(57)【要約】【課題】生産性がよく、信頼性の高い半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供する。【解決手段】成形された複数本のワイヤを一括して保持したボンディングツールを、第１の接合対象物及び第２の接合対象物に向けて相対的に移動させて、複数本のワイヤの各々の一端部を第１の接合対象物及び前記第２の接合対象物のいずれか一方に接触させ、ワイヤの一端部と、第１の接合対象物及び第２の接合対象物のいずれか一方との接触部に対して振動と圧力を加えて、複数本のワイヤの一端部を第１の接合対象物及び第２の接合対象物のいずれか一方に対して一括して接合させ、ワイヤの他端部を、第１の接合対象物及び第２の接合対象物の他方に対して導電性接合材によって接合させる。【選択図】図１
2011100756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性のワイヤを複数本に切断すると共に、前記切断によって得られた各々のワイヤを所定形状に成形し、
前記成形された複数本のワイヤを一括して保持したボンディングツールを、第１の接合対象物及び第２の接合対象物に向けて相対的に移動させて、前記複数本のワイヤの各々の一端部を前記第１の接合対象物及び前記第２の接合対象物のいずれか一方に接触させ、
前記ワイヤの一端部と、前記第１の接合対象物及び前記第２の接合対象物のいずれか一方との接触部に対して振動と圧力を加えて、前記複数本のワイヤの前記一端部を前記第１の接合対象物及び前記第２の接合対象物のいずれか一方に対して一括して接合させ、
前記ワイヤの他端部を、前記第１の接合対象物及び前記第２の接合対象物の他方に対して導電性接合材によって接合させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
導電性のワイヤを複数本に切断すると共に、前記切断によって得られた各々のワイヤを所定形状に成形し、
前記成形された複数本のワイヤを一括して保持したボンディングツールを、第１の接合対象物及び第２の接合対象物に向けて相対的に移動させて、前記複数本のワイヤの各々の一端部を前記第１の接合対象物に接触させると共に前記複数本のワイヤの各々の他端部を前記第２の接合対象物に接触させ、
前記ワイヤの一端部と前記第１の接合対象物との接触部および前記ワイヤの他端部と前記第２の接合対象物との接触部に対して振動と圧力を加えて、前記複数本のワイヤを前記第１の接合対象物及び前記第２の接合対象物の２箇所に対して同時に一括して接合させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記振動と前記圧力によって接合された接合部に対してさらに導電性接合材を供給して、前記接合部を前記導電性接合材によっても接合することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記ワイヤの一端部をリードフレームに対して前記振動と前記圧力によって接合した後、前記ワイヤの他端部を前記導電性接合材によって半導体チップに対して接合することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
第１の接合対象物と、
第２の接合対象物と、
各々の一端部が前記第１の接合対象物及び前記第２の接合対象物のいずれか一方に対して金属原子の原子間結合により接合され、各々の他端部が前記第１の接合対象物及び前記第２の接合対象物の他方に対して導電性接合材によって接合された複数本の導電性のワイヤと、
を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
前記金属原子の原子間結合により接合された接合部はさらに導電性接合材によっても接合されていることを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
前記ワイヤの一端部はリードフレームに対して前記金属原子の原子間結合により接合され、前記ワイヤの他端部は半導体チップに対して前記導電性接合材によって接合されたことを特徴とする請求項５または６に記載の半導体装置。
【請求項８】
第１の接合対象物と、
第２の接合対象物と、
各々の一端部が前記第１の接合対象物に対して金属原子の原子間結合により接合されると共に導電性接合材によっても接合され、各々の他端部が前記第２の接合対象物に対して金属原子の原子間結合により接合されると共に導電性接合材によっても接合された複数本の導電性のワイヤと、
