(57)【要約】      （修正有）【課題】ボンディング・パッドに向けてボンディング・キャピラリを降下させる途中において、降下速度の減速を開始した際、ボンディング・ワイヤと半導体チップとの接触の有無を、ループ状回路によりモニタすることにより、ボンディング・キャピラリからのワイヤの不所望な飛び出しを確実に監視することができるワイヤ・ボンディング装置を提供する。【解決手段】半導体チップ１上のパッド５にキャピラリ３１により、ワイヤ６の先端部のボール部７を接続する際、パッドに向けてキャピラリを降下させる途中において、その降下速度の減速を開始した後であって、ワイヤがパッドと接触する前に、ワイヤ等から構成されるループ状回路を利用して、ワイヤと半導体チップとの不所望な接触の有無をモニタする。【選択図】図４
2010123854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）ワイヤ・ボンディング装置内において、先端にボール部を有するワイヤを貫通させたキャピラリを、半導体チップの第１の主面上のパッドに向けて、第１の降下速度で降下させる工程；
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記キャピラリを、前記第１の降下速度より遅い第２の降下速度まで減速させる工程；
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記キャピラリを前記第２の降下速度で降下させて、前記ボール部を前記パッドに接触させる工程；
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記キャピラリにより前記ボール部を前記パッドに押し付けることによって、前記ワイヤを前記パッドにボンディングする工程；
（ｅ）前記工程（ｂ）および（ｃ）を含む区間内であって、前記ボール部が前記パッドに接触する前の第１検査期間内に、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ワイヤ、前記半導体チップおよび前記ワイヤ・ボンディング装置のそれぞれの一部を含むループ状回路を用いて、前記キャピラリからの前記ワイヤの不所望な突出の有無を検出する第１の検査を実行する工程。
【請求項２】
前記１項の半導体装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｆ）前記工程（ｄ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記キャピラリを前記ワイヤに沿って、前記パッドから後退させる工程；
（ｇ）前記工程（ｆ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記キャピラリを前記半導体チップの外部のリード部に向けて移動させる工程；
（ｈ）前記工程（ｇ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ワイヤの側面を前記キャピラリによって、前記リード部に押し付けることによって、前記ワイヤを前記リード部にボンディングする工程；
（ｉ）前記工程（ｄ）の後であって、前記工程（ｈ）の前に、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ワイヤ、前記半導体チップおよび前記ワイヤ・ボンディング装置のそれぞれの一部を含むループ状回路を用いて、前記ワイヤの前記ボンディング・パッドに対するボンディング状態を検出する第２の検査を実行する工程。
【請求項３】
前記２項の半導体装置の製造方法において、
（ｊ）前記工程（ｈ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記キャピラリをワイヤ・クランパが開かれた状態で、前記ワイヤに沿って、前記リード部から後退させる工程；
（ｋ）前記工程（ｊ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記キャピラリをワイヤ・クランパが開かれた状態で、前記ワイヤに沿って、前記リード部から後退させることにより、前記ワイヤを前記リード部の近傍で切断する工程；
（ｌ）前記工程（ｋ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記キャピラリを貫通した前記ワイヤの先端部に放電によりボール部を形成する工程；
（ｍ）前記工程（ｋ）の後であって、前記工程（ｌ）の前に、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ボンディング・ワイヤ、前記半導体チップおよび前記ワイヤ・ボンディング装置のそれぞれの一部を含むループ状回路を用いて、前記ワイヤが正常に切断されたか否かを検査する第３の検査を実行する工程。
【請求項４】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記半導体チップは金属製のリード・フレーム上に固定されている。
【請求項５】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記半導体チップは配線基板上に固定されている。
【請求項６】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記第１の検査は直流電流又は電圧を印加して実行される。
【請求項７】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記第１の検査中において、電流又は電圧方向を切り替える。
【請求項８】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記第１の検査は交流電流又は電圧を印加して実行される。
【請求項９】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記第１の検査は高周波電流又は電圧を印加して実行される。
【請求項１０】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記第１の検査はパルス状の電流又は電圧を印加して実行される。
【請求項１１】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記工程（ｂ）は、以下の下位工程を含む：
（ｂ１）前記キャピラリを、前記第１の降下速度より遅く、前記第２の降下速度より速い第３の降下速度まで減速させる工程；
（ｂ２）前記工程（ｂ１）の後、前記キャピラリを、前記第３の降下速度で降下させる工程；
（ｂ３）前記工程（ｂ２）の後、前記第３の降下速度で降下させる工程。
【請求項１２】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記工程（ｃ）において、前記ボール部が前記パッドに接触する際には、前記キャピラリへの超音波およびボンディング荷重の印加が開始されている。
【請求項１３】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記ワイヤは、金を主要な成分とする。
【請求項１４】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記パッドの主要部は、アルミニウムを主要な成分とする。
【請求項１５】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記第１の検査は、前記工程（ｂ）の開始後であって、前記工程（ｃ）における前記ボール部の前記パッドへの正常な接触の前に、前記ボール部を含む前記ワイヤの一部が、前記半導体チップの前記第１の主面上の導電部に接触したか否かを検査する。
【請求項１６】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記第１検査期間内に、連続的、断続的、または離散的に複数回、前記第１の検査を実行する。
【請求項１７】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記第１の検査は、１０００Ｈｚから１ＭＨｚの範囲内の高周波電流又は電圧を印加して実行される。
【請求項１８】
前記１７項の半導体装置の製造方法において、高周波電流又は電圧は、実質的に正弦波交流である。
【請求項１９】
以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）ワイヤ・ボンディング装置内において、先端にボール部を有するワイヤを貫通させたキャピラリを、半導体チップの第１の主面上のパッドに向けて、第１の降下速度で降下させる工程；
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記キャピラリを、前記第１の降下速度より遅い第２の降下速度まで減速させる工程；
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記キャピラリを前記第２の降下速度で降下させて、前記ボール部を前記パッドに接触させる工程；
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記キャピラリにより前記ボール部を前記パッドに押し付けることによって、前記ワイヤを前記パッドにボンディングする工程、
ここで、前記工程（ｂ）の開始の後であって、前記ボール部が前記パッドに接触する前の第１検査期間内に、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ワイヤ、前記半導体チップおよび前記ワイヤ・ボンディング装置のそれぞれの一部を含むループ状回路を用いて、前記キャピラリからの前記ボンディング・ワイヤの不所望な突出の有無を検出する第１の検査を実行する。
