(57)【要約】      （修正有）【課題】出来るだけ短時間で、低いループ高さを有するワイヤ接続をワイヤボンダを用いて半導体チップと基板の間で作製する方法を提供する。【解決手段】半導体チップ３と基板５との間でワイヤ接続を作製する方法であって、ワイヤボンダのキャピラリから突出するワイヤ端部を溶解してワイヤボール状にし、半導体チップ３の第１接続点２に固着し、要求される長さに引延ばして基板上の第２接続点４に固着する方法であり、ワイヤボールを半導体チップ３の第１接続点２に固着した後に、キャピラリをまず所定の距離Ｄ１だけ上昇させ、その後所定の距離Ｄ２だけ、水平方向に又は斜め上方向に、基板５上の第２接続点４に向かう方向に移動させること、を特徴とする。距離Ｄ１及びＤ２を典型的にはワイヤの直径の１倍〜２倍とする。【選択図】  図１
2006270096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップ（３）と基板（５）との間でワイヤ接続を作製する方法であって、
ａ）ワイヤボンダのキャピラリから突出するワイヤ端部を溶解してワイヤボール状にする工程と、  
ｂ）前記ボールを半導体チップ（３）の第１接続点（２）に固着する工程と、
ｃ）キャピラリを所定の距離Ｄ１だけ上昇させ、該距離Ｄ１を前記ワイヤの直径の１倍〜２倍の値とする工程と、
ｄ）キャピラリを所定の距離Ｄ２だけ水平方向に又は斜め上方向に及び基板上の第２接続点に向かう方向に移動させ、該距離Ｄ２をワイヤの直径の１倍〜２倍の値とする工程と、
ｅ）キャピラリを上昇させ、キャピラリを移動させてワイヤループを形成し、ワイヤを基板（５）上の第２接続点（４）に固着させる工程と、
により作製する方法。
【請求項２】
ｆ）キャピラリを所定の距離Ｄ３だけ垂直方向に上昇させる工程と、
ｇ）キャピラリを所定の距離Ｄ４だけ水平方向に又は斜め上方向に及び基板（５）上の第２接続点（４）に向かう方向に移動させる工程と、を更に備え、
工程ｆ及びｇを、工程ｄの後で工程ｅの前に行なうこと、
を特徴とする請求項１に記載の方法。  
【請求項３】
距離Ｄ３をワイヤの直径の１倍〜２倍の値とすること、を特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
距離Ｄ４をワイヤの直径の１倍〜２倍の値とすること、を特徴とする請求項３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤボンダを用いて半導体チップと基板との間でワイヤ接続を作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤボンダは、実装後に半導体チップを基板に接続する機械である。ワイヤボンダにはその先端でホーンをクランプ固定するキャピラリを備える。キャピラリはワイヤを半導体チップの接続点及び基板上の接続点に固着すると共に、この２接続点間でワイヤを導くよう機能する。
【０００３】
過去において、多数のワイヤ接続の作製方法が、絶え間なく変化する要求を踏まえて、開発されてきた。半導体チップの接続点と基板上の接続点との間でワイヤループを形成するために広く利用されている標準的方法では、キャピラリから突出するワイヤの端部をまずボール状に溶解する。次にワイヤボールを圧力及び超音波の手段により半導体チップの接続点に固着する。この際に、超音波変換器から超音波をホーンに印加する。この処理はボールボンディングと呼ばれる。その後ワイヤを要求される長さまで引延し、ワイヤループを形成し、基板上の接続点に半田付けする。この最後の処理はウェッジボンディングと呼ばれる。ワイヤを基板上の接続点に固着した後、ワイヤを引きちぎり、次のボンディングサイクルが開始可能になる。両ボンディング処理では、基板を加熱する温度が重要な役割を果たす。
【０００４】
標準的方法は、少数の簡易な処理工程で構成されるため高速である。しかしながら、当技術分野で周知のように“ループ高さ”が比較的高いという短所がある。そのため、低いループ高さを必要とする用途のための新たな方法が開発された。周知の方法として、いわゆる“逆ルーピング”があり、この方法ではワイヤボールをまず半導体チップの接続点に付ける。固着する際に、ワイヤボールを平坦に押圧し、即ち“バンプ”状にして、その後ワイヤを引きちぎる。次にワイヤ接続の作製を、キャピラリから突出するワイヤ端部をボール状に溶解して後、標準的方法とは反対に、ワイヤボールを最初に基板に固着させ、ワイヤを要求される長さにまで引延してワイヤループを形成し、半導体チップの“バンプ”に固着して“ウェッジボンド”とし、これを行なう。     