を備えたことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力制御に用いられるパワー半導体デバイスにおいては、チップの電極に、より大きな電流を流す必要があり、電極に対する接合導体の電流容量を増大することが求められる。そこで、チップの一つの電極に対して複数本のワイヤを接続することで電流容量の増大を図れる。この場合、１本１本のワイヤを別々にボンディングしていたのでは生産性が悪い。
【０００３】
例えば、特許文献１には、複数本のワイヤを一括してボンディングする方法が開示されている。特許文献１では、ボンディングツールの先端から繰り出された複数本のワイヤの先端をチップのパッドに対して一括して超音波接合した後、ワイヤにループを形成しつつツールをリードフレーム上へと移動させる。そして、リードフレームに対して複数本のワイヤを一括して超音波接合し、この後、ワイヤを切断する。このような方法では、例えばチップとリードフレームの２箇所に対して同時に複数本のワイヤを一括接合することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６７３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、生産性がよく、信頼性の高い半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、導電性のワイヤを複数本に切断すると共に、前記切断によって得られた各々のワイヤを所定形状に成形し、前記成形された複数本のワイヤを一括して保持したボンディングツールを、第１の接合対象物及び第２の接合対象物に向けて相対的に移動させて、前記複数本のワイヤの各々の一端部を前記第１の接合対象物及び前記第２の接合対象物のいずれか一方に接触させ、前記ワイヤの一端部と、前記第１の接合対象物及び前記第２の接合対象物のいずれか一方との接触部に対して振動と圧力を加えて、前記複数本のワイヤの前記一端部を前記第１の接合対象物及び前記第２の接合対象物のいずれか一方に対して一括して接合させ、前記ワイヤの他端部を、前記第１の接合対象物及び前記第２の接合対象物の他方に対して導電性接合材によって接合させることを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。  
また、本発明の他の一態様によれば、導電性のワイヤを複数本に切断すると共に、前記切断によって得られた各々のワイヤを所定形状に成形し、前記成形された複数本のワイヤを一括して保持したボンディングツールを、第１の接合対象物及び第２の接合対象物に向けて相対的に移動させて、前記複数本のワイヤの各々の一端部を前記第１の接合対象物に接触させると共に前記複数本のワイヤの各々の他端部を前記第２の接合対象物に接触させ、前記ワイヤの一端部と前記第１の接合対象物との接触部および前記ワイヤの他端部と前記第２の接合対象物との接触部に対して振動と圧力を加えて、前記複数本のワイヤを前記第１の接合対象物及び前記第２の接合対象物の２箇所に対して同時に一括して接合させることを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。  
また、本発明のさらに他の一態様によれば、第１の接合対象物と、第２の接合対象物と、各々の一端部が前記第１の接合対象物及び前記第２の接合対象物のいずれか一方に対して金属原子の原子間結合により接合され、各々の他端部が前記第１の接合対象物及び前記第２の接合対象物の他方に対して導電性接合材によって接合された複数本の導電性のワイヤと、を備えたことを特徴とする半導体装置が提供される。  
また、本発明のさらに他の一態様によれば、第１の接合対象物と、第２の接合対象物と、各々の一端部が前記第１の接合対象物に対して金属原子の原子間結合により接合されると共に導電性接合材によっても接合され、各々の他端部が前記第２の接合対象物に対して金属原子の原子間結合により接合されると共に導電性接合材によっても接合された複数本の導電性のワイヤと、を備えたことを特徴とする半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、生産性がよく、信頼性の高い半導体装置の製造方法及び半導体装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の模式図。
【図２】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるワイヤの切断及び成形工程を示す模式図。
【図３】本発明の実施形態に係る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で用いるボンディングツールの模式図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る半導体装置の模式図。
