(57)【要約】  第１ボンド点と第２ボンド点とが接続されるワイヤループを有する半導体装置の製造方法であって、ワイヤ４２を繰り出しながらボンディングツール４０を上昇させるとともに第２ボンド点から第１ボンド点側に向かう方向に移動させて、ボンディングツール４０の先端から延出したワイヤ４２のうち第２ボンド点付近において屈曲する被切断部９２を形成し、ボンディングツール４０を下降させるとともにボンディングツール４０の先端をワイヤに押し当てながらワイヤの被切断部９２まで移動させ、ボンディングツール４０を第２ボンド点に向かって鉛直方向に下降させて加圧することによってワイヤの被切断部９２を薄くし、ワイヤ４２を繰り出しながらボンディングツール４０を上昇させ、ボンディングツール４０を第１ボンド点及び第２ボンド点から離れる方向であって第１ボンド点と第２ボンド点とを結ぶワイヤ方向に沿って移動させワイヤを被切断部９２で切断することによって、ボンディングツール４０の先端にワイヤテール４３を形成することを含む。これにより、簡便かつ効率的にワイヤテールの長さを一定に調整することができる。
2015125670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ボンド点と第２ボンド点とが接続されるワイヤループを有する半導体装置の製造方法であって、
ボンディングツールに挿通されたワイヤを前記第１ボンド点にボンディングする第１ボンディング工程と、
前記ワイヤを繰り出しながら前記ワイヤをルーピングするワイヤルーピング工程と、
前記ワイヤを第２ボンド点にボンディングする第２ボンディング工程と、
前記ワイヤを繰り出しながら前記ボンディングツールを上昇させるとともに前記第２ボンド点から前記第１ボンド点側に向かう方向に移動させて、前記ボンディングツールの先端から延出したワイヤのうち前記第２ボンド点付近において屈曲する被切断部を形成する被切断部形成工程と、
前記ボンディングツールを下降させるとともに前記ボンディングツールの先端を前記ワイヤに押し当てながら前記ワイヤの被切断部まで移動させるボンディングツール移動工程と、
前記ボンディングツールを前記第２ボンド点に向かって鉛直方向に下降させて加圧することによって前記ワイヤの被切断部を薄くする薄肉部形成工程と、
前記ワイヤを繰り出しながら前記ボンディングツールを上昇させるボンディングツール上昇工程と、
前記ボンディングツールを前記第１ボンド点及び前記第２ボンド点から離れる方向であって前記第１ボンド点と前記第２ボンド点とを結ぶワイヤ方向に沿って移動させ前記ワイ
ヤを被切断部で切断することによって、前記ボンディングツールの先端にワイヤテールを形成するワイヤテール形成工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記被切断部形成工程において、前記ボンディングツールを第１高さまで上昇させ、
前記ボンディングツール移動工程において、前記ボンディングツールを前記第１の高さよりも低い第２高さに下降させて、当該第２高さにおいて、前記ボンディングツールをその先端を前記ワイヤに押し当てながら前記ワイヤの被切断部まで移動させ、
前記薄肉部形成工程において、前記ボンディングツールを前記第２高さよりも低い第３高さまで加圧する、請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記ボンディングツール移動工程において、前記ボンディングツールの先端を、前記ワイヤのうち前記第２ボンド点よりも前記第１ボンド点側付近に押し当てる、請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記薄肉部形成工程において、前記ボンディングツールを前記第３の高さに維持しながら前記ワイヤ方向に沿って移動させる、請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
ワイヤテールが第１ボンド点としてボンディングされた第１電極と、
第２ボンド点としてワイヤがボンディングされた第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間を接続するために所定形状に延出されたワイヤループと
を備え、
前記ワイヤループは、前記第１電極との第１接合部を有し、
前記ワイヤループのうち前記第１接合部側の第１先端部は、前記第１電極の平面視における領域内に配置され、かつ、前記第１接合部と一体となってワイヤ径よりも薄い薄肉部を構成するように形成された、半導体装置。
【請求項６】
前記ワイヤループにおける前記第１電極から立ち上がる部分には、凹部が形成されている、請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１電極は、半導体チップに設けられており、前記第１電極の前記領域は前記半導体チップ上に形成されたパッシベーション膜から露出した領域であり、
前記第２電極は、前記半導体チップが搭載された基板に設けられた、請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】
第１ボンド点と第２ボンド点とがワイヤで接続されるワイヤループを有する半導体装置を製造するワイヤボンディング装置であって、
ボンディング領域内のＸＹ平面及びＺ方向を自在に移動可能なボンディングアームと、
前記ボンディングアームの先端に取り付けられた超音波ホーンと、
前記超音波ホーンの一端に取り付けられ、その内部に挿通されたワイヤをボンディング対象である第１ボンド点と第２ボンド点とに押圧するボンディングツールと、
前記ボンディングツールの動作を制御する制御部とを含み、
前記制御部が、
