(57)【要約】【課題】高信頼性、且つ微細加工が可能な半導体装置の製造方法を実現させる。【解決手段】キャピラリの先端から引き出されたワイヤの一端に、ボール部を形成し、ボール部に連通するワイヤを第１の被接合部材の主面に対し、斜め方向に屈曲させる。次いで、当該ボール部を圧着用ユニットにより第１の被接合部材に接合し、ワイヤが連続したループを形成するように、キャピラリから繰り出す。そして、繰り出されたワイヤの他の一端を上記キャピラリにより、第２の被接合部材に接合する。これにより、高信頼性、且つ微細加工が可能な半導体装置の製造方法が実現する。【選択図】図１
2009076767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャピラリ先端から引き出されたワイヤの一端に、ボール部を形成する工程と、
前記ワイヤをキャピラリ先端部において屈曲させる工程と、
前記ボール部を圧着用ユニットにより第１の被接合部材に接合する工程と、
前記ワイヤが連続したループを形成するように、前記ワイヤを前記キャピラリから繰り出す工程と、
繰り出した前記ワイヤを前記キャピラリにより、第２の被接合部材に接合する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記ボール部をクランパにより挟持し、挟持された前記ボール部を支点として、前記ワイヤを屈曲させ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３】
前記ボール部を基板に接触させ、接触させた前記ボール部を支点として、前記キャピラリを移動して前記ワイヤを屈曲させ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４】
前記ボール部を前記圧着ユニットにより円形状、楕円状、矩形状または多角形状のいずれかに変形させ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】
キャピラリ先端からワイヤを引き出し、前記ワイヤの先端を加熱し、ボール部を形成する形成手段と、
前記ワイヤをキャピラリ先端部において屈曲させる手段と、
前記ボール部を前記第１の被接合部材に接合する接合手段と、
前記ワイヤが連続したループを形成するように、前記ワイヤを繰り出す繰出手段と、
繰り出した前記ワイヤを第２の被接合部材に接合する接合手段と、
を備えたことを特徴とする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及びワイヤボンディング装置に関し、特にワイヤボンディングに係る半導体装置の製造方法及びワイヤボンディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップを樹脂封止して半導体パッケージを構成する前に、半導体チップと外部接続端子とを導通させる手段の一つとして、当該半導体チップの主面（電子回路層などの形成面）に配設された電極パッドから、外部接続端子（例えば、インナーリード）に複数の金属ワイヤを配線する所謂ワイヤボンディング工程がとられている。
【０００３】
かかるワイヤボンディングの実施工程を、図１６乃至図２０を用いて説明する。
図１６にはワイヤボンディングの基本的な工程を説明するフロー図が示されている。先ず、キャピラリから引き出された金属ワイヤの先端に、金属ボール部（１ｓｔボール）を形成し（ステップＳ１０）、続いて、当該１ｓｔボールと、半導体チップに配設された電極パッドとのボンディングを行う（ステップＳ１１）。当該ボンディングを１ｓｔボンディングと称する。
【０００４】
次に、金属ワイヤのルーピングを施す（ステップＳ１２）。そして、金属ワイヤを外部接続端子にボンディングする（ステップＳ１３）。当該ボンディングを２ｎｄボンディングと称する。
【０００５】
続いて、図１７乃至図２０には、ワイヤボンディングの実施工程の要部図が示されている。