【０００５】
米国特許出願第２００５‐００１６７４７３号では、方法として、“バンプ”も最初に半導体チップの接続点に固着させる方法を、記載している。その後、しかしながら、ワイヤ接続をいわゆる“ウェッジ‐ウェッジ”ワイヤ接続として作製し、該接続では、ワイヤをまず半導体チップの“バンプ”に固着し、要求される長さに引延して後に基板上に固着する。
【０００６】
日本国特開第２００４‐１７２４７７号からは、方法として、ワイヤループを形成する際に、ワイヤを、標準的方法と同様に、まず半導体チップに、その後基板に固着する方法が知られている。ワイヤボールを半導体チップの接続点に固着後、キャピラリをまず上昇させ、次に水平方向に基板上の第２接続点から離隔する方向に移動し、更に上昇させて、水平方向に基板上の第２接続点に向かう方向に同じ距離だけ逆行させ、その後下降させて、そこでこうして形成された追加ループをワイヤボールに押圧してワイヤボールと接続する。続いて、キャピラリを再び上昇させて、標準的方法と同様にワイヤループを形成し完成させる。
【発明の開示】
【０００７】
本発明の目的は、できるだけ短時間を必要とする低いループ高さを有するワイヤ接続を作製する方法を開発することである。
【０００８】
本発明による方法は、半導体チップと基板との間のワイヤ接続を作製する標準的方法の原理に基づいており、該方法ではワイヤボンダのキャピラリから突出するワイヤ端部をワイヤボール状に溶解し、半導体チップの第１接続点に固着し、要求される長さに引延ばして基板上の第２接続点に固着する。この方法は、ワイヤボールを半導体チップの第１接続点に固着した後に、キャピラリをまず所定の距離Ｄ１だけ上昇させ、次に所定距離Ｄ２だけ水平方向又は斜め上方向に基板上の第２接続点に向かう方向に移動させること、を特徴とする。
【０００９】
この方法を更に発展させると、これらの工程を実施した後に、キャピラリを所定距離Ｄ３だけ垂直方向に２度目の上昇をさせて、その後所定距離Ｄ４だけ水平方向又は斜め上方向に、及び基板上の第２接続点に向かう方向に移動させ、それによりワイヤを半導体チップの固着点直ぐ付近で、ワイヤが基板表面に並行に走るように、屈曲させる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１では、半導体チップ３の第１接続点２と基板５上の第２接続点４との間のワイヤループを作製するための、本発明による方法の第一次の実施形態によるキャピラリ経路１を示す。走行動作は、垂直線７及び２つの接続点２及び４を接続するベクトル８により形成される平面６において行われる。ワイヤ接続の作製は以下の処理工程により行なわれる：
１．キャピラリから突出するワイヤ端部をワイヤボール状に溶解し、半導体チップ３の第１接続点２に固着させる。
２．キャピラリを所定の距離Ｄ１だけ上昇させ、即ち垂直方向に距離Ｄ１だけ移動させる。距離Ｄ１を典型的にはワイヤ直径の１倍〜２倍にする。その結果、ワイヤ直径が２５μｍでは距離Ｄ１は約２５〜５０μｍとなる。
３．キャピラリを所定の距離Ｄ２だけ水平方向に、基板５上の第２接続点４に向かう方向に移動させる。距離Ｄ２も典型的にはワイヤ直径の１倍〜２倍とする。
【００１１】
処理工程２及び３では、ワイヤを９０度、第１接続点に固着して変形されたワイヤボールを直ぐ続けて屈曲させるが、そのため、序文で記述した標準的方法とは異なり、ワイヤは既に該固着点の真上に来たことになり、略水平方向に基板５上の第２接続点４に向かう、という効果を有する。
４．キャピラリを更に従来の方法で移動させて、例えば図１で示した経路に沿って、該方法には走行動作にワイヤを要求される長さにキンクを形成して引延ばすことを含む。
【００１２】
図２では、本発明による方法の第２実施例によるキャピラリ経路１を示す。工程１、２及び４は第１実施例と同じである。工程３を以下の工程と置き換える：
３’．キャピラリを所定の距離Ｄ２だけ、斜め上方向に、基板５上の第２接続点４に向けた方向に移動させる。距離Ｄ２も典型的にはワイヤ直径の１倍〜２倍とする。  
【００１３】
これら２実施例の違いは、従って、第２の種類における、３’工程でキャピラリを水平方向に移動させず、同時に水平方向と垂直方向に上方に、即ち斜めに移動させる点に存在する。この経路では、水平線との角度ψを典型的には３０〜４５度として示している。