前記ワイヤを繰り出しながら前記ボンディングツールを上昇させるとともに前記第２ボンド点から前記第１ボンド点側に向かう方向に移動させて、前記ボンディングツールの先端から延出したワイヤのうち前記第２ボンド点付近に屈曲してなる被切断部を形成する工程と、
前記ボンディングツールを下降させるとともに前記ボンディングツールの先端を前記ワイヤに押し当てながら前記ワイヤの被切断部まで移動させる工程と、
前記ボンディングツールを加圧することによって前記ワイヤの被切断部を薄くする工程と、
前記ワイヤを繰り出しながら前記ボンディングツールを上昇させる工程と、
前記ボンディングツールを前記第２ボンド点から離れる方向に移動させ前記ワイヤを被切断部で切断することによって、前記ボンディングツールの先端にワイヤテールを形成する工程とを実行可能に構成された、ワイヤボンディング装置。
【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、半導体装置及びワイヤボンディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造する場合において、例えば半導体チップの電極と基板の電極とをワイヤによって電気的に接続するワイヤボンディングが広く用いられている。ワイヤボンディング方法の一態様としては、ワイヤ先端にボールを形成せずにボンディング対象にワイヤを接続するウェッジボンディング方式が知られている。ウェッジボンディング方式によれば、第１ボンド点と第２ボンド点との間をワイヤで接続した後、ボンディングツールの先端から延出したワイヤの一部を切断して、ボンディングツールの先端に次のワイヤボンディングのためのワイヤテールを形成し、ボール形成工程を行うことなく当該ワイヤテールをそのまま次の第１ボンド点にボンディングする。【０００３】
しかしながら、第１ボンド点を半導体チップの電極とした場合、第１ボンド点にボンディングした後のワイヤテールの先端が、半導体チップ上の隣接する電極やパッシベーション膜に接触してしまい、これによって半導体チップが損傷あるいは不良となってしまう場合があった。【０００４】
このような問題を解決するために、例えば特許文献１に記載されたように、ワイヤテールの先端を上方に曲げるための部材（型）を用意し、第１ボンド点へのボンディングを行う前にボンディングツールを当該部材上に移動させてワイヤテールの形状を整える手法があるが、ワイヤボンディングを行うたびにボンディングツールを移動させる必要があり、簡便かつ効率的な製造方法とは言い難かった。あるいは、このような問題は第１ボンド点においてのみ生じ得ることに鑑みて、ボンディング順番を逆にした逆ボンディングによって解決することも考えられるが、ボンディング順番が制約されてしまい、ワイヤボンディング方法の設計自由度が高いとは言えなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３１８２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題を解決することができる半導体装置の製造方法、半導体装置及びワイヤボンディング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様にかかる半導体装置の製造方法は、第１ボンド点と第２ボンド点とが接続されるワイヤループを有する半導体装置の製造方法であって、ボンディングツールに挿通されたワイヤを第１ボンド点にボンディングする第１ボンディング工程と、ワイヤを繰り出しながらワイヤをルーピングするワイヤルーピング工程と、ワイヤを第２ボンド点にボンディングする第２ボンディング工程と、ワイヤを繰り出しながらボンディングツールを上昇させるとともに第２ボンド点から第１ボンド点側に向かう方向に移動させて、ボンディングツールの先端から延出したワイヤのうち第２ボンド点付近において屈曲する被切断部を形成する被切断部形成工程と、ボンディングツールを下降させるとともにボンディングツールの先端をワイヤに押し当てながらワイヤの被切断部まで移動させるボンディングツール移動工程と、ボンディングツールを第２ボンド点に向かって鉛直方向に下降させて加圧することによってワイヤの被切断部を薄くする薄肉部形成工程と、ワイヤを繰り出しながらボンディングツールを上昇させるボンディングツール上昇工程と、ボンディングツールを第１ボンド点及び第２ボンド点から離れる方向であって第１ボンド点と第２ボンド点とを結ぶワイヤ方向に沿って移動させワイヤを被切断部で切断することによって、ボンディングツールの先端にワイヤテールを形成するワイヤテール形成工程と、を含む。【０００８】
上記構成によれば、ボンディングツールの先端から延出したワイヤのうち第２ボンド点付近に、ワイヤが切断されやすい状態となった被切断部を形成し、当該被切断部においてワイヤを切断することができるので、簡便かつ効率的にワイヤテールの長さを一定に調整することができる。よって、例えばワイヤテールの長さを小さくすることができ、例えば次のワイヤボンディングにおける第１ボンド点でのボンディングにおいて、ワイヤの先端部を電極の領域内に確実に配置することができ、半導体装置の狭ピッチ化及び高信頼性化を図ることができる。【０００９】
上記半導体装置の製造方法において、被切断部形成工程において、ボンディングツールを第１高さまで上昇させ、ボンディングツール移動工程において、ボンディングツールを第１の高さよりも低い第２高さに下降させて、当該第２高さにおいて、ボンディングツールをその先端をワイヤに押し当てながらワイヤの被切断部まで移動させ、薄肉部形成工程において、ボンディングツールを第２高さよりも低い第３高さまで加圧してもよい。【００１０】
上記半導体装置の製造方法において、ボンディングツール移動工程において、ボンディングツールの先端を、ワイヤのうち第２ボンド点よりも第１ボンド点側付近に押し当ててもよい。【００１１】
