(57)【要約】【課題】有機樹脂配線基板を用いる半導体装置製造において、良好なワイヤボンディング特性を得る。【解決手段】半導体装置の製造において、基板の主面に固定された半導体素子の電極と、基板の配線をワイヤで接続する際、超音波併用熱圧着ワイヤボンディング装置を使用する。ワイヤボンディング装置は、ワイヤボンディングステージ上に載置された基板の第１ボンディング部と第２ボンディング部をキャピラリで保持したワイヤで接続するが、前記第１ボンディング部にワイヤを接続する第１ボンディングの直前と、前記第２ボンディング部にワイヤを接続する第２ボンディングの直前に、キャピラリにレーザ光を所定時間照射してキャピラリを所定温度に加熱し、この熱でボンディングを行うワイヤ部分を加熱して熱圧着と超音波振動によってワイヤを所定箇所に接続する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面および裏面と、前記主面上に形成された電極を有する半導体素子を用意する工程と、
配線を有する基板を用意する工程と、
前記基板上に前記半導体素子を固定する工程と、
前記半導体素子の電極と前記配線を、ワイヤを介して電気的に接続する工程とを有する半導体装置の製造方法であって、
前記電気的に接続する工程は、前記ワイヤの周囲を覆うキャピラリをレーザー光によって加熱する工程と、前記加熱工程の後に前記ワイヤを前記電極もしくは前記配線にボンディングする工程とを有しており、
前記キャピラリは絶縁性のセラミックによって形成されており、
前記キャピラリの熱伝導率は、前記キャピラリを保持する保持部の熱伝導率に比較して小さい事を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記キャピラリをレーザー光によって加熱する工程において、前記レーザー光を発射する発射部を、前記キャピラリに機械的に連結され、前記キャピラリの動作を追従して動作する部分に固定する事を特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記ワイヤをボンディングする工程において、前記保持部を介して前記キャピラリに超音波振動を加える事を特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記ワイヤをボンディングする工程において、前記基板を塔載するステージを、前記キャピラリよりも低い温度で加熱することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
主面および裏面と、前記主面上に形成された電極を有する半導体素子を用意する工程と、
配線を有する基板を用意する工程と、
前記基板上に前記半導体素子を固定する工程と、
前記半導体素子の電極と前記配線を、ワイヤを介して電気的に接続する工程とを有する半導体装置の製造方法であって、
前記電気的に接続する工程は、前記ワイヤの周囲を覆うキャピラリをレーザー光によって加熱する工程と、前記加熱工程の後に前記ワイヤを前記電極もしくは前記配線にボンディングする工程とを有しており、
前記キャピラリをレーザー光によって加熱する工程において、前記レーザー光を発射する発射部を、前記キャピラリに機械的に連結され、前記キャピラリの動作を追従して動作する部分に固定する事を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記キャピラリをレーザー光によって加熱する工程において、前記レーザー光を発射する発射部の周囲に、レーザー光を遮蔽するレーザー光遮蔽カバーを設けることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
主面および裏面と、前記主面上に形成された電極を有する半導体素子を用意する工程と、
配線を有する基板を用意する工程と、
前記基板上に前記半導体素子を固定する工程と、
前記半導体素子の電極と前記配線を、ワイヤを介して電気的に接続する工程とを有する半導体装置の製造方法であって、
前記電気的に接続する工程は、前記ワイヤの周囲を覆うキャピラリをレーザー光によって加熱する工程と、前記加熱工程の後に前記ワイヤを前記電極もしくは前記配線にボンディングする工程とを有しており、
前記ワイヤをボンディングする工程において、前記基板を塔載するステージを、前記キャピラリよりも低い温度で加熱することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
主面および裏面と、前記主面上に形成された第１および第２の電極を有する半導体素子を用意する工程と、
第１および第２の配線を有する基板を用意する工程と、
前記基板上に前記半導体素子を固定する工程と、
前記半導体素子の第１の電極と前記第１の配線を、第１のワイヤを介して電気的に接続する工程と、
前記第１の電極と第１の配線を接続する工程の後に、前記半導体素子の第２の電極と前記第２の配線を、第２のワイヤを介して電気的に接続する工程とを有する半導体装置の製造方法であって、
前記第１の電極と第１の配線を電気的に接続する工程は、前記第１のワイヤの周囲を覆うキャピラリをレーザー光によって加熱する工程と、前記加熱工程の後に前記第１のワイヤを前記第１の電極もしくは前記第１の配線にボンディングする工程とを有しており、
前記第２の電極と第２の配線を電気的に接続する工程は、前記第２のワイヤの周囲を覆うキャピラリをレーザー光によって加熱する工程と、前記加熱工程の後に前記第２のワイヤを前記第２の電極もしくは前記第２の配線にボンディングする工程とを有しており、
前記第１のワイヤの周囲を覆うキャピラリを加熱する工程において、前記キャピラリにレーザーを照射する時間は、前記第２のワイヤの周囲を覆うキャピラリを加熱する工程において前記キャピラリにレーザーを照射する時間に比較して長い事を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記キャピラリは絶縁性のセラミックによって形成されており、
前記キャピラリの熱伝導率は、前記キャピラリを保持する保持部の熱伝導率に比較して小さい事を特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法に係わり、特に超音波併用熱圧着ワイヤボンディングによって電極とリードをワイヤで接続する技術に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置（集積回路装置）の製造において、二点間を導電性のワイヤで接続する場合、ワイヤボンディング装置が使用されている。例えば、タブ及びこのタブに向かって延在する複数のリードを有するリードフレームを用いて半導体装置を製造する場合、タブの主面に半導体素子（半導体チップ）を固定した後、半導体チップの電極とリードを導電性のワイヤで接続する。
このワイヤボンディングにおいて、ワイヤを物理的に押し潰して接続を図る際、良好なボンディング強度を得るために、加熱あるいは加熱と超音波振動を加える技術が知られている。前者は熱圧着ワイヤボンディング装置と呼称され、後者は超音波併用熱圧着ワイヤボンディング装置と呼称されている。
【０００３】