半導体チップ５００の主面（電子回路層などの形成面）には、複数の電極パッド（図示しない）が配設されている。また、半導体チップ５００近傍には、インナーリード７００が配置されている。そして、当該電極パッドの上方には、ワイヤボンディング装置に備えられたキャピラリ１００が配置されている。また、このキャピラリ１００内には、ボンディングワイヤとなる金属ワイヤ２００が挿通されている。
【０００６】
そして、キャピラリ１００の先端から繰り出された金属ワイヤ２００の先端と、スパーク電極３００との間に、スパーク放電を発生させ、金属ワイヤ２００の先端に、金属ボール部２００ａ（１ｓｔボール）を形成する（図１７参照）。
【０００７】
次に、上記金属ボール部２００ａを電極パッド上に、キャピラリ１００を用いて押圧し、超音波接合により接合を行う。これにより、電極パッド上に、金属ボール部２００ｂが接合される（図１８参照）。
【０００８】
この様な方法により、金属ワイヤ２００の一端が電極パッドに接合される（１ｓｔボンディングの完了）。
次に、キャピラリ１００を半導体チップ５００から上方に移動させると共に、金属ワイヤ２００を繰り出す。そして、当該繰り出しを続けながら、金属ワイヤ２００がループを形成するようにキャピラリ１００を移動させる（図１９参照）。
【０００９】
次に、キャピラリ１００の先端をインナーリード７００のボンディング位置の上方に位置させる。そして、キャピラリ１００の先端を、金属ワイヤ２００を介し、インナーリード７００に押圧し、超音波接合により金属ワイヤ２００の他の一端をインナーリード７００に接合させる（図２０参照）。
【００１０】
そして、この後に於いては、キャピラリ１００を上方へ移動させ（図示しない）、キャピラリ１００内に挿通されている金属ワイヤと、繰り出した金属ワイヤ２００とが切断される。
【００１１】
この様な方法により、金属ワイヤ２００の他の一端がインナーリード７００に接合される（２ｎｄボンディングの完了）。
ところで、半導体装置の高密度・高集積化に伴い、半導体チップの主面に配設された電極パッドのピッチは、益々狭ピッチになる傾向にある。
【００１２】
しかしながら、上記キャピラリ１００は、１ｓｔボンディングと２ｎｄボンディングを共に実施する構造を兼ね備えていることから、キャピラリ１００自体の小型化を図ることができない。これにより、狭ピッチ化技術には、限界が生じていた。
【００１３】
これに対し、１ｓｔボンディングに於いて、電極パッドに接合する金属ボール部の形状を電極パッドの形状に合わせ、狭ピッチを図る技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平０８−００８２９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところが、上記先行例に於いても、キャピラリ１００に於いて、１ｓｔボンディングと２ｎｄボンディングを共に実施する構造であることには変わりがない。この様な構造では、１ｓｔボンディングと２ｎｄボンディングの双方を実施し得る構造を兼ね備えているために、益々進行する狭ピッチ化に於いて、より困難な微細加工化と設計的妥協が強いられている。
【００１５】
この様な設計的妥協により、キャピラリに於いては、金属ワイヤの繰出性が向上しないという問題が生じている。即ち、金属ワイヤを繰り出す際に、キャピラリ内部に於いて引っ掛かり易く、この引っ掛かりにより、金属ワイヤが劣化、断線等するという現象が起きている。
【００１６】
更に、キャピラリが１ｓｔボンディングと２ｎｄボンディングの双方を実施し得る構造を兼ね備えているために、キャピラリ外形に限界が生じ、キャピラリ自体が最近の狭ピッチ化に追従できないという問題が生じている。
【００１７】
また、１ｓｔボンディング後の外部接続端子に接合された金属ボール部に於いて、その接合性が悪いという問題も生じている。
本発明は、上記の点を含む従来のワイヤボンディングの問題点について鑑みてなされたものであり、高信頼性、且つ微細加工が可能な半導体装置の製造方法、及び当該半導体装置の製造方法を実施する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】
【００１８】