【請求項２０】
以下の工程を実行することができるワイヤ・ボンディング装置：
（ａ）先端にボール部を有するワイヤを貫通させたキャピラリを、半導体チップの第１の主面上のパッドに向けて、第１の降下速度で降下させる工程；
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記第１の降下速度より遅い第２の降下速度まで減速させる工程；
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記キャピラリを前記第２の降下速度で降下させて、前記ボール部を前記パッドに接触させる工程；
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記キャピラリにより前記ボール部を前記パッドに押し付けることによって、前記ワイヤを前記パッドにボンディングする工程；
（ｅ）前記工程（ｂ）および（ｃ）を含む区間であって、前記ボール部が前記パッドに接触する前に、前記ワイヤ、前記半導体チップおよび前記ワイヤ・ボンディング装置のそれぞれの一部を含むループ状回路を用いて、前記キャピラリからの前記ワイヤの不所望な突出の有無を検出する第１の検査を実行する工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置（または半導体集積回路装置）の製造方法におけるワイヤ・ボンディング技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本特開平１１−２６５１７号公報（特許文献１）には、半導体チップ側のボンディング・パッドにワイヤをボンディング（いわゆる「第１ボンディング」）した後に、ボンディングされたワイヤ、半導体チップ、およびワイヤ・ボンディング装置等から構成されるループ状回路を利用して、ワイヤ・ボンディング接続不良を検査する技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２６５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ワイヤの接続（ワイヤ・ボンディング）は、まず、キャピラリの先端部から突出するワイヤの一端部に放電（スパーク）によりボール部を形成し、キャピラリの先端部から突出したボール部を引き上げる。そして、接合する対象物（例えば、パッド）に向かってキャピラリを下降させ、ワイヤのボール部とパッドを圧着することにより、行われる。
【０００５】
また、製造ＴＡＴ（Ｔｕｒｎ  Ａｒｏｕｎｄ  Ｔｉｍｅ）の低減を考慮して、キャピラリの最初の下降速度は、ボール部を対象物に接触させる直前の下降速度よりも速くしている。すなわち、対象物の直上において、ボール部がキャピラリに接触する前に、キャピラリの下降速度を減速させ（キャピラリの下降動作に急ブレーキをかけ）、その後、ボール部が対象物に接触するまで、キャピラリを低速で下降させている。
【０００６】
今回、本願発明者は、前記したような動作を有するワイヤ・ボンディング装置に対して、以下の問題を見出した。
【０００７】
すなわち、ワイヤにバック・テンションを掛けてワイヤの弛み等を防止するバック・テンション付加装置の内部（内面）には、使用頻度により、ワイヤとの摩擦抵抗により発生した異物が付着してしまい、ワイヤを引き上げる際、十分にボール部を引き上げることができなくなることが分かった。そして、ボール部が十分に引き上げられていない状態で、キャピラリの下降動作に急ブレーキをかけると、引き上げきれなかったワイヤが、ブレーキの衝撃（慣性の法則）によりキャピラリの先端部から対象物に向かって飛び出してしまうことが分かった。
【０００８】
このとき、対象物が半導体チップのパッドの場合、キャピラリから飛び出したワイヤの一端部（ボール部）が、隣のパッドに跨って半導体チップの主面（表面）に付着する問題、隣のパッドに付着する問題、更には、先に形成された隣のワイヤと接触するという問題が発生する。これは、半導体装置の小型化の影響により、隣り合うパッド間のピッチが狭くなったことも、理由の一つである。
【０００９】
尚、前記特許文献１には、ワイヤを対象物に接触させる際に生じる、ワイヤの飛び出し不良については示唆がなく、前記特許文献１の技術では、このワイヤの飛び出しを監視することは困難である。
そこで、本願発明では、ワイヤの一端部が対象物に向かって飛び出したことが分かる検査機構について検討した。
【００１０】
本願発明は、これらの課題を解決するためになされたものである。
【００１１】
本発明の目的は、信頼性の高い半導体装置の製造プロセスを提供することにある。
【００１２】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
【００１４】
すなわち、本願発明は半導体チップ上のパッドにキャピラリにより、ワイヤの先端部であるボール部を接続する際、パッドに向けてキャピラリを降下させる途中において、その降下速度の減速を開始した後であって、ワイヤがパッドと接触する前に、ワイヤ、半導体チップ、およびワイヤ・ボンディング装置等から構成されるループ状回路を利用して、ワイヤと半導体チップとの不所望な接触の有無をモニタするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
【００１６】
すなわち、ボンディング・パッドに向けてボンディング・キャピラリを降下させる途中において、その降下速度の減速を開始した後であって、ボンディング・ワイヤがボンディング・パッドと接触する前に、ボンディング・ワイヤ、半導体チップ、およびワイヤ・ボンディング装置等から構成されるループ状回路を利用して、ワイヤ・ボンディングと半導体チップとの不所望な接触の有無をモニタすることにより、ボンディング・キャピラリからのワイヤの不所望な飛び出しを確実に監視することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
〔実施の形態の概要〕
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。
【００１８】
１．以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）ワイヤ・ボンディング装置内において、先端にボール部を有するボンディング・ワイヤを貫通させたボンディング・キャピラリを、半導体チップの第１の主面上のボンディング・パッドに向けて、第１の降下速度で降下させる工程；
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ボンディング・キャピラリを、前記第１の降下速度をより遅い第２の降下速度まで減速させる工程；
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ボンディング・キャピラリを前記第２の降下速度で降下させて、前記ボール部を前記ボンディング・パッドに接触させる工程；
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ボンディング・キャピラリにより前記ボール部を前記ボンディング・パッドに押し付けることによって、前記ボンディング・ワイヤを前記ボンディング・パッドにボンディングする工程；
（ｅ）前記工程（ｂ）および（ｃ）を含む区間内であって、前記ボール部が前記ボンディング・パッドに接触する前の第１検査期間内に、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ボンディング・ワイヤ、前記半導体チップおよび前記ワイヤ・ボンディング装置のそれぞれの一部を含むループ状回路を用いて、前記ボンディング・キャピラリからの前記ボンディング・ワイヤの不所望な突出の有無を検出する第１の検査を実行する工程。
【００１９】
２．前記１項の半導体装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｆ）前記工程（ｄ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ボンディング・キャピラリを前記ボンディング・ワイヤに沿って、前記ボンディング・パッドから後退させる工程；
（ｇ）前記工程（ｆ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ボンディング・キャピラリを前記半導体チップの外部のリード部に向けて移動させる工程；
（ｈ）前記工程（ｇ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ボンディング・ワイヤの側面を前記ボンディング・キャピラリによって、前記ボンディング・パッドに押し付けることによって、前記ボンディング・ワイヤを前記リード部にボンディングする工程；
（ｉ）前記工程（ｄ）の後であって、前記工程（ｈ）の前に、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ボンディング・ワイヤ、前記半導体チップおよび前記ワイヤ・ボンディング装置のそれぞれの一部を含むループ状回路を用いて、前記ボンディング・ワイヤの前記ボンディング・パッドに対するボンディング状態を検出する第２の検査を実行する工程。
【００２０】
３．前記２項の半導体装置の製造方法において、
（ｊ）前記工程（ｈ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ボンディング・キャピラリをワイヤ・クランパが開かれた状態で、前記ボンディング・ワイヤに沿って、前記リード部から後退させる工程；