超音波併用熱圧着ワイヤボンディング装置については、例えば、特開平７−１４７２９７号公報，特開２０００−３３２０５０号公報に記載されている。これらの文献には、ホーンの熱による膨張に起因するボンディング精度の低下を抑止するため、ホーンに冷却エアを吹きつける技術が開示されている。また、前者には、検出カメラの鏡筒や検出カメラを支持するカメラ支持アームを含む部分に冷却エアを吹き付ける技術が開示されている。
【０００４】
また、ワイヤを加熱する技術については、例えば、特開平６−１０４３１９号公報に開示されている。この文献に開示されるワイヤ加熱方法の一つは、ワイヤボンディングツール（キャピラリ）において、ツールのワイヤの圧着面にレーザ吸収膜、ワイヤ圧着面とレーザ光線の入射面以外にレーザ反射膜を施し、ツールに入射したレーザ光線を吸収膜に集光させて加熱し、吸収膜からワイヤに直接伝熱する構造になっている。しかし、このボンディングツールは、構造が複雑で製造コストが高くなる。
【０００５】
一方、半導体装置の構成部品であるデバイス基板として、ガラス入りエポキシ樹脂基板等の有機樹脂配線基板が用いられている。有機樹脂配線基板については、工業調査会発行「電子材料」２００１年１０月号、Ｐ１６〜Ｐ３０に記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
熱圧着ワイヤボンディング装置や超音波併用熱圧着ワイヤボンディング装置では、リードフレームや配線基板を加熱状態にあるワイヤボンディングステージ上に載置してワイヤボンディングを行う。リードフレームとして、熱膨張係数の大きな銅板を用いる場合、リードフレームが熱変形を起こし易く、高精度なワイヤボンディングができなくなるおそれがある。
また、基材や表面部分に有機樹脂を使った有機樹脂配線基板も、有機樹脂の熱膨張が大きいため、表面の配線が伸び、高精度なワイヤボンディングができなくなるおそれがある。
【０００７】
これら配線基板や、リードフレームの熱膨張に伴う変形に対しては、ワイヤボンディング工程に先立って、ワイヤボンディングターゲットである配線もしくはリードの位置を認識し、ボンディング位置の補正を行うことにより対応する事ができるが、カメラを保持する保持部や、ワイヤボンディングを行うキャピラリを保持するホーンが、ワイヤボンディングステージの加熱に伴う輻射熱によって膨張し、位置ずれを起こしてしまうとそれらのずれを補正する機構を持たない限りは、ワイヤボンディングの精度の低下が免れ難くなるという問題が生じる。
【０００８】
また、以下のことは、既に本出願人によって特許出願した明細書に記載したことであるが、有機樹脂配線基板を用いると有機系ガスが発生してワイヤのボンダビリティが低下することも判明している。
【０００９】
即ち、半導体装置に用いられるガラス入りエポキシ基板などの配線基板（有機樹脂配線基板）には、その表面や内部に絶縁層が形成されており、例えば、表面には、表面配線の絶縁のためのソルダレジスト膜などの絶縁層が形成され、また、内部には、基材となるエポキシ材の絶縁層などが配置されているものがある。このような配線基板の絶縁層は、主に、有機樹脂によって形成されている。
【００１０】
ワイヤボンディング工程においては、配線基板は高温に加熱されるため、前記絶縁層から有機系ガスが発生する。この有機系ガスは配線基板の周囲に配置される装置の各部分によって冷却され、有機性物質として堆積する。ワイヤボンディング装置の各部に有機性物質が堆積すると装置が円滑に動作しなくなるおそれがある。特に、ワイヤを保持する筒状のキャピラリに有機性物質が付着すると、キャピラリから円滑にワイヤが送り出されなくなり、良好なワイヤボンディングが行えなくなる。
【００１１】
本発明の目的は、ワイヤの良好なボンディング特性が得られる半導体装置の製造方法を提供することにある。
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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
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、下記のとおりである。
【００１３】
（１）本発明では、半導体装置の製造において、基板の主面に固定された半導体素子の電極と、基板の配線をワイヤで接続する際、超音波併用熱圧着ワイヤボンディング装置を使用する。ワイヤボンディング装置は、ワイヤボンディングステージ上に載置された基板の第１ボンディング部と第２ボンディング部をキャピラリで保持したワイヤで接続するが、前記第１ボンディング部にワイヤを接続する第１ボンディングの直前と、前記第２ボンディング部にワイヤを接続する第２ボンディングの直前に、キャピラリにレーザ光を所定時間照射してキャピラリを所定温度に加熱し、この蓄熱された熱でボンディングを行うワイヤ部分を加熱して熱圧着と超音波振動によってワイヤを所定箇所に接続する。キャピラリは蓄熱効果がある熱伝導率の小さな絶縁性セラミックで形成されている。
【００１４】
ワイヤボンディング装置は、ワイヤボンディング作業において、最初のワイヤボンディングを含む１乃至複数回のワイヤボンディングのそれぞれの直前のレーザ光照射量はその後のワイヤボンディングの直前のレーザ光照射量よりも大きくなるように構成されている。また、作業中断後のワイヤボンディング装置の再起動においても最初のワイヤボンディングを含む１乃至複数回のワイヤボンディングのそれぞれの直前のレーザ光照射量はその後のワイヤボンディングの直前のレーザ光照射量よりも大きくなるように構成されている。ワイヤボンディング装置は、レーザ光の外部への飛散レーザ光を遮蔽するレーザ光遮蔽カバーが設けられている。
【００１５】
（２）上記手段（１）の構成において、前記ワイヤボンディングステージには加熱装置が組み込まれ、１３０℃以下の温度で前記基板を加熱するように構成されている。
【００１６】
前記（１）の手段によれば、（ａ）ワイヤボンディングの直前にレーザ光照射によってキャピラリを加熱してワイヤボンディングを行うため、ワイヤボンディングステージを加熱する必要もなく、従ってワイヤボンディングステージ上の基板は加熱されなくなり、基板の熱による膨張や変形が起き難くなる。また、レーザ光照射は局所的であり、周囲を加熱するおそれもない。従って、キャピラリを支持するホーンや基板部分を観測する光学系の熱に起因する膨張も起き難くなり、高精度なワイヤボンディングが可能になる。この結果、歩留りの向上から品質の良好な半導体装置を安価に製造することができる。
【００１７】
（ｂ）ワイヤボンディング装置は、ワイヤボンディング作業において、最初の１乃至複数回のワイヤボンディング時レーザ光照射量が大きくなっている。従って、室温から所定温度に加熱されるキャピラリも最初の段階でも充分加熱されるため、良好なワイヤボンディングが可能になる。また、その後はレーザ光照射量が小さくなるので、ワイヤの加熱過多によるワイヤボンディング特性の低下を引き起こさなくなる。この結果、高精度なワイヤボンディングが可能になり、品質の良好な半導体装置を製造することができる。
【００１８】
（ｃ）また、作業中断後の作業開始時点も、（ｂ）と同様に最初の１乃至複数回のワイヤボンディング時レーザ光照射量が大きくなり、その後はレーザ光照射量が小さくなるので、常に良好なワイヤボンディングが可能になり、品質の良好な半導体装置を製造することができる。