上記半導体装置の製造方法において、薄肉部形成工程において、ボンディングツールを第３の高さに維持しながらワイヤ方向に沿って移動させてもよい。【００１２】
本発明の一態様にかかる半導体装置は、ワイヤテールが第１ボンド点としてボンディングされた第１電極と、第２ボンド点としてワイヤがボンディングされた第２電極と、第１電極と第２電極との間を接続するために所定形状に延出されたワイヤループとを備え、ワイヤループは、第１電極との第１接合部を有し、ワイヤループのうち第１接合部側の第１先端部は、第１電極の平面視における領域内に配置され、かつ、第１接合部と一体となってワイヤ径よりも薄い薄肉部を構成するように形成されている。【００１３】
上記構成によれば、第１ボンド点からワイヤの先端部がはみ出して他の電極等に接触してしまうことを回避することができることから、半導体装置が損傷あるいは不良となってしまうことを回避又は抑えることができる。したがって、狭ピッチ（例えば千鳥状のパッド配列）に対応した信頼性の高い半導体装置を提供することができる。【００１４】
上記半導体装置において、ワイヤループにおける第１電極から立ち上がる部分には、凹部が形成されていてもよい。【００１５】
上記半導体装置において、第１電極は、半導体チップに設けられており、第１電極の領域は半導体チップ上に形成されたパッシベーション膜から露出した領域であり、第２電極は、半導体チップが搭載された基板に設けられてもよい。【００１６】
本発明の一態様にかかるワイヤボンディング装置は、第１ボンド点と第２ボンド点とがワイヤで接続されるワイヤループを有する半導体装置を製造するワイヤボンディング装置であって、ボンディング領域内のＸＹ平面及びＺ方向を自在に移動可能なボンディングアームと、ボンディングアームの先端に取り付けられた超音波ホーンと、超音波ホーンの一端に取り付けられ、その内部に挿通されたワイヤをボンディング対象である第１ボンド点と第２ボンド点とに押圧するボンディングツールと、ボンディングツールの動作を制御する制御部とを含み、制御部が、ワイヤを繰り出しながらボンディングツールを上昇させるとともに第２ボンド点から第１ボンド点側に向かう方向に移動させて、ボンディングツールの先端から延出したワイヤのうち第２ボンド点付近に屈曲してなる被切断部を形成する工程と、ボンディングツールを下降させるとともにボンディングツールの先端をワイヤに押し当てながらワイヤの被切断部まで移動させる工程と、ボンディングツールを加圧することによってワイヤの被切断部を薄くする工程と、ワイヤを繰り出しながらボンディングツールを上昇させる工程と、ボンディングツールを第２ボンド点から離れる方向に移動させワイヤを被切断部で切断することによって、ボンディングツールの先端にワイヤテールを形成する工程とを実行可能に構成されている。【００１７】
上記構成によれば、ボンディングツールの先端から延出したワイヤのうち第２ボンド点付近に、ワイヤが切断されやすい状態となった被切断部を形成し、当該被切断部においてワイヤを切断することができるので、簡便かつ効率的にワイヤテールの長さを一定に調整することができる。よって、例えばワイヤテールの長さを小さくすることができ、例えば次のワイヤボンディングにおける第１ボンド点でのボンディングにおいて、ワイヤの先端部を電極の領域内に確実に配置することができ、半導体装置の狭ピッチ化及び高信頼性化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ワイヤボンディングにおけるワイヤテールの長さを簡便かつ効率的に一定に調整することができる。よって、狭ピッチ化に対応するとともに信頼性の高い半導体装置の製造方法、半導体装置及びワイヤボンディング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本実施形態に係るワイヤボンディング装置を示した図である。
【図２】図２（Ａ）及び（Ｂ）は、本実施形態に係るワイヤボンディング装置のボンディングアームの平面における頂面図及び底面図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法のフローチャートである。
【図４】図４（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図５】図５（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図６】図６は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法に関するタイミングチャートである。
【図７】図７は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を用いて製造された半導体装置を説明するための図である。
【図８】図８（Ａ）及び（Ｂ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を用いて製造された半導体装置を説明するための図であり、図８（Ａ）が本発明を適用した一例であり、図８（Ｂ）が比較例である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の構成要素は同一又は類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施の形態に限定して解するべきではない。
【００２１】
図１は、本実施形態に係るワイヤボンディング装置を示した図であり、図２は、ワイヤボンディング装置におけるボンディングアームの一部拡大図であり、図２（Ａ）は、ボンディングアームの頂面図、図２（Ｂ）は、ボンディングアームの底面図である。
