(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）半導体チップが搭載されるチップ搭載部と前記チップ搭載部の周囲に配置された複数のリードとを備えたリードフレームを準備する工程と、
（ｂ）前記リードフレームの前記チップ搭載部に前記半導体チップを搭載する工程と、
（ｃ）前記半導体チップの電極パッドと前記電極パッドに対応する前記リードとを、キャピラリの案内によってワイヤで接続する工程とを有し、
前記（ｃ）工程は、前記ワイヤを前記リードに接続する際に、前記ワイヤが前記リードに接触する第１地点から前記キャピラリが前記ワイヤの薄膜を介して前記リードに接触する第２地点までの間、前記キャピラリを前記第１地点から前記第２地点に向かう方向にずらしながら前記リードに近づけて前記ワイヤを押圧するように前記キャピラリの高さを制御する高さ制御工程を含み、
前記（ｃ）工程の前記高さ制御工程で、前記キャピラリの先端部の高さをモニタリングし、前記キャピラリの降下速度が設定値より大きくなった際には、前記キャピラリから前記ワイヤに付与する荷重の大きさを小さくし、前記キャピラリの降下速度が前記設定値より小さくなった際には、前記キャピラリから前記ワイヤに付与する荷重の大きさを大きくする、半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記ワイヤは、銅線である、半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記（ｃ）工程は、前記高さ制御工程の後、前記キャピラリから前記ワイヤに荷重を付与する荷重制御工程を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項２記載の半導体装置の製造方法において、前記（ｃ）工程では前記ワイヤに対して超音波を印加する、半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の半導体装置の製造方法において、前記高さ制御工程での前記キャピラリの高さ方向の移動量は、前記ワイヤの直径と同じである、半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の半導体装置の製造方法において、前記高さ制御工程での前記キャピラリの水平方向の移動量は、前記ワイヤの直径と同じである、半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項３記載の半導体装置の製造方法において、前記荷重制御工程では、前記キャピラリは水平方向に移動せずに前記ワイヤに荷重を付与する、半導体装置の製造方法。
【請求項８】
（ａ）半導体チップが搭載されるチップ搭載部と前記チップ搭載部の周囲に配置された複数のボンディングリードとを備えた配線基板を準備する工程と、
（ｂ）前記配線基板の前記チップ搭載部に前記半導体チップを搭載する工程と、
（ｃ）前記半導体チップの電極パッドと前記電極パッドに対応する前記ボンディングリードとを、キャピラリの案内によってワイヤで接続する工程とを有し、
前記（ｃ）工程は、前記ワイヤを前記ボンディングリードに接続する際に、前記ワイヤが前記ボンディングリードに接触する第１地点から前記キャピラリが前記ワイヤの薄膜を介して前記ボンディングリードに接触する第２地点までの間、前記キャピラリを前記第１地点から前記第２地点に向かう方向にずらしながら前記ボンディングリードに近づけて前記ワイヤを押圧するように前記キャピラリの高さを制御する高さ制御工程を含み、
前記（ｃ）工程の前記高さ制御工程で、前記キャピラリの先端部の高さをモニタリングし、前記キャピラリの降下速度が設定値より大きくなった際には、前記キャピラリから前記ワイヤに付与する荷重の大きさを小さくし、前記キャピラリの降下速度が前記設定値より小さくなった際には、前記キャピラリから前記ワイヤに付与する荷重の大きさを大きくする、半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項８記載の半導体装置の製造方法において、前記ワイヤは、銅線である、半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項８記載の半導体装置の製造方法において、前記（ｃ）工程は、前記高さ制御工程の後、前記キャピラリから前記ワイヤに荷重を付与する荷重制御工程を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
（ａ）半導体チップが搭載されるチップ搭載部と前記チップ搭載部の周囲に配置された複数のリードとを備えたリードフレームを準備する工程と、
（ｂ）前記リードフレームの前記チップ搭載部に前記半導体チップを搭載する工程と、
（ｃ）前記半導体チップの電極パッドと前記電極パッドに対応する前記リードとを、キャピラリの案内によってワイヤで接続する工程とを有し、
前記（ｃ）工程は、
前記ワイヤを前記リードに接続する際に、前記ワイヤが前記リードに接触する第１地点から前記キャピラリが前記ワイヤの薄膜を介して前記リードに接触する第２地点までの間、前記キャピラリを前記第１地点から前記第２地点に向かう方向にずらしながら前記リードに近づけて前記ワイヤを押圧するように前記キャピラリの高さを制御する高さ制御工程と、
前記高さ制御工程の後、前記キャピラリから前記ワイヤに荷重を付与する荷重制御工程とを含み、
前記高さ制御工程では前記ワイヤに対して第１超音波を印加し、前記荷重制御工程では前記ワイヤに対して前記第１超音波より大きな第２超音波を印加し、
前記高さ制御工程で、前記キャピラリの先端部の高さをモニタリングし、前記キャピラリの降下速度が設定値より大きくなった際には、前記キャピラリから前記ワイヤに付与する荷重の大きさを小さくし、前記キャピラリの降下速度が前記設定値より小さくなった際には、前記キャピラリから前記ワイヤに付与する荷重の大きさを大きくする、半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の半導体装置の製造方法において、前記ワイヤは、銅線であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の半導体装置の製造方法において、前記第１超音波の大きさは、前記第２超音波の３０〜８０％の大きさであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造技術及び半導体装置に関し、特に、ワイヤボンディング工程でのワイヤの接合強度の向上化に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤボンディングにおいて、ワイヤをリードの表面にウェッジボンディングするに際して、先端のエッジの周りに曲面状の第１圧下面とその周りに環状に形成された第２圧下面を備えたキャピラリを用いて、更に圧下量を大きくしてキャピラリに偏平部を形成してリード表面への接合力を強くする技術が、例えば、特開２０００−９１３７２号公報（特許文献１）に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−９１３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体チップの電極パッドとリードフレームのインナリードとを金属製のワイヤによって電気的に接続するワイヤボンディングにおいて、そのワイヤの材料としては、主に金が用いられている。しかしながら、近年の金の価格高騰により、金に代わる材料が求められており、金より低価格なワイヤの材料として、銅が知られている。
【０００５】
ワイヤボンディングにおける銅線の適用については、コストの低減化だけでなく、金線より電気伝導率が高く電気特性面でも優れていることが理由である。
【０００６】