【００１９】
（ｄ）ワイヤボンディング装置は、レーザ光の外部への飛散レーザ光を遮蔽するレーザ光遮蔽カバーが設けられていることから、作業者に飛散するレーザ光が照射されることもなく安全になっている。
【００２０】
前記（２）の手段によれば、前記手段（１）の効果以外にも、ワイヤボンディングステージには加熱装置が組み込まれ、１３０℃以下の温度で基板を加熱するように構成されていることから、（ａ）キャピラリを加熱するレーザ光照射機構の出力を小さくしたり、レーザ光照射量〔照射時間〕を小さくできる。
【００２１】
（ｂ）基板として熱膨張係数の大きな銅のリードフレームを使用しても、熱膨張による各部の伸びも小さくボンディング位置も正確になり、高精度なワイヤボンディングが可能になり、歩留りも向上する。従って、品質の良好な半導体装置を安価に製造することができる。
【００２２】
（ｃ）基板として有機樹脂配線基板を使用しても、有機樹脂配線基板は１３０℃以下にしか加熱されず、有機系ガスの発生も起きなくなり、有機系ガスの付着に起因する不良が発生しなくなり、良好なワイヤボンディングが可能になる。また、銅のリードフレームの場合と同様に加熱温度が低く、熱膨張による配線の伸びも小さくボンディング位置も正確になり、高精度なワイヤボンディングが可能になる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００２４】
（実施形態１）
図１乃至図２２は本発明の一実施形態（実施形態１）である半導体装置の製造方法に係わる図である。図１は半導体装置の製造方法におけるワイヤボンディング動作を示す模式図、図２乃至図５は本実施形態１で製造されるＢＧＡ型半導体装置に係わる図、図６及び図７はＢＧＡ型半導体装置の製造各工程の断面図、図８乃至図１１はＢＧＡ型半導体装置の製造において使用する配線基板に係わる図、図１２乃至図２２はＢＧＡ型半導体装置の製造において使用するワイヤボンディング装置に係わる図である。
【００２５】
本発明は、金属製のリードフレームや配線基板を用いて半導体装置を製造する方法に適用できるものであるが、本実施形態１では配線基板、特に有機樹脂を含む配線基板（有機樹脂配線基板）を用いて半導体装置を製造する方法に本発明を適用した例について説明する。特に、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒａｙ）型と呼称される半導体装置の製造に適用した例について説明する。
【００２６】
本実施形態１の半導体装置の製造方法を説明する前に、図２乃至図５を参照しながら製造された半導体装置について説明する。図２はＢＧＡ型半導体装置の外観を示す斜視図、図３はＢＧＡ型半導体装置の模式的断面図、図４はＢＧＡ型半導体装置の一部を断面とした模式的正面図、図５は図４のＤ−Ｄ線に沿う模式的断面図である。
【００２７】
本実施形態１の半導体装置の製造方法によって製造されるＢＧＡ型の半導体装置９は、外観的には、図２に示すように四角形のパッケージ基板２と、このパッケージ基板２上に形成される絶縁性樹脂からなる封止体６と、パッケージ基板２の裏面に設けられる複数のボール電極３とを有する構造になっている。ボール電極３は、図４に示すように、配線基板であるパッケージ基板２の裏面２ｂ上に複数行／複数列によって構成されるアレイ状に配列されているものである。
【００２８】
本実施形態１においては、半導体装置を製造する際用いる配線基板は、製品形成部を縦横に並べて配置する構造（マトリックス構造）になり、配線基板主面の各製品形成部上に半導体素子を固定し、半導体素子の電極と配線をワイヤで接続し、各製品形成部上に絶縁性樹脂層を形成し、配線基板の裏面にボール電極を形成し、ついで配線基板と樹脂封止体を各製品形成部に沿って縦横に切断して多数の半導体装置を製造するものである。従って、前記パッケージ基板２と封止体６はその外周面がそれぞれ同一面上に位置している。
【００２９】
本実施形態１の半導体装置の製造方法においては、製品形成部をマトリックス状に配列した多数個取りの配線基板（有機樹脂配線基板）を使用することから、この配線基板を多数個取り基板と呼称し、製品となった状態の配線基板をパッケージ基板と呼称することにする。また、本発明は多数個取り基板を用いることなく、単品用の配線基板を用いて半導体装置を製造する場合にも適用可能である。従って、多数個取り基板、パッケージ基板及び単品用の配線基板も含めて基板と呼称する。
【００３０】
また、本発明は、タブ及びこのタブの周囲に先端を臨ませる複数のリードを有するリードフレームを用いて半導体装置を製造する方法にも適用できることから、リードフレームを用いる半導体装置の製造方法において、リードフレームを基板と呼称する。この場合、本実施形態１の説明において用いる、半導体素子を固定する搭載部はリードフレームのタブに相当し、搭載部の周囲に配置される配線（接続端子）はタブの周囲に先端を臨ませるリードに相当する。
【００３１】
パッケージ基板２は、図３及び図４に示すように、ガラス入りエポキシ樹脂（有機樹脂）からなる基材２ｈを有する。基材２ｈの主面（図３及び図４で上面）側には選択的に配線が形成されている。図３に示すように、半導体チップが固定される領域の外側にワイヤを接続するための配線（接続端子）２ｃが設けられ、その内側にも配線２ｄが形成されている。これら配線２ｃ，２ｄ上にはポリイミド樹脂（有機樹脂）からなるソルダレジスト２ｇ（絶縁層）が選択的に形成されている。配線（接続端子）２ｃは周囲のみがソルダレジスト２ｇで覆われ、ワイヤを接続する配線（接続端子）２ｃとなっている。
【００３２】
また、基材２ｈの裏面（図３及び図４で下面）には選択的にバンプランド２ｅが形成されているとともに、このバンプランド２ｅの周縁を含む基材２ｈの裏面はソルダレジスト２ｇによって覆われている。また、図４に示すように、基材２ｈには選択的にビアホール（貫通孔）２ｆが設けられているとともに、このビアホール（貫通孔）２ｆにはビアホール配線２ｉが充填されてバンプランド２ｅと配線（接続端子）２ｃを電気的に接続する構造になっている。
【００３３】
また、パッケージ基板２の裏面２ｂには外部電極端子としてボール電極（半田バンプ）３が電気的に接続されている。このボール電極３は、バンプランド２ｅに繋がるビアホール配線２ｉが、図５に示すように、アレイ状に配列されていることから、アレイ状に配列されている。しかし、図５に示すように、外部電極端子数の関係から、パッケージ基板２の裏面２ｂの中心部分にはビアホール配線２ｉ及びバンプランド２ｅが設けられず、従ってパッケージ基板２の裏面２ｂの中心部分にはボール電極３が設けられない。
【００３４】
図３に示すように、パッケージ基板２の主面２ａには半導体チップ１が裏面１ｃを介して接合材５によって固定されている。半導体チップ１は、例えば、シリコンなどによって形成され、かつその主面１ｂに半導体集積回路が形成されている。半導体チップ１の電極（パッド）１ａと、パッケージ基板２の配線（接続端子）２ｃはＡｕ線からなるワイヤ（ボンディングワイヤ）４によって電気的に接続されている。従って、図４に示すように、半導体チップ１の所定の電極１ａは所定のボール電極３に電気的に接続されることになる。
【００３５】