【００２２】
図１に示すように、ワイヤボンディング装置１は、ＸＹ駆動機構１０、ボンディングアーム２０、超音波ホーン３０、ボンディングツール４０、荷重センサ５０、超音波振動子６０及び制御部８０を備える。
【００２３】
ＸＹ駆動機構１０はＸＹ軸方向（平面方向）に移動可能に構成されており、ＸＹ駆動機構（リニアモータ）１０には、ボンディングアーム２０をＺ軸方向（上下方向）に移動可能なＺ駆動機構（リニアモータ）１２が設けられている。ボンディングアーム２０は、ボンディング領域内のＸＹ平面及びＺ方向を自在に移動可能に構成されている。
【００２４】
ボンディングアーム２０は、支軸１４に支持され、ＸＹ駆動機構１０に対して揺動自在に構成されている。ボンディングアーム２０は、ＸＹ駆動機構１０から、ボンディング対象物１００が置かれたボンディングステージ１６に延出するように略直方体に形成されている。ボンディングアーム２０は、ＸＹ駆動機構１０に取り付けられるアーム基端部２２と、アーム基端部２２の先端側に位置して超音波ホーン３０が取り付けられるアーム先端部２４と、アーム基端部２２とアーム先端部２４とを連結して可撓性を有する連結部２３とを備える。この連結部２３は、ボンディングアーム２０の頂面２１ａから底面２１ｂの方向へ延出した所定幅のスリット２５ａ、２５ｂ、及び、ボンディングアーム２０の底面２１ｂから頂面２１ａの方向へ延出した所定幅のスリット２５ｃによって構成されている。このように、連結部２３が各スリット２５ａ、２５ｂ、２５ｃによって局部的に薄肉部として構成されているため、アーム先端部２４はアーム基端部２２に対して撓むように構成されている。
【００２５】
図１及び図２（Ｂ）に示すように、ボンディングアーム２０の底面２１ｂ側には、超音波ホーン３０が収容される凹部２６が形成されている。超音波ホーン３０は、ボンディングアーム２０の凹部２６に収容された状態で、アーム先端部２４にホーン固定ネジ３２によって取り付けられている。この超音波ホーン３０は、凹部２６から突出した先端部においてボンディングツール４０を保持しており、凹部２６には超音波振動を発生する超音波振動子６０が設けられている。超音波振動子６０によって超音波振動が発生し、これが超音波ホーン３０によってボンディングツール４０に伝達され、ボンディングツール４０を介してボンディング対象に超音波振動を付与することができる。超音波振動子６０、例えば、ピエゾ振動子である。
【００２６】
また、図１及び図２（Ａ）に示すように、ボンディングアーム２０の頂面２１ａ側には、頂面２１ａから底面２１ｂに向かって順番にスリット２５ａ及び２５ｂが形成されている。上部のスリット２５ａは、下部のスリット２５ｂよりも幅広に形成されている。そして、この幅広に形成された上部のスリット２５ａに、荷重センサ５０が設けられている。荷重センサ５０は、予圧用ネジ５２によってアーム先端部２４に固定されている。荷重センサ５０は、アーム基端部２２とアーム先端部２４との間に挟みこまれるように配置されている。すなわち、荷重センサ５０は、超音波ホーン３０の長手方向の中心軸からボンディング対象に対する接離方向にオフセットして、ボンディングアーム２０の回転中心とアーム先端部２４における超音波ホーン３０の取り付け面（すなわち、アーム先端部２４におけるボンディングツール４０側の先端面）との間に取り付けられている。そして、上記のように、ボンディングツール４０を保持する超音波ホーン３０がアーム先端部２４に取り付けられているため、ボンディング対象からの反力によりボンディングツール４０の先端に荷重が加わると、アーム基端部２２に対してアーム先端部２４が撓み、荷重センサ５０において荷重を検出することが可能となっている。荷重センサ５０は、例えば、ピエゾ荷重センサである。
【００２７】
ボンディングツール４０は、ワイヤ４２を挿通するためのものであり、例えば挿通穴４１が設けられたキャピラリである（図４（Ａ）参照）。この場合、ボンディングツール４０の挿通穴４１にボンディングに使用するワイヤ４２が挿通され、その先端からワイヤ４２の一部を繰り出し可能に構成されている。また、ボンディングツール４０の先端には、ワイヤ４２を押圧するための押圧部４７（図４（Ａ）参照）が設けられている。押圧部４７は、ボンディングツール４０の挿通穴４１の軸方向の周りに回転対称の形状を有しており、挿通穴４１の周囲の下面に押圧面４８を有している。
【００２８】
ボンディングツール４０は、バネ力等によって交換可能に超音波ホーン３０に取り付けられている。また、ボンディングツール４０の上方には、ワイヤクランパ４４が設けられ、ワイヤクランパ４４は所定のタイミングでワイヤ４２を拘束又は解放するよう構成されている。ワイヤクランパ４４のさらに上方には、ワイヤテンショナ４６が設けられ、ワイヤテンショナ４６はワイヤ４２を挿通し、ボンディング中のワイヤ４２に適度なテンションを付与するよう構成されている。
【００２９】
ワイヤ４２の材料は、加工の容易さと電気抵抗の低さなどから適宜選択され、例えば、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）又は銀（Ａｇ）等が用いられる。なお、ワイヤ４２は、ボンディングツール４０の先端から延出した一部４３が第１ボンド点にボンディングされる。
【００３０】
制御部８０は、ＸＹ駆動機構１０、Ｚ駆動機構１２、超音波ホーン３０（超音波振動子６０）及び荷重センサ５０に接続されており、制御部８０によってこれらの構成の動作を制御することにより、ワイヤボンディングのための必要な処理を行うことができるようになっている。制御部８０は、例えばＸＹ駆動機構１０、Ｚ駆動機構１２、荷重センサ５０、超音波ホーン３０（超音波振動子６０）、ワイヤクランパ４４などの各構成との間で信号の送受信を行うインタフェース（図示しない）を備えている。具体的には、制御部８０は、ボンディングツール４０のＸＹＺ軸方向の移動距離やＺ方向の荷重の制御、ワイヤクランパ４４の開閉動作、ボンディングツール４０に付与される超音波振動のタイミングや時間及びスクラブ動作の制御など、ボンディングツールの動作に関わる制御を行う。