ワイヤボンディングのリード側（２ｎｄ側）のボンディングであるステッチボンディングでは、温度、荷重、超音波によって接合が行われるが、その際、図１６の比較例に示すように、接合と併用して機械的な振幅動作Ｓを付与してステッチ接合を補完している。
【０００７】
本願発明者は前記ステッチボンディングについて検討を行った。
【０００８】
ステッチボンディングでは、ワイヤがリードに着地した後、その場所でワイヤへの荷重の付与（この動作を以降、荷重制御ともいう）のみを行っている。すなわち、ステッチボンディングでは、キャピラリの案内によってワイヤがリードに着地した後、キャピラリはその場所に留まり、ワイヤに対して予め設定された所定の荷重と超音波を付与して接合を行っている。
【０００９】
したがって、ワイヤが金等の柔らかな材料の場合には、ステッチボンディングにおける接合マージンを大きく取ることができ、接合強度を十分確保することが可能であるが、金はコストが高いという問題がある。
【００１０】
一方、銅線を用いた場合には、銅線は金線より酸化しやすく、表面の酸化被膜を破らなければならないため、銅線に比較的大きめの荷重や超音波を付与する必要がある。さらに、金線に比べて硬い材質の銅線は、金線に比べて接合力が弱く、もともと接合マージンが少ない。したがって、十分な接合強度を得るために、大きめの荷重や超音波と前記機械的な振幅動作Ｓを付与すると、図１６に示すように、ステッチ部２０の厚さが薄くなり過ぎてワイヤ切れが発生するという問題が起こる。
【００１１】
なお、前記特許文献１（特開２０００−９１３７２号公報）には、ステッチボンディング時のワイヤ接合部のワイヤの高さ制御（肉厚制御）についての記載はなく、前記特許文献１に記載されたワイヤボンディング技術を用いても、ステッチボンディング時のワイヤ接合部のワイヤの高さ制御（肉厚制御）を行うことはできない。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ステッチボンディングの接合強度を確保してその接合信頼性の向上を図ることができる技術を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、ワイヤボンディングのコストの低減化を図ることができる技術を提供することにある。
【００１４】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述およ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】
【００１５】
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、以下のとおりである。
【００１６】
代表的な実施の形態による半導体装置の製造方法は、（ａ）半導体チップが搭載されるチップ搭載部と前記チップ搭載部の周囲に配置された複数のリードとを備えたリードフレームを準備する工程と、（ｂ）前記リードフレームの前記チップ搭載部に前記半導体チップを搭載する工程と、（ｃ）前記半導体チップの電極パッドと前記電極パッドに対応する前記リードとを、キャピラリの案内によってワイヤで接続する工程とを有し、前記（ｃ）工程は、前記ワイヤを前記リードに接続する際に、前記ワイヤが前記リードに接触する第１地点から前記キャピラリが前記リードに接触する第２地点までの間、前記キャピラリが前記ワイヤを段階的に押圧するように前記キャピラリの高さを制御する高さ制御工程を含むものである。
【００１７】
また、代表的な実施の形態による他の半導体装置の製造方法は、（ａ）半導体チップが搭載されるチップ搭載部と前記チップ搭載部の周囲に配置された複数のボンディングリードとを備えた配線基板を準備する工程と、（ｂ）前記配線基板の前記チップ搭載部に前記半導体チップを搭載する工程と、（ｃ）前記半導体チップの電極パッドと前記電極パッドに対応する前記ボンディングリードとを、キャピラリの案内によってワイヤで接続する工程とを有し、前記（ｃ）工程は、前記ワイヤを前記ボンディングリードに接続する際に、前記ワイヤが前記ボンディングリードに接触する第１地点から前記キャピラリが前記ボンディングリードに接触する第２地点までの間、前記キャピラリが前記ワイヤを段階的に押圧するように前記キャピラリの高さを制御する高さ制御工程を含むものである。
【００１８】
さらに、代表的な実施の形態による他の半導体装置の製造方法は、（ａ）半導体チップが搭載されるチップ搭載部と前記チップ搭載部の周囲に配置された複数のリードとを備えたリードフレームを準備する工程と、（ｂ）前記リードフレームの前記チップ搭載部に前記半導体チップを搭載する工程と、（ｃ）前記半導体チップの電極パッドと前記電極パッドに対応する前記リードとを、キャピラリの案内によってワイヤで接続する工程とを有し、前記（ｃ）工程は、前記ワイヤを前記リードに接続する際に、前記ワイヤが前記リードに接触する第１地点から前記キャピラリが前記リードに接触する第２地点までの間、前記キャピラリが前記ワイヤを段階的に押圧するように前記キャピラリの高さを制御する高さ制御工程と、前記高さ制御工程の後、前記キャピラリから前記ワイヤに荷重を付与する荷重制御工程とを含み、前記高さ制御工程では前記ワイヤに対して第１超音波を印加し、前記荷重制御工程では前記ワイヤに対して前記第１超音波より大きな第２超音波を印加するものである。
【００１９】
また、代表的な実施の形態による半導体装置は、キャピラリを用いてワイヤボンディングが行われて組み立てられた半導体装置であり、半導体チップが搭載されたチップ搭載部と、前記チップ搭載部の周囲に配置された複数のリードと、前記半導体チップに形成された複数の電極パッドと前記複数の電極パッドそれぞれに対応する前記複数のリードとを電気的に接続する複数のワイヤとを有し、前記複数のワイヤの前記複数のリードそれぞれとのワイヤ接合部において、前記キャピラリのフェイス面とネック側面のそれぞれの延長線の交点の垂直方向の高さよりも厚さが厚い肉厚部分を有しており、前記肉厚部分の下部に前記ワイヤと前記リードとの接合領域が形成されているものである。
【００２０】
さらに、代表的な実施の形態による他の半導体装置は、キャピラリを用いてワイヤボンディングが行われて組み立てられた半導体装置であり、半導体チップが搭載されたチップ搭載部と、前記チップ搭載部の周囲に配置された複数のリードと、前記半導体チップに形成された複数の電極パッドと前記複数の電極パッドそれぞれに対応する前記複数のリードとを電気的に接続する複数のワイヤとを有し、前記複数のワイヤの前記複数のリードそれぞれとのワイヤ接合部において、第１の大きさの第１超音波が印加されて形成された第１接合領域と、前記第１の大きさより大きい第２の大きさの第２超音波が印加されて形成された第２接合領域とを有するものである。
【発明の効果】
【００２１】
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、以下のとおりである。
【００２２】
ワイヤボンディングのステッチボンディングにおいて十分な接合強度を確保してステッチボンディングの接合信頼性の向上を図ることができる。
【００２３】
ワイヤボンディングにおいて銅線を採用することが可能になるため、ワイヤボンディングのコストの低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１の半導体装置の構造の一例を示す平面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断した構造を示す断面図である。
【図３】図１に示す半導体装置の組み立て手順の一例を示す製造フロー図である。
【図４】図１に示す半導体装置の組み立てで用いられるリードフレームの構造の一例を示す拡大部分平面図である。
【図５】図１に示す半導体装置の組み立てのダイボンディング後の構造の一例を示す部分断面図である。
