０の先端２５からワイヤテール４７を延出させる。その後、ＣＰＵ６１は、ワイヤクランパ１７を閉としてワイヤクランパ１７とキャピラリ２０とを更に上昇させることによりワイヤ供給に接続されているワイヤテール４７の下端と接続部４６とを切断する。これにより、図５Ｋ、図６に示すように、ダミー電極３７の上にバンプ４５が形成される。図５Ｋに示すように、バンプ４５の上端は半導体チップ３４表面よりも高くなっている。

【0059】

次に、図７～図１２を参照してＡ電極３５ａの上にピンワイヤ５５ａの形成を行う方法について説明する。ピンワイヤ５５ａを形成するには、図７に示すように、Ａ電極３５ａとダミー電極３７との間にルーピングワイヤ５０ａを形成した後、ルーピングワイヤ５０ａをＡ電極３５ａに対して垂直となるように起立させて、Ａ電極３５ａの上にピンワイヤ５５ａを形成する。図７に示すように、Ａ電極３５ａの上の第１ボンディング点Ｐ１ａとダミー電極３７の上の第２ボンディング点Ｐ２との距離は、Ｌａである。最初に図７に示すルーピングワイヤ５０ａの形成について説明する。尚、図８に示す矢印９１～９６は、図９Ａ～図９Ｇ中に示す矢印９１～９６に対応する。

【0060】

制御部６０のＣＰＵ６１は、ＸＹテーブル１１およびＺ方向モータ１３を駆動制御して、キャピラリ２０の先端２５を放電電極１８の近傍に移動させる。そして、図５Ｋに示すバンプ４５を形成した際にキャピラリ２０の先端２５から延出させたワイヤテール４７と放電電極１８との間に放電を発生させ、ワイヤテール４７を図５Ａに示すようなフリーエアボール４０に成形する。

【0061】

次に、ＣＰＵ６１は、ＸＹテーブル１１およびＺ方向モータ１３を駆動制御して、キャピラリ２０の中心線２４のＸＹ座標をＡ電極３５ａの上の第１ボンディング点Ｐ１ａの中心線３６ａのＸＹ座標に合わせる。そして、ＣＰＵ６１は、図８、図９Ａに示す矢印９１の様に、キャピラリ２０の先端２５を点ｐまで降下させてＡ電極３５ａの上にフリーエアボール４０を押し付けてボールボンディングを行い圧着ボール５１を形成する（ボンディング工程）。

【0062】

次に、ＣＰＵ６１は、ＸＹテーブル１１およびＺ方向モータ１３を駆動制御して、ルーピングワイヤ形成工程を実行する。最初にＣＰＵ６１は、キャピラリ２０の先端２５を図８、図９Ｂに示す矢印９２の様に点ｑまでΔｈ１だけ上昇させる（第１工程）。その後、ＣＰＵ６１は、図８、図９Ｃに示す矢印９３の様に、キャピラリ２０の先端２５をリバース方向に向かってΔｘ１だけ横移動させる（第２工程）。その後、ＣＰＵ６１は、キャピラリ２０の先端２５を図８、図９Ｄに示すように、再度点ｓまでΔｈ２だけ上昇させる（第３工程）。

【0063】

その後、ＣＰＵ６１は、ＸＹテーブル１１およびＺ方向モータ１３を駆動制御して、キャピラリ２０の先端２５をダミー電極３７の上に形成したバンプ４５の上に向かって図８、図９Ｅに示す矢印９６の様に円弧状にフォワード側に移動させる。この際、ＣＰＵ６１は、キャピラリ２０のリバース側のフェイス部２３のフェイス幅方向の中心が第２ボンディング点Ｐ２の中心線３８のＸＹ座標位置となるようにキャピラリ２０の先端２５を円弧状に移動させる（第４工程）。

【0064】

その後、ＣＰＵ６１は、ＸＹテーブル１１およびＺ方向モータ１３を駆動制御して、キャピラリ２０の先端２５を図８、図９Ｅに示す点ｔまで下降させてキャピラリ２０のリバース側のフェイス部２３でワイヤ１６の側面の一部分５３ａをバンプ４５の上に押圧して薄肉部を形成する（押圧工程）。従って、バンプ４５或いは、第２ボンディング点Ｐ２のＸＹ座標位置に位置する点ｔ１は押圧位置となる。この際、ＣＰＵ６１は、ワイヤ１６の側面がバンプ４５の上面に接続されないように、押圧荷重を調整する。