【００３１】
また制御部８０には、制御情報を入力するための操作部８２と、制御情報を出力するための表示部８４が接続されており、これにより作業者が表示部８４によって画面を認識しながら操作部８２によって必要な制御情報を入力することができるようになっている。なお、制御部８０は、ＣＰＵ及びメモリなどを備えるコンピュータ装置であり、メモリには予めワイヤボンディングに必要な処理を行うためのボンディングプログラムなどが格納される。制御部８０は、後述する半導体装置の製造方法において説明するボンディングツール４０の動作を制御するための各処理を行うための手段（各処理をコンピュータに実行させるためのプログラム）を備える。
【００３２】
次に、図３〜図６も参照して、本実施形態にかかる半導体装置の製造方法を説明する。この半導体装置の製造方法は、上記ワイヤボンディング装置１を用いて行われるワイヤボンディング方法を含む。
【００３３】
ここで、図３は、半導体装置の製造方法のフローチャートであり、図４（Ａ）〜（Ｄ）及び図５（Ａ）〜（Ｃ）はワイヤボンディングの処理を示したものである。また、図６は、半導体装置の製造方法に関するタイミングチャートである。なお、図４（Ａ）で示されたＸＹＺ軸の向きは、図１、図２（Ａ）及び（Ｂ）のＸＹＺ軸の向きに対応しており、また、この向きは図４（Ａ）〜（Ｄ）、図５（Ａ）〜（Ｃ）及び図６においても同様に当てはまるものである。
【００３４】
最初に、ボンディングステージ１６にボンディング対象物１００を用意する。
【００３５】
図１に示すように、ボンディング対象物１００は、本実施形態の半導体装置の製造方法によって電気的に接続される第１ボンド点と第２ボンド点とを有する。ここで、第１ボンド点とは、ワイヤで接続する２点のうちの最初にボンディングする箇所を指し、第２ボンド点とは、当該２点のうちの後にボンディングする箇所を指す。
【００３６】
ボンディング対象物１００は、少なくとも１つの半導体チップを含む半導体装置であり、例えば、図１に示すように、第１ボンド点としての複数の電極１１２を有する半導体チップ１１０と、第２ボンド点としての複数の電極１２２を有する基板１２０とを備え、ワイヤボンディングによって電極１１２と電極１２２との間をそれぞれ接続するワイヤループを形成し両者を電気的に接続することができる。半導体チップ１１０における電極１１２の形成面（半導体素子が形成された側の表面）には、保護膜としてのパッシベーション膜１１４（図１では省略。図７参照。）が形成されており、複数の電極１１２はそれぞれパッシベーション膜の開口部から露出している。半導体チップ１１０は、基板１２０上に搭載されている。このような態様において、半導体チップ１１０の電極１１２から基板１２０の電極１２２の順番にボンディングすることを、通常、正ボンディングと呼び、以下の例では正ボンディングの例を説明するが、本実施形態のワイヤボンディングは基板１２０の電極１２２から半導体チップ１１０の電極１１２の順番にボンディングするいわゆる逆ボンディングに適用することもできる。
【００３７】
＜時刻ｔ０以前及び時刻ｔ０〜ｔ１の処理＞
図３に示すように、第１ボンド点である半導体チップ１１０の電極１１２と、第２ボンド点である基板１２０の電極１２２とをワイヤで接続する（Ｓ１０）。
【００３８】
具体的には、ボンディングツール４０の先端から延出したワイヤの一部を半導体チップ１１０の電極１１２（第１ボンド点）にボンディングし、その後、ボンディングツール４０の先端からワイヤを繰り出しながら、ボンディングツール４０を所定の軌跡に沿って移動させてワイヤをルーピングさせるとともに、ボンディングツール４０を基板１２０の電極１２２（第２ボンド点）の上方に移動させ、ボンディングツール４０を下降させる。そして、図４（Ａ）及び図６に示すように、時刻ｔ０からｔ１までの時間にかけて、ワイヤクランパ４４を閉じた状態でボンディングツール４０を高さＺ０まで加圧し、ワイヤ４２の一部を基板１２０の電極１２２にボンディングする。具体的には、ボンディングツール４０の押圧部４７（押圧面４８）によってワイヤ４２の一部を加圧する。このとき、必要に応じて、熱、超音波及びスクラブ動作を作動させることによって、ワイヤと電極とを接合する。こうして、第１ボンド点である電極１１２と第２ボンド点である電極１２２とをワイヤによって接続する。
【００３９】
＜時刻ｔ１〜ｔ５の処理＞
第２ボンド点でのボンディングを終えた後、図３に示すように、ワイヤ４２を繰り出しながらボンディングツール４０を高さＺ１まで上昇させるとともに第２ボンド点から第１ボンド点側に向かう方向に移動させて、ボンディングツール４０の先端から延出したワイヤ４２のうち第２ボンド点付近に被切断部９２を形成する（Ｓ１１）。例えば、図６に示すように、時刻ｔ１にＺ駆動機構１２を作動させてボンディングツール４０を上昇させ、次にＸＹ駆動機構１０を作動させてボンディングツール４０を第１ボンド点側に向かう方向（図４（Ｂ）ではＹ方向）へ移動させることによってボンディングツール４０を第１ボンド点側に向かって斜め上方に移動させ、時刻ｔ２において図４（Ｂ）に示すようにボンディングツール４０を高さＺ１に配置する。この場合、図４（Ａ）から図４（Ｂ）へのボンディングツール４０におけるＹ方向の移動量は、適宜調整可能であり、例えばワイヤ径程度の大きさであってもよい。図４（Ｂ）に示すように時刻ｔ２においては、ワイヤの被切断部９２は、ボンディングツール４０がＹ方向に移動してワイヤが屈曲することによって形成された屈曲部となっている。また、ワイヤの被切断部９２は、第２ボンド点付近である、ワイヤと電極との接合部９０付近に設けられる。