【図５】本発明の第３実施形態に係る半導体装置の模式図。
【図６】本発明の実施形態に係る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で用いるボンディングツールの模式図。
【図７】本発明の第４実施形態に係る半導体装置の模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
［第１実施形態］
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置の模式平面図を示し、図１（ｂ）は同半導体装置の模式断面図を示す。
【００１１】
本実施形態に係る半導体装置は、第１の接合対象物としての半導体チップ２１と、第２の接合対象物としてのリードフレーム４０とが、複数本のワイヤ１０で接続された構造を有する。
【００１２】
半導体チップ２１は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）構造を有し、ゲートオン時、表裏面にそれぞれ形成された２つの主電極を通じて、チップの厚み方向に主電流を流す縦型デバイスである。
【００１３】
半導体チップ２１の第１の主面には、ソース電極２３とゲート電極２４とが互いに離間して形成されている。ソース電極２３の面積はゲート電極２４の面積より広く、ソース電極２３は半導体チップ２１の第１の主面に広い範囲にわたって形成されている。第１の主面におけるソース電極２３及びゲート電極２４以外の部分は絶縁膜で覆われている。
【００１４】
半導体チップ２１における第１の主面の反対側の第２の主面には、ドレイン電極２２が形成されている。ドレイン電極２２は、第２の主面の全面にわたって形成されている。
【００１５】
半導体チップ２１は、半導体チップ２１よりも平面サイズが大きなリードフレーム２６上に搭載されている。リードフレーム２６に対して、半導体チップ２１のドレイン電極２２が、はんだ２５によって接合されている。これにより、ドレイン電極２２は、リードフレーム２６と電気的に接続されている。
【００１６】
ゲート電極２４は、１本のワイヤ３０によってリードフレーム３１と電気的に接続されている。ワイヤ３０の一端部は、超音波振動を利用した接合法により、ゲート電極２４に対して接合されている。すなわち、ワイヤ３０に含まれる金属とゲート電極２４に含まれる金属とが原子間結合された構造となっている。同様に、ワイヤ３０の他端部は、超音波振動を利用した接合法により、リードフレーム３１に対して接合されている。すなわち、ワイヤ３０に含まれる金属とリードフレーム３１に含まれる金属とが原子間結合された構造となっている。
【００１７】
ソース電極２３は、複数本のワイヤ１０によってリードフレーム４０と電気的に接続されている。複数本のワイヤ１０の各々の一端部１１は、超音波振動を利用した接合法により、ソース電極２３に対して接合されている。すなわち、ワイヤ１０に含まれる金属とソース電極２３に含まれる金属とが原子間結合された構造となっている。同様に、複数本のワイヤ１０の各々の他端部１３は、超音波振動を利用した接合法により、リードフレーム４０に対して接合されている。すなわち、ワイヤ１０に含まれる金属とリードフレーム４０に含まれる金属とが原子間結合された構造となっている。
【００１８】
ワイヤ１０、３０は、導電性を有し、例えば銅、銅合金からなる。あるいは、金、アルミニウムのワイヤを用いてもよい。
【００１９】
リードフレーム２６、リードフレーム３１およびリードフレーム４０は、例えば銅または銅合金からなり、互いに離間し電気的に絶縁されている。
【００２０】
半導体チップ２１及びワイヤ１０、３０は、樹脂５０（図１において２点鎖線で表す）によって封止されている。ワイヤ３０とゲート電極２４との接合部、ワイヤ３０とリードフレーム３１との接合部、ワイヤ１０とソース電極２３との接合部、およびワイヤ１０とリードフレーム４０との接合部は、樹脂５０で覆われて保護されている。
【００２１】
リードフレーム２６の下面、リードフレーム３１、４０の端部は、封止樹脂５０から露出し、その露出部分を通じて、外部回路との電気的接続が可能となっている。
【００２２】
本実施形態に係る半導体装置は、電力制御用のパワーデバイス用途に適している。パワーデバイスでは２つの主電極を通じて大電流を流す必要がある。本実施形態では、ドレイン電極２２は、はんだ２５を介して比較的広い面積でもってリードフレーム２６に対して接合されているため、ドレイン電極２２を通じて大電流を半導体チップ２１に供給することができる。さらに、ソース電極２３とリードフレーム４０とを複数本のワイヤ１０によって接続することで、ソース電極２３とリードフレーム４０との間の電流経路の断面積の増大を図れ、その電流経路を通じてソース電極２３から大電流を取り出すことができる。なお、図１では６本のワイヤ１０を例示しているが、ワイヤ１０の本数は、流す電流の大きさに依存する。