（ｋ）前記工程（ｊ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ボンディング・キャピラリをワイヤ・クランパが開かれた状態で、前記ボンディング・ワイヤに沿って、前記リード部から後退させることにより、前記ボンディング・ワイヤを前記リード部の近傍で切断する工程；
（ｌ）前記工程（ｋ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ボンディング・キャピラリを貫通した前記ボンディング・ワイヤの先端部に放電によりボール部を形成する工程；
（ｍ）前記工程（ｋ）の後であって、前記工程（ｌ）の前に、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ボンディング・ワイヤ、前記半導体チップおよび前記ワイヤ・ボンディング装置のそれぞれの一部を含むループ状回路を用いて、前記ボンディング・ワイヤが正常に切断されたか否かを検査する第３の検査を実行する工程。
【００２１】
４．前記１から３項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記半導体チップは金属製のリード・フレーム上に固定されている。
【００２２】
５．前記１から３項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記半導体チップは配線基板上に固定されている。
【００２３】
６．前記１から５項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１の検査は直流電流又は電圧を印加して実行される。
【００２４】
７．前記１から５項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１の検査中において、電流又は電圧方向を切り替える。
【００２５】
８．前記１から５項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１の検査は交流電流又は電圧を印加して実行される。
【００２６】
９．前記１から５項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１の検査は高周波電流又は電圧を印加して実行される。
【００２７】
１０．前記１から５項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１の検査はパルス状の電流又は電圧を印加して実行される。
【００２８】
１１．前記１から１０項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程（ｂ）は、以下の下位工程を含む：
（ｂ１）前記ボンディング・キャピラリを、前記第１の降下速度をより遅く、前記第２の降下速度より速い第３の降下速度まで減速させる工程；
（ｂ２）前記工程（ｂ１）の後、前記ボンディング・キャピラリを、前記第３の降下速度で降下させる工程；
（ｂ３）前記工程（ｂ２）の後、前記第３の降下速度で降下させる工程。
【００２９】
１２．前記１から１１項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程（ｃ）において、前記ボール部が前記ボンディング・パッドに接触する際には、前記ボンディング・キャピラリへの超音波およびボンディング荷重の印加が開始されている。
【００３０】
１３．前記１から１２項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記ボンディング・ワイヤは、金を主要な成分とする。
【００３１】
１４．前記１から１３項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記ボンディング・パッドの主要部は、アルミニウムを主要な成分とする。
【００３２】
１５．前記１から１４項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１の検査は、前記工程（ｂ）の開始後であって、前記工程（ｃ）における前記ボール部の前記ボンディング・パッドへの正常な接触の前に、前記ボール部を含む前記ボンディング・ワイヤの一部が、前記半導体チップの前記第１の主面上の導電部に接触したか否かを検査する。
【００３３】
１６．前記１から１５項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１検査期間内に、連続的、断続的に、または離散的に複数回、前記第１の検査を実行する。
【００３４】
１７．前記１から５、および、８から１６項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１の検査は、１０００Ｈｚから１ＭＨｚの範囲内の高周波電流又は電圧を印加して実行される。
【００３５】
１８．前記１７項の半導体装置の製造方法において、高周波電流又は電圧は、実質的に正弦波交流である。
【００３６】
１９．以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）ワイヤ・ボンディング装置内において、先端にボール部を有するボンディング・ワイヤを貫通させたボンディング・キャピラリを、半導体チップの第１の主面上のボンディング・パッドに向けて、第１の降下速度で降下させる工程；
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ボンディング・キャピラリを、前記第１の降下速度をより遅い第２の降下速度まで減速させる工程；
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ボンディング・キャピラリを前記第２の降下速度で降下させて、前記ボール部を前記ボンディング・パッドに接触させる工程；
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ボンディング・キャピラリにより前記ボール部を前記ボンディング・パッドに押し付けることによって、前記ボンディング・ワイヤを前記ボンディング・パッドにボンディングする工程、
ここで、前記工程（ｂ）の開始の後であって、前記ボール部が前記ボンディング・パッドに接触する前の第１検査期間内に、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ボンディング・ワイヤ、前記半導体チップおよび前記ワイヤ・ボンディング装置のそれぞれの一部を含むループ状回路を用いて、前記ボンディング・キャピラリからの前記ボンディング・ワイヤの不所望な突出の有無を検出する第１の検査を実行する。
【００３７】
２０．前記１９項の半導体装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｆ）前記工程（ｄ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ボンディング・キャピラリを前記ボンディング・ワイヤに沿って、前記ボンディング・パッドから後退させる工程；
（ｇ）前記工程（ｆ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ボンディング・キャピラリを前記半導体チップの外部のリード部に向けて移動させる工程；
（ｈ）前記工程（ｇ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ボンディング・ワイヤの側面を前記ボンディング・キャピラリによって、前記ボンディング・パッドに押し付けることによって、前記ボンディング・ワイヤを前記リード部にボンディングする工程；
（ｉ）前記工程（ｄ）の後であって、前記工程（ｈ）の前に、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ボンディング・ワイヤ、前記半導体チップおよび前記ワイヤ・ボンディング装置のそれぞれの一部を含むループ状回路を用いて、前記ボンディング・ワイヤの前記ボンディング・パッドに対するボンディング状態を検出する第２の検査を実行する工程。
【００３８】
２１．前記２０項の半導体装置の製造方法において、
（ｊ）前記工程（ｈ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ボンディング・キャピラリをワイヤ・クランパが開かれた状態で、前記ボンディング・ワイヤに沿って、前記リード部から後退させる工程；
（ｋ）前記工程（ｊ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ボンディング・キャピラリをワイヤ・クランパが開かれた状態で、前記ボンディング・ワイヤに沿って、前記リード部から後退させることにより、前記ボンディング・ワイヤを前記リード部の近傍で切断する工程；
（ｌ）前記工程（ｋ）の後、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ボンディング・キャピラリを貫通した前記ボンディング・ワイヤの先端部に放電によりボール部を形成する工程；
（ｍ）前記工程（ｋ）の後であって、前記工程（ｌ）の前に、前記ワイヤ・ボンディング装置内において、前記ボンディング・ワイヤ、前記半導体チップおよび前記ワイヤ・ボンディング装置のそれぞれの一部を含むループ状回路を用いて、前記ボンディング・ワイヤが正常に切断されたか否かを検査する第３の検査を実行する工程。
【００３９】
２２．前記１９から２１項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記半導体チップは金属製のリード・フレーム上に固定されている。
【００４０】
２３．前記１９から２１項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記半導体チップは配線基板上に固定されている。