【図６】図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング後の構造の一例を示す部分断面図である。
【図７】図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング工程で用いられるワイヤボンダの主要部の構造の一例を示す構成ブロック図である。
【図８】図７に示すワイヤボンダを用いたワイヤボンディングにおけるルーピングまでの手順の一例を示す斜視図である。
【図９】図７に示すワイヤボンダを用いたワイヤボンディングにおけるステッチボンディング以降の手順の一例を示す斜視図である。
【図１０】図７に示すワイヤボンダを用いたワイヤボンディングにおける１ｓｔボンドから２ｎｄボンドまでのキャピラリの軌跡の一例を示す動作図である。
【図１１】図７に示すワイヤボンダによるワイヤボンディングにおけるキャピラリの高さ位置と荷重と超音波の制御状況の一例を示す制御図である。
【図１２】図７に示すワイヤボンダによるステッチボンディング時の着地検知時と高さ制御時の構造の一例を示す拡大部分断面図である。
【図１３】図７に示すワイヤボンダによるステッチボンディング時の荷重制御開始時と終了時の構造の一例を示す拡大部分断面図である。
【図１４】図７に示すワイヤボンダによるステッチボンディング時の理想のキャピラリの移動量の一例を示す拡大部分断面図である。
【図１５】図７に示すワイヤボンダによってステッチボンディングを行った際のステッチ形状の一例を示す拡大部分断面図である。
【図１６】比較例のステッチ形状を示す拡大部分断面図である。
【図１７】図１５に示す実施の形態１のステッチ形状と図１６に示す比較例のステッチ形状とで引っ張り破断強度の評価を行った際の評価結果の一例を示す結果図である。
【図１８】図１７の引っ張り破断強度の評価結果の数値例を示す結果図である。
【図１９】図１に示す半導体装置の組み立ての樹脂モールディング後の構造の一例を示す部分断面図である。
【図２０】図１に示す半導体装置の組み立ての切断・成形後の構造の一例を示す部分断面図である。
【図２１】本発明の変形例の半導体装置（ＢＧＡ）の構造の一例を示す断面図である。
【図２２】図２１に示す半導体装置の組み立てで用いられる配線基板の構造の一例を示す平面図である。
【図２３】本発明の実施の形態２の半導体装置の構造の一例を示す断面図である。
【図２４】図２３に示す半導体装置の組み立てのＡ部のワイヤボンディングにおける１ｓｔボンド後から２ｎｄボンドまでのキャピラリの軌跡の一例を示す動作図である。
【図２５】図２４に示すワイヤボンディングにおけるキャピラリの高さ、ボンディング荷重及び超音波の一例を示すタイムチャートである。
【図２６】図２３に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディングで用いられるキャピラリの先端部の構造の一例を示す部分断面図である。
【図２７】図２６に示すＡ部の構造の一例を示す拡大部分断面図である。
【図２８】図２６に示すキャピラリによる接合時のワイヤの状態の一例を示す部分断面図である。
【図２９】図２８に示すワイヤ接合時のステッチ形状の一例を示す部分断面図である。
【図３０】図２９に示すワイヤ接合部のステッチ形状の一例を示す部分平面図である。
【図３１】比較例のワイヤ接合時のステッチ形状を示す部分断面図である。
【図３２】図３１に示すステッチ形状を示す部分平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００２６】
さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。
【００２７】
また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。
【００２８】
また、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００２９】
また、以下の実施の形態において、構成要素等について、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００３１】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の半導体装置の構造の一例を示す平面図、図２は図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断した構造を示す断面図である。
【００３２】
本実施の形態１の半導体装置は、リードフレームを用いて組み立てられる多ピンで、かつ樹脂封止型の半導体パッケージであり、本実施の形態１では前記半導体装置の一例として、図１に示すような多ピンのＱＦＰ（Quad Flat Package)１を取り上げて説明する。
【００３３】
図１、図２に示すＱＦＰ１の構成について説明すると、半導体集積回路が形成された半導体チップ４と、半導体チップ４の周囲に放射状に配置された複数のインナリード（リード）２ａと、インナリード２ａと一体に形成された複数のアウタリード２ｂと、半導体チップ４の主面４ａに形成された表面電極である電極パッド４ｃとこれに対応するインナリード２ａとを電気的に接続するワイヤ５とを有している。
【００３４】
さらに、ＱＦＰ１は、銀ペースト等のダイボンディング材を介して半導体チップ４が固定されたチップ搭載部であるタブ（ダイパッドともいう）２ｃと、樹脂モールディングによって封止用樹脂等から形成され、かつ半導体チップ４とタブ２ｃと複数のワイヤ５と複数のインナリード２ａを封止する封止体３とを有している。ＱＦＰ１であるため、複数のインナリード２ａそれぞれと一体に形成された複数のアウタリード２ｂは、封止体３の４辺それぞれから外部に向かって突出しており、各アウタリード２ｂは、ガルウィング状に曲げ成形されている。
【００３５】
ここで、ＱＦＰ１に搭載された半導体チップ４は、その主面４ａに形成された複数の電極パッド４ｃが、狭パッドピッチで設けられており、これにより、多ピン化が図られている。
【００３６】
また、半導体チップ４の複数の電極パッド４ｃとそれぞれに対応する複数のインナリード２ａとをそれぞれ電気的に接続する複数のワイヤ５は、銅から成る銅線である。すなわち、本実施の形態１のＱＦＰ１は、ワイヤ５に銅線を採用しており、低コスト化が図られている。
【００３７】
さらに、ＱＦＰ１ではその組み立てのワイヤボンディングにおけるステッチボンディング時（２ｎｄボンド時）に、ワイヤ５の接合部の高さ制御（ステッチ部５ａ（図１５参照）の肉厚制御）が行われて組み立てられたものである。
【００３８】
つまり、インナリード２ａとのワイヤボンディング時に、図１５に示すようにワイヤ５のステッチ部５ａの厚さの制御を行って銅線（ワイヤ５）の接合強度が十分に確保されたものである。
【００３９】
なお、インナリード２ａ、アウタリード２ｂ及びタブ２ｃは、例えば、銅合金等の薄板状の部材によって形成され、さらに、封止体３は、例えば、熱硬化性のエポキシ系樹脂等から成り、樹脂モールディングによって形成されたものである。
【００４０】
次に、本実施の形態１の半導体装置（ＱＦＰ１）の製造方法を、図３に示すフロー図に沿って説明する。
【００４１】