【００４０】
そして、ボンディングツール４０を高さＺ２まで下降させるとともに、ボンディングツール４０の先端をワイヤ４２に押し当てながら被切断部９２まで移動させる（Ｓ１２）。例えば、図６に示すように、時刻ｔ２にＺ駆動機構１２を作動させてボンディングツール４０を下降させ、次にＸＹ駆動機構１０を作動させてボンディングツール４０をさらに第１ボンド点側に向かって斜め下方に移動させ、時刻ｔ３において図４（Ｃ）に示すようにボンディングツール４０を高さＺ２に配置する。このとき、ボンディングツール４０の先端の押圧部４７（押圧面４８）は、ワイヤ４２の一部に押し当てられた状態となっている。ボンディングツール３０の先端がワイヤに当接する位置は、第２ボンド点上の接合部９０であってもよいし、あるいは第２ボンド点からワイヤが立ち上がる部分（（例えば、第２ボンド点でのボンディングによってステッチが形成されていない位置）であってもよい。時刻ｔ３以降においては、高さＺ２を維持した状態でＸＹ駆動機構１０を作動させてボンディングツール４０をその先端をワイヤ４２に押し当てながら接合部９０上を滑らせるようにＹ方向に引っ張り、図４（Ｄ）に示すように被切断部９２まで移動させる。
【００４１】
ボンディングツール４０を被切断部９２上に配置したら、ボンディングツール４０の押圧部４７（押圧面４８）によってワイヤの被切断部９２を加圧し、被切断部９２を薄くする（Ｓ１３）。具体的には、図５（Ａ）及び図６に示すように、時刻ｔ４からｔ５までの時間にかけて、ボンディングツール４０を高さＺ３まで加圧し、ボンディングツール４０の押圧部４７（押圧面４８）によって被切断部９２を塑性変形させて薄くする。これによって被切断部９２を薄肉部に形成する。なお、時刻ｔ４からｔ５の間の少なくとも一部の時間において、ＸＹ駆動機構１０を作動させて、ボンディングツール４０を高さＺ３に維持しながら、第１及び第２ボンド点から離れる方向であってワイヤ方向（ＸＹ平面における第１ボンド点と第２ボンド点とを結ぶ方向）に沿って移動させてもよい。
【００４２】
こうして、時刻ｔ１からｔ５までの時間にかけて、ワイヤ４２を少なくとも一回屈曲させるとともに応力を加えることによって薄く塑性変形させ、被切断部９２の剛性ないし引っ張り強度を低下させ、ワイヤを被切断部９２において切断されやすい状態に加工する。なお、図６に示すように、時刻ｔ１からｔ５までの時間においては、ワイヤクランパ４４が開いた状態となってボンディングツール４０の動作が制御される。
【００４３】
＜時刻ｔ５〜ｔ６の処理＞
被切断部９２の塑性変形を終えた後、ワイヤ４２を繰り出しながらボンディングツール４０を上昇させる（Ｓ１４）。具体的には、図５（Ｂ）及び図６に示すように、時刻ｔ５においてワイヤクランパ４４を開いた状態で、Ｚ駆動機構１２を作動させてボンディングツール４０を上昇させる。これによって、ボンディングツール４０の先端からワイヤ４２を延出させる。
【００４４】
その後、ボンディングツール４０を第２ボンド点から離れる方向に移動させワイヤ４２を被切断部９２で切断する（Ｓ１５）。具体的には、図６に示すようにＺ駆動機構１２を作動させてボンディングツール４０を上昇させつつ、ワイヤクランパ４４を閉じた状態で、ＸＹ駆動機構１０も作動させてボンディングツール４０を第２ボンド点から離れる方向（第１ボンド点とは反対側のＹ方向）へ移動させる。こうして、ボンディングツール４０を上昇させるまでの時刻ｔ６までのいずれかのタイミングにおいて、ワイヤ４２に引っ張り応力を加えワイヤ４２を被切断部９２で切断する。このときのボンディングツール４０の移動の軌跡は特に限定されるものではないが、例えば時刻ｔ５において上昇し、その後第１ボンド点とは反対側へ向かって斜め上方へ移動し、さらに横方向（Ｙ方向）へ移動することを含んでいてもよい。ワイヤ４２が切断されるタイミングも特に限定されるものではないが、例えば図５（Ｃ）に示すようにＺ駆動機構１２が作動していない状態でＸＹ駆動機構１０が作動することによってボンディングツール４０がＹ方向へ移動するときに、ワイヤ４２が切断されてもよい。
【００４５】
このような処理によって、図５（Ｃ）に示すように、第１ボンド点と第２ボンド点との間を接続するために所定形状に延出されたワイヤループ１３０と、第２ボンド点である電極１２２上にワイヤの接合部１３４を形成することができる。
【００４６】
また、ボンディングツール４０の先端にワイヤテール４３が形成される。ワイヤは第２ボンド点付近である予め決まった位置（被切断部９２の位置）で切断されるので、上記ワイヤを繰り出す量によってワイヤテール４３の長さをコントロールすることができる。また、ボンディングツール４０によって挿通されるワイヤ４２には、ボンディングツール４０の挿通穴４１の開口付近において凹部４９が形成されている。凹部４９は、切断工程におけるボンディングツール４０の移動操作によって形成されたものであり、ボンディングツール４０における挿通穴４１の開口端部がワイヤ４２に当接して形成されたツール痕による凹部である。
【００４７】
このようにして第１ボンド点と第２ボンド点とを接続するワイヤループ１３０を形成するとともに、ボンディングツール４０の先端にワイヤテール４３を形成した後、ボンディング対象物１００に対して次のワイヤボンディングを行う必要があるか否かを判定し（Ｓ１６）、必要がある場合（Ｓ１６  Ｙｅｓ）は、ボンディングツール４０を次のワイヤボンディングのための第１ボンド点へ移動させてワイヤテール４３を第１ボンド点にボンディングし、Ｓ１０〜Ｓ１５の一連の工程を繰り返し行う。他方、次のワイヤボンディングを行う必要がなく、ボンディング対象物１００に対するワイヤボンディングを全て終えた場合（Ｓ１６  Ｎｏ）は、当該ボンディング対象物１００に対してのワイヤボンディング工程を終了する。