【００４１】
２４．前記１９から２３項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１の検査は直流電流又は電圧を印加して実行される。
【００４２】
２５．前記１９から２３項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１の検査中において、電流又は電圧方向を切り替える。
【００４３】
２６．前記１９から２３項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１の検査は交流電流又は電圧を印加して実行される。
【００４４】
２７．前記１９から２３項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１の検査は高周波電流又は電圧を印加して実行される。
【００４５】
２８．前記１９から２３項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１の検査はパルス状の電流又は電圧を印加して実行される。
【００４６】
２９．前記１９から２８項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程（ｂ）は、以下の下位工程を含む：
（ｂ１）前記ボンディング・キャピラリを、前記第１の降下速度をより遅く、前記第２の降下速度より速い第３の降下速度まで減速させる工程；
（ｂ２）前記工程（ｂ１）の後、前記ボンディング・キャピラリを、前記第３の降下速度で降下させる工程；
（ｂ３）前記工程（ｂ２）の後、前記第３の降下速度で降下させる工程。
【００４７】
３０．前記１９から２９項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程（ｃ）において、前記ボール部が前記ボンディング・パッドに接触する際には、前記ボンディング・キャピラリへの超音波およびボンディング荷重の印加が開始されている。
【００４８】
３１．前記１９から３０項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記ボンディング・ワイヤは、金を主要な成分とする。
【００４９】
３２．前記１９から３０項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記ボンディング・パッドの主要部は、アルミニウムを主要な成分とする。
【００５０】
３３．前記１９から３２項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１の検査は、前記工程（ｂ）の開始後であって、前記工程（ｃ）における前記ボール部の前記ボンディング・パッドへの正常な接触の前に、前記ボール部を含む前記ボンディング・ワイヤの一部が、前記半導体チップの前記第１の主面上の導電部に接触したか否かを検査する。
【００５１】
３４．前記１９から３３項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１検査期間内に、連続的、断続的に、または離散的に複数回、前記第１の検査を実行する。
【００５２】
３５．前記１９から２３、および、２６から３４項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１の検査は、１０００Ｈｚから１ＭＨｚの範囲内の高周波電流又は電圧を印加して実行される。
【００５３】
３６．前記３５項の半導体装置の製造方法において、高周波電流又は電圧は、実質的に正弦波交流である。
【００５４】
３７．少なくとも以下の工程を実行することができるワイヤ・ボンディング装置：
（ａ）先端にボール部を有するボンディング・ワイヤを貫通させたボンディング・キャピラリを、半導体チップの第１の主面上のボンディング・パッドに向けて、第１の降下速度で降下させる工程；
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記第１の降下速度をより遅い第２の降下速度まで減速させる工程；
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記ボンディング・キャピラリを前記第２の降下速度で降下させて、前記ボール部を前記ボンディング・パッドに接触させる工程；
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記ボンディング・キャピラリにより前記ボール部を前記ボンディング・パッドに押し付けることによって、前記ボンディング・ワイヤを前記ボンディング・パッドにボンディングする工程；
（ｅ）前記工程（ｂ）および（ｃ）を含む区間であって、前記ボール部が前記ボンディング・パッドに接触する前に、前記ボンディング・ワイヤ、前記半導体チップおよび前記ワイヤ・ボンディング装置のそれぞれの一部を含むループ状回路を用いて、前記ボンディング・キャピラリからの前記ボンディング・ワイヤの不所望な突出の有無を検出する第１の検査を実行する工程。
【００５５】
〔本願における記載形式・基本的用語・用法の説明〕
１．本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクションに分けて記載する場合もあるが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しを省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
【００５６】
２．同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「ＡからなるＸ」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、Ａ以外の要素を主要な構成要素のひとつとするものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Ａを主要な成分として含むＸ」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、ＳｉＧｅ合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。
【００５７】
また、「金ワイヤ」、「アルミニウム・ボンディング・パッド」等といっても、純粋な金またはアルミニウムから構成されたもののみを指すのではなく、特に、そうでない旨明示した場合および原理的にそうでないことが明らかである場合を除き、「金を主要な成分とするワイヤ」または「その主要部分がアルミニウム主要な成分とするボンディング・パッド」等を指すものとする。
【００５８】
３．同様に、図形、位置、属性等に関して、好適な例示をするが、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、厳密にそれに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００５９】
４．さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。
【００６０】
５．「ウエハ」というときは、通常は半導体装置（半導体集積回路装置、電子装置も同じ）をその上に形成する単結晶シリコンウエハを指すが、エピタキシャルウエハ、ＳＯＩ基板、ＬＣＤガラス基板等の絶縁基板と半導体層等の複合ウエハ等も含むことは言うまでもない。
【００６１】
〔実施の形態の詳細〕
実施の形態について更に詳述する。各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
【００６２】
１．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法における組み立て工程全体の説明（主に図２０から２４）
図２０から図２４に基づいて、ＭＡＰ（Ｍｏｌｄ  Ａｒｒａｙ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）方式によるダイ・ボンディングからパッケージ・ダイシングまでの組立工程の概要を説明する。図２０に示すように、まず、たとえば、銅を主要な成分とする銅系金属等で構成されたリードフレーム２（または有機配線基板、有機配線薄膜等の配線基板の基体部）を準備する。リードフレーム２上においては、複数の単位領域１７（個々の半導体装置に対応する部分）が外枠部１５と中枠部１６によって保持されている。各単位領域１７内には、それぞれ半導体チップ１（図２１参照）を搭載するためのダイ・パッド部（チップ搭載部）３、ダイ・パッド部３を外枠部１５または中枠部１６に連結するダイ・パッド支持部１４、多数のリード部４等が設けられている。
【００６３】
次に、図２１に示すように、各ダイ・パッド部３に、たとえば銀ペースト等の接着剤層（有機配線基板等の場合は、たとえばエポキシ樹脂系非導電性ペースト、ＤＡＦその他）を介して、半導体チップ１をボンディング・パッド（パッド、電極パッド）５がある面を上にして固定する（半導体チップ１の裏面をダイ・パッド部の上面に固着する）。
【００６４】
次に、図２２に示すように、各ボンディング・パッド５と対応するリード部４間を、たとえばサーモソニック・ボンディング・プロセス（Ｔｈｅｒｍｏ−Ｓｏｎｉｃ  Ｂｏｎｄｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）を用いたボール・ウエッジ・ボンディング形式（ボンディング・パッド側の第１ボンドがキャピラリを用いたボール・ボンディングで、リード部側の第２ボンドがウエッジ・ボンディングである）によって、金を主要な成分とするワイヤ６（ボンディング・ワイヤ）等で連結する。このワイヤ・ボンディング・プロセスについては、セクション４等で詳述する。