図３は図１に示す半導体装置の組み立て手順の一例を示す製造フロー図、図４は図１に示す半導体装置の組み立てで用いられるリードフレームの構造の一例を示す拡大部分平面図、図５は図１に示す半導体装置の組み立てのダイボンディング後の構造の一例を示す部分断面図、図６は図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング後の構造の一例を示す部分断面図である。また、図７は図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング工程で用いられるワイヤボンダの主要部の構造の一例を示す構成ブロック図、図８は図７に示すワイヤボンダを用いたワイヤボンディングにおけるルーピングまでの手順の一例を示す斜視図、図９は図７に示すワイヤボンダを用いたワイヤボンディングにおけるステッチボンディング以降の手順の一例を示す斜視図である。さらに、図１０は図７に示すワイヤボンダを用いたワイヤボンディングにおける１ｓｔボンドから２ｎｄボンドまでのキャピラリの軌跡の一例を示す動作図、図１１は図７に示すワイヤボンダによるワイヤボンディングにおけるキャピラリの高さ位置と荷重と超音波の制御状況の一例を示す制御図、図１２は図７に示すワイヤボンダによるステッチボンディング時の着地検知時と高さ制御時の構造の一例を示す拡大部分断面図、図１３は図７に示すワイヤボンダによるステッチボンディング時の荷重制御開始時と終了時の構造の一例を示す拡大部分断面図である。また、図１４は図７に示すワイヤボンダによるステッチボンディング時の理想のキャピラリの移動量の一例を示す拡大部分断面図、図１５は図７に示すワイヤボンダによってステッチボンディングを行った際のステッチ形状の一例を示す拡大部分断面図、図１６は比較例のステッチ形状を示す拡大部分断面図である。さらに、図１７は図１５に示す実施の形態１のステッチ形状と図１６に示す比較例のステッチ形状とで引っ張り破断強度の評価を行った際の評価結果の一例を示す結果図、図１８は図１７の引っ張り破断強度の評価結果の数値例を示す結果図、図１９は図１に示す半導体装置の組み立ての樹脂モールディング後の構造の一例を示す部分断面図、図２０は図１に示す半導体装置の組み立ての切断・成形後の構造の一例を示す部分断面図である。
【００４２】
まず、図３のステップＳ１に示すリードフレーム準備を行う。ここでは、図４に示すリードフレームの一例であるマトリクスフレーム２を準備する。マトリクスフレーム２には、半導体チップ４が搭載されるデバイス領域２ｄが複数個並んで形成されているとともに、それぞれのデバイス領域２ｄに複数のインナリード（リード）２ａやアウタリード２ｂが設けられている。
【００４３】
本実施の形態１で用いられる図４に示すマトリクスフレーム２には、１つのＱＦＰ１を形成するための領域であるデバイス領域２ｄが複数行×複数列（例えば、図４では２行×２列）に亘ってマトリクス配置で複数個形成されており、各デバイス領域２ｄに、１つのタブ（ダイパッド）２ｃ、複数のインナリード２ａと複数のアウタリード２ｂ等が形成されている。
【００４４】
また、マトリクスフレーム２は、例えば、銅合金等によって形成された長方形の薄板材であり、タブ２ｃ、複数のインナリード２ａ及びアウタリード２ｂが一体に形成されている。図４に示すマトリクスフレーム２では、Ｘ方向が長方形の長手方向であり、Ｙ方向が長方形の幅方向である。
【００４５】
また、マトリクスフレーム２の幅方向の両端部の枠部２ｅには、処理の際の位置決め用の長孔２ｇやガイド用のスプロケットホール２ｆが複数個設けられている。
【００４６】
なお、図４に示すマトリクスフレーム２における１つのデバイス領域２ｄのインナリード２ａの本数は、図１に示すＱＦＰ１におけるアウタリード２ｂの本数と異なっているが、これはマトリクスフレーム２のリード部分の形状をわかり易く示すためのものであり、ＱＦＰ１を組み立てるために用いられるマトリクスフレーム２の１つのデバイス領域２ｄのインナリード２ａの本数は、ＱＦＰ１のアウタリード２ｂの本数と同じであることは言うまでもない。
【００４７】
その後、図３のステップＳ２に示すダイボンディングを行う。ここでは、マトリクスフレーム２の複数のデバイス領域２ｄのタブ（チップ搭載部）２ｃに、図５に示すようにダイボンディング材を介して半導体チップ４を搭載する。すなわち、半導体チップ４の裏面４ｂとタブ２ｃとを前記ダイボンディング材によって接合する。
【００４８】
その後、図３のステップＳ３に示すワイヤボンディングを行う。すなわち、図６に示すように、半導体チップ４の主面４ａの電極パッド４ｃと、これに対応するインナリード２ａとを図７に示すボンディングツールであるキャピラリ６ｅの案内によってワイヤ５で電気的に接続する。なお、ワイヤ５は、銅線である。
【００４９】
ここで、ステップＳ３のワイヤボンディング工程で使用される図７に示すワイヤボンダ６について説明する。
【００５０】
ワイヤボンダ６は、その主要部に、ワイヤボンディングを行うボンディングヘッド部６ｂと、ボンディングヘッド部６ｂを支持し、かつボンディングヘッド部６ｂをＸＹ方向に移動させるＸＹテーブル６ａと、ボンディングヘッド部６ｂの高さ制御を行う高さ制御部６ｃとを備えている。
【００５１】
さらに、ボンディングヘッド部６ｂには、ワイヤボンディング時にワイヤ５を案内するキャピラリ６ｅと、高さ制御部６ｃと連動し、かつキャピラリ６ｅが取り付けられたホーン６ｄと、ワイヤ５にテンションを掛けるテンショナ６ｈ、ワイヤ５をカットする際にワイヤ５を挟むクランパ６ｇ等が設けられている。
【００５２】
ここで、図８及び図９を用いて本実施の形態１のＱＦＰ１の組み立てにおけるワイヤボンディングの手順について説明する。なお、本実施の形態１で説明するワイヤボンディングは、ボールボンディングである。
【００５３】
まず、図８のステップＳ３−１に示すボール形成を行う。ここでは、ヒートステージ６ｊ上にマトリクスフレーム２を配置した後、キャピラリ６ｅによって案内されたワイヤ５の先端をトーチ６ｉで放電してボール状とする。
【００５４】
その後、ステップＳ３−２に示すボールボンドをチップ側に行う。ここでは、超音波や熱等を付与してボール状のワイヤ５の先端を半導体チップ４の電極パッド４ｃに接合する１ｓｔボンドを実施する。
【００５５】
その後、ステップＳ３−３に示すルーピングを行う。ここでは、キャピラリ６ｅの案内によってワイヤ５のループ形状を形成した後、ワイヤ５をインナリード２ａ上に配置する。
【００５６】
その後、図９のステップＳ３−４に示すステッチボンディングをインナリード側に行う。ここでは、超音波や熱等を付与してキャピラリ６ｅの案内によりワイヤ５をインナリード２ａに接合する２ｎｄボンドを実施する。
【００５７】
その後、ステップＳ３−５に示すテールカットを行う。ここでは、クランパ６ｇによりワイヤ５を挟んだ状態でキャピラリ６ｅによりワイヤ５を引っ張ってワイヤ５を引きちぎる。
【００５８】
その後、ステップＳ３−１〜ステップＳ３−５の動作を他の電極パッド４ｃに対しても同様に行い、ステップＳ３−６の工程完了となる。
【００５９】
次に、本実施の形態１のワイヤボンディングにおけるステッチボンディングについて説明する。
【００６０】
本実施の形態１におけるステッチボンディングは、半導体チップ４の電極パッド４ｃに対して１ｓｔボンドを行った後のインナリード２ａへの２ｎｄボンドに関するものである。図１０は１ｓｔボンドから２ｎｄボンドまでのキャピラリ６ｅの先端の軌跡を示しており、ステッチボンディング部、すなわち２ｎｄボンドの箇所においてワイヤ５がインナリード２ａに接触した後、キャピラリ６ｅが徐々に降下してインナリード２ａに接触しているのがわかる。
【００６１】
さらに、図１１は、１ｓｔボンドから２ｎｄボンドに至る時間（ｔ）に対するキャピラリ６ｅの高さ位置、ワイヤボンド荷重及びワイヤボンド超音波のそれぞれの関係を示すものである。つまり、ステッチボンディング部（２ｎｄボンド部）における時間（ｔ）に対するキャピラリ６ｅの高さ位置と荷重と超音波の関係がわかる図となっている。
【００６２】
図１１に示すように、本実施の形態１のステッチボンディングは、ワイヤ５をインナリード２ａに接続する際に、ワイヤ５がインナリード２ａに接触する第１地点Ｖからキャピラリ６ｅがインナリード２ａに接触する第２地点Ｗまでの間、キャピラリ６ｅがワイヤ５
を段階的に押圧するようにキャピラリ６ｅの高さを制御する高さ制御工程を含んでいる。
【００６３】