【0065】

また、バンプ４５の上端は半導体チップ３４の表面よりも高くなっているのでもキャピラリ２０のよってワイヤ１６をルーピングする際、或いはワイヤ１６の側面をバンプ４５の上に押圧する際に、ワイヤ１６の下側の面が半導体チップ３４の表面に接することがない。このため、ルーピング工程、押圧工程において、ワイヤ１６により半導体チップ３４を損傷させることを抑制できる。

【0066】

図９Ｅに示すように、押圧工程が終了すると、Ａ電極３５ａの上の第１ボンディング点Ｐ１ａからダミー電極３７の上の第２ボンディング点Ｐ２の中心線３８の線状のＸＹ座標位置でバンプ４５の上面に位置する点ｔ１までループ状に延びるルーピングワイヤ５０ａが形成される。ルーピングワイヤ５０ａは、Ａ電極３５ａにボンディングされている圧着ボール５１ａと、ループ部５２ａと、押圧されて薄肉部となった一部分５３ａとを含む。ルーピングワイヤ５０ａのループ部５２ａのＡ電極３５ａの表面からの高さは、Ｈａ、ルーピングワイヤ５０ａの第１ボンディング点Ｐ１ａから点ｔ１までのループ部５２ａに沿った長さは、Ｍ０となっている。また、図９Ｅに示すように、ワイヤ１６は一部分５３ａからキャピラリ２０の貫通孔２１の中に延びている。

【0067】

次に、ＣＰＵ６１は、図８、図９Ｆに示す矢印９６の様に、キャピラリ２０の先端２５をリバース側に向かって円弧状に移動させる（移動工程）。これにより、押圧工程で押圧したワイヤ１６の一部分５３が第１ボンディング点Ｐ１ａの直上に来るようにルーピングワイヤ５０ａを起立させる。そして、ＣＰＵ６１は、図８、図９Ｇに示すように、キャピラリ２０を上昇させてキャピラリ２０の下端にワイヤテール５７を延出させる。その後、ＣＰＵ６１は、ワイヤクランパ１７を閉としてキャピラリ２０とワイヤクランパ１７とを上昇させて、一部分５３でワイヤ供給に接続されているワイヤテール５７を分離し、Ａ電極３５ａの上で垂直上方に延びるピンワイヤ５５ａを形成する（ワイヤ分離工程）。

【0068】

以上のような方法で、図１０に示すようにＡ電極３５ａの上にピンワイヤ５５ａを形成した後、ダミー電極３７の上には、バンプ４５が残った状態となっている。

【0069】

次に、制御部６０のＣＰＵ６１は、同様の工程によって図１１、図１２に示すように、Ｂ電極３５ｂ～Ｅ電極３５ｅとダミー電極３７のバンプ４５との間にルーピングワイヤ５０ｂ～５０ｅを形成した後、ルーピングワイヤ５０ｂ～５０ｅを起立させてピンワイヤ５５ｂ～５５ｅを形成する。

【0070】

この際、Ｂ電極３５ｂの上の第１ボンディング点Ｐ１ｂとダミー電極３７の上の第２ボンディング点Ｐ２との距離は、Ａ電極３５ａの上の第１ボンディング点Ｐ１ａとダミー電極３７の上の第２ボンディング点Ｐ２との距離Ｌａよりも短いＬｂとなっている。また、同様に、Ｃ電極３５ｃの上の第１ボンディング点Ｐ１ｃとダミー電極３７の上の第２ボンディング点Ｐ２との距離Ｌｃは、距離Ｌｂよりも短いくなっている。