【００２３】
また、ワイヤは板状のコネクタに比べて細いため、温度変化による伸縮に起因する接合部へのストレスを小さくすることができ、高い接合信頼性が得られる。また、銅材料を使ったコネクタは剛体であるのに対して、銅ワイヤヤは細くクッション性を有することから、このことも接合部に加わるストレス緩和に貢献する。
【００２４】
また、例えばアルミニウムリボンに比べて、銅ワイヤは大幅に安価である。さらに、アルミニウムリボンは断面積が広く、温度変化による伸縮に起因する接合部へのストレスが大きくなりがちであるが、銅ワイヤではそのストレスを小さくでき、高い接合信頼性が得られる。
【００２５】
次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
【００２６】
まず、半導体ウェーハに対して各種処理を行い、例えばＭＯＳＦＥＴ構造や電極などを形成する。その後、半導体ウェーハをダイシングして、複数の半導体チップ２１に個片化する。そして、個片化された半導体チップ２１のドレイン電極２２を、はんだ２５を介してリードフレーム２６に接合させる。例えば、リードフレーム２６上にペースト状のはんだ２５を供給した後、その上に半導体チップ２１を搭載し、はんだ２５を溶融させることで、半導体チップ２１とリードフレーム２６とをはんだ２５を介して接合させる。
【００２７】
その後、ワイヤボンディング工程が行われる。ソース電極２３とリードフレーム４０とのワイヤボンディングを先に行った後、ゲート電極２４とリードフレーム３１とのワイヤボンディングを行う。ゲート側のボンディングワイヤはソース側に比べて細いため、ゲート側のワイヤボンディングを先に行ってしまうとソース側のワイヤボンディング時にストレスがかかる懸念がある。このため、先にソース側のワイヤボンディングを行うことが望ましい。
ゲート電極２４とリードフレーム３１とを１本のワイヤ３０で接続するワイヤボンディングは、既存のボンディングツールを使って従来と同様に行うことができる。本実施形態では、ソース電極２３とリードフレーム４０とを複数本のワイヤ１０を使って接続する方法に特徴がある。以下、その工程を中心に説明する。
【００２８】
まず、図２（ａ）に示す１本の長いワイヤ１０を、所定長さの複数本のワイヤ１０に切断する。ワイヤ１０は、例えば直径が１００（μｍ）ほどの断面円形状の銅ワイヤである。
【００２９】
図２（ｂ）に、所定長さに切断された１本のワイヤ１０を示す。次に、この所定長さに切断されたワイヤ１０を所定形状に成形する。この成形にあたっては、例えば成形型を用いることができる。すなわち、上型と下型とに間に直線状のワイヤ１０を挟んで、そのワイヤ１０を所定形状に成形する方法を用いることができる。
【００３０】
図２（ｃ）に、成形後のワイヤ１０を示す。成形後のワイヤ１０は、接合対象物に対して接合される両端部１１、１３と、これら両端部１１、１３の間の中間部１２とを有する。中間部１２は上に凸状に屈曲もしくは湾曲している。このため、その中間部１２が応力を吸収して、両端部１１、１３と接合対象物との接合部に対するストレスを緩和することができる。両端部１１、１３の上面は平坦に形成されている。
【００３１】
次に、成形されたワイヤ１０を、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、ボンディングツール６０に保持する。図３（ｃ）は、図３（ｂ）のボンディングツール６０を左側から見た図に対応する。また、図３（ａ）は、ボンディングツール６０を下側から見た平面図に対応する。
【００３２】
ボンディングツール６０の下面側には、図３（ａ）に示すように、複数のスリット６２が形成されている。各スリット６２は、図３（ｂ）に示す吸引孔６３とつながっている。ボンディングツール６０における各スリット６２の長手方向両端より外側の部分には凸部６１ａと凸部６１ｂが設けられている。凸部６１ａは、スリット６２の長手方向の一方の端部側に設けられ、凸部６１ｂは他方の端部側に設けられている。また、凸部６１ｂは、スリット６２の長手方向に沿う方向に、複数並んで設けられている。凸部６１ａ、６１ｂの断面は、例えば逆台形状に形成されている。
ボンディングツール６０は超音波振動の発生源及びその振動の伝達部材（いずれも図示せず）と連結されている。また、吸引孔６３は、図示しない真空吸引機構に通じている。
【００３３】