つまり、１ｓｔボンド終了後、ルーピングを行い、その後キャピラリ６ｅの案内でワイヤ５を降下させ、インナリード２ａに対して２ｎｄボンドを行う際に、キャピラリ６ｅの高さ制御を行うものである。
【００６４】
その際、２ｎｄボンドであるステッチボンディングにおいて、ワイヤ５がインナリード２ａに接触する地点を第１地点Ｖとし、さらにキャピラリ６ｅを降下させてキャピラリ６ｅがインナリード２ａに接触する地点を第２地点Ｗとし、この第１地点Ｖから第２地点Ｗまでの間でキャピラリ６ｅの高さ制御を行う。
【００６５】
キャピラリ６ｅの高さ制御では、キャピラリ６ｅの高さ方向の位置をモニタリングしながら、キャピラリ６ｅからワイヤ５に対して荷重や超音波を印加してワイヤ５を押圧してキャピラリ６ｅが降下していくそのキャピラリ６ｅの高さ方向の位置を制御するものである。
【００６６】
なお、キャピラリ６ｅの高さ制御の具体的な一例として、キャピラリ６ｅの先端部の高さをモニタリングし、キャピラリ６ｅの降下速度が予め設定された設定値より大きくなった際には、キャピラリ６ｅからワイヤ５に付与する荷重の大きさを小さくし、キャピラリ６ｅの降下速度が前記設定値より小さくなった際には、キャピラリ６ｅからワイヤ５に付与する荷重の大きさを大きくする。
【００６７】
すなわち、キャピラリ６ｅの高さ制御工程では、キャピラリ６ｅの下降速度（図１１における高さ制御でのグラフの傾き）の設定値を、予め評価やシミュレーション等で算出しておき、この設定値を基準としてキャピラリ６ｅの下降速度が前記設定値より大きいか、または小さいかを検出し、なるべく前記設定値に近づくようにフィードバックを掛けながらステッチボンディングを行う。
【００６８】
なお、キャピラリ６ｅの高さ制御においては、図１１に示すように、ワイヤ５に対して荷重を付与するのと同時に超音波も印加し、第１地点Ｖから第２地点Ｗの間で、キャピラリ６ｅが段階的にワイヤ５を押圧するようにキャピラリ６ｅの高さを制御する。あるいは、ワイヤ５における２ｎｄボンド部のワイヤ接合部（図１５に示すワイヤ５のステッチ部５ａ）の厚さが所望の厚さになるようにキャピラリ６ｅの高さ位置を制御する。
【００６９】
また、図１１に示すように高さ制御後（第２地点Ｗ到達後）は、荷重制御を行う。ここでは、第２地点Ｗ到達後、キャピラリ６ｅからワイヤ５に荷重を付与するとともに超音波を印加する。その際、荷重制御工程ではキャピラリ６ｅは水平方向に移動することなく、第２地点Ｗにおいてワイヤ５に荷重と超音波を付与してワイヤ５とインナリード２ａの接合の強度を高める。
【００７０】
ここで、図１２及び図１３を用いて高さ制御と荷重制御でのキャピラリ６ｅの詳細動作について説明する。その際、一例としてワイヤ５の径が３０μｍの場合を取り上げて説明する。
【００７１】
図１２の高さ制御開始に示すようにワイヤ５がインナリード２ａに接触して着地を検知した時点（第１地点Ｖ）からキャピラリ６ｅの高さ制御を開始する。ここでは、前述のように、予め算出されたキャピラリ６ｅの下降速度の設定値を、この設定値を基準としてキャピラリ６ｅの下降速度が前記設定値より大きいか、または小さいかを検出し、なるべく前記設定値に近づくようにフィードバックを掛けながらステッチボンディングする。
【００７２】
つまり、図１２の高さ制御途中に示すように、フィードバックを掛けながらキャピラリ６ｅの高さ制御を行って、段階的に（少しずつ）キャピラリ６ｅをワイヤ５に押し込んでいく。その際、高さ制御部６ｃによってホーン６ｄの高さ方向及びＸＹ方向（水平方向）の駆動を行う。
【００７３】
ここで、高さ制御におけるキャピラリ６ｅの高さ方向の降下量（移動量）は、ワイヤ５の直径と同じであることが好ましく、かつキャピラリ６ｅのＸＹ方向（水平方向）の移動量もワイヤ５の直径と同じであることが好ましい。
【００７４】
その後、図１３の高さ制御終了／荷重制御開始を行う。すなわち、下降していたキャピラリ６ｅの先端がインナリード２ａに接触した時点（第２地点Ｗ）で高さ制御を終了するとともに、今度は荷重制御を開始する。なお、高さ制御終了時点（荷重制御開始時点）でのワイヤ５のステッチ部５ａの肉厚は、略ゼロ（零）である。
【００７５】
そして、荷重制御では、前述のようにキャピラリ６ｅを移動させずに第２地点Ｗに留まった状態でキャピラリ６ｅからワイヤ５に荷重と超音波を印加する。すなわち、キャピラリ６ｅのエッジ部６ｆでワイヤ５に荷重と超音波を印加する。
【００７６】
その後、図１３の荷重制御終了に示すように、キャピラリ６ｅからワイヤ５に荷重と超音波を所定時間印加して接合終了となる。
【００７７】
ここで、図１４は  キャピラリ６ｅの理想的な高さ制御の状態の一例を示すものであり、例えば、ワイヤ５の直径（Ｅ）が３０μｍである場合、高さ制御におけるキャピラリ６ｅの先端の水平方向の移動量（Ｆ）は、３０μｍであり、かつ、高さ制御におけるキャピラリ６ｅの先端の高さ方向の移動量（Ｇ）も、３０μｍである。その際、高さ制御でのキャピラリ６ｅの前記移動時間は、約０．１秒である。
【００７８】
なお、キャピラリ６ｅの高さ制御の後に荷重制御を行っている時間は、約０．０２秒である。
【００７９】
次に、図１７及び図１８は本実施の形態１のキャピラリ６ｅの高さ制御によって形成されたステッチ部５ａ（図１５、ステッチ部の肉厚が厚い）と、比較例のステッチ部２０（図１６、ステッチ部の肉厚が薄い）とで引っ張り破断強度を比べたものであり、複数本の銅線のワイヤ５に対して評価を行ったものである。図１７及び図１８によれば、ＭＡＸ（最大）、ＡＶＥ（平均）、ＭＩＮ（最小）の全てにおいて図１５に示す本実施の形態１のステッチ部５ａの方が引っ張り破断強度の値が高く、ステッチボンドにおいてもその接合強度が高いことが示されている。
【００８０】
以上のようにして順次ワイヤボンディングを行い、図３のステップＳ３に示すワイヤボンディング工程の完了となる。
【００８１】
ワイヤボンディング工程完了後、図３のステップＳ４に示す樹脂モールディングを行う。ここでは、図示しない樹脂成形金型を用いてマトリクスフレーム２のデバイス領域２ｄにおける図１９に示すタブ２ｃ、半導体チップ４、複数のインナリード２ａ及びワイヤ５を封止用樹脂を用いて樹脂封止し、封止体３を形成する。なお、前記封止用樹脂は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂等である。
【００８２】
その後、図３のステップＳ５に示す切断・成形を行う。ここでは、マトリクスフレーム２を切断して各パッケージ単位に個片化する。その際、図２０に示すように、封止体３から突出する複数のアウタリード２ｂのそれぞれをガルウィング状に曲げ成形してＱＦＰ１の組立て完了となる。
【００８３】
本実施の形態１の半導体装置の製造方法によれば、ワイヤボンディングの２ｎｄボンディングであるステッチボンディングにおいてキャピラリ６ｅの先端の高さを制御することにより、ワイヤ接合部の高さ制御（ステッチ部５ａの肉厚の制御）を行うことが可能になり、ステッチ部５ａの厚さを十分に確保できるとともに、ステッチ部５ａにおいて応力集中点のない滑らかな形状を形成することができる。
【００８４】
その結果、ワイヤ接合部（ステッチ部５ａ）において十分な接合強度を確保してステッチボンディングにおけるワイヤ５の接合信頼性の向上を図ることができる。
【００８５】
さらに、ステッチボンディングにおいてステッチ部５ａの厚さを確保できるため、ワイヤボンディングにおいて銅線を採用することが可能になり、ワイヤボンディングのコストの低減化を図ることができる。また、銅線を採用することが可能になるため、ワイヤ５の電気伝導率を高めることができる。
【００８６】
また、ステッチ部５ａの肉厚の制御を行うことが可能になるため、ワイヤ接合部（ステッチ部５ａ）の厚さを所望の厚さにすることができる。すなわち、ステッチ部５ａの厚さをより厚くすることもでき、もしくは、より薄くすることも可能になる。
【００８７】