【0071】

ここで、Ｂ電極３５ｂ、Ｃ電極３５ｃの上にＡ電極３５ａの上に形成したピンワイヤ５５ａと同一の高さのピンワイヤ５５ｂ，５５ｃを形成する場合、ピンワイヤ５５ｂ，５５ｃの高さとなるルーピングワイヤ５０ｂ，５０ｃのループ部５２ｂ，５２ｃに沿った長さがルーピングワイヤ５０ａのループ部５２ａの長さＭ０と同一の長さとなるようにルーピングワイヤ５０ｂ，５０ｃの形状を調整する
ことが必要となる。

【0072】

そこで、ＣＰＵ６１は、図１３、図１４に示すように、ルーピングワイヤ５０ｂ，５０ｃのルーピング高さＨｂ，Ｈｃをルーピングワイヤ５０ａのルーピング高さＨａよりも高くすることにより、ルーピングワイヤ５０ｂ，５０ｃのループ部５２ｂ，５２ｃに沿った長さがルーピングワイヤ５０ａのループ部５２ａの長さＭ０と同一の長さとなるようにしている。

【0073】

具体的には、ＣＰＵ６１は、図８に示す第１工程中のキャピラリ２０の高さ方向の移動量Δｈ１と、第２工程中のキャピラリ２０のリバース方向への移動量Δｘ１と、第３工程中のキャピラリ２０の再上昇の際の移動量Δｈ２のいずれか１つ又は複数の移動量を調整することにより、ルーピングワイヤ５０ｂ，５０ｃのループ部５２ｂ，５２ｃに沿った長さがルーピングワイヤ５０ａのループ部５２ａの長さＭ０と同一の長さとなるように調整する。尚、移動量のみでなくキャピラリ２０の先端２５の移動軌跡を調整してルーピングワイヤ５０ａ～５０ｃの長さを調整するようにしてもよい。

【0074】

以上、Ｂ電極３５ｂ、Ｃ電極３５ｃの上にＡ電極３５ａの上に形成したピンワイヤ５５ａと同一の高さのピンワイヤ５５ｂ，５５ｃを形成する場合について説明したが、Ｄ電極３５ｄの上にＡ電極３５ａの上に形成したピンワイヤ５５ａと同一の高さのピンワイヤ５５ｄを形成する場合は、Ｂ電極３５ｂの上にピンワイヤ５５ｂを形成する場合と同様である。また、Ｅ電極３５ｅの上にＡ電極３５ａの上に形成したピンワイヤ５５ａと同一の高さのピンワイヤ５５ｅを形成する場合は、Ａ電極３５ａの上にピンワイヤ５５ａを形成する場合と同様である。

【0075】

以上説明したように、実施形態のワイヤボンディング装置１００は、ワイヤ１６のルーピング高さＨを調整することによりルーピングワイヤ５０ａ～５５ｅのループ部５２ａ～５２eに沿った長さＭを所定の長さに調整するので、ワイヤ１６の押圧を行う押圧位置を半導体チップ３４の上のダミー電極３７等の耐用荷重が大きい特定の位置とした場合でも容易にピンワイヤ５５ａ～５５ｅの高さを調整することができる。これにより、半導体チップ３４の損傷を抑制しつつピンワイヤ５５ａ～５５ｅの形状の自由度を向上させることができる。

【0076】

また、実施形態のワイヤボンディング装置１００は、耐用荷重が大きいダミー電極３７の上にバンプ４５を形成し、この上でワイヤ１６の一部分５３ａ～５３ｅの押圧を行うので、半導体チップ３４の損傷を効果的に抑制することができる。また、Ａ電極３５ａ～Ｅ電極３５ｅのボンディングをボールボンディングとすることにより、半導体チップ３４のＡ電極３５ａ～Ｅ電極３５ｅの近傍の損傷を効果的に抑制することができる。

【0077】

尚、以上の説明では、ダミー電極３７の上にバンプ４５を形成し、この上でワイヤ１６の一部分５３ａ～５３ｅの押圧を行うこととして説明したが、これに限らず、半導体チップ３４の表面の耐用荷重が大きい位置でワイヤ１６の一部分５３ａ～５３ｅの押圧を行う場合には、バンプ４５を形成せずに半導体チップ３４の表面でワイヤ１６を押圧するようにしてもよい。