本発明では上記課題を解決するために、キャピラリ先端から引き出されたワイヤの一端に、ボール部を形成する工程と、前記ワイヤをキャピラリ先端部において屈曲させる工程と、前記ボール部を圧着用ユニットにより第１の被接合部材に接合する工程と、前記ワイヤが連続したループを形成するように、前記ワイヤを前記キャピラリから繰り出す工程と、繰り出した前記ワイヤを前記キャピラリにより、第２の被接合部材に接合する工程と、を有す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。
【００１９】
この様な半導体装置の製造方法では、キャピラリ先端から引き出されたワイヤの一端に、ボール部が形成され、ワイヤがキャピラリ先端部において屈曲され、ボール部が圧着用ユニットにより第１の被接合部材に接合され、ワイヤが連続したループを形成するように、ワイヤがキャピラリから繰り出され、繰り出したワイヤがキャピラリにより、第２の被接合部材に接合される。
【００２０】
また、本発明では、キャピラリ先端からワイヤを引き出し、前記ワイヤの先端を加熱し、ボール部を形成する形成手段と、前記ワイヤをキャピラリ先端部において屈曲させる手段と、前記ボール部を前記第１の被接合部材に接合する接合手段と、前記ワイヤが連続したループを形成するように、前記ワイヤを繰り出す繰出手段と、繰り出した前記ワイヤを第２の被接合部材に接合する接合手段と、を備えたことを特徴とするワイヤボンディング装置が提供される。
【００２１】
この様なワイヤボンディング装置では、キャピラリ先端からワイヤが引き出され、ワイヤの先端が加熱され、ボール部が形成される。そして、ワイヤがキャピラリ先端部において屈曲され、ボール部が第１の被接合部材に接合される。そして、ワイヤが連続したループを形成するように、ワイヤが繰り出され、繰り出したワイヤが第２の被接合部材に接合される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、高信頼性、且つ微細加工が可能な半導体装置の製造方法、及び当該半導体装置の製造方法を実施するワイヤボンディング装置が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００２４】
当該第１の実施の形態に於ける、半導体装置の製造方法の特徴的な製造工程フローを図１に示す。
先ず、キャピラリの先端から、引き出された金属ワイヤの先端に、スパーク放電により、金属ボール部（１ｓｔボール）を形成する（ステップＳ１）。
【００２５】
次いで、当該金属ボール部を、例えば、クランパにより挟持し、引き出された部分の金属ワイヤを斜め方向に屈曲させる（ステップＳ２）。
次いで、金属ワイヤが屈曲した状態で、金属ボール部を、半導体チップの主面（電子回路層などの形成面）に配設された被接合部材、例えば、電極パッドに、圧着専用のユニットを用いて押圧し、超音波接合により金属ボール部と電極パッドとの接合を行う（ステップＳ３）。これにより、１ｓｔボンディングが完了する。
【００２６】
次いで、金属ワイヤの繰り出しを行いながらキャピラリを別の被接合部材、例えば、外部接続端子にまで移動させることにより、金属ワイヤのループ形成を行う（ステップＳ４）。
【００２７】
そして、半導体チップに隣接する外部接続端子に金属ワイヤの他の一端を接合するため、キャピラリの先端を外部接続端子に押圧し、超音波接合により金属ワイヤの他の一端と外部接続端子とを接合させる（ステップＳ５）。これにより、２ｎｄボンディングが完了する。
【００２８】
この様な形態をもって、半導体チップの主面に配設された電極パッドと外部接続端子とが金属ワイヤによりワイヤボンディングされる。
次に、半導体チップの主面に配設された電極パッドと外部接続端子とが金属ワイヤによりワイヤボンディングされる半導体装置の製造方法を、図２乃至図５を用いてより詳細に説明する。
【００２９】