ワイヤ１０は、その中間部１２がスリット６２内にはまり込んだ状態で保持される。吸引孔６３を通じた吸引動作により中間部１２がスリット６２の底に当接し、一方の端部１１は、図３（ｃ）に示すように、スリット６２の短手方向で隣り合う凸部６１ａ間に挟み込まれる。他方の端部１３も、同様に、スリット６２の短手方向で隣り合う凸部６１ｂ間に挟み込まれる。１つのボンディングツール６０あたり、複数のスリット６２、凸部６１ａおよび凸部６１ｂを形成していることから、ボンディングツール６０に複数のワイヤ１０を一括して保持させることができる。
【００３４】
ボンディングツール６０は、複数のワイヤ１０を保持した状態で、接合対象物である半導体チップ２１及びリードフレーム４０に対して相対的に移動される。例えば、保持部材上に静止体として保持された半導体チップ２１及びリードフレーム４０に対して、上方からボンディングツール６０を降下させていく。
【００３５】
ボンディングツール６０を半導体チップ２１及びリードフレーム４０に対して降下させることで、ボンディングツール６０に保持された複数本のワイヤ１０の各々の一端部１１を半導体チップ２１のソース電極２３に接触させると共に、各々の他端部１３をリードフレーム４０に接触させる。
【００３６】
そして、ボンディングツール６０をさらに降下させて、ワイヤ１０の両端部１１、１３をそれぞれソース電極２３とリードフレーム４０に圧接させ、且つその圧接部に超音波振動を印加する。図３（ｂ）において、矢印Ａは超音波振動の振動方向を表す。このとき、ワイヤ１０の一端部１１は隣り合う凸部６１ａ間に挟まれ、凸部６１ａの側面（傾斜面）に圧接し、他端部１３は隣り合う凸部６１ｂ間に挟まれ、凸部６１ｂの側面（傾斜面）に圧接していることから、ワイヤ１０は滑らず、確実に圧接部に超音波振動を伝えることができる。
【００３７】
ワイヤ１０の一端部１１とドレイン電極２３との接触部およびワイヤ１０の他端部１３とリードフレーム４０との接触部に、ボンディングツール６０の凸部６１ａ及び凸部６１ｂで圧力を加えつつ圧接面に平行な方向Ａに振動する超音波振動を印加することで、圧接面の凹凸、汚れ、酸化物などが除去され、塑性流動により、ワイヤ１０とソース電極２３に含まれる金属原子どうしが原子間結合し、ワイヤ１０とリードフレーム４０に含まれる金属原子どうしが原子間結合する。
【００３８】
そして、本実施形態では、複数本のワイヤ１０を一括して接合対象物に対して接合させることができる。なおかつ、予めワイヤ１０を所定長さに切断し所定形状に成形しておくことで、半導体チップ２１とリードフレーム４０の２箇所に対して同時に複数本のワイヤ１０を一括して接合させることができる。これにより、生産性を大幅に向上できる。
【００３９】
また、ワイヤ１０を１本１本別々にボンディングする場合、先にボンディングしたワイヤにボンディングツールがぶつからないように、各ワイヤ１０間の間隔を広くとる必要がある。これに対して本実施形態では、複数本のワイヤ１０を一括保持する１つのボンディングツール６０で複数本のワイヤ１０を一括してボンディングするため、１本１本別々にボンディングする場合よりも、各ワイヤ１０間の間隔を狭くしてワイヤ本数の増大を図れる。これにより、複数本のワイヤ１０を介した電流経路の抵抗をより低減でき、また複数本のワイヤ１０の接合部分の面積の低減を図れる。
【００４０】
［第２実施形態］
次に、図４（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置の模式平面図を示し、図４（ｂ）は同半導体装置の模式断面図を示す。なお、上記第１実施形態と同じ要素については同じ符号を付している。
【００４１】
本実施形態においても、半導体チップ２１のソース電極２３とリードフレーム４０とを、複数本のワイヤ１０で接続することで、ソース電極２３とリードフレーム４０との間の電流経路の抵抗を低減できる。
【００４２】
本実施形態では、ワイヤ１０の端部１３とリードフレーム４０とは超音波接合により金属原子の原子間結合となっているのに対して、端部１１とソース電極２３とは、導電性接合材としてのはんだ３５を介しての接合となっている。
【００４３】
以下、本実施形態におけるワイヤ１０の接合方法について説明する。
【００４４】
本実施形態においても、ワイヤ１０を所定長さの複数本に切断した後、各々のワイヤ１０を図２（ｃ）に示すように成形する。
【００４５】
そして、成形されたワイヤ１０を、図６（ａ）に示すように、ボンディングツール６０に保持する。吸引孔６３を通じた吸引動作によりワイヤ１０の中間部１２がスリット６２の底に当接する。本実施形態においては、スリット６２の長手方向の一端部側にのみ凸部６１ｂが設けられている。したがって、ワイヤ１０の一方の端部１３は凸部６１ｂ間に挟まれて凸部６１ｂの側面（傾斜面）に圧接するが、他方の端部１１はボンディングツール６０とは接触せず、その端部１１とボンディングツール６０の下端部との間には隙間が形成される。