また、ワイヤボンディングの２ｎｄボンディングにおけるステッチ部５ａの肉厚の制御を行うことが可能になるため、ワイヤ５として、例えば金線を採用した際に、金線がさらに細くなった場合でも、そのワイヤ接合部における接合強度を高めることができる。
【００８８】
次に、本実施の形態１の変形例について説明する。
【００８９】
図２１は本発明の変形例の半導体装置（ＢＧＡ）の構造の一例を示す断面図、図２２は図２１に示す半導体装置の組み立てで用いられる配線基板の構造の一例を示す平面図である。
【００９０】
図２１に示す半導体装置であるＢＧＡ（Ball Grid Array)７は、ＢＧＡ基板（配線基板）８の主面８ａ上に樹脂ペースト材１０などのダイボンディング材を介して搭載された半導体チップ４を有するものであり、半導体チップ４の表面電極とＢＧＡ基板８の主面８ａのボンディングリード８ｃとが複数のワイヤ５によって電気的に接続されている。さらに、半導体チップ４と複数のワイヤ５がＢＧＡ基板８の主面８ａ上において封止用樹脂から成る封止体３によって樹脂封止されている。
【００９１】
また、ＢＧＡ基板８の裏面８ｂ側には、外部接続端子となる複数の半田ボール１１がグリッド状（格子状）に並んで設けられている。
【００９２】
図２２は、このような構造のＢＧＡ７の組み立てに用いられる多数個取り基板（配線基板）９の構造を示すものであり、その主面９ｄ上には、１つのＢＧＡ７を組み立てられる領域であるデバイス領域９ａが複数個マトリクス配列で形成されている。それぞれのデバイス領域９ａは、ダイシングライン９ｂによって区画されており、各デバイス領域９ａには半導体チップ４を搭載する領域であるチップ搭載部９ｅが形成されている。なお、多数個取り基板９の主面９ｄの外周部には、基板の搬送などで位置決めやガイド用として用いられる複数の貫通孔９ｃが形成されている。
【００９３】
このような多数個取り基板９を用い、かつワイヤボンディングが行われて組み立てられるＢＧＡ７においても、ワイヤボンディングの２ｎｄボンディングであるステッチボンディングにおいてキャピラリ６ｅの先端の高さを制御することにより、ワイヤ接合部の高さ制御（ステッチ部５ａの肉厚の制御）を行うことが可能になり、ステッチ部５ａの厚さを十分に確保できるとともに、ステッチ部５ａにおいて応力集中点のない滑らかな形状を形成することができる。
【００９４】
その結果、ワイヤ接合部（ステッチ部５ａ）において十分な接合強度を確保してステッチボンディングにおけるワイヤ５の接合信頼性の向上を図ることができる。
【００９５】
なお、図２１に示すＢＧＡ７のその他の製造方法については、図１に示すＱＦＰ１の製造方法と同様であるため、その重複説明は省略する。
【００９６】
また、図２１に示すＢＧＡ７の製造方法によって得られるその他の効果については、図１に示すＱＦＰ１の製造方法によって得られるその他の効果と同様であるため、その重複説明は省略する。
【００９７】
（実施の形態２）
図２３は本発明の実施の形態２の半導体装置の構造の一例を示す断面図、図２４は図２３に示す半導体装置の組み立てのＡ部のワイヤボンディングにおける１ｓｔボンド後から２ｎｄボンドまでのキャピラリの軌跡の一例を示す動作図、図２５は図２４に示すワイヤボンディングにおけるキャピラリの高さ、ボンディング荷重及び超音波の一例を示すタイムチャートである。また、図２６は図２３に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディングで用いられるキャピラリの先端部の構造の一例を示す部分断面図、図２７は図２６に示すＡ部の構造の一例を示す拡大部分断面図、図２８は図２６に示すキャピラリによる接合時のワイヤの状態の一例を示す部分断面図、図２９は図２８に示すワイヤ接合時のステッチ形状の一例を示す部分断面図、図３０は図２９に示すワイヤ接合部のステッチ形状の一例を示す部分平面図である。さらに、図３１は比較例のワイヤ接合時のステッチ形状を示す部分断面図、図３２は図３１に示すステッチ形状を示す部分平面図である。
【００９８】
本実施の形態２は、実施の形態１で説明したワイヤボンディング方法におけるキャピラリ６ｅの制御（高さ制御＋荷重制御）を、さらに詳しく説明するとともに、このキャピラリ６ｅの制御を採用してワイヤボンディングが行われて組み立てられた半導体装置（ＱＦＰ１）の構造の一例について説明するものである。
【００９９】
まず、図２３に示す本実施の形態２のＱＦＰ１は、図１及び図２に示す実施の形態１のＱＦＰ１と全く同様の構造であり、半導体集積回路が形成された半導体チップ４と、半導体チップ４の周囲に放射状に配置された複数のインナリード２ａと、インナリード２ａと一体に形成された複数のアウタリード２ｂと、半導体チップ４の主面４ａに形成された電極パッド４ｃとこれに対応するインナリード２ａとを電気的に接続する複数のワイヤ５とを有している。
【０１００】
さらに、半導体チップ４、複数のインナリード２ａ及び複数のワイヤ５が、封止体３によって樹脂封止されている。また、封止体３から露出する複数のアウタリード２ｂのそれぞれは、ガルウィング状に曲げ成形されている。
【０１０１】
なお、ワイヤ５は、例えば、銅線であるが、金線等を用いてもよい。
【０１０２】
次に、本実施の形態２の半導体装置の組み立てのワイヤボンディングにおけるキャピラリ６ｅの動作と制御について説明する。
【０１０３】
図２４は、図２３に示すＱＦＰ１におけるＡ部でのワイヤボンディング時のキャピラリ６ｅの移動の軌跡を示しており、主に、その１ｓｔボンド（チップ側ボンド）終了後から２ｎｄボンド（リード側ボンド）地点までの軌跡を示している。図２４中、キャピラリ軌跡２１が本実施の形態２の軌跡であり、キャピラリ軌跡２２は、本発明者が比較例として検討した一般的なキャピラリ６ｅの軌跡である。
【０１０４】
また、図２４中、ＴＰ（Tip)は、キャピラリ６ｅのループ軌跡の頂点から高速でキャピラリ６ｅが降下し、定速に切り替わる時点のキャピラリ６ｅの高さを示すものであり、ＣＡ（Contact Angle)は、２ｎｄボンドの前記ＴＰからインナリード２ａの接合面２ｈに着地する際のキャピラリ６ｅの降下角度を示しており、さらに、ＣＯ（Contact Offset) は、キャピラリ６ｅがインナリード２ａの接合面２ｈに着地した後、そのまま滑らせる距離を示している。
【０１０５】
比較例のキャピラリ軌跡２２では、２ｎｄボンドでのキャピラリ６ｅの降下角度であるＣＡが０°（度）である。つまり、２ｎｄボンド時には、キャピラリ６ｅはインナリード２ａの接合面２ｈの着地点に対して略真上から降下して２ｎｄボンド地点に着地する。
【０１０６】
これに対して、本実施の形態２のキャピラリ軌跡２１では、ＣＡが例えば、９°（度）であり、その際のＴＰは０．１２７ｍｍ（５ｍｉｌｓ）、ＣＯは０．０３８１ｍｍ（１．５ｍｉｌｓ）である。すなわち、本実施の形態２のキャピラリ軌跡２１では、２ｎｄボンド時には、キャピラリ６ｅはインナリード２ａの接合面２ｈに対して９°の降下角度を有して斜めに定速で降下して２ｎｄボンド地点に着地し、その後、０．０３８１ｍｍそのまま滑る。これは、２ｎｄボンドの際に、実施の形態１で説明したようにインナリード２ａへの着地前にキャピラリ６ｅの高さ制御が行われるためであり、この高さ制御を行うために、ワイヤ５がインナリード２ａに接触する直前にキャピラリ６ｅを斜めに定速で降下させて、ワイヤ５がインナリード２ａに接触した時点からキャピラリ６ｅの高さ制御を開始する。なお、キャピラリ６ｅの高さ制御の制御方法そのものについては、実施の形態１で説明した制御方法と同じである。
【０１０７】
さらに、前記したＣＡ、ＴＰ及びＣＯの数値は、一例であり、これらの数値に限定されるものではない。
【０１０８】
また、本実施の形態２のワイヤボンディングにおいても、２ｎｄボンド時には、実施の形態１で説明したキャピラリ６ｅの荷重制御と同様の荷重制御を行っている。
【０１０９】