先ず、キャピラリ１０内に挿通された金属ワイヤ２０がキャピラリ１０の先端部から所定の距離だけ下方に繰り出され、金属ワイヤ繰出用のクランパ（図示しない）にて、当該金属ワイヤ２０が固定された状態で、金属ワイヤ２０とスパーク電極３０との間にスパーク放電を起こす。当該スパーク放電により、金属ワイヤ２０の先端に、金属ボール部２０ａ（１ｓｔボール）が形成される。ここで、金属ワイヤ２０は、例えば、金（Ａｕ）を主たる成分とする材質により構成されている。なお、金属ボール部２０ａの形成に於いて、キャピラリ１０の先端部から金属ボール部２０ａの下端までの距離ｄは、約５ｍｍ程度に調整される。かかる状態を図２に示す。
【００３０】
次に、キャピラリ１０の先端部から、略垂直に垂れ下がった金属ボール部２０ａを、２つのブロック体４０ａ，４０ｂで構成されるクランパ４０内に挿入・配置する。この段階では、２つのブロック体４０ａ，４０ｂは、互いに離れた状態にある。そして、当該金属ボール部２０ａをクランパ４０にて挟持するために、ブロック体４０ａ，４０ｂ同士を、移動機構（図示しない）により、互いに近接するように水平方向（図の矢印の方向）に移動させる。かかる状態を図３（Ａ）に示す。
【００３１】
続いて、クランパ４０により、上記金属ボール部２０ａの挟持を維持した状態で、キャピラリ１０を移動機構（図示しない）により水平方向（図の左から右）に所定の距離移動させる。
【００３２】
この段階では、キャピラリ１０内に挿通した金属ワイヤ２０が上記繰出用のクランパにて固定されているので、金属ボール部２０ａを支点として、キャピラリ１０先端部から引き出された金属ワイヤ２０が斜めに傾くまで屈曲する。かかる状態を図３（Ｂ）に示す。
【００３３】
次に、クランパ４０による金属ボール部２０ａの挟持を開放し、クランパ４０を金属ボール部２０ａから離反させた後（図示しない）、半導体チップ５０の主面（電子回路層などの形成面）に配設された被接合部材、例えば、電極パッド（図示しない）上方に、金属ボール部２０ａが位置するようにキャピラリ１０を固定する。
【００３４】
ここで、半導体チップ５０に於いては、シリコン（Ｓｉ）またはガリウム砒素（ＧａＡｓ）等の半導体基材の一方の主面に、ウエハプロセスが適用されて、トランジスタ等の能動素子、容量素子等の受動素子、並びにこれらの素子を接続する配線層をもって、上記電子回路層が形成されている。
【００３５】
そして、キャピラリ１０とは別部材として、ワイヤボンディング装置（後述）に搭載されている圧着専用ユニット６０を移動機構（図示しない）により上方から金属ボール部２０ａに近接するように降下させる。かかる状態を図４（Ａ）に示す。
【００３６】
続いて、圧着専用ユニット６０により、上記金属ボール部２０ａを半導体チップ５０の主面に配設された電極パッドに押圧する。そして、超音波振動子（図示しない）からの超音波振動が圧着専用ユニット６０先端に伝動されることにより、半導体チップ５０の主面に配設された電極パッドと金属ワイヤ２０が金属ボール部２０ｂを介して接合される。なお、当該接合時には、必要に応じて、半導体チップ５０を所定の温度まで加熱してもよい。かかる状態を図４（Ｂ）に示す。
【００３７】
この様な工程により、金属ワイヤ２０の一端は、金属ボール部２０ｂを介し、半導体チップ５０の電極パッドにボンディングされる（以上のボンディング処理により、１ｓｔボンディングが完了する）。
【００３８】
次に、キャピラリ１０を、前工程に於いて固定させた位置から、水平方向に所定の距離だけ移動させる。この段階のキャピラリ１０の移動中、金属ワイヤ２０は、繰出用のクランパによる固定から開放されている。そして、順次、金属ワイヤ２０がキャピラリ１０内に送り込まれ、キャピラリ１０先端部から繰り出される。かかる状態を図５（Ａ）に示す。
【００３９】
続いて、別の被接合部材、例えば、外部接続端子を構成するインナーリード７０のボンディング位置の上方まで、キャピラリ１０を移動・下降させる。この際のキャピラリ１０の移動は、半導体チップ５０の主面から若干高い位置から、インナーリード７０のボンディング位置の上方位置に至るまで行われる。
【００４０】
なお、この段階でのキャピラリ１０の移動中に於いても、金属ワイヤ２０は、繰出用のクランパによる固定から開放されている。そして、順次、金属ワイヤ２０がキャピラリ１０内に送り込まれ、キャピラリ１０の先端部から繰り出される。
【００４１】