【００４６】
次に、複数のワイヤ１０を保持したボンディングツール６０を、静止体として保持された半導体チップ２１及びリードフレーム４０に対して降下させていき、複数本のワイヤ１０の各々の端部１３をリードフレーム４０に接触させる。さらに、ボンディングツール６０を降下させて、ワイヤ１０の端部１３をリードフレーム４０に対して圧接させ、且つその圧接部に超音波振動を印加する。
【００４７】
ワイヤ１０の端部１３とリードフレーム４０との接触部に、ボンディングツール６０の凸部６１ｂで圧力を加えつつ圧接面に平行な方向に振動する超音波振動を印加することで、塑性流動によりワイヤ１０とリードフレーム４０に含まれる金属原子どうしが原子間結合する。本実施形態においても、複数本のワイヤ１０を一括して接合対象物に対して接合させることができるので、生産性を大幅に向上できる。
【００４８】
ワイヤ１０の端部１３と、リードフレーム４０との超音波接合の後、他方の端部１１を、はんだ３５を介して半導体チップ２１のソース電極２３に接合させる。このとき、複数本のワイヤ１０の各々の端部１３はすでにリードフレーム４０に対して接合され、複数本のワイヤ１０は片持ち支持された状態になっている。したがって、複数本のワイヤ１０の他方の端部１１は、ソース電極２３に対して自然と位置決めされて搭載され、溶融したはんだ３５によるワイヤ１０の位置ずれや、浮き上がってソース電極２３に対して接触不良となることを回避できる。
【００４９】
例えば、予めペースト状のはんだ３５をソース電極２３上に供給しておいて、端部１１の搭載後、はんだ３５を溶融させて両者を接合させる。あるいは、端部１３の超音波接合後、これによって位置決めされた端部１１と、ソース電極２３との接触部に、はんだ３５を供給することで両者を接合してもよい。また、はんだ３５の密着性を高めるため、例えばアルミニウムからなるソース電極２３の表面に、めっき法によりニッケル、金などの金属膜を形成している。
【００５０】
本実施形態では、ワイヤ１０の端部１３とリードフレーム４０との接合にのみ超音波接合を適用する。したがって、接合対象の材料の組み合わせは１つの組み合わせだけを考慮すればよい。例えば、ワイヤ１０は銅からなり、リードフレーム４０は銅からなるため、銅と銅との接合条件のみを考えればよい。銅（ワイヤ１０）とアルミニウム（ソース電極２３）との接合条件を考慮する必要はない。この結果、振動パワー、振動数、振動印加時間、押し付ける圧力などの超音波接合条件の緩和とマージン（ばらつき許容量）の拡大を図れ、このことも生産性の向上に貢献する。ワイヤ１０の端部１３とリードフレーム４０とは同じ銅どうしの接合となるため、原子間結合力によって高い接合強度が得られる。
【００５１】
また、半導体チップ２１側に対して振動や押圧力を加えないので、半導体チップ２１へのダメージを回避して製品信頼性を向上できる。特に、銅ワイヤは金やアルミニウムのワイヤに比べて硬いため、超音波接合時の押圧力もしくは衝撃力が大きくなる傾向にあり、この点でも半導体チップ２１側に対して超音波接合を行わないことは好ましい。
【００５２】
また、はんだ３５は複数のワイヤ１０間にも広がって形成される。このため、ワイヤ１０とソース電極２３とが直接接する面積よりも広いパッド状のはんだ３５を介して、ワイヤ１０の端部１１がソース電極２３に対して接合された構造となり、その部分の電流容量をより増大できる。
【００５３】
［第３実施形態］
次に、図５（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る半導体装置の模式平面図を示し、図５（ｂ）は同半導体装置の模式断面図を示す。なお、前述した実施形態と同じ要素については同じ符号を付している。
【００５４】
本実施形態においても、半導体チップ２１のソース電極２３とリードフレーム４０とを、複数本のワイヤ１０で接続することで、ソース電極２３とリードフレーム４０との間の電流経路の抵抗を低減できる。
【００５５】
本実施形態では、ワイヤ１０の端部１１と半導体チップ２１のソース電極２３とは超音波接合により金属原子の原子間結合となっているのに対して、端部１３とリードフレーム４０とは、はんだ３６を介しての接合となっている。
【００５６】
以下、本実施形態におけるワイヤ１０の接合方法について説明する。
【００５７】