【００４８】
以上のとおり、本実施形態によれば、ボンディングツール４０の先端から延出したワイヤのうち第２ボンド点（電極１２２）付近に、ワイヤ４２が切断されやすい状態となった被切断部９２を形成し、当該被切断部９２においてワイヤ４２を切断することができるので、簡便かつ効率的にワイヤテール４３の長さを一定に調整することができる。よって、例えばワイヤテール４３の長さを小さくすることができ、例えば次のワイヤボンディングにおける第１ボンド点（電極１１２）でのボンディングにおいて、ワイヤ４２の先端部を電極の平面視における領域内に確実に配置することができ、半導体装置の狭ピッチ化及び高信頼性化を図ることができる。
【００４９】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法を用いて例えば図７及び図８（Ａ）に示す半導体装置を製造することができる。なお、図８（Ａ）は、図７で示す半導体装置のうち第１ボンド点である第１電極１１２付近の拡大斜視図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）に対応する図示の比較例（従来の方法で作成された例）を示したものである。
【００５０】
図７に示すように半導体装置１００ａは、上記半導体装置の製造方法において説明したワイヤテール４３が第１ボンド点としてボンディングされた第１電極１１２と、第２ボンド点としてワイヤ４２がボンディングされた第２電極１２２と、第１電極１１２と第２電極１２２との間を接続するための所定形状に延出されたワイヤループ１３０とを備える。第１電極及び第２電極に関わる構成は既に説明したとおりであるが、例えば、第１電極１１２は、半導体チップ１１０の表面（半導体素子が形成された側の表面）に複数形成されており、各電極１１２は、半導体チップ１１０上の表面に形成されたパッシベーション膜（保護膜）１１４から開口した露出領域を有している。また、第２電極１２２は、基板１２０に形成された配線パターンの一部として複数形成されている。
【００５１】
そして、図８（Ａ）に示すように、ワイヤループ１３０は、第１電極１１２との第１接合部１３２を有し、ワイヤループ１３０のうち第１電極１１２側の第１先端部１３３は、第１電極１１２の平面視における領域（パッシベーション膜１１４から露出した領域）内に配置され、かつ、第１接合部１３２と一体となってワイヤ径よりも薄い薄肉部を構成するように形成されている。また、ワイヤループ１３０における第１電極１１２から立ち上がる部分には凹部４９が形成されている。凹部４９は、上記半導体装置の製造方法において説明したとおり、ボンディングツール４０における挿通穴４１の開口端部がワイヤ４２に当接して形成されたツール痕によるものである。
【００５２】
ここで、比較例における従来の方法を用いて製造された半導体装置においては、例えば図８（Ｂ）に示すように、ワイヤループのうち第１電極２２２（第１ボンド点）側の第１先端部２３３は、第１電極２２２の平面視における領域（パッシベーション膜１１４から露出した領域）から外側に配置されており、ワイヤが切断されることによって若干薄くなっているものの、ボンディングツールの加圧によって薄肉部として構成された第１接合部２３２と第１先端部２３３との間は、薄く塑性変形されておらずワイヤ径程度の大きさを有する部分からなっている。
【００５３】
これに対して本実施形態にかかる半導体装置１００ａは、既に説明したとおりのワイヤループ１３０の構成を備えているため、ワイヤ材料を余分に消費することなく、かつ、第１ボンド点からワイヤの先端部がはみ出して他の電極やパッシベーション膜に接触してしまうことを回避することができることから、半導体チップが損傷あるいは不良となってしまうことを回避又は抑えることができる。したがって、狭ピッチ（例えば千鳥状のパッド配列）に対応した信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【００５４】
本発明は、上記実施形態に限定されることなく種々に変形して適用することが可能である。
【００５５】
例えば、ボンディングツール４０のＸＹＺ方向への移動は、上記実施形態にかかる例で示した構成に限定されるものではなく、例えば直線軌道のみならず曲線軌道を描く処理を含んでいてもよい。またボンディングツール４０の形状も図示するものに限定されるものではない。
【００５６】
上記発明の実施形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施形態の記載に限定されるものではない。そのような組み合わせ又は変更若しくは改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００５７】
１…ワイヤボンディング装置、２０…ボンディングアーム、３０…超音波ホーン、４０…ボンディングツール（キャピラリ）、４２…ワイヤ、４３…ワイヤテール、４９…凹部、８０・・・制御部、９２…被切断部、１００…ボンディング対象物（半導体装置）、１１０…半導体チップ、１１２…電極、１１４…パッシベーション膜、１２０…基板、１２２…電極、１３２…薄肉部
【図１】
2015125670.tif 000003
【図２】
2015125670.tif 000004
【図３】
2015125670.tif 000005
【図４】
2015125670.tif 000006
【図５】
2015125670.tif 000007
【図６】
2015125670.tif 000008
【図７】
2015125670.tif 000009
【図８】