【００６５】
次に、図２３に示すように、ワイヤ・ボンディングが完了したリードフレーム２をモールド金型内に収容して、リードフレーム２の上面を封止レジンによりレジン封止することで、半導体チップ１の上面およびボンディング・ワイヤをその内部に封止するレジン封止体２１を形成する。これにより、リードフレーム２、複数の半導体チップ１、多数のボンディング・ワイヤ６、レジン封止体２１等から構成されるリードフレーム・レジン封止体複合体が形成される。
【００６６】
次に、図２４に示すように、このリードフレーム・レジン封止体複合体をＸ方向ダイシング・ライン２２およびＹ方向ダイシング・ライン２３に沿って、たとえば回転ブレードによってパッケージ・ダイシング処理することで、個々の半導体装置に分割する。この個々の半導体装置については、セクション２等で詳述する。
【００６７】
２．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法によって製造された半導体装置の説明（主に図２５から図２８および図１８）
ここで例示して説明する半導体装置は、基本的にＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）構成またはＣＭＩＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）構成を有している。すなわち、ＰチャネルＭＩＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｎＦｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）群およびＮチャネルＭＩＳＦＥＴ群から要素回路が構成されている。
【００６８】
図２５に示すように、完成した半導体装置２４（図２８参照）のパッケージの上面１１は、ほぼ正方形または長方形等の矩形を呈したレジン封止部２０となっている。また、図２６に示すように、完成した半導体装置のパッケージの下面１２の封止レジン部２０の間には、ダイ・パッド部３、ダイ・パッド支持部１４、リード部４の各下面が露出している。図２７は、図２５の封止レジンを透過して内部を見たパッケージ上面図である。図２７に示すように、各アルミニウム・ボンディング・パッド５と対応するリード部４との間に、金線６が接続されている。図２７のＸ−Ｘ’断面を図２８に示す。図２８に示すように、完成した半導体装置２４のレジン封止部２０の内部のダイ・パッド３の上面には、半導体チップ１が固着されており、その上面１ａ（デバイス面）の各ボンディング・パッド５には、キャピラリによって押しつぶされたボンディング・ワイヤ先端のボール部７がある。
【００６９】
図１８は、ワイヤ・ボンディングにおいて、ワイヤの状態を検査するという観点から、ＣＭＩＳ構成の半導体チップ１およびその周辺の構造を模式的、類型的に説明したものである。回路的には、ボンディング・パッド５は、大雑把に３種類に分類することができる。第１類は、接地電源用ボンディング・パッド５Ｇｎｄ、Ｖｄｄ電源用ボンディング・パッド５Ｖｄｄ等の電源パッドである。第２類は、入力用ボンディング・パッド５Ｉｎ等の入力パッドである。第３類は、出力用ボンディング・パッド５Ｏｕｔ等の出力パッドである。
【００７０】
通常、ＣＭＩＳ構成の半導体チップ１は、Ｐ型単結晶シリコン半導体基板１を用いて形成される。そして、半導体基板１の第１主面１ａ（デバイス面）のＰ型単結晶シリコン半導体基板領域１ｐに、ＮチャネルＭＩＳＦＥＴ２５ｎが設けられる。一方、半導体基板１の第１主面１ａ（デバイス面）のＰ型単結晶シリコン半導体基板領域１ｐに形成されたＮ型ウエル領域ＮＷに、ＰチャネルＭＩＳＦＥＴ２５ｐが設けられる。
【００７１】
半導体基板１の第２主面１ｂ（裏面）の下方には、リード・フレーム品の場合は接着部剤層１０である銀ペースト等の導電性接着部剤層（配線基板の場合は、エポキシ系非導電性接着剤層等となる）がある。更に、接着部剤層１０の下には、リード・フレーム２（または配線基板等の基体部）があり、これを通して、検査電流が、下地の基体部２が直接触れるワイヤ・ボンディング装置の導電部４５に流れる。ただし、基体部２が有機配線基板等の場合は、直流電流は実質的に流れない。
【００７２】
ＮチャネルＭＩＳＦＥＴ２５ｎは、Ｎ型ゲート電極２５ｎｇ、Ｎ型ソース領域２５ｎｓ、Ｎ型ドレイン領域２５ｎｄ、Ｎ型コンタクト領域ＮＣ等を有する。一方、ＰチャネルＭＩＳＦＥＴ２５ｐは、Ｐ型ゲート電極２５ｐｇ、Ｐ型ソース領域２５ｐｓ、Ｐ型ドレイン領域２５ｐｄ、Ｐ型コンタクト領域ＰＣ等を有する。その外、半導体基板１の第１主面１ａ（デバイス面）のＰ型単結晶シリコン半導体基板領域１ｐには、Ｎ型保護素子ＮＰ（Ｎ型不純物領域）が設けられている。一方、半導体基板１の第１主面１ａ（デバイス面）のＰ型単結晶シリコン半導体基板領域１ｐに形成されたＮ型ウエル領域ＮＷには、P型保護素子PＰ（P型不純物領域）が設けられている。
【００７３】
これらを考慮すると、接地電源用ボンディング・パッド５Ｇｎｄは半導体チップの裏面１ｂに至るまでＰＮ接合がないことがわかる。Ｖｄｄ電源用ボンディング・パッド５Ｖｄｄの方は、Ｐ型単結晶シリコン半導体基板領域１ｐとＮ型ウエル領域ＮＷの間にＰＮ接合があるので、ＰＮ接合の逆方向耐圧以上の電圧を印加しない場合（以下同じ）には、直流的な検査における電流方向は、順方向ＰＮ接合を介した一方（Ｐ型単結晶シリコン半導体基板領域１ｐを高電位側とする電流方向）に限定される。
【００７４】
次に、入力用ボンディング・パッド５Ｉｎについて考察する。入力用ボンディング・パッド５ＩｎはＮ型ゲート電極２５ｎｇおよびＰ型ゲート電極２５ｐｇに接続されると同時に、Ｎ型保護素子ＮＰ（Ｎ型不純物領域）およびP型保護素子PＰ（P型不純物領域）に接続されているので、Ｎ型保護素子ＮＰを経由する電流通路は、一方向（Ｐ型単結晶シリコン半導体基板領域１ｐを高電位側とする電流方向）のみであるが（順方向ＰＮ接合を介して）確保されている。
【００７５】
同様に、出力用ボンディング・パッド５Ｏｕｔについて考察する。出力用ボンディング・パッド５Ｏｕｔは、Ｎ型ドレイン領域２５ｎｄおよびＰ型ドレイン領域２５ｐｄに接続されているので、Ｎ型ドレイン領域２５ｎｄを経由する電流通路は、一方向（Ｐ型単結晶シリコン半導体基板領域１ｐを高電位側とする電流方向）のみであるが（順方向ＰＮ接合を介して）確保されている。
【００７６】
従って、全てのボンディング・パッドについて検査（たとえば第１の検査）を実行するには、ＰＮ接合の逆方向耐圧以上の電圧を印加しない直流的な検査では、Ｐ型単結晶シリコン半導体基板領域１ｐを高電位側とする電流方向とするテスト電圧を印加するか、または、ミリ秒オーダの時間で電流又は電圧の方向を反転して、両方向で検査を実行する必要がある。ただし、摂氏２００度以上でワイヤ・ボンディングを実行する場合は、ＰＮ接合の逆方向電流を十分に確保することができるので、いずれかの方向での直流電流の有無を検査できるようにテスト電圧を印加すればよい。
【００７７】
３．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用するワイヤ・ボンディング装置等の説明（主に図１５および図１６）
ここでは、セクション４で説明するワイヤ・ボンディング・プロセスの理解を容易にするために、ワイヤ・ボンディング装置３０（図１５）の要部であるワイヤ・ボンディング・ヘッド４０の関係が深い部分について、簡単に説明する。
【００７８】
図１５に示すように、ワイヤ・ボンディング・ヘッド４０は、ＸＹテーブル上に置かれており、ＸＹ方向に移動できるほか、Ｚ軸方向にも上下できるようになっている。ワイヤ送り出し部５０には、ボンディング・ワイヤ６を巻いたスプール４４が回転できるように取り付けられている。ボンディング・ワイヤ６は、スプール４４からワイヤ繰り出しローラ４３を介して、ワイヤ繰り出しテンション・ガイド４２に送られる。ワイヤ繰り出しテンション・ガイド４２では、ガス流をワイヤ６の側面に当てることで、ワイヤ６のスムースな送り出しを可能にしている。ワイヤ繰り出しテンション・ガイド４２から送り出されたワイヤ６は、その後、中継ローラ４８を介して、バック・テンション付加装置３３を貫通する。このバック・テンション付加装置３３によって、これより先のワイヤ６に対して、常に所定のバック・テンションがかけられることとなる。もっとも、クランパ３２が閉じているときのクランパ３２より先の部分には、このバック・テンションは及ばない。バック・テンション付加装置３３を貫通したワイヤ６は、ワイヤ・クランパ３２の一対のアーム間を通過して、ボンディング・アーム４７の先端部に取り付けられたボンディング・キャピラリ３１を貫通する。従って、ボンディング・ワイヤ先端部８は、常に、ボンディング・キャピラリ３１の下端（先端）から突出している。なお、中継ローラ４８、バック・テンション付加装置３３、ワイヤ・クランパ３２、ボンディング・アーム４７、ボンディング・キャピラリ３１等は、ボンディング・アーム制御部４９によって、制御又は駆動されている。
【００７９】
次に、バック・テンション付加装置３３の働きについて説明する。図１６に示すように、その中をワイヤ６が貫通する筒状構造をしており、常圧部５３と負圧部５４の間に狭隘部５５があり、狭隘部５５の直上のガス導入口５６からガス（導入ガス流５７）が流入して、上方に抜ける（排出ガス流５８）構造となっている。このため、負圧部５４に負圧（常圧部５３の圧力を基準とする）が発生して、ワイヤ先端側５１を引き込むワイヤ終端側５２へのバック・テンション（矢印）が形成されることとなる。
【００８０】
４．本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるワイヤ・ボンディング工程のデバイス・装置断面フォロー等の説明（主に図１から図１４、図１７および図１９）