本実施形態においても、所定長さに切断され図２（ｃ）に示すように成形されたワイヤ１０を、図６（ｂ）に示すように、ボンディングツール６０に保持する。吸引孔６３を通じた吸引動作によりワイヤ１０の中間部１２がスリット６２の底に当接する。本実施形態においては、図６（ａ）とは逆に凸部６１ａのみが設けられており、ワイヤ１０の一方の端部１１は凸部６１ａ間に挟まれて凸部６１ａの側面（傾斜面）に圧接するが、他方の端部１３はボンディングツール６０とは接触せず、その端部１３とボンディングツール６０の下端部との間には隙間が形成される。
【００５８】
次に、複数のワイヤ１０を保持したボンディングツール６０を、静止体として保持された半導体チップ２１及びリードフレーム４０に対して降下させていき、複数本のワイヤ１０の各々の端部１１をソース電極２３に接触させる。さらに、ボンディングツール６０を降下させて、ワイヤ１０の端部１１をソース電極２３に対して圧接させ、且つその圧接部に超音波振動を印加する。
【００５９】
ワイヤ１０の端部１１とソース電極２３との接触部に、ボンディングツール６０の凸部６１ａで圧力を加えつつ圧接面に平行な方向に振動する超音波振動を印加することで、塑性流動によりワイヤ１０とソース電極２３に含まれる金属原子どうしが原子間結合する。本実施形態においても、複数本のワイヤ１０を一括して接合対象物に対して接合させることができるので、生産性を大幅に向上できる。
【００６０】
ワイヤ１０の端部１１とソース電極２３との超音波接合の後、他方の端部１３を、はんだ３６を介してリードフレーム４０に接合させる。このとき、複数本のワイヤ１０の各々の端部１１はすでに半導体チップ２１のソース電極２３に対して接合され、複数本のワイヤ１０は片持ち支持された状態になっている。したがって、複数本のワイヤ１０の他方の端部１３は、リードフレーム４０に対して自然と位置決めされて搭載され、溶融したはんだ３６によるワイヤ１０の位置ずれや、浮き上がってリードフレーム４０に対して接触不良となることを回避できる。
【００６１】
例えば、予めペースト状のはんだ３６をリードフレーム４０上に供給しておいて、端部１３の搭載後、はんだ３６を溶融させて両者を接合させる。あるいは、端部１１の超音波接合後、これによって位置決めされた端部１３と、リードフレーム４０との接触部に、はんだ３６を供給することで両者を接合してもよい。
【００６２】
本実施形態では、ワイヤ１０の端部１１とソース電極２３との接合にのみ超音波接合を適用する。したがって、接合対象の材料の組み合わせは１つの組み合わせだけを考慮すればよい。例えば、ワイヤ１０は銅からなり、ソース電極２３はアルミニウムからなるため、銅とアルミニウムとの接合条件のみを考えればよい。ワイヤ１０とリードフレーム４０との銅どうしの接合条件は考慮する必要がない。この結果、振動パワー、振動数、振動印加時間、押し付ける圧力などの超音波接合条件の緩和とマージン（ばらつき許容量）の拡大を図れ、このことも生産性の向上に貢献する。
【００６３】
また、はんだ３５は複数のワイヤ１０間にも広がって形成される。このため、ワイヤ１０とリードフレーム４０とが直接接する面積よりも広いパッド状のはんだ３６を介して、ワイヤ１０の端部１３がリードフレーム４０に対して接合された構造となり、その部分の電流容量をより増大できる。
【００６４】
［第４実施形態］
次に、図７（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る半導体装置の模式平面図を示し、図７（ｂ）は同半導体装置の模式断面図を示す。なお、前述した実施形態と同じ要素については同じ符号を付している。
【００６５】
本実施形態においても、半導体チップ２１のソース電極２３とリードフレーム４０とを、複数本のワイヤ１０で接続することで、ソース電極２３とリードフレーム４０との間の電流経路の抵抗を低減できる。
【００６６】
本実施形態では、ワイヤ１０の端部１１とソース電極２３とが、超音波接合による金属原子の原子間結合で接合されると共にはんだ３５によっても接合されている。ワイヤ１０の端部１３とリードフレーム４０も、超音波接合による金属原子の原子間結合で接合されると共にはんだ３６によっても接合されている。
【００６７】
ワイヤ１０と接合対象物との接合部を、超音波接合とはんだ接合と併用した接合構造にすることで、高い接合強度が得られ、接合信頼性がより向上する。
【００６８】
以下、本実施形態におけるワイヤ１０の接合方法について説明する。
【００６９】
本実施形態においても、ワイヤ１０を所定長さの複数本に切断した後、各々のワイヤ１０を図２（ｃ）に示すように成形する。
【００７０】