また、図３に示すように、パッケージ基板２の主面側には端から端に至るまで絶縁性樹脂からなる封止体６で覆われている。この封止体６は、前記半導体チップ１，ボンディングワイヤ４等を完全に覆う構造になっている。本実施形態１では、トランスファモールディングによって樹脂封止体６が形成され、その際の成形金型のキャビティの形状から、樹脂封止体６の表面（主面）は平坦になり、かつどの部分も同じ厚さになっている。
【００３６】
つぎに、本実施形態１のＢＧＡ型の半導体装置の製造工程について、図６（ａ）〜（ｅ）及び図７（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明する。この工程説明において、図面の符号は一部で省略する。また、図８乃至図１１を参照しながら配線基板について説明し、図１及び図１２乃至図２２を参照しながらワイヤボンディング及びワイヤボンディング装置について説明する。
【００３７】
本実施形態１のＢＧＡ型の半導体装置９の製造においては、図６（ａ）に示すように、最初に多数個取り基板７を用意する。多数個取り基板７は図８乃至図１１に示すように、主面２ａ及び裏面２ｂに製品形成部７ａがマトリックス状に形成された構造になっている。本実施形態１では製品形成部７ａは２列９行に形成されているが、列，行の数はこれに限定されるものではない。
【００３８】
製品形成部７ａは四角形状であり、製品形成部７ａの各辺に沿う線が切断領域となるダイシングライン７ｂになる。ダイシング装置のダイシングブレードによって多数個取り基板７を切断するときは、多数個取り基板７の端から端まで切断が行われる。図では、ダイシングライン７ｂは製品形成部７ａの部分のみ示すものである。
【００３９】
製品形成部７ａの主面には、図９に示すように、半導体チップを固定する四角形状の搭載部を囲むように２列に亘って枠状にワイヤを接続する配線（接続端子）２ｃが所定ピッチで配列されている。この配線（接続端子）２ｃ以外の面はソルダレジスト２ｇで覆われている。製品形成部７ａの裏面は、図１１に示すように、バンプランド２ｅがマトリックス状に配列されている。バンプランド２ｅは、外部電極端子数の関係で中央部分には設けられていない。この裏面においても、バンプランド２ｅ以外の面はソルダレジスト２ｇで覆われている。製品形成部７ａの積層構造は、既に説明してあるので省略する。
【００４０】
つぎに、図６（ｂ）に示すように、多数個取り基板７の主面側の各製品形成部７ａに接合材５を介して半導体チップ１を固定（搭載）する（図３参照）。同図では接合材５の符号は省略してある。
【００４１】
つぎに、図６（ｃ）に示すように、半導体チップ１の電極（パッド）１ａと配線（接続端子）２ｃとをワイヤ（ボンディングワイヤ）４で接続する（図３参照）。同図では電極（パッド）１ａと配線（接続端子）２ｃの符号は省略してある。ワイヤボンディングは、図１２乃至図２０に示すワイヤボンディング装置によって行われる。また、図１にはワイヤボンディング動作を示してある。
【００４２】
本実施形態１では本発明に係わるワイヤボンディング装置が使用される。本実施形態１で説明するワイヤボンディング装置は超音波併用熱圧着ワイヤボンディング装置であるが、熱圧着ワイヤボンディング装置も本発明を適用することができる。
【００４３】
図１は本発明のワイヤボンディング方法の特徴的な内容を模式的に示した図である。図１には多数個取り基板７の主面に接合材５を介して固定された半導体チップ１と、半導体チップ１の周囲の多数個取り基板７に設けられた配線（接続端子）２ｃと、ワイヤ４を保持してワイヤボンディングを行うキャピラリ２５が示されている。半導体チップ１の主面１ｂには電極（パッド）１ａが設けられている。
【００４４】
ワイヤボンディングは、例えば、ワイヤの先端部分を電極１ａにボンディングする第１ボンディング（１ｓｔＢ）と、ワイヤの途中部分を配線（接続端子）２ｃに接続する第２ボンディング（２ｎｄＢ）が一般的である。リードフレームの場合は第２ボンディング（２ｎｄＢ）はリードに対して行われる。第１ボンディングと第２ボンディングの対象は逆であってもよい。つまり、配線２ｃに第１ボンディング（１ｓｔＢ）を行い、電極１ａに第２ボンディング（２ｎｄＢ）を行っても良い。
キャピラリ２５はホーン２６の先端に保持され、ホーン２６の移動と共に移動してワイヤボンディングを行う。
【００４５】
ワイヤ接続は、下端面がワイヤ圧着面になる筒状のキャピラリでワイヤを保持する段階▲１▼と、
キャピラリのワイヤ圧着面側に突出するワイヤの先端部分を球状部に形成する段階▲２▼と、
第１ボンディングを行う直前にキャピラリにレーザ光を所定時間照射してキャピラリを加熱して保持しているワイヤを加熱する段階▲３▼と、
キャピラリを動作させて第１ボンディングする段階▲４▼と、
第２ボンディングを行う直前にキャピラリにレーザ光を所定時間照射してキャピラリを加熱して保持しているワイヤを加熱する段階▲５▼と、
キャピラリを動作させて第２ボンディングする段階▲６▼と、
ワイヤを引っ張って第２ボンディング部分の近傍で分断させる段階▲７▼とからなる。
【００４６】
図１には、段階▲３▼の第１ボンディング直前のキャピラリ２５へのレーザ光２７の照射、段階▲４▼の第１ボンディング、段階▲５▼の第２ボンディング直前のキャピラリ２５へのレーザ光２７の照射、段階▲６▼の第２ボンディングの状態が記載され、第１ボンディング部である電極（パッド）１ａと、第２ボンディング部である配線（接続端子）２ｃがワイヤ（ボンディングワイヤ）４で接続される状態が記載されている。なお、図１は多数個取り基板７を示すが、この図はパッケージ基板２ともなる部分であることからパッケージ基板２に係わる符号も一部に付してある。
【００４７】
第２ボンディング後は、図示しないクランパでワイヤをクランプし、クランパでワイヤ４を引っ張ることで、第２ボンディング部分の近傍でワイヤ４を分断する。これにより、一張りのワイヤボンディングが終了する。
【００４８】
レーザー光による加熱が十分であれば、その他の加熱機構を用いずにワイヤボンディングをする事ができるが、レーザー光によってのみ十分なボンディング強度を得る事は困難であり、その他様々なボンディング強度を向上させる手段を併用するのが有効である。ボンディング時に加重および超音波を印加することは、特に、環境に対する熱の影響が小さく、併用する事による弊害が小さいという点で非常に有効な手段である。
【００４９】
ボンディング工程において加熱する手段、例えばボンディングステージによる加熱を用いない場合には、従来用いていた装置冷却のための送風を停止する事ができる。このことは、特に、ボンディング工程に先立って、Ａｕワイヤの先端に放電によって球状部を形成する工程を有する場合には、形成する球状部の形状を安定させる事ができ、ボンディング強度を安定させるうえで有効である。
【００５０】
しかし、配線基板またはリードフレームの温度を制御する手段を全く持たないと、装置の環境の変化によって配線基板またはリードフレームの温度が変化し、ボンディング状態に対して悪影響を及ぼす可能性が有る。そこで、配線基板またはリードフレームの温度を安定させるためには、ボンディングステージからの加熱を併用するのが容易である。しかし、このような場合でも、ボンディングステージによる加熱温度はボンディング精度に対する悪影響が小さい程度に設定すべきであり、少なくともボンディング時のキャピラリ温度よりも低くすべきである。ボンディングステージの温度が１３０℃以下であると、光学系またはホーンの熱膨張に伴うボンディング精度低下への影響が小さい事が発明者によって確認されている。特にボンディングパッドの最小ピッチが６５μｍ以下となる狭ピッチの半導体チップを採用する場合には、要求されるボンディング精度に対応するためにボンディングステージの温度を１００〜７０℃にするのが好ましい。