図１７又は図１９を参照しながら図１から図１４に基づいて、本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるワイヤ・ボンディング工程の単位サイクル（ワイヤ１本をボンディングするサイクル）の流れを説明する。単位サイクルは、標準的には２００ミリ秒程度（図１９参照）である。
【００８１】
先ず、水平移動開始時点ｔ１（図１９）の後、図１に示すように、ボール形成時のキャピラリ・レベル（高さ）ｈ１（キャピラリの下端の高さを言う）において、クランパ３２を閉じた状態で、ワイヤ６の先端８ａと放電電極３４の間に放電を発生させ、それによりワイヤ６の先端８ａにボール部７を形成する。ボール部７を形成する際には、溶融ボールは、ワイヤ６を這い上がり、キャピラリ３１の先端部に若干接近する。ボール形成後、図２に示すように、クランパ３２を開いた状態で、目的とするボンディング・パッドに向けて更に水平移動を行う。このサイクルはじめから、降下開始までは、通常、３５ミリ秒程度である。
【００８２】
次に、図３に示すように、第１ボンドへ向けての降下開始時点ｔ２（図１９）において、クランパ３２を開いた状態で、目的とするボンディング・パッドへ向けて第１の降下速度で降下を開始する。図中において、一対の一点破線は、それぞれ減速レベルｈ２（減速を開始する高さ）およびサーチ・レベルｈ３（最終着地速度になる高さ）を表す。この降下開始から、減速開始までは、通常、２０ミリ秒程度である。
【００８３】
次に、図４に示すように、第１ボンドへ向けての降下減速開始時点ｔ３（図１９）において、降下減速開始レベルｈ２に達すると、クランパ３２を開いた状態で、第１ボンドのサーチ・レベルｈ３に達するまでに、前記第１の降下速度よりも遅い第２の降下速度になるように、減速を開始する。すなわち、第１ボンドへの降下減速開始時点ｔ３（降下減速開始レベルｈ２）からボールの最終着地速度での降下開始時点ｔ４（第１ボンドのサーチ・レベルｈ３）間の平均降下速度は、ほぼ前記第１の降下速度よりも遅く、前記第２の降下速度よりも速い第３の降下速度となる。
【００８４】
次に、図６に示すように、ボールの最終着地速度での降下開始時点ｔ４（図１９）において、第１ボンドのサーチ・レベルｈ３に達すると、クランパ３２を開いた状態で、目的とするボンディング・パッド５へ向けて、前記第２の降下速度での降下を開始するとともに、ボンディング・キャピラリ３１に超音波と所定のボンディング荷重の印加を開始する。
【００８５】
次に、図７に示すように、ボールの着地時点ｔ５（図１９）において、ボンディング・キャピラリ３１に超音波と所定のボンディング荷重を印加しながら、且つ、クランパ３２を開いた状態で、第１ボンドのボール着地レベルｈ４（実際のボール７のボンディング・パッド５への着地高さ）に達する。この減速開始から、着地までは、通常、５ミリ秒程度である。
【００８６】
その後も、図８に示すように、第１ボンドのボール着地レベルｈ４を超えて、ボンディング・キャピラリ３１に超音波と所定のボンディング荷重を印加しながら、且つ、クランパ３２を開いた状態で、キャピラリ３１は降下を続けて、ボール部７を扁平にする。
【００８７】
その後、第１ボンドにおけるキャピラリ降下停止時点ｔ６（図１９）において、第１ボンドの終点レベルｈ５に達すると、ボンディング・キャピラリ３１に超音波と所定のボンディング荷重を印加しながら、且つ、クランパ３２を開いた状態で、キャピラリ３１の降下が停止する。この間にボンディング・パッド５とボール部７の結合が確実なものとなる。この着地から、降下停止までは、通常、１０ミリ秒程度である。
【００８８】
ここで、若干先のステップに戻って、問題点を説明する。図１でボール部７を形成した後、図２に示すように、バック・テンション付加装置３３によりワイヤ６にバック・テンションをかけて、ボール部７がキャピラリ３１の先端に接触する位置まで、ワイヤ６を引き戻すようにしている。しかし、バック・テンション付加装置３３の内部汚れ等に起因して、間歇的にボール部７が図１のような状態で、図３以降の降下を開始する事態が発生することがある。そうすると、第１ボンドへ向けての降下減速開始時点ｔ３からボールの着地時点ｔ５（正常なボール部の着地時点）の前までの間においては、比較的質量が大きいボール部に下向きの慣性力が作用して、ボール部７が更に突出する。この結果、図５に示すように、ボール部７を含むワイヤ６が、目標とするボンディング・パッド５やその他の隣接するボンディング・パッドに早期に接触することがある。このような状態でそのまま第１ボンドを実行すると、ボールが隣接する一対のボンディング・パッドを跨いで接合されたり、目標とするボンディング・パッド５の所定の位置から大きくずれて接合される等の種々の不良（「ワイヤ突出起因不良」という）の原因となる。この際、ボール部７が完全にキャピラリ３１の守備範囲から外にシフトした結果、第１ボンドがされない場合は、後の第１ボンド結果の検査（第２の検査）で検出することができる。しかし、中途半端にシフトして、一応、見かけ上は第１ボンドがされた場合には、通常の検査では見逃されることとなる。このため、不良を大量に作る結果となりほか、製品の信頼性を著しく低下させる恐れがある。
【００８９】
そこで、本実施の形態においては、ボール部７がキャピラリ３１の下端から過剰に突出していると、第１ボンドへ向けての降下減速開始時点ｔ３以降であって、ボールの正常な着地時点ｔ５の以前に、ボール部７を含むワイヤ６が、目標とするボンディング・パッド５またはそれに隣接するボンディング・パッド等の半導体チップ１の第１の主面１ａ上の導電部分に接触する可能性が高い点に着目した。すなわち、第１ボンドへ向けての降下減速開始時点ｔ３以降であって、ボールの正常な着地時点ｔ５の以前の第１検査期間ＴＰ（始点は降下減速開始時点ｔ３であり、終点はボールの実際の着地時点の直前である第１検査終点ｔｅである）内に、ボール部７を含むワイヤ６が、目標とするボンディング・パッド５またはそれに隣接するボンディング・パッド等の半導体チップ１の第１の主面１ａ上の導電部分に接触していないか否かを電気的に検査することにより、ワイヤ突出起因不良をモニタする。
【００９０】
次に、図８以降のプロセスを説明する。図９に示すように、第２ボンドへの上昇開始時点ｔ７（図１９）において、ボンディング・キャピラリ３１への超音波と所定のボンディング荷重の印加を停止させて、クランパ３２を開いた状態で、ボール部７からボンディング・キャピラリ３１の先端までのワイヤ６の長さが第２ボンドに必要な長さになるまで、ボンディング・キャピラリ３１をワイヤ６に沿って上昇させる。この降下停止から、キャピラリ上昇までは、通常、１０ミリ秒程度である。
【００９１】
この上昇開始時点ｔ７（図１９）の直後に、第１ボンドが確実に行われた否かを確認するための検査（第２の検査）を電気的に実行する。
【００９２】
次に、図１０に示すように、第２ボンドへのルーピング動作開始時点ｔ８（図１９）において、ボール部７からボンディング・キャピラリ３１の先端までのワイヤ６の長さが第２ボンドに必要な長さになると、それ以上ワイヤ６が送り出されないように、クランパ３２が閉じられる。この状態で、所定の経路で（たとえば、第２ボンドへの降下開始時点ｔ９までは水平移動して、その後、降下を開始する）第２ボンディング点（リード部４）へ接近するルーピング動作が開始される。第２ボンドへの降下減速開始時点ｔ１０（図１９）において、ボンディング・キャピラリ３１がリード部４の上面近傍まで降下すると、降下速度を減速するとともに、ボンディング・キャピラリ３１への超音波と所定のボンディング荷重の印加が開始する。
【００９３】
その後、図１１に示すように、クランパ３２を閉じた状態で、低速降下をしてワイヤ６の側面が着地する（リード部４の上面に接触する）。ボンディング・キャピラリ３１は、そのまま着地レベルを超えて、降下して、第２ボンドにおけるキャピラリ降下停止時点ｔ１１（図１９）において、第２ボンドの終点レベルｈ６に達すると、降下を停止する。その後、クランパ３２を閉じた状態で、ボンディング・キャピラリ３１への超音波と所定のボンディング荷重の印加を、次のサイクルのためのワイヤ繰り出し開始時点ｔ１２（図１９）まで継続する。これで、第２ボンドが完了したことになる。この第１ボンド完了直後のキャピラリ上昇から、この第２ボンドの完了までは、通常、８５ミリ秒程度である。
【００９４】
次に、図１２に示すように、次のサイクルのためのワイヤ繰り出し開始時点ｔ１２（図１９）において、ボンディング・キャピラリ３１への超音波と所定のボンディング荷重の印加を停止し、クランパ３２を開いた状態で、次のサイクルのワイヤ繰り出しのためのボンディング・キャピラリ３１の上昇を開始する。ワイヤ・クランプのための上昇停止又は減速時点ｔ１３（図１９）において、一旦、上昇を停止又は減速した状態で、クランパ３２を閉じる。その後、ワイヤ・カットおよび次の水平移動のための上昇開始時点ｔ１４（図１９）において、再びクランパ３２を閉じた状態で、ボンディング・キャピラリ３１の上昇を開始する。この直後に、図１３に示すように、ワイヤ・カットのタイミングｔｃ（図１９）において、ワイヤ６がカットされて、ワイヤの部分６ａとワイヤの部分６ｂに分離される。その後も、図１４に示すように、クランパ３２を閉じた状態で、次の水平移動のための上昇完了時点ｔ１５（次のサイクルの開始点ｔ１に対応）まで上昇を続ける。これで単位ボンディング・サイクルが完結する。なお、ワイヤ・カットのタイミングｔｃ（図１９）の直後に、ワイヤ６が正しくカットされたか否かを確認するための検査（第３の検査）を電気的に実行する。この第２ボンドの完了から、このサイクルの完了までは、通常、６０ミリ秒程度である。
【００９５】