そして、成形されたワイヤ１０を、図３（ｂ）に示すように、ボンディングツール６０に保持する。吸引孔６３を通じた吸引動作によりワイヤ１０の中間部１２がスリット６２の底に当接し、一端部１１は図３（ｃ）に示すように凸部６１ａ間に挟まれて凸部６１ａの側面（傾斜面）に圧接し、同様に、他端部１３は凸部６１ｂ間に挟まれて凸部６１ｂの側面（傾斜面）に圧接する。
【００７１】
次に、複数のワイヤ１０を保持したボンディングツール６０を、静止体として保持された半導体チップ２１及びリードフレーム４０に対して降下させていき、複数本のワイヤ１０の各々の両端部１１、１３を、それぞれソース電極２３とリードフレーム４０に接触させる。さらに、ボンディングツール６０を降下させて、ワイヤ１０の両端部１１、１３を、それぞれ、ソース電極２３とリードフレーム４０に対して圧接させ、且つその圧接部に超音波振動を印加する。
【００７２】
ワイヤ１０の端部１１とソース電極２３との接触部、およびワイヤ１０の端部１３とリードフレーム４０との接触部に、ボンディングツール６０の凸部６１ａ及び凸部６１ｂで圧力を加えつつ圧接面に平行な方向に振動する超音波振動を印加することで、塑性流動により、ワイヤ１０とソース電極２３に含まれる金属原子どうしが原子間結合し、ワイヤ１０とリードフレーム４０に含まれる金属原子どうしが原子間結合する。
【００７３】
本実施形態においても、複数本のワイヤ１０を一括して接合対象物に対して接合させることができる。なおかつ、予めワイヤ１０を所定長さに切断し所定形状に成形しておくことで、半導体チップ２１とリードフレーム４０の２箇所に対して同時に複数本のワイヤ１０を一括して接合させることができる。これにより、生産性を大幅に向上できる。
【００７４】
ワイヤ１０の超音波接合後、さらに、はんだ接合が行われる。このとき、複数本のワイヤ１０の両端部１１、１３はそれぞれソース電極２３とリードフレーム４０に対して接合された状態になっている。したがって、溶融したはんだ３５、３６によるワイヤ１０の位置ずれや、ワイヤ１０が浮き上がってソース電極２３やリードフレーム４０に対して接触不良となることを回避できる。
【００７５】
はんだ接合にあたって、予めペースト状のはんだをソース電極２３及びリードフレーム４０上に供給しておくと、超音波接合時、ワイヤ１０の両端部がはんだに阻害されてソース電極２３やリードフレーム４０の表面に到達せず、接合不良になることが懸念される。したがって、ワイヤ１０の両端部を超音波接合した後に、その接合部に対してはんだ３５、３６を供給することではんだ接合を行うのが好ましい。
【００７６】
はんだ３５、３６は複数のワイヤ１０間にも広がって形成されるため、広いパッド状のはんだ３５、３６を介して、ワイヤ１０の両端部１１、１３がそれぞれソース電極２３とリードフレーム４０に対して接合された構造となり、その部分の電流容量をより増大できる。
【００７７】
本実施形態では、超音波接合とはんだ接合とを併用した接合構造にしている。したがって、先に行われる超音波接合では必ずしも強固な接合状態を得る必要はない。超音波接合は、はんだ接合時のワイヤ１０の位置ずれや浮き上がりを防ぐ仮固定の役割も担う。したがって、超音波接合条件を厳密に設定する必要はなく、超音波接合条件の緩和とマージン（ばらつき許容量）の拡大を図れる。例えば、半導体チップ２１と接合されるワイヤ１０の端部１１に対しては、加える圧力や振動パワーを低めに設定することで、半導体チップ２１の信頼性向上が図れる。
【００７８】
超音波接合は、ワイヤ１０の両端部に対して行うことに限らず、いずれか一方の端部に対してのみ行ってもよい。ワイヤ１０のいずれか一方の端部が仮接合されていれば、はんだ接合時に他方の端部は必然と位置決めされた状態となり、且つ溶融したはんだによるワイヤ１０の位置ずれや浮き上がりを防ぐことができる。
【００７９】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００８０】
前述した実施形態では、導電性接合材として、はんだを例示したが、樹脂に金属粉もしくは金属粒子を混合させたものなど、他の導電性接合材を用いてもよい。
【００８１】
また、複数本のワイヤによって接続する２つの対象物は、半導体チップとリードフレームに限らない。例えば、複数本のワイヤによる２つの半導体チップどうしの接続、複数本のワイヤによる半導体チップと回路基板との接続などにも本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１０…ワイヤ、２１…半導体チップ、２６，３１，４０…リードフレーム、２５，３５，３６…はんだ、６０…ボンディングツール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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