そして、キャピラリ１０をインナーリード７０のボンディング位置の上方に位置させた後、キャピラリ１０の先端をインナーリード７０に押圧し、上記と同様の超音波接合法により、金属ワイヤ２０の他の一端をインナーリード７０に接合する。なお、当該接合時には、必要に応じて、インナーリード７０を所定の温度まで加熱してもよい。かかる状態を図５（Ｂ）に示す。
【００４２】
この様なキャピラリ１０の移動により、金属ワイヤ２０は、金属ボール部２０ｂから斜めに傾いて立ち上がり、当該立ち上がり先端から、水平方向に延出し、さらに、インナーリード７０のボンディング位置まで延出されたループ形状を構成する。
【００４３】
そして、この後に於いては、繰出用のクランパによる固定を解除し、所定の距離だけ金属ワイヤ２０をキャピラリ１０から繰り出した後、再び、繰出用のクランパにより金属ワイヤ２０を固定し、キャピラリ１０を上方へ移動させる（図示しない）。そして、キャピラリ１０を上方へ移動させることにより、押し潰しにより機械的強度が低下している金属ワイヤ２０部分が切断される。
【００４４】
この様な方法により、金属ワイヤ２０の他の一端がインナーリード７０のボンディング位置に接合される（以上のボンディング処理により、２ｎｄボンディングが完了する）。
そして、この様な処理を他の電極パッド並びにインナーリードに対しても、繰り返すことにより、半導体チップ５０に配設されている他の電極パッド並びにインナーリードが金属ワイヤにより電気的に接続される。
【００４５】
なお、外部接続端子に於いては、インナーリードに限ることはなく、例えば、回路基板に配設された回路パターンであってもよい。即ち、回路基板上に搭載された半導体チップの電極パッドと、当該回路基板に配設された回路パターンとを上記と同様の方法により、ワイヤボンディング接続してもよい。なお、この回路基板は、配線基板、インターポーザ或いはパッケージ基板とも称される。
【００４６】
次に、上記半導体装置の製造方法を実施するためのワイヤボンディング装置について詳細に説明する。
図６には、ワイヤボンディング装置１を構成する各構成要素が示されている。なお、この図に於いて、図２乃至図５で示した同一の部材には同一の符号を付し、その説明の詳細については、省略する。
【００４７】
ワイヤボンディング装置１にあっては、キャピラリ１０内部に、金属ワイヤ２０が挿通されている。キャピラリ１０は、キャピラリ支持部１１によって支持されている。また、金属ワイヤ２０は、金属ワイヤ繰出用のクランパ８０内を貫通している。当該クランパ８０は、クランパ支持部８１により支持されている。また、キャピラリ１０の近傍には、スパーク電極（トーチ電極）３０が配置されている。
【００４８】
さらに、ワイヤボンディング装置１にあっては、上記部材のほか、キャピラリ１０の近傍に圧着専用ユニット６０を配置している。また、当該圧着専用ユニット６０は、圧着専用ユニット支持部６１により支持されている。
【００４９】
また、ワイヤボンディング装置１にあっては、金属ボール部用のクランパ４０がキャピラリ１０の先端部より下の位置に配置されている。当該クランパ４０は、クランパ支持部４１により支持されている。なお、クランパ支持部４１と、圧着専用ユニット支持部６１とは、例えば、キャピラリ支持部１１に対向するように構成されている。
【００５０】
そして、キャピラリ１０、圧着専用ユニット６０、クランパ４０等は、夫々の支持部と連通する移動機構（図示しない）により、半導体チップ５０の近傍に於いて、３次元的に自由に可動できる。
【００５１】
また、圧着専用ユニット６０並びにキャピラリ１０には、超音波振動子が接続されており（図示しない）、この超音波振動子が発生する超音波振動により、金属ワイヤ２０の端を被接続部材に超音波接合しうる構成となっている。
【００５２】
この様なワイヤボンディング装置１により、例えば、ダイステージ５１上に搭載された半導体チップ５０の電極パッドと、外部接続端子とが、上記方法の如く、金属ワイヤ２０を介して電気的に接続される（図示しない）。
【００５３】
なお、この図に於いては、金属ワイヤ２０の先端に金属ボール部２０ａが形成され、当該金属ワイヤ２０が金属ボール部用のクランパ４０によって、斜めに曲げられた後の状態が示されている。