【００５１】
ここで、レーザ光照射機構を備え、配線基板を１３０℃以下に加熱するワイヤボンディングステージを備えた本実施形態１のワイヤボンディング装置について説明する。
ワイヤボンディング装置２４は、図１３の正面図及び図１４の側面図に示すように、外観的には、箱状のボックス部３０と、このボックス部３０上に設けられる機構部３１とからなっている。機構部３１は、図１３の正面図において、左側にローダ部３２を有し、右側にアンローダ部３３を有している。ローダ部３２から多数個取り基板７を供給し、中央の図示しないワイヤボンディング部でワイヤボンディングを行い、ワイヤボンディングが終了した多数個取り基板７は右側のアンローダ部３３に収容されるようになっている。中央のワイヤボンディング部では、前述のようにレーザ光が出射されるため、このレーザ光または照射後に飛散するレーザ光が作業者に照射されることがないようにレーザ光遮蔽カバー３４が着脱自在に取り付けられている。また、中央には制御パネルを有する制御ボックス３５が配置されている。
【００５２】
また、図１３及び図１４に示すように、正面から見て右手後部上方にはレーザ発振機３７が設けられている。このレーザ発振機３７で発振されたレーザ光は、フレキシブルな光ファイバ３８で所望箇所に案内される。図１５に示すように、光ファイバ３８の先端はホーン２６の下側に並んで位置し、ホーン２６の先端に取り付けられているキャピラリ２５にレーザ光２７を照射するようになっている。
【００５３】
ワイヤボンディング部３９は、図１７の正面図、図１６の側面図、図１５の斜視図さらに図１２の模式的断面図に示すような構造になっている。ワイヤボンディング部３９は、図１６及び図１７に示すように、基台となる平面ＸＹ方向に位置制御可能なＸＹテーブル４０を有する。このＸＹテーブル４０上には駆動部４１が取り付けられている。この駆動部４１には、ホーン２６が取り付けられ、かつＺ軸モータ４２によって平面ＸＹ方向に揺動または上下Ｚ方向に動作するリフタアーム４３、試料を検出するための観測系（カメラ４４ａ及び鏡筒４４ｃ並びにそれらを連結する光学系４４ｂ）、ワイヤ４を供給するとともにワイヤの分断を行うワイヤ供給系４５（図ではワイヤを供給するスプール、ワイヤを掴むクランパ等それぞれ一部を記載してある）、キャピラリ２５の下端に突出したワイヤ４の先端を放電によって球状部とさせる放電電極４６（図１５参照）等が設けられている。
また、ワイヤボンディング部３９には、キャピラリ２５の作業領域に対応しかつキャピラリ２５の下には、図１６に示すように配線基板を載置するワイヤボンディングステージ５０を含むボンディング・搬送系５１が配置されている。
【００５４】
ここで、図１２の断面図を参照しながら、ワイヤボンディング部３９の主要部について簡単に説明する。この例では、有機系ガスが発生する場合、この有機系ガスを排気する機構が設けられている。
ワイヤボンディング部は、ワイヤボンディング時、多数個取り基板７が配置されるワイヤボンディングステージ５０と、多数個取り基板７の第１の側部７ｃまたは第２の側部７ｄを支持する搬送用のレール５２と、多数個取り基板７の上方に配置され、かつキャピラリ２５が先端に設けられたボンディングアームとなるホーン２６と、ワイヤ４の供給・切断を行うクランパ５３と、ワイヤ４の送りの案内であるガイドローラ５４と、多数個取り基板７の第１の側部７ｃ近傍に設けられ、かつ気体５５を噴出する噴出パイプ５６と、多数個取り基板７の第２の側部７ｄ近傍に設けられ、かつ気体５５を吸い込む吸引パイプ５７と、多数個取り基板７の上方においてその絶縁層から発生した有機系ガスを吸引する排気用のダクト５８とによって構成される。
【００５５】
また、ワイヤボンディングステージ５０は、多数個取り基板７を載置する上面が平坦になるヒートブロック５０ａと、このヒートブロック５０ａに設けた穴に挿入されたヒータ５０ｂとからなっている。また、ヒートブロック５０ａ内には、多数個取り基板７の下側で発生する有機系ガスを吸引する下部排気パイプ５０ｃが組み込まれている。
【００５６】
これにより、ワイヤボンディング部では、多数個取り基板７の上部において、その第１の側部７ｃ近傍の噴出パイプ５６の噴出口５６ａからドライエアーなどの気体５５を噴出し、かつ反対側の第２の側部７ｄ近傍の吸引パイプ５７の吸入口５７ａから気体５５を吸引することにより、ワイヤボンディング時に、多数個取り基板７上にその搬送方向にほぼ直角の方向に気体５５の流れを形成することができる。
さらに、多数個取り基板７の下部においても多数個取り基板７の下側で発生する有機系ガスを下部排気パイプ５０ｃから吸引する。
【００５７】
従って、多数個取り基板７の上部では、ダクト５８および吸引パイプ５７の吸入口５７ａから気体５５と有機系ガスとを吸い込み、一方、多数個取り基板７の下部では、下部排気パイプ５０ｃの吸い込み口５０ｄから有機系ガスを吸い込み、多数個取り基板７の上部と下部とで、それぞれ独立させて有機系ガスを吸い込むことができる。
【００５８】
一方、前述のように、光ファイバ３８の先端から出射したレーザ光２７は、キャピラリ２５に照射される。例えば、レーザ光２７のスポット光は１００μｍ程度であり、このスポット光が直径１ｍｍ、長さ１１ｍｍのキャピラリ２５に照射されることになる。このレーザ光照射によってキャピラリ２５は加熱され、蓄熱するとともに筒内に保持するワイヤ４を伝熱により、また輻射によって加熱されることになる。例えばキャピラリ２５を２００℃程度に加熱する。キャピラリ２５はレーザー光によって効率的に加熱できるように、ワイヤ４に比較して、レーザー光の反射率の低い、絶縁性のセラミック材料によって形成されている事が好ましい。また、ボンディング工程に先だってレーザー光加熱する場合の蓄熱性と、ホーン２６に対する熱拡散によるホーン２６の加熱を防ぐ事を考慮して、ホーン２６に比較して熱伝導率の低い材料によって形成されている事が好ましく、例えばアルミナ系のセラミック（Ａｌ２Ｏ３）で形成される。ホーン２６や光学系４４ｂ及び鏡筒４４ｃは高い熱拡散性を得られる様に、キャピラリ２５に比較して熱伝導率が高く、かつ熱によって膨張し難い材質、例えばＴｉやステンレス材で形成する。これはキャピラリ２５の位置が温度によって変化しないように、また観測系が温度によって変化しないようにするためである。
【００５９】
レーザ発振機３７はパルス信号によって発振する構成になっている。従って、キャピラリ２５に照射するパルス数を変えることによって加熱量を制御できる。このパルス数設定は、制御ボックス３５の制御パネルから行うことができる。当然のことであるが、ヒータ５０ｂを動作させない状態ではパルス数を多くし、ヒータ５０ｂを動作させる状態ではパルス数を少なくする。加熱量は組み込むレーザ発振機３７の出力の大小でも変化する。ヒータ５０ｂを動作させる場合には、出力の小さいレーザ発振機３７でも充分良好なワイヤボンディングが可能になる。
【００６０】