【0078】

また、Ａ電極３５ａ～Ｅ電極３５ｅの耐用強度が高い場合には、Ａ電極３５ａ～Ｅ電極３５ｅボンディングをボールボンディングとせずに、例えば、ステッチボンディング等によって行うようにしてもよい。

【0079】

次に、図１５を参照して実施形態のワイヤボンディング装置１００によって、複数の半導体チップ３４１～３４４を積層した半導体装置３４０の各層の電極３５１～３５４に上端高さＺ１の揃ったピンワイヤ５５１～５５４を形成する場合について説明する。

【0080】

各層の半導体チップ３４１～３４４にはそれぞれダミー電極３７１～３７４が配置されている。まず、図１５中の矢印９８１～９８４に示すように各電極３５１～３５４と各ダミー電極３７１～３７４の上に形成した各バンプ４５１～４５４との間に各ルーピングワイヤ５０１～５０４を形成する。そして、図１５中の矢印９９１～９９４に示すように形成した各ルーピングワイヤ５０１～５０４を起立させて各ピンワイヤ５５１～５５４を形成する。尚、バンプ４５１～４５４の形成、ルーピングワイヤ５０１～５０４の形成、ルーピングワイヤ５０１～５０４の起立、ワイヤ供給との分離の詳細動作については、先に説明した方法と同様なので詳細な説明は省略する。

【0081】

図１５に示すように、半導体装置３４０は、基板３０の上に半導体チップ３４１～３４４を４層に積層したものである。このため、各層の半導体チップ３４１～３４４の各電極３５１～３５４の高さは全て異なっている。図１５に示すように１層目の半導体チップ３４１の電極３５１の高さは一番低く、２層目～４層目の各半導体チップ３４２～３４４の各電極の高さは順次階段状に高くなっている。図１５に示す様に、各電極３５１～３５４の上に形成する各ピンワイヤ５５１～５５４の上端高さＺ１を揃えるためには、第１層目の半導体チップ３４１の電極３５１上に形成するピンワイヤ５５１の高さを高くし、第２層目～第４層目の各半導体チップ３４２～３４４の各電極３５２～３５４の上に形成する各ピンワイヤ５５２～５５４の高さを順次低くしていく必要がある。

【0082】

そこで、図１５の矢印９８１に示すように第１層目のピンワイヤ５５１を形成する際には電極３５１とバンプ４７１との間に形成するルーピングワイヤ５０１のルーピング高さＨ１を高くして、ルーピングワイヤ５０１の長さを長くし、矢印９９１の様にルーピングワイヤ５０１を起立させて高いピンワイヤ５５１を形成する。

【0083】

また、第２層目～第４層目の各ピンワイヤ５５２～５５４を形成する際には、ピンワイヤ５５２～５５４の高さに合わせてルーピングワイヤ５０２から５０４のルーピング高さＨ２～Ｈ４を順次低くして各ルーピングワイヤ５０２～５０４を起立させて各ピンワイヤ５５２～５５４の高さが順次低くなるようにする。

【0084】

このように、ルーピングワイヤ５０１～５０４のルーピング高さＨ１～Ｈ４を調整することにより、複数種類の高さのピンワイヤ５５１～５５４を自由に形成することができる。

【0085】

以上、説明したように、実施形態のワイヤボンディング装置１００は、様々な高さのピンワイヤ５５１～５５４を自由に形成することができる。

【0086】

尚、図１５では、複数の半導体チップ３４１～３４４を積層した半導体装置３４０の各層の電極３５１～３５４に上端高さＺ１の揃ったピンワイヤ５５１～５５４を形成する場合について説明したが、これに限らず、例えば、各層毎にピンワイヤ５５１～５５４の高さを異ならせた構成とすることも可能である。

【0087】

次に、図１６を参照して、複数の半導体チップ３４１～３４２を積層した半導体装置３４０ａの各層の電極３５１～３５２に上端高さＺ１の揃ったピンワイヤ５５１ａ～５５２ａを形成する別の方法について説明する。尚、バンプ４５２の形成、ルーピングワイヤ５０１ａ～５０２ａ形成、ルーピングワイヤ５０１ａ～５０２ａの起立、ワイヤ供給との分離の詳細動作については、先に説明した方法と同様なので詳細な説明は省略する。