【００５４】
また、半導体チップ５０を搭載する基板は、ダイステージ５１に限ることはなく、例えば、上記回路基板であってもよい。
次に、ワイヤボンディング装置１を用いて、上記の半導体装置の製造方法によりワイヤボンディングを行った場合に得られる有利な効果について説明する。
【００５５】
先ず、本実施の形態にあっては、キャピラリ１０に挿通させた金属ワイヤ２０の繰出性が著しく向上する。
例えば、図７には、キャピラリ先端部における従来の構造と本実施の形態の比較例が示されている。ここで、破線は、従来の構造のキャピラリ１００の先端部の片側の外形を示し、実線は、本実施の形態の構造のキャピラリ１０の先端部の片側の外形を示している。
【００５６】
破線で示す従来のキャピラリ１００の先端部形状では、上述した如く、１ｓｔボンディングと２ｎｄボンディングの双方を実施し得る構造を兼ね備えている。
例えば、キャピラリ１００の先端部に於いては、１ｓｔボンディングでの押圧用のエッジ部１００ａと、平坦面１００ｂが設けられ、更に、２ｎｄボンディングでの押圧用の斜面１００ｃが設けられている。
【００５７】
この様な構造では、ルーピング時に、金属ワイヤをキャピラリ１００内に送り込み、その先端部から繰り出すと、当該エッジ部１００ａ両端の角に於いて、金属ワイヤが引っ掛かる現象が起きていた。これにより、金属ワイヤの劣化、歪曲や断線が度々発生していた。
【００５８】
然るに、実線で示す本実施の形態のキャピラリ１０の先端部構造では、１ｓｔボンディングを上記圧着専用ユニット６０により実施するため、上記エッジ部１００ａを設ける必要がない。従って、図に示すように、上記部分に於いて、滑らかな曲面部１０ａを構成することができる。
【００５９】
この滑らかな曲面部１０ａの存在により、ルーピング時に、金属ワイヤをキャピラリ１０内に送り込み、その先端部から金属ワイヤを繰り出しても、金属ワイヤがキャピラリ１０先端部内で引っ掛かることなく、金属ワイヤの劣化、歪曲や断線が発生することがない。
【００６０】
従って、本実施の形態のキャピラリ１０内に挿通させた金属ワイヤの繰出性は、著しく向上する。
更に、従来のキャピラリ１００の先端部構造では、１ｓｔボンディングと２ｎｄボンディングの双方を実施し得る構造を兼ね備えているために、キャピラリ１００の下端に押圧用の平坦面１００ｂを設ける必要があるが、本実施の形態では、１ｓｔボンディングを上記圧着専用ユニット６０により実施するため、キャピラリ１０の先端部構造に於いて、当該平坦面１００ｂを設ける必要がない。
【００６１】
これにより、本実施の形態のキャピラリ１０に於いては、２ｎｄボンディングでの押圧用の斜面１０ｂの面積をより拡大させることができる。これにより、２ｎｄボンディングに於ける金属ワイヤと外部接続端子との圧着性を大きく向上させることができる。
【００６２】
さらに、本実施の形態にあっては、狭ピッチの金属ワイヤの配線に於いて、当該金属ワイヤ径を太くすることができる。
例えば、図８には、１ｓｔボンディングにおける従来の方法（図（Ａ）参照）と、本実施の形態での方法（図（Ｂ）参照）の比較が示されている。
【００６３】
図（Ａ）に示す従来の方法では、１ｓｔボンディングに於いて、金属ボール部２００ｂを半導体チップ５００の主面に配設された電極パッド５００ａに接合する際、電極パッド５００ａ上に、キャピラリを位置させる必要があるため、図の破線Ａで囲む領域内に、キャピラリを据え置く必要がある。従って、当該キャピラリの外径が電極パッド５００ａのピッチにより制約を受けてしまう。従って、当該外径の制限により、キャピラリの構造に於いて、金属ワイヤ２００をキャピラリ内に挿通させるためのホール径に上限が生じてしまう。
【００６４】
然るに、図（Ｂ）に示す本実施の形態では、１ｓｔボンディングに於いて、金属ボール部２０ｂを半導体チップ５０の主面に配設された電極パッド５０ａに接合する際、キャピラリを電極パッド５０ａ上に位置させる必要がないため、図の破線Ｂで囲む領域内に、キャピラリを据え置くことで足りる。即ち、互いに隣接するループ形状をなした金属ワイヤ２０に接触しない程度にまで、キャピラリの外径を太く設計できる。この外径の拡大化と共に、金属ワイヤ２０をキャピラリ内に挿通させるためのホール径を太く設計することができる。