次に、これまでに説明した第１の検査、第２の検査、第３の検査等のワイヤ状態検査について、図１７に基づいて、更に説明する。図１７に示すように、半導体チップ１、リード・フレーム２（または配線基板等の基体部）、ボンディング・ワイヤ６、ワイヤ・ボンディング装置３０等からなる系は、電気的に見ると、ループ状回路３９（クローズド・ループまたはオープン・ループ）を形成している。検査回路４１からループをたどると、以下のようになる。検査回路４１からワイヤ・スプール４４、ワイヤ・スプール４４からワイヤ６へ、そして、ワイヤ６は、ワイヤ繰り出しローラ４３、ワイヤ繰り出しテンション付加用ガス流４６により側方のテンションを与えているワイヤ繰り出しテンション・ガイド４２、バック・テンション付加装置３３、ワイヤ・クランパ３２、ボンディング・キャピラリ３１等を経由して、ボール部７に至る。ここで、ボール部７を含むワイヤ６がボンディング・パッド５に接触又は連結されているときは、このループまたは電流通路は、更に延びて、ボンディング・パッド５から半導体チップ本体１の裏面１ｂを経て、リードフレーム２、リードフレーム等の基体部２が直接触れるワイヤ・ボンディング装置の導電部４５等を介して、検査回路４１の設置電極に戻る。ここで、ワイヤ６がボンディング・パッド５に接触も連結もしていないときは、完全なオープン・ループとなり、検査回路４１の両端子から見たループ状回路３９の抵抗値は非常に大きな値となる。また、基体部２が配線基板の場合（接着部材層１０が絶縁性の場合）には、その部分が容量素子のように作用するので、交流、高周波（たとえば１０ｋＨｚ程度、好適な範囲として１０００Ｈｚから１ＭＨｚ）またはパルス状の電圧又は電流（検査信号）を印加して、その際の検査回路４１の両端子から見たループ状回路３９の当該部分のリアクタンス等（具体的には、ワイヤがパッドに接触しているときのチップ裏面１ｂとヒート・ブロック４５等の間に介在する通常の電気容量値か、あるいは、オープンループに対応するほとんど「０」に近い容量値かを判定する）を測定する必要がある。また、直流的に測定する場合も、図１８について説明したように、ＣＭＩＳ構成のデバイスのように不純物構造が複雑なデバイスでは、通常、測定に適した微弱な電圧又は電流条件においては、一方向しか導通しないボンディング・パッドが必ず存在するので、検査期間内に少なくとも１度は、電圧又は電流方向を切り替える（順方向及び逆方向）ようにすれば、測定の信頼度を上げることができる。たとえば、検査期間を４ミリ秒から５ミリ秒程度とすると、順方向検査期間または逆方向検査期間は、２ミリ秒程度となる。なお、このとき、たとえば、先に正方向で導通が取れた場合は、逆方向に切り替えることは必要ではない。また、異常が検出された場合には、アラームを表示するとともに、ボンディング動作を適宜停止する。ここで、検査回路は、直流電圧又は電流、あるいは前記のような検査信号を供給でき、その際の検査回路４１の両端子から見たループ状回路３９の導通・非導通またはインピーダンス特性（交流的な導通・非導通という意味で）等を検出できるものであればよい。なお、直流測定は、比較的簡単な回路で済む反面、通常、２度以上測定する必要がある場合もある。一方、交流（高周波その他を含む）測定は、一回の測定で済む反面、通常、測定回路がやや複雑となる。以上は各検査に共通する事項である。
【００９６】
次に、第１の検査について説明する。この検査は、ボールの正常な着地時点ｔ５の前に、一回でも異常な着地がないか否かを確認するものであるから、第１検査期間ＴＰ内に連続的、断続的、または離散的（間歇的）に一回あるいは複数回、実行する。
【００９７】
次に、第２の検査について説明する。この検査は、第１ボンドが正しく行われたか、あるいは、接合されなかったか、または一度接合された後、剥離したかを確認するものであるから、１本のワイヤ（第１ボンドから第２ボンドまで）に対して一度だけ実施すればよい。この検査は、（完全なオープン・ループの時と比較して）導通あり（直流測定）又はループ内の容量成分が比較的大きい（交流測定）等のとき、正常値である。また、この第２の検査を行う期間（第２検査期間）は、ボンディング・パッド５からボンディング・キャピラリ３１を引き上げてから、ボンディング・ワイヤ６の一部（側面）がリード部４にボンディングされる前までである。これは、リード部４にボンディング・ワイヤ６を接続した後も検査すると、1本のワイヤに対するワイヤ・ボンディング工程が完了するまでに、ボンディング・パッド５に接続されたボンディング・ワイヤ６の一端部側が剥がれたとしても、リード部４に接続されたワイヤ６を介して直流電流が流れてしまい、ワイヤ６の接合不良を検出することが困難となるためである。尚、本実施の形態では、図１９に示すように、第２ボンドへの上昇開始時点ｔ７の直後である。
【００９８】
次に、第３の検査について説明する。この検査は、ワイヤが正しくカットされているか否かを確認するものであり、１本のワイヤ（第１ボンドから第２ボンドまで）に対して一度だけ実施すればよい。この検査は、（完全なクローズド・ループと時と比較して）非導通（直流測定）又は非導通に対応する程度にループ内の容量成分が比較的小さいとき、正常値である。また、この第３の検査を行う機関（第３検査期間）は、ワイヤ・クランパが開かれた状態で、ボンディング・キャピラリ３１をボンディング・ワイヤ６に沿ってリード部４から後退させることによりボンディング・ワイヤ６をリード部４の近傍で切断してから、ボンディング・キャピラリ３１を貫通したワイヤの先端部に放電によりボール部を形成する前までである。尚、本実施の形態では、図１９に示すように、ワイヤ・カットのタイミングｔｃの直後である。
【００９９】
５．サマリ
以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１００】
例えば、前記実施の形態では、半導体基板内の構造が比較的複雑なシリコン系のＣＭＩＳ  ＦＥＴ集積回路を有する半導体チップ上のボンディング・パッドにワイヤをボンディングする例を具体的に説明したが、本願発明はこれに限定されるものではなく、シリコン系のその他の集積回路および単体デバイス、並びに、シリコン系以外の集積回路および単体デバイス等にも適用できることは言うまでもない。
【０１０１】
また、前記実施の形態では、金系のボンディング・ワイヤを使用した技術を具体的に説明したが、本願発明はこれに限定されるものではなく、銅系のボンディング・ワイヤを使用した技術にも、そのまま適用できることは言うまでもない。
【０１０２】
また、前記実施の形態では、最も一般的に使用されているサーモソニック・ボンディング技術を具体的に説明したが、本願発明はこれに限定されるものではなく、その他の方式のワイヤ・ボンディングにも適用できることは言うまでもない。すなわち、キャピラリを用いたボール＆ウエッジ・ボンディング等に広く適用できる。
【０１０３】
更に、前記実施の形態では、半導体チップ１のボンディング・パッド５にボンディング・ワイヤ６の一端部側を接続してから、ワイヤの他端部（終端部）側をリード部４に接続する、所謂、正ボンディング方式に対して本願発明を適用することについて説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、リード部４にボンディング・ワイヤ６の一端部側を接続してから、ワイヤの他端部（終端部）側を半導体チップ１のボンディング・パッド５に接続する、所謂、逆ボンディング方式（すなわち、リード側）に対しても、本願発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるワイヤ・ボンディング工程（ボール形成）のデバイス・装置断面フォロー図である。
【図２】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるワイヤ・ボンディング工程（第１ボンドのための水平移動）のデバイス・装置断面フォロー図である。
【図３】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるワイヤ・ボンディング工程（第１ボンドのための初期降下）のデバイス・装置断面フォロー図である。
【図４】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるワイヤ・ボンディング工程（第１ボンドのための減速）のデバイス・装置断面フォロー図である。
【図５】ワイヤ・ボンディング工程（第１ボンドのための減速等）における技術的問題点を説明するためのデバイス・装置断面図である。
【図６】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるワイヤ・ボンディング工程（第１ボンドのための着地直前の降下状態）のデバイス・装置断面フォロー図である。
【図７】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるワイヤ・ボンディング工程（第１ボンドのための着地時点）のデバイス・装置断面フォロー図である。
【図８】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるワイヤ・ボンディング工程（第１ボンド終了時点）のデバイス・装置断面フォロー図である。
【図９】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるワイヤ・ボンディング工程（第２ボンドのためのキャピラリ後退）のデバイス・装置断面フォロー図である。
【図１０】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるワイヤ・ボンディング工程（第２ボンドのためのルーピング動作時）のデバイス・装置断面フォロー図である。