【0088】

この例では、図１６に示すように、２層目の半導体チップ３４２の上にのみダミー電極３７２を配置し、１層目と２層目の各層の各ピンワイヤ５５１ａ～５５２ａを形成する際に、各層の電極３５１～３５２と２層目のダミー電極３７２の上に形成したバンプ４５２との間でルーピングワイヤ５０ａ１～５０２ａを形成し、これを起立させて各ピンワイヤ５５１ａ～５５２ａを形成する。

【0089】

１層目の半導体チップ３４１の電極３５１とバンプ４５２との間に図１６中に示す矢印９８１ａの様にルーピングワイヤ５０１ａを形成する。ルーピングワイヤ５０１ａのルーピング高さはＨ１ａである。そして、ルーピングワイヤ５０１ａを図１６中に示す矢印９９１ａの様に起立させてピンワイヤ５５１ａを形成する。

【0090】

また、２層目の半導体チップ３４２の電極３５２とバンプ４５２との間に図１６中に示す矢印９８２ａの様にルーピングワイヤ５０２ａを形成する。そして、図１６中の矢印９９２ａに示すように、ルーピングワイヤ５０２ａを起立させてピンワイヤ５５２ａを形成する。

【0091】

１層目の電極３５１とバンプ４５２との距離Ｌ１は、２層目の電極３５２とバンプ４５２との距離Ｌ２よりも長いので、ルーピングワイヤ５０１ａのルーピング高さＨ１ａは、ルーピングワイヤ５０２ａのルーピング高さＨ２ａよりも低くなっている。

【0092】

このように、各電極３５１～３５２とバンプ４５２との各距離Ｌ１，Ｌ２に応じてルーピング高さＨを調整することにより、ピンワイヤ５５１～５５２の上端高さＺ１を揃えることができる。また、各ルーピングワイヤ５０１～５０２の各ルーピング高さＨ１～Ｈ２を調整することにより、各ピンワイヤ５５１～５５２の高さを自由に調整することができる。

【0093】

更に、この方法の場合、ダミー電極３７２の数を少なくすることができ、簡便な方法で各ピンワイヤ５５１～５５２を形成することができる。

【0094】

以上、ワイヤボンディング装置１００によって半導体チップ３４、３４１～３４４の電極３５、３５ａ～３５ｅ、３５１～３５４の上にピンワイヤ５５、５５ａ～５５ｅ、５５１～５５２、５５１ａ，５５２ａを形成する方法について説明したが、ワイヤボンディング装置１００は、基板３０の上に配置された電極の上にピンワイヤ５５を形成することも可能である。

【符号の説明】

【0095】

１０ ベース、１１ ＸＹテーブル、１１ａ 移動機構、１２ ボンディングヘッド、１３ Ｚ方向モータ、１３ａ シャフト、１３ｂ 固定子、１４ ボンディングアーム、１４ａ 根元部、１５ 超音波ホーン、１６ ワイヤ、１７ ワイヤクランパ、１８ 放電電極、１９ ボンディングステージ、２０ キャピラリ、２１ 貫通孔、２２ チャンファー部、２３ フェイス部、２４、３６ａ、３８ 中心線、２５ 先端、３０ 基板、３４、３４１～３４４ 半導体チップ、３５、３５ａ～３５ｅ、３５１～３５４ 電極、３７，３７１～３７４ ダミー電極、４０ フリーエアボール、４１、５１、５１ａ 圧着ボール、４２ ボールネック、４３、４４ 押し潰し部、４５、４５１～４５４ バンプ、４６ 接続部、４７、５７ ワイヤテール、５０ａ～５０ｅ、５０１～５０５、５０１ａ～５０２ａ ルーピングワイヤ、５２，５２ａ～５２ｅ ループ部、５３、５３ａ～５３ｅ 一部分、５５、５５ａ～５５ｅ、５５１～５５２、５５１ａ，５５２ａ ピンワイヤ、６０ 制御部、６１ ＣＰＵ、６２ メモリ、１００ ワイヤボンディング装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図5F】

【図5G】

【図5H】

【図5I】

【図5J】

【図5K】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図9D】

【図9E】

【図9F】

【図9G】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】