本実施形態１によるワイヤボンディング装置２４は、ヒータ５０ｂを動作させずに、キャピラリ２５をレーザ光照射によって加熱してワイヤボンディングを行う方法、ヒータ５０ｂを動作させて多数個取り基板７を低温度で加熱するとともにキャピラリ２５にレーザ光を照射させてキャピラリ２５を加熱してワイヤボンディングする方法のいずれをも選択使用できる。
【００６１】
ヒータ５０ｂを動作させない状態では、ホーン２６や光学系４４ｂ及び鏡筒４４ｃは熱によって伸びたりしない。この結果、観測系ではボンディング位置等を高精度に検出でき、ホーン２６によるボンディング系ではキャピラリ２５の位置（ホーン２６の固定部分からの長さ）が変化しないことから、高精度なワイヤボンディングが可能になり、ボンディングの歩留りが向上し、品質の優れた半導体装置９を安価に製造することができる。
【００６２】
また、ヒータ５０ｂを動作させる場合でも、本実施形態１ではヒータ５０ｂによってヒートブロック５０ａを最高１３０℃までしか加熱しない（従来は例えば２００〜２５０℃に加熱）。これにより、高い位置精度でのボンディング工程を実現する事が可能となる。
【００６３】
また、この結果、ヒータ５０ｂを動作させる状態または動作させない状態でも、有機系ガス排除のための噴出パイプ５６からの気体５５の噴出動作、吸引パイプ５７及び吸い込み口５０ｄ並びにダクト５８からの吸引動作は共に不要になり、ワイヤボンディング装置のランニングコストが安くなり半導体装置９の製造コストを下げることができる。しかし、他の理由、即ち異物排除等を行うためにこれら噴出・吸引動作を行わせてもよい。
【００６４】
図１８はレーザ発射部となる光ファイバー３８の配置箇所を示す模式的正面図であり、図１９は同じく模式的平面図である。ホーン２６のＸＹ方向の動作に対して追従するＸＹテーブル４０上に固定されており、かつホーン可動部のＺ方向の動作に対して支点となるホーン支持部６０の下面にブランケット６１をネジ６２に固定する。ホーン２６の動作に対して追従する部分にレーザー発射部を設けることによって、レーザー光をホーン２６の動作に追従させるための六角プリズムを用いた同期型偏向機構などを設ける必要が無くなり、レーザ発射機構の簡素化を図る事ができる。また、ホーン可動部がＺ軸方向にも動作するのに比較して、レーザー発射部をＺ軸方向には固定されたホーン支持部６０に固定する事により、レーザー発射部によるホーン２６の動作への悪影響を軽減する事ができ、ボンディング工程時の精度の低下を防ぐ事ができる。
【００６５】
また、ホーン可動部にレーザー発射部を固定する場合には、ホーン２６の動作への悪影響が小さくなる様に、ホーン支持部６０の近傍のホーン可動部となるリフタアーム４３に、比較的軽量なレーザー発射部となる光ファイバー３８を固定するのが好ましい。リフタアーム４３など、ホーン２６のＺ軸方向の動作にも追従する部分にレーザー発射部を固定する事により、ワイヤボンディング工程における任意の時期にレーザー光をキャピラリ２５に照射する事が可能となる。
【００６６】
ブランケット６１は前記ネジ６２が取り付けられる基片部分６１ａと、この基片部分６１ａの一端側で折り返して基片部分６１ａに所定間隔離れて重なる片持梁構造の締め付け片部分６１ｂとからなるとともに、その折り返し部分に光ファイバ３８を挟むことができる円形状溝からなるのガイド６１ｃが設けられている。そこで、このガイド６１ｃ内に光ファイバ３８の先端部分を挿入するとともに、締め付け片部分６１ｂをネジ６３で基片部分６１ａにネジ締めすることによって固定できる。
【００６７】
光ファイバ３８の先端から出射されるレーザ光２７が、キャピラリ２５の所望位置に照射できるように、ブランケット６１を取り付ける。また、ブランケット６１のガイド６１ｃは光ファイバ３８の先端から出射されるレーザ光２７がキャピラリ２５の所定位置に照射されるように角度を設けて形成してもよい。さらに、ブランケット６１をハウジング構造にし、光ファイバ３８の方向をネジ等を使用して微調整できる構造にしてもよい。
【００６８】
図２０はワイヤボンディング部の制御系を示すブロック図である。ＣＰＵ（中央処理装置）７０は、ＸＹＺサーボ制御部７１，ワイヤボンディング主制御部７２，画像処理制御部７３及びレーザ発振機３７を制御する。ＸＹＺサーボ制御部７１は搬送制御部７４を制御する。ワイヤボンディング主制御部７２は搬送制御部７４を制御するとともに、搬送情報を受ける。
このような制御のもと、レーザ発振機３７で発振されたレーザ光２７はフレキシブルな光ファイバ３８によって案内され、光ファイバ３８の先端からキャピラリ２５に照射される。光ファイバ３８の先端部分は前記のようにホーン２６に追従して動く構造になっている。
【００６９】
図２１はワイヤボンディングにおけるキャピラリの動きとレーザ発振のタイミングを示すタイミングチャートである。同タイミングチャートでは、キャピラリ２５の上下の動きをタイミングチャートの縦軸のＺ−ＴＩＭＩＮＧで示して、第１ボンディング（１ｓｔＢ）及び第２ボンディング（２ｎｄＢ）でのボンディング高さを縦軸Ｂ　ＰＯＩＮＴで示してある。また、キャピラリ２５のＺ方向の上下動（ｕｐ，ｄｏｗｎ，ｓｔｏｐ）を縦軸Ｚで示し、キャピラリ２５の平面ＸＹ方向の動き（ｍｏｖｅ，ｓｔｏｐ）を縦軸Ｘ−Ｙで示し、キャピラリ２５によるボンディング時（ｂｏｎｄ　ｔｉｍｅ）を縦軸ＢＯＮＤ　ＴＩＭＥで示し、キャピラリ２５によるワイヤ４の超音波併用熱圧着による押し潰し動作（ｆｏｒｃｅ，ｄａｍｐｅｒ）を縦軸ＦＯＲＣＥで示し、ワイヤ４の先端を放電によって球状部にする動作（ｏｎ，ｏｆｆ）を縦軸ＳＰＡＲＫで示し、レーザ発振機による発振動作（ｏｎ，ｏｆｆ）を縦軸ｌａｓｅｒ　ｒａｄｉａｔｉｏｎで示してある。横軸は時間（ＴＩＭＥ：秒）である。
【００７０】
また、本実施形態１のワイヤボンディング装置は、ワイヤボンディング作業において、最初のワイヤボンディングを含む１乃至複数回のワイヤボンディングのそれぞれの直前のレーザ光照射量はその後のワイヤボンディングの直前のレーザ光照射量よりも大きくなるように構成されている。図２２はレーザ発振機３７に入力されるパルス信号８０の数を示す模式図である。この例では、作業中断後の作業開始時、もしくは半導体チップ１を塔載した基板２をワイヤボンディングステージ５０上に配置する基板配置工程の後に行う、最初のワイヤボンディング、即ち最初の１回目のワイヤボンディングの直前の加熱はその後のワイヤボンディングの直前の加熱よりもパルス数を大きくした例である。このことはすなわち、作業中断後または基板配置工程の後など、長い時間ワイヤボンディング工程の間隔Ａがあった後は、キャピラリが十分放熱されているため、加熱のために十分なレーザー光の光量を照射するのに比較して、１つのチップの中でより短い間隔ＢまたはＣを挟んで、連続して行うワイヤボンディング工程においては、キャピラリによる蓄熱効果を考慮して、キャピラリに照射するレーザー光の光量を減らすことで、良好なボンディング状態を確保できる物である。
【００７１】
図２２では、最初のワイヤボンディング（第１ボンディング：１ｓｔＢ）の直前のレーザ光照射は５回のパルス信号８０によって加熱し、その後のワイヤボンディング（第２ボンディング：２ｎｄＢ及び１ｓｔＢ並びに２ｎｄＢ）の直前のレーザ光照射はそれぞれ３回のパルス信号８０によって加熱することにしてある。