【００１４】
図３では、本発明による方法で形成したワイヤループ９の側面図を示すが、該方法では従来のキンク１０も工程４で形成した。半導体チップ３とキンク１０との間のワイヤは水平方向に走らず湾曲する傾向がある。ループ高さＨ１はその結果理論上可能な最低ループ高さより若干高くなる。従って、本発明によれば、更なる実施例を提案しており、該実施例では追加の工程を工程３後で工程４前に実施し、それにより第１接続点２と比較的近くに追加のキンクを形成し、その結果この追加キンクと従来のキンク１０との間のワイヤを略水平方向又は更に少し下方に傾けて走らせる。図４及び図５では、第１実施例にこの追加処理工程を設けて拡張した場合の、キャピラリ経路１に関する２例を示す。この追加処理工程は、処理工程３又は３’の後にキャピラリを所定の距離Ｄ３だけ上昇させ、その後所定の距離Ｄ４だけ水平方向（図４）又は斜め上方向（図５）に、基板５上の第２接続点４に向かう方向に移動させることから成る。しかしながら、追加キンクは殆ど裸眼で認識できず、追加キンクの代わりに、単なるワイヤの追加的な若干の屈曲とでも言えることに、留意しなければならない。距離Ｄ３により、第１接続点２からの追加キンクの距離が決る。距離Ｄ３が大きくなるほど、追加キンクは第１接続点２から隔たる。距離Ｄ４により、追加キンクの強さ、従ってキンクでの屈曲程度が決る。図２で示したキャピラリ経路１を同じ方法で変形可能である。  
【００１５】
即ち、上述した拡張は、処理工程４開始時にキャピラリの垂直移動を途中で中断し、それにより基板５上の第２接続点４に向かう方向に合わせた、短い水平又は斜め上方への移動を挿入することであるとも言える。
【００１６】
図６では、この拡張した方法で作製したワイヤループ９を示し、該方法では、半導体チップ３の第１接続点２と従来のキンク１０との間のワイヤを水平に走らせる。距離Ｄ３を比較的短く選択し、それにより追加キンクを第１接続点２付近に位置させる。その結果ループ高さＨ２はループ高さＨ１より低くなる。
【００１７】
本発明の実施例及び適用を図示及び記述してきたが、当然ながら、本開示による利益を享受する当業者にとって、上述したより多くの変形例が、本明細書での本発明の概念から逸脱することなく可能である。従って、本発明は付記されたクレーム及びそれらの同等なものに関する意図を除いては制限されない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
添付図を本明細書に組込み、本明細書の一部と成し、本発明の１つ又は複数の実施例を、詳細な記述と共に図示し、本発明の原理及び実施について説明するために用いる。図は実物大ではない。各図では：
【図１】本発明による方法の第１又は第２実施例によるキャピラリ経路を示す図である。
【図２】本発明による方法の第１又は第２実施例によるキャピラリ経路を示す図である。
【図３】本方法により形成したワイヤループを示す図である。
【図４】本発明による方法の第３又は第４実施例によるキャピラリ経路を示す図である。
【図５】本発明による方法の第３又は第４実施例によるキャピラリ経路を示す図である。
【図６】本方法により形成したワイヤループを示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１              キャピラリ経路
２              第１接続点
３                半導体チップ
４              第２接続点
５              基板
６              平面
７              垂直線
８              ベクトル
９              ワイヤループ
１０              キンク
Ｄ１〜Ｄ４  距離
Ｈ１、Ｈ２          ループ高さ
【図１】
2006270096.tif 000003
【図２】
2006270096.tif 000004
【図３】
2006270096.tif 000005
【図４】
2006270096.tif 000006
【図５】
2006270096.tif 000007
【図６】
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