2015125670.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月16日(2015.11.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ボンド点と第２ボンド点とが接続されるワイヤループを有する半導体装置の製造方法であって、
ボンディングツールに挿通されたワイヤを前記第１ボンド点にボンディングする第１ボンディング工程と、
前記ワイヤを繰り出しながら前記ワイヤをルーピングするワイヤルーピング工程と、
前記ワイヤを第２ボンド点にボンディングする第２ボンディング工程と、
前記ワイヤを繰り出しながら前記ボンディングツールを上昇させるとともに前記第２ボンド点から前記第１ボンド点側に向かう方向に移動させて、前記ボンディングツールの先端から延出したワイヤのうち前記第２ボンド点付近において屈曲する被切断部を形成する被切断部形成工程と、
前記ボンディングツールを下降させるとともに前記ボンディングツールの先端を前記ワイヤに押し当てながら前記ワイヤの被切断部まで移動させるボンディングツール移動工程と、
前記ボンディングツールを前記第２ボンド点に向かって鉛直方向に下降させて加圧することによって前記ワイヤの被切断部を薄くする薄肉部形成工程と、
前記ワイヤを繰り出しながら前記ボンディングツールを上昇させるボンディングツール上昇工程と、
前記ボンディングツールを前記第１ボンド点及び前記第２ボンド点から離れる方向であって前記第１ボンド点と前記第２ボンド点とを結ぶワイヤ方向に沿って移動させ前記ワイヤを被切断部で切断することによって、前記ボンディングツールの先端にワイヤテールを形成するワイヤテール形成工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記被切断部形成工程において、前記ボンディングツールを第１高さまで上昇させ、
前記ボンディングツール移動工程において、前記ボンディングツールを前記第１の高さよりも低い第２高さに下降させて、当該第２高さにおいて、前記ボンディングツールをその先端を前記ワイヤに押し当てながら前記ワイヤの被切断部まで移動させ、
前記薄肉部形成工程において、前記ボンディングツールを前記第２高さよりも低い第３高さまで加圧する、請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記ボンディングツール移動工程において、前記ボンディングツールの先端を、前記ワイヤのうち前記第２ボンド点よりも前記第１ボンド点側付近に押し当てる、請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記薄肉部形成工程において、前記ボンディングツールを前記第３の高さに維持しながら前記ワイヤ方向に沿って移動させる、請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
ワイヤと、
前記ワイヤが第１ボンド点として最初にボンディングされた第１電極と、
前記第１電極でボンディングされ、前記第１電極から所定形状に延出された前記ワイヤがボンディングされた第２電極とを備え、
前記ワイヤは、前記第１電極と接合する薄肉部を有し、
前記薄肉部は、前記ワイヤの前記第１電極側の端部をボンディングツールにより押圧することで前記第１電極の平面視における領域内においてワイヤ径よりも薄く形成される、
半導体装置。
【請求項６】
前記ワイヤにおける前記第１電極から立ち上がる部分には、凹部が形成されている、請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１電極は、半導体チップに設けられており、前記第１電極の前記領域は前記半導体チップ上に形成されたパッシベーション膜から露出した領域であり、
前記第２電極は、前記半導体チップが搭載された基板に設けられた、請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】
第１ボンド点と第２ボンド点とがワイヤで接続されるワイヤループを有する半導体装置を製造するワイヤボンディング装置であって、
ボンディング領域内のＸＹ平面及びＺ方向を自在に移動可能なボンディングアームと、
前記ボンディングアームの先端に取り付けられた超音波ホーンと、
前記超音波ホーンの一端に取り付けられ、その内部に挿通されたワイヤをボンディング対象である第１ボンド点と第２ボンド点とに押圧するボンディングツールと、
前記ボンディングツールの動作を制御する制御部とを含み、
前記制御部が、
前記ワイヤを繰り出しながら前記ボンディングツールを上昇させるとともに前記第２ボンド点から前記第１ボンド点側に向かう方向に移動させて、前記ボンディングツールの先端から延出したワイヤのうち前記第２ボンド点付近に屈曲してなる被切断部を形成する工程と、
前記ボンディングツールを下降させるとともに前記ボンディングツールの先端を前記ワイヤに押し当てながら前記ワイヤの被切断部まで移動させる工程と、
前記ボンディングツールを加圧することによって前記ワイヤの被切断部を薄くする工程と、
前記ワイヤを繰り出しながら前記ボンディングツールを上昇させる工程と、
前記ボンディングツールを前記第２ボンド点から離れる方向に移動させ前記ワイヤを被切断部で切断することによって、前記ボンディングツールの先端にワイヤテールを形成する工程とを実行可能に構成された、ワイヤボンディング装置。
【請求項９】
前記ワイヤは、アルミニウムで構成される、請求項５から７のいずれか１項に記載の半導体装置
【国際調査報告】
2015125670.tif 000011
2015125670.tif 000012
2015125670.tif 000013
2015125670.tif 000014