【００７２】
つぎに、図６（ｄ）に示すように、多数個取り基板７の清浄化を図る。ここでは、多数個取り基板７のパッケージ基板２の主に主面２ａをプラズマクリーニング（プラズマエッチング）によって清浄する。その際、チャンバ２０内にワイヤボンディング済みの多数個取り基板７を配置し、例えば、Ａｒガスなどを用いてプラズマクリーニングを行う。これによって、パッケージ基板２の主面２ａのモールディング樹脂との密着性を向上できる。
【００７３】
つぎに、図６（ｅ）に示すように、トランスファモールディング装置の成形金型２１の上金型２１ａと下金型２１ｂとによって樹脂封止を行う。ここでは、ワイヤボンディング工程の後、かつ個片化工程（即ち、多数個取り基板７を製品形成部７ａの縁に沿って切断して個片にする工程）の前に樹脂封止を行う。
【００７４】
即ち、本実施の形態１の半導体装置の製造方法は、一括モールディングであるため、個片化の前に複数の半導体チップ１とボンディングワイヤ４とを一括で封止する。その際、上金型２１ａには（下金型２１ｂでもよい）、多数個取り基板７の複数の製品形成部７ａにそれぞれ搭載された複数の半導体チップ１を一括で覆う大きなキャビティ２１ｃが形成されている。
【００７５】
したがって、図６（ｅ）に示すように、成形金型２１の上金型２１ａと下金型２１ｂとの間に、それぞれの製品形成部７ａに半導体チップ１が搭載された多数個取り基板７をセットし、１つのキャビティ２１ｃによって複数の製品形成部７ａを一括に覆う。この状態で、キャビティ２１ｃ内に溶けた絶縁性樹脂を圧入供給してキャビティ２１ｃ内を絶縁性樹脂で充填させる。その後、樹脂をキュアして硬化させることによって、半導体チップ１とボンディングワイヤ４樹脂封止する絶縁性樹脂層８が形成される〔図７（ａ）参照〕。なお、前記モールディング樹脂として、例えば、エポキシ系の熱硬化性樹脂などを用いる。
【００７６】
なお、一括モールディングではなく、個々の製品形成部７ａごとにモールディングを行う場合には、予め個片化されたパッケージ基板２の主面２ａ上に樹脂封止によって封止体６が形成され、これによって半導体チップ１とボンディングワイヤ４とが封止される。
【００７７】
また、一括モールディングあるいは個々の製品形成部７ａごとのモールディングの何れの場合であっても、絶縁性樹脂層８あるいは封止体６によってパッケージ基板２の裏面２ｂの複数のバンプランド２ｅを覆わないように樹脂封止を行う。これにより、パッケージ基板２の裏面２ｂに複数のバンプランド２ｅを露出させることができる。
【００７８】
また、多数個取り基板７に半導体チップ１を搭載し、チップマウントが終了した状態で、キャビティ２１ｃによって覆われる複数の製品形成部７ａの多数個取り基板７上には、貫通する開口部を持たない構成とすることによって、モールディング樹脂の充填時に多数個取り基板７裏面にモールディング樹脂が回り込むことを防ぐことができる。このようにモールディング樹脂の回り込みを防ぐことによって、多数個取り基板７の裏面や、バンプランド２ｅの汚染を防ぐことができる。
【００７９】
つぎに、図７（ａ）に示すように、ボール電極３の搭載を行う。ここでは、多数個取り基板７におけるパッケージ基板２の裏面２ｂ側を上方に向け、複数のボール３ａ（例えば半田ボール）を真空吸着保持したボール搭載用治具２２をその上方に配置し、これによって、多数個取り基板７の上方から各パッケージ基板２の裏面２ｂ上の複数のバンプランド２ｅの上にボール３ａを載せる。その後、ボール３ａを加熱してバンプランド２ｅに固定させてボール電極３を形成する。例えば、赤外線リフローなどによってボール３ａを溶融させて各バンプランド２ｅに取り付ける。なお、ボール電極３の形成は、一括モールディング後のダイシング前に行ってもよいし、あるいは、ダイシング後に行ってもよい。
【００８０】
つぎに、図７（ｂ）に示すように、ボール電極３の洗浄を行う。
つぎに、図７（ｃ）に示すように、切断用のブレード（ダイシングブレード）１０を用いてダイシングを行う。このダイシングにおいては、製品形成部７ａの縁に沿うように切断して個片化する。これにより、図７（ｄ）に示すようなＢＧＡ型の半導体装置９が多数製造されることになる。
【００８１】
なお、前記ダイシングに先立って、絶縁性樹脂層８の表面側にダイシングテープを貼っておき、ダイシング時にはダイシングブレードでダイシングテープの中間深さまで切断を行い、その後このダイシングテープから各半導体装置９を取り外すようにしてもよい。
【００８２】
本実施形態１の半導体装置の製造方法によれば以下の作用効果が得られる。
（１）ワイヤボンディングの直前にレーザ光照射によってキャピラリ２５を加熱し、キャピラリ２５に保持されているワイヤを加熱してワイヤボンディングを行うため、ワイヤボンディングステージ５０を加熱する必要もなく、従ってワイヤボンディングステージ５０上の多数個取り基板（有機樹脂配線基板）７は加熱されなくなり、有機系ガスの発生や基板の熱による膨張や変形が起き難くなる。また、レーザ光照射は局所的であり、周囲に拡散する熱量も小さい。従って、キャピラリ２５を支持するホーン２６や基板部分を観測する光学系の熱に起因する膨張も小さくなり、高精度なワイヤボンディングが可能になる。この結果、歩留りの向上から品質の良好な半導体装置９を安価に製造することができる。
【００８３】
（２）ワイヤボンディング装置２４は、ワイヤボンディング作業において、最初の１乃至複数回のワイヤボンディング時レーザ光照射量が大きくなっている。従って、室温から所定温度に加熱されるキャピラリ２５も最初の段階でも充分加熱されるため、良好なワイヤボンディングが可能になる。また、その後はレーザ光照射量が小さくなるので、ワイヤ４の加熱過多によるワイヤボンディング特性の低下を引き起こさなくなる。この結果、高精度なワイヤボンディングが可能になり、品質の良好な半導体装置９を製造することができる。
【００８４】
（３）また、作業中断後の作業開始時点も、上記（２）と同様に最初の１乃至複数回のワイヤボンディング時レーザ光照射量が大きくなり、その後はレーザ光照射量が小さくなるので、常に良好なワイヤボンディングが可能になり、品質の良好な半導体装置９を製造することができる。
【００８５】
（４）ワイヤボンディング装置２４は、レーザ光２７の外部への飛散レーザ光を遮蔽するレーザ光遮蔽カバー３４が設けられていることから、作業者に飛散するレーザ光が照射されることもなく安全になっている。
【００８６】
（５）本実施形態では、有機樹脂配線基板である多数個取り基板７をワイヤボンディングステージ５０で加熱しないでワイヤボンディングを行う場合、有機樹脂配線基板から有機系ガスが発生しないため、有機系ガスによって汚染されない作業環境を得ることができる。
【００８７】
（６）本実施形態では、有機樹脂配線基板である多数個取り基板７をワイヤボンディングステージ５０で加熱する場合であっても、ワイヤボンディングステージ５０は１３０℃以下と低温に加熱されるため、有機樹脂配線基板から有機系ガスが発生せず、有機系ガスによって汚染されない作業環境を得ることができる。
【００８８】
（実施形態２）