【図１１】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるワイヤ・ボンディング工程（第２ボンド完了時）のデバイス・装置断面フォロー図である。
【図１２】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるワイヤ・ボンディング工程（第２ボンド完了後のキャピラリ後退）のデバイス・装置断面フォロー図である。
【図１３】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるワイヤ・ボンディング工程（第２ボンド完了後のワイヤ・カット）のデバイス・装置断面フォロー図である。
【図１４】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるワイヤ・ボンディング工程（次のワイヤボンディング・サイクルのための上昇）のデバイス・装置断面フォロー図である。
【図１５】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用するワイヤ・ボンディング装置のボンディング・ヘッド部の斜視図である。
【図１６】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用するワイヤ・ボンディング装置のボンディング・ヘッド部のバック・テンション付加装置の模式断面図である。
【図１７】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるワイヤ接触検査（ワイヤ飛び出し検査）に使用するループ状回路の説明図である。
【図１８】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるワイヤ接触検査（ワイヤ飛び出し検査）の対象デバイス（半導体チップ）の各種のボンディング・パッドと内部構造とに関係を模式的に示すデバイス断面図である。
【図１９】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるワイヤ・ボンディング工程の単位サイクルのプロセス・タイミング・チャートである。
【図２０】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法における組み立て工程（リードフレーム準備）を説明するためのデバイス上面図（図２０（ａ））およびＸ−Ｘ’断面図（図２０（ｂ））である。
【図２１】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法における組み立て工程（ダイ・ボンディング）を説明するためのデバイス上面図（図２１（ａ））およびＸ−Ｘ’断面図（図２１（ｂ））である。
【図２２】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法における組み立て工程（ワイヤ・ボンディング）を説明するためのデバイス上面図（図２２（ａ））およびＸ−Ｘ’断面図（図２２（ｂ））である。
【図２３】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法における組み立て工程（レジン封止）を説明するためのデバイス上面図（図２３（ａ））およびＸ−Ｘ’断面図（図２３（ｂ））である。
【図２４】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法における組み立て工程（パッケージ・ダイシング）を説明するためのデバイス上面図（図２３（ａ））およびＸ−Ｘ’断面図（図２３（ｂ））である。
【図２５】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法によって製造された半導体装置の上面図である。
【図２６】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法によって製造された半導体装置の下面図である。
【図２７】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法によって製造された半導体装置の上面透視図（封止レジンを除去したもの）である。
【図２８】本願の一実施の形態の半導体装置の製造方法によって製造された半導体装置の図２７のＸ−Ｘ’断面図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１  半導体チップ（半導体基板）
１ａ  半導体チップの第１主面（デバイス面）
１ｂ  半導体チップの第２主面（裏面）
１ｐ  Ｐ型単結晶シリコン半導体基板領域
２  リード・フレーム（または配線基板等の基体部）
３  ダイ・パッド部（チップ搭載部）
４  リード部
５  ボンディング・パッド（パッド、電極パッド）
５Ｇｎｄ  接地電源用ボンディング・パッド
５Ｖｄｄ  Ｖｄｄ電源用ボンディング・パッド
５Ｉｎ  入力用ボンディング・パッド
５Ｏｕｔ  出力用ボンディング・パッド
６，６ａ，６ｂ  ボンディング・ワイヤ（金線）
７  ボンディング・ワイヤ先端のボール部
８  ボンディング・ワイヤ先端部
８ａ  ボンディング・ワイヤの元の先端部
９  ウエッジ・ボンディング部
１０  接着部材層
１１  パッケージの上面
１２  パッケージの下面
１４  ダイ・パッド支持部
１５  外枠部
１６  中枠部
１７  単位領域
２０  封止レジン部
２１  レジン封止体
２２  Ｘ方向ダイシング・ライン
２３  Ｙ方向ダイシング・ライン
２４  半導体装置
２５ｎ  ＮチャネルＭＩＳＦＥＴ
２５ｎｄ  （ＮチャネルＭＩＳＦＥＴの）Ｎ型ドレイン領域
２５ｎｇ  （ＮチャネルＭＩＳＦＥＴの）Ｎ型ゲート電極
２５ｎｓ  （ＮチャネルＭＩＳＦＥＴの）Ｎ型ソース領域
２５ｐ  ＰチャネルＭＩＳＦＥＴ
２５ｐｄ  （ＰチャネルＭＩＳＦＥＴの）Ｐ型ドレイン領域
２５ｐｇ  （ＰチャネルＭＩＳＦＥＴの）Ｐ型ゲート電極
２５ｐｓ  （ＰチャネルＭＩＳＦＥＴの）Ｐ型ソース領域
３０  ワイヤ・ボンディング装置
３１  ボンディング・キャピラリ
３２  ワイヤ・クランパ
３３  バック・テンション付加装置
３４  放電電極
３５  放電
３９  ループ状回路
４０  ワイヤ・ボンディング・ヘッド
４１  検査回路
４２  ワイヤ繰り出しテンション・ガイド
４３  ワイヤ繰り出しローラ
４４  ワイヤ・スプール
４５  基体部が直接触れるワイヤ・ボンディング装置の導電部
４６  ワイヤ繰り出しテンション付加用ガス流
４７  ボンディング・アーム
４８  中継ローラ
４９  ボンディング・アーム制御部
５０  ワイヤ送り出し部
５１  ワイヤ先端側
５２  ワイヤ終端側
５３  常圧部
５４  負圧部
５５  狭隘部
５６  ガス導入口
５７  導入ガス流
５８  排出ガス流
ｈ１  ボール形成時のキャピラリ・レベル（高さ）
ｈ２  降下減速開始レベル
ｈ３  第１ボンドのサーチ・レベル
ｈ４  第１ボンドのボール着地レベル
ｈ５  第１ボンドの終点レベル
ｈ６  第２ボンドの終点レベル
ＮＣ  Ｎ型コンタクト領域
ＮＰ  Ｎ型保護素子
ＮＷ  Ｎ型ウエル領域
ＰＣ  Ｐ型コンタクト領域
ＰＰ  Ｐ型保護素子
ＴＰ  第１検査期間
ｔ１  水平移動開始時点
ｔ２  第１ボンドへ向けての降下開始時点
ｔ３  第１ボンドへ向けての降下減速開始時点
ｔ４  ボールの最終着地速度での降下開始時点
ｔ５  ボールの着地時点（ボールの正常な着地時点）
ｔ６  第１ボンドにおけるキャピラリ降下停止時点
ｔ７  第２ボンドへの上昇開始時点
ｔ８  第２ボンドへのルーピング動作開始時点
ｔ９  第２ボンドへの降下開始時点
ｔ１０  第２ボンドへの降下減速開始時点
ｔ１１  第２ボンドにおけるキャピラリ降下停止時点
ｔ１２  次のサイクルのためのワイヤ繰り出し開始時点
ｔ１３  ワイヤ・クランプのための上昇停止又は減速時点
ｔ１４  ワイヤ・カットおよび次の水平移動のための上昇開始時点
ｔ１５  次の水平移動のための上昇完了時点（次のサイクルの開始点ｔ１に対応）
ｔｃ  ワイヤ・カットのタイミング
ｔｅ  第１検査終点
【図１】
2010123854.tif 000003
【図２】
2010123854.tif 000004
【図３】
2010123854.tif 000005
【図４】
2010123854.tif 000006
【図５】
2010123854.tif 000007
【図６】
2010123854.tif 000008
【図７】
2010123854.tif 000009
【図８】
2010123854.tif 000010
【図９】
2010123854.tif 000011
【図１０】
2010123854.tif 000012
【図１１】
2010123854.tif 000013
【図１２】
2010123854.tif 000014
【図１３】
2010123854.tif 000015
【図１４】
2010123854.tif 000016
【図１５】
2010123854.tif 000017
【図１６】
2010123854.tif 000018
【図１７】
2010123854.tif 000019
【図１８】
2010123854.tif 000020
【図１９】
2010123854.tif 000021
【図２０】
2010123854.tif 000022
【図２１】
2010123854.tif 000023
【図２２】
2010123854.tif 000024
【図２３】
2010123854.tif 000025
【図２４】
2010123854.tif 000026
【図２５】
2010123854.tif 000027
【図２６】
2010123854.tif 000028
【図２７】
2010123854.tif 000029
【図２８】
2010123854.tif 000030