すなわち、図２５のタイムチャートに示すように、時間Ｔ１にてキャピラリ６ｅの斜め降下を開始するとともに、着地前超音波であり、かつ第１の大きさの超音波である第１超音波の印加を開始する。その際、前記第１超音波の振幅を第１振幅２３とすると、第１振幅２３を形成するためのワイヤボンダでの入力値は、例えば、６０ｍＡである。
【０１１０】
その後、ワイヤ５がインナリード２ａに接触した時点をＴ１Ａとすると、時間Ｔ１Ａで実施の形態１で説明したキャピラリ６ｅの高さ制御を開始する。キャピラリ６ｅの高さ制御は、キャピラリ６ｅがワイヤ５を段階的に押圧するようにキャピラリ６ｅの高さを制御するものである。
【０１１１】
その後、キャピラリ６ｅがインナリード２ａの接合面２ｈに接触した時点を着地点Ｔ２とすると、この時間Ｔ２においてキャピラリ６ｅの高さ制御を終了する。
【０１１２】
すなわち、キャピラリ６ｅの高さ制御を行っている際は、ワイヤ５に第１振幅２３の第１超音波が印加されている。
【０１１３】
その後、時間Ｔ３においてキャピラリ６ｅの荷重制御を開始する。なお、荷重制御においては超音波も印加する。荷重制御において印加する超音波は、第１超音波より大きな第２の大きさの第２超音波である。前記第２超音波の振幅を第２振幅２４とすると、第２振幅２４を形成するためのワイヤボンダでの入力値は、例えば、７５ｍＡである。つまり、（第１振幅２３の第１超音波）＜（第２振幅２４の第２超音波）の関係となっている。
【０１１４】
したがって、キャピラリ６ｅの高さ制御工程ではワイヤ５に対して第１振幅２３の第１超音波を印加し、さらに高さ制御工程後の前記荷重制御工程では、ワイヤ５に対して第１振幅２３（第１超音波）より大きな第２振幅２４の第２超音波を印加する。
【０１１５】
言い換えると、キャピラリ６ｅの高さ制御工程では、荷重制御工程で印加する第２超音波より小さなエネルギの第１超音波を印加する。
【０１１６】
これは、本実施の形態２の高さ制御工程ではワイヤ５に荷重が付与されないため、ワイヤ５に荷重が付与されていない状態で大きな超音波を印加すると、ワイヤ自身が拘束されていないことからワイヤ自身に超音波の過度なエネルギが伝わってワイヤ切れを引き起し易いため、このワイヤ切れを発生させないようにするために比較的小さなエネルギ（振幅）の超音波を印加するものである。
【０１１７】
なお、本実施の形態２における前記第１超音波の大きさ（第１の大きさ）は、例えば、前記第２超音波の大きさ（第２の大きさ）の３０〜８０％程度であることが好ましい。ここで、超音波のエネルギの大小は、主に振幅の大きさとその印加時間によって決まる。
【０１１８】
その後、時間Ｔ４にて荷重制御を終了し、ワイヤ５とインナリード２ａとの接合である２ｎｄボンドを完了する。
【０１１９】
次に、前述した本実施の形態２のワイヤボンディングのキャピラリ６ｅの制御方法を採用して組み立てられたＱＦＰ１の構造の特徴部分について説明する。
【０１２０】
まず、図２６〜図２８を用いてキャピラリ６ｅの先端部の形状について説明する。図２６及び図２８に示すＣＤ（Chamfer Diameter) は、キャピラリ６ｅの最先端の開口孔の直径であり、ＦＡ（Face Angle) は、水平面Ｚとキャピラリ６ｅのフェイス面６ｋとの成す角度である。また、ＯＲ（Outside Radius) は、キャピラリ６ｅのフェイス面６ｋとネック側面６ｎをつなぐ曲線部６ｑを形成する円の半径であり、ＴＤ（Tip Diameter) は、図２８に示す水平面Ｚとキャピラリ６ｅのネック側面６ｎの延長線６ｐとの交点Ｑから成るキャピラリ外周方向の仮想円の直径である。
【０１２１】
さらに、図２７に示す高さＨは、キャピラリ６ｅのフェイス面６ｋとネック側面６ｎのそれぞれの延長線６ｍ，６ｐの交点Ｐの垂直方向Ｙの高さを示している。
【０１２２】
ここで、２ｎｄボンドにおいて、図２６〜図２８に示す形状のキャピラリ６ｅを用いて本実施の形態２のキャピラリ６ｅの制御（図２４及び図２５に示すキャピラリ６ｅの動作）を採用してワイヤボンディングを行った際のステッチ部（ワイヤ接合部）５ａの構造を、図２９と図３０に示す。さらに、本発明者が比較検討した図２４の比較例のキャピラリ軌跡２２の動作によって２ｎｄボンドを行った際のステッチ部２０の構造を図３１と図３２に示す。
【０１２３】
図３１及び図３２の比較例のステッチ部２０における長さｔ１は、２ｎｄボンド地点への着地の際のキャピラリ６ｅの降下角度であるＣＡ（Contact Angle)が、ＣＡ＝０°（度）の場合のステッチ部２０の接合領域２０ａのワイヤリング方向２５の長さを示している。また、その際のステッチ部２０の厚さ（ＭＡＸ）をｔ２としている。
【０１２４】
ここで、ステッチ部２０の長さｔ１は、図２８に示すキャピラリ６ｅの形状に基づいて、ｔ１＝（ＴＤ−ＣＤ）／２−ＯＲによって表され、さらにステッチ部２０の厚さｔ２は、ｔ２＝ｔ１×ｔａｎ（ＦＡ）＝ｔ１（ＴＤ−ＣＤ）／２−ｔ１×ＯＲによって表される。
【０１２５】
また、ステッチ部２０の厚さｔ２は、図２７に示す交点Ｐの垂直方向Ｙの高さＨと同じである。
【０１２６】
なお、図３１の比較例のステッチ部２０では、その太線実線部が接合領域２０ａを示しているが、ステッチ部２０には、キャピラリ６ｅによって上方から押圧されたため、見かけ上接合しているように見えるが実際には接合されていない非接合領域２０ｂが存在している。
【０１２７】
一方、本実施の形態２のキャピラリ６ｅの制御を採用してワイヤボンディングを行った際の図２９のステッチ部（ワイヤ接合部）５ａの接合領域５ｂ（太線実線部）の長さは、ＣＯ（Contact Offset) ＋ｔ１＋αで表すことができる。すなわち、ステッチ部５ａは、（ＣＯ＋ｔ１＋α）と肉厚部分５ｅとを含むワイヤ接合部分である。ここで、前記αによって表される領域は、キャピラリ６ｅの着地前に超音波（第１の大きさの第１超音波）によって接合された領域である。言い換えると、前記αによって表される領域は、キャピラリ６ｅが着地前に高さ制御されて水平方向に接合が増えた領域である。
【０１２８】
また、ステッチ部５ａの厚さ（ＭＡＸ）は、β＋ｔ２で表すことができる。ここで、前記βによって表される領域は、キャピラリ６ｅの着地前に超音波（第１の大きさの第１超音波）によって厚み方向において厚みが増えた領域である。言い換えると、前記βによって表される領域は、キャピラリ６ｅが着地前に高さ制御されて厚み方向に接合が増えた領域であり、図２９のステッチ部５ａの斜線部に示す肉厚部分５ｅである。
【０１２９】
したがって、本実施の形態２のキャピラリ６ｅの制御を採用してワイヤボンディングが行われて組み立てられた図２３に示すＱＦＰ１のワイヤ５の２ｎｄボンド部（図２９のステッチ部５ａ）は、図２８のキャピラリ６ｅのフェイス面６ｋとネック側面６ｎのそれぞれの延長線６ｍ，６ｐの交点Ｐの垂直方向Ｙの高さＨよりも厚さが厚い図２９に示す肉厚部分５ｅを有しているとともに、肉厚部分５ｅの下部にワイヤ５とインナリード２ａとの接合領域５ｂの一部（α部）が形成されている。
【０１３０】
また、図２９に示すステッチ部５ａにおいて、キャピラリ６ｅの高さ制御工程で第１の大きさの第１超音波が印加されて接合された領域を図３０に示す第１接合領域５ｃとし、荷重制御工程で第１の大きさより大きい第２の大きさの第２超音波が印加されて接合された領域を第２接合領域５ｄとすると、ステッチ部５ａは、第１超音波が印加されて形成された第１接合領域５ｃと、第２超音波が印加されて形成された第２接合領域５ｄとを有している。
【０１３１】
これにより、図２９及び図３０に示す本実施の形態２のステッチ部５ａと、図３１及び図３２に示す比較例のステッチ部２０とでは、ステッチ部５ａの接合領域５ｂの方がステッチ部２０の接合領域２０ａ（太線実線部）より接合面積が大きく、かつ厚さ（ＭＡＸ）もステッチ部５ａの方がステッチ部２０より厚い。
【０１３２】