図２３（ａ），（ｂ）は本発明の他の実施形態（実施形態２）であるワイヤボンディング装置におけるレーザ照射によるキャピラリ加熱機構を示す模式図である。熱圧着ワイヤボンディングでは、キャピラリ２５は筒体となり、その筒内にワイヤ４を案内し、キャピラリ２５の下面（ワイヤ圧着面）でワイヤ４をボンディング部分に押し潰して接続を図る。超音波併用熱圧着ワイヤボンディング方法では、押し潰し時に超音波振動が加わる。
【００８９】
第１ボンディング（１ｓｔＢ）では、ワイヤ４の押し潰しのため、キャピラリ２５のワイヤ圧着面から突出したワイヤ４の先端に球状部を形成する。この球状部を形成する球状化機構としては、水素炎で溶かして球状部を形成する方法、また、図２３に示すように、放電電極４６をキャピラリ２５の下面から突出するワイヤ４の下端に接近させ、ワイヤ４と放電電極４６との間で放電させて球状部８２を形成する方法が知られている。
【００９０】
そこで、本実施形態２では、放電電極４６を筒体とし、この筒体内に光ファイバ３８を挿入固定して先端を露出させる構造になっている。この光ファイバ３８は実施形態１のワイヤボンディング装置２４におけるレーザ発振機３７から延在し、レーザ発振機３７で発振されたレーザ光２７を案内し、先端からレーザ光２７を出射する。
【００９１】
図２３（ａ）がレーザ光２７をキャピラリ２５に照射してキャピラリ２５を加熱するレーザ光照射の状態を示す図である。また、図２３（ｂ）が放電電極４６とワイヤ４との間にスパーク８３を飛ばしてワイヤ４の先端に球状部８２を形成する状態を示す図である。レーザ光照射によるキャピラリ２５の加熱は、放電の前であっても、また後であってもよい。しかし、放電によって球状部８２を形成した後、キャピラリ２５をレーザ光照射で加熱し、その直ぐ後にワイヤボンディングを行うことが、キャピラリ２５の温度低下が少ない点で優れている。
本実施形態２によっても良好なワイヤボンディングが可能になる。
【００９２】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施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いうまでもない。
本発明は少なくとも熱圧着法によるワイヤボンディングで製造する半導体装置の製造方法には適用できる。
【００９３】
【発明の効果】
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。
（１）ワイヤの良好なボンディング特性が得られる半導体装置の製造方法を提供することができる。
（２）ワイヤの良好なボンディング特性が得られるワイヤボンディング装置を提供することができる。
（３）ワイヤの良好なボンディング特性が得られる有機樹脂配線基板を用いる半導体装置の製造方法を提供することができる。
（４）有機樹脂配線基板を用いる半導体装置の製造方法においても有機系ガスによって汚染されない作業環境を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態（実施形態１）である半導体装置の製造方法におけるワイヤボンディング動作を示す模式図である。
【図２】本実施形態１の半導体装置の製造方法によって製造されたＢＧＡ型半導体装置の外観を示す斜視図である。
【図３】前記ＢＧＡ型半導体装置の模式的断面図である。
【図４】前記ＢＧＡ型半導体装置の一部を断面とした模式的正面図である。
【図５】図４のＤ−Ｄ線に沿う模式的断面図である。
【図６】前記ＢＧＡ型半導体装置の製造方法において、配線基板を用意する工程から樹脂封止工程までを示す工程断面図である。
【図７】前記ＢＧＡ型半導体装置の製造方法において、半田バンプの搭載工程からＢＧＡ型半導体装置を得る工程までを示す工程断面図である。
【図８】前記ＢＧＡ型半導体装置の製造において用いる配線基板（多数個取り基板）の主面を示す模式的平面図である。
【図９】前記多数個取り基板の製品形成部の主面を示す模式的平面図である。
【図１０】前記ＢＧＡ型半導体装置の製造において用いる多数個取り基板の裏面を示す模式的底面図である。
【図１１】前記多数個取り基板の製品形成部の裏面を示す模式的底面図である。
【図１２】前記ＢＧＡ型半導体装置の製造において用いるワイヤボンディング装置の主要部を示す模式的断面図である。
【図１３】前記ワイヤボンディング装置の外観を示す正面図である。
【図１４】前記ワイヤボンディング装置の外観を示す側面図である。
【図１５】前記ワイヤボンディング装置の主要部を示す斜視図である。
【図１６】前記ワイヤボンディング装置の主要部を示す側面図である。
【図１７】前記ワイヤボンディング装置の主要部を示す正面図である。
【図１８】前記ワイヤボンディング装置のレーザ発振器の配置箇所を示す模式的正面図である。
【図１９】前記ワイヤボンディング装置のレーザ発振器の配置箇所を示す模式的平面図である。
【図２０】前記ワイヤボンディング装置の制御系を示すブロック図である。
【図２１】ワイヤボンディングにおけるキャピラリの動きとレーザ発振のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図２２】レーザ光照射におけるレーザ発振機に入力されるパルス状況を示す模式図である。
【図２３】本発明の他の実施形態（実施形態２）であるワイヤボンディング装置におけるレーザ照射によるキャピラリ加熱機構を示す模式図である。
【符号の説明】
１…半導体チップ、１ａ…電極（パッド）、１ｂ…主面、１ｃ…裏面、２…パッケージ基板、２ａ…主面、２ｂ…裏面、２ｃ…配線（接続端子）、２ｄ…配線、２ｅ…バンプランド、２ｆ…ビアホール（貫通孔）、２ｇ…ソルダレジスト、２ｈ…基材、２ｉ…ビアホール配線、３…ボール電極（半田バンプ）、３ａ…ボール、４…ワイヤ（ボンディングワイヤ）、５…接合材、６…封止体（樹脂封止体）、７…多数個取り基板、７ａ…製品形成部、７ｂ…ダイシングライン（分割領域）、７ｃ…第１の側部、７ｄ…第２の側部、８…絶縁性樹脂層、９…半導体装置（ＢＧＡ型の半導体装置）、２０…チャンバ、２１…成形金型、２１ａ…上金型、２１ｂ…下金型、２１ｃ…キャビティ、２２…ボール搭載用治具、２４…ワイヤボンディング装置、２５…キャピラリ、２６…ホーン、２７…レーザ光、３０…ボックス部、３１…機構部、３２…ローダ部、３３…アンローダ部、３４…レーザ光遮蔽カバー、３５…制御ボックス、３７…レーザ発振機、３８…光ファイバ、４０…ＸＹテーブル、４１…駆動部、４２…Ｚ軸モータ、４３…リフタアーム、４４ａ…カメラ、４４ｂ…光学系、４４ｃ…鏡筒、４５…ワイヤ供給系、４６…放電電極、５０…ワイヤボンディングステージ、５０ａ…ヒートブロック、５０ｂ…ヒータ、５０ｃ…下部排気パイプ、５０ｄ…吸い込み口、５１…ボンディング・搬送系、５２…レール、５３…クランパ、５４…ガイドローラ、５５…気体、５６…噴出パイプ、５６ａ…噴出口、５７…吸引パイプ、５７ａ…吸入口、５８…ダクト、６０…ホーン支持部、６１…ブランケット、６１ａ…基片部分、６１ｂ…締め付け片部分、６１ｃ…ガイド、６２，６３…ネジ、７０…ＣＰＵ（中央処理装置）、７１…ＸＹＺサーボ制御部、７２…ワイヤボンディング主制御部、７３…画像処理制御部、７４…搬送制御部、８０…パルス信号、８２…球状部、８３…スパーク。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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