すなわち、本実施の形態２のＱＦＰ１では、ワイヤ５の２ｎｄボンド部のステッチ部（ワイヤ接合部）５ａにおいて、肉厚部分５ｅを有しているとともに、この肉厚部分５ｅの下部にワイヤ５とインナリード２ａの接合領域５ｂの一部（α部）が形成されていることで、ステッチ部５ａの厚さを十分に確保することができるとともに、ステッチ部５ａの接合領域５ｂの面積を増やすことができる。
【０１３３】
これにより、ステッチ部５ａにおいて十分な接合強度を確保してワイヤ切れを低減することができ、その結果、ステッチボンディングにおけるワイヤ５の接合信頼性の向上を図ることができる。
【０１３４】
また、本実施の形態２のワイヤボンディングの２ｎｄボンドにおけるキャピラリ６ｅの高さ制御工程では、荷重制御工程で印加する第２超音波より小さなエネルギの第１超音波を印加する。
【０１３５】
これにより、ワイヤ自身に超音波の過度なエネルギが伝わってワイヤ切れが発生することを低減できる。
【０１３６】
すなわち、キャピラリ６ｅの高さ制御工程ではワイヤ５に荷重が付与されないため、ワイヤ５に荷重が付与されていない状態で大きな超音波を印加すると、ワイヤ自身が拘束されていないことからワイヤ自身に超音波の過度なエネルギが伝わってワイヤ切れを引き起し易くなる。
【０１３７】
そこで、本実施の形態２では、キャピラリ６ｅの高さ制御工程において、荷重制御工程で印加する第２超音波より小さなエネルギ（振幅）の超音波（第１超音波）を印加することで、ワイヤ切れの発生を低減することができる。
【０１３８】
その結果、ステッチボンディングにおけるワイヤ５の接合信頼性の向上を図ることができる。
【０１３９】
また、ステッチボンディングにおいてステッチ部５ａの厚さを確保できるため、ワイヤボンディングにおいて銅線を採用することが可能になり、ワイヤボンディングのコストの低減化を図ることができる。また、銅線を採用することが可能になるため、ワイヤ５の電気伝導率を高めることができる。
【０１４０】
なお、本実施の形態２の半導体装置のその他の構造と、その他の製造方法については、実施の形態１で説明した半導体装置の構造及び製造方法と同様であるため、その重複説明は省略する。
【０１４１】
また、本実施の形態２の半導体装置の製造方法及び半導体装置によって得られるその他の効果についても、実施の形態１で説明した効果と同様であるため、その重複説明は省略する。
【０１４２】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１４３】
例えば、前記実施の形態１のＱＦＰ１の製造方法では、リードフレームがマトリクスフレーム２の場合について説明したが、前記リードフレームは、複数のＱＦＰ１を形成可能な単列のリードフレームであってもよい。また、ＢＧＡ７の製造方法においても単列の多数個取り基板９であってもよい。
【０１４４】
さらに、前記半導体装置は、ワイヤボンディングが行われて組み立てられる半導体パッケージであれば、ＱＦＰ１やＢＧＡ７以外のＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded Package) やＳＯＰ（Small Outline Package)、さらにはＬＧＡ（Land Grid Array)等であってもよく、ワイヤボンディングが行われて組み立てられる全ての半導体パッケージに適用可能である。
【０１４５】
また、実施の形態２では、キャピラリ６ｅの高さ制御工程においてキャピラリ６ｅに荷重を付与しない場合を説明したが、実施の形態１で説明したように高さ制御工程においてもキャピラリ６ｅに荷重を付与してもよい。
【０１４６】
また、実施の形態１と実施の形態２については、それぞれ単独の技術であってもよく、または両者を組み合わせた技術であってもよい。
【０１４７】
また、実施の形態１及び２のリード（インナリード２ａまたはボンディングリード８ｃ）とワイヤ５の接合部であるステッチ部５ａにおいては、その接合領域５ｂに、ワイヤ５とリード上のめっきとの接合層が形成されている。
【０１４８】
例えば、ワイヤ５が銅線で、リード上のめっきがＰｄめっきの場合には、前記接合層は、Ｐｄ−Ｃｕであり、銅線と銀めっきの組み合わせの場合にはＡｇ−Ｃｕであり、金線と銀めっきの組み合わせの場合にはＡｇ−Ａｕであり、さらに、基板を用いた半導体パッケージの場合においても、金線と金めっきの組み合わせの場合等にはＡｕ−Ａｕが形成される。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明は、ワイヤボンディングが行われる電子装置の組み立てに好適である。
【符号の説明】
【０１５０】
１  ＱＦＰ（半導体装置）
２  マトリクスフレーム（リードフレーム）
２ａ  インナリード（リード）
２ｂ  アウタリード
２ｃ  タブ（チップ搭載部）
２ｄ  デバイス領域
２ｅ  枠部
２ｆ  スプロケットホール
２ｇ  長孔
２ｈ  接合面
３  封止体
４  半導体チップ
４ａ  主面
４ｂ  裏面
４ｃ  電極パッド
５  ワイヤ
５ａ  ステッチ部（ワイヤ接合部）
５ｂ  接合領域
５ｃ  第１接合領域
５ｄ  第２接合領域
５ｅ  肉厚部分
６  ワイヤボンダ
６ａ  ＸＹテーブル
６ｂ  ボンディングヘッド部
６ｃ  高さ制御部
６ｄ  ホーン
６ｅ  キャピラリ
６ｆ  エッジ部
６ｇ  クランパ
６ｈ  テンショナ
６ｉ  トーチ
６ｊ  ヒートステージ
６ｋ  フェイス面
６ｍ  延長線
６ｎ  ネック側面
６ｐ  延長線
６ｑ  曲線部
７  ＢＧＡ（半導体装置）
８  ＢＧＡ基板（配線基板）
８ａ  主面
８ｂ  裏面
８ｃ  ボンディングリード
９  多数個取り基板（配線基板）
９ａ  デバイス領域
９ｂ  ダイシングライン
９ｃ  貫通孔
９ｄ  主面
９ｅ  チップ搭載部
１０  樹脂ペースト材
１１  半田ボール
２０  ステッチ部
２０ａ  接合領域
２０ｂ  非接合領域
２１，２２  キャピラリ軌跡
２３  第１振幅
２４  第２振幅
２５  ワイヤリング方向
【図１】
0005444125.tif 000002
【図２】
0005444125.tif 000003
【図３】
0005444125.tif 000004
【図４】
0005444125.tif 000005
【図５】
0005444125.tif 000006
【図６】
0005444125.tif 000007
【図７】
0005444125.tif 000008
【図８】
0005444125.tif 000009
【図９】
0005444125.tif 000010
【図１０】
0005444125.tif 000011
【図１１】
0005444125.tif 000012
【図１２】
0005444125.tif 000013
【図１３】
0005444125.tif 000014
【図１４】
0005444125.tif 000015
【図１５】
0005444125.tif 000016
【図１６】
0005444125.tif 000017
【図１７】
0005444125.tif 000018
【図１８】
0005444125.tif 000019
【図１９】
0005444125.tif 000020
【図２０】
0005444125.tif 000021
【図２１】
0005444125.tif 000022
【図２２】
0005444125.tif 000023
【図２３】
0005444125.tif 000024
【図２４】
0005444125.tif 000025
【図２５】
0005444125.tif 000026
【図２６】
0005444125.tif 000027
【図２７】
0005444125.tif 000028
【図２８】
0005444125.tif 000029
【図２９】
0005444125.tif 000030
【図３０】
0005444125.tif 000031
【図３１】
0005444125.tif 000032
【図３２】
0005444125.tif 000033