【００６５】
これにより、電極パッド５０ａの配列が狭ピッチながらも、より太い金属ワイヤ２０を電極パッド５０ａに接合させることができる。
また、上記ホール径拡大により、より太い金属ワイヤ２０をキャピラリ１０内に挿通させることができ、金属ワイヤの引っ掛かりがより抑制される。更に、キャピラリ１０外径の拡大化と共に、キャピラリ１０自体の強度（剛性）を増加させることができる。また、２ｎｄボンディングに於ける圧着性が向上する。
【００６６】
さらに、本実施の形態にあっては、１ｓｔボンディングに於いて、金属ボール部２０ｂと電極パッドとの圧着性が大きく向上する。
例えば、図９には、１ｓｔボンディングにおける従来の方法と、本実施の形態での方法の比較が示されている。ここで、図（Ａ）には、従来の方法の如く、キャピラリ１００を用いて、１ｓｔボンディングを行う形態が示され、図（Ｂ）には、本実施の形態での圧着専用ユニット６０を用いて、１ｓｔボンディングを行う形態が示されている。
【００６７】
図（Ａ）に示す、従来のキャピラリ１００を用いた場合には、キャピラリ１００先端部内にエッジ部１００ａが設けられているために、当該部分に接触する金属ボール部２００ｂに充分な荷重が印加されないという現象が生じる。
【００６８】
その結果、金属ボール部２００ｂの中央部ｃと半導体チップの主面に配設された電極パッドとが充分に接合しないという現象が生じる。
これに対し、図（Ｂ）に示す、本実施の形態の圧着専用ユニット６０を用いた場合には、圧着専用ユニット６０内に設けた凹部（窪み）６０ａにより、圧着領域の全てに超音波振動並びに荷重を均等に印加させることができる。
【００６９】
従って、本実施の形態では、金属ボール部２０ｂと半導体チップ５０の主面に配設した電極パッドとの接触面全面が均等に圧着する。その結果、金属ボール部２０ｂと半導体チップ５０の主面に配設した電極パッドと接合性が大きく向上する。
【００７０】
さらに、本実施の形態にあっては、１ｓｔボンディング並びに２ｎｄボンディングを実施するための部材を別個に分け、１ｓｔボンディングを実施するための圧着専用ユニット６０を独自に備えていることから、半導体チップ５０に配設した電極パッドに接合する金属ボール部の表面形状並びに体積を自在に変更することができる。
【００７１】
例えば、図１０には、圧着専用ユニット６０により電極パッドに接合された種々の金属ボール部の上面図が示されている。例えば、図（Ａ）では、電極パッド５０ａに、標準的な円形形状の金属ボール部２０ｂが接合された状態が示されている。これに対し、図（Ｂ）には、図（Ａ）より圧着面積を稼ぐために、楕円形の金属ボール部２０ｃが電極パッド５０ａに接合された状態が示されている。さらに、図（Ｃ）には、図（Ｂ）より更なる圧着面積を稼ぐために、矩形状の金属ボール部２０ｄが電極パッド５０ａに接合された状態が示されている。また、図（Ｄ）に示すように、多角形の金属ボール部２０ｅを電極パッド５０ａに接合し、少ない体積で接合面積を稼ぐことも可能である。
【００７２】
即ち、これらの金属ボール部２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅの外部形状に対応する凹部（窪み）を、圧着専用ユニット６０先端部の内面に備えることにより、電極パッド５０ａに接合する金属ボール部の表面形状並びに体積を自在に変更することができる。
【００７３】
この様に、金属ボール部の電極パッド５０ａに対する接合面積、体積を調整することにより、電極パッド５０ａに接合された金属ボール部の密着力、金属ボール部自体の剛性を自在に調整することができる。
【００７４】
さらに、本実施の形態にあっては、上述した如く、キャピラリ１０、圧着専用ユニット６０、クランパ４０等は、夫々の支持部と連通する移動機構により、半導体チップ５０の近傍に於いて、３次元的に可動できることから、更に狭ピッチに配列された、長方形の電極パッド５０ｂに対し、楕円形状の金属ボール部２０ｃを当該電極パッド５０ｂに対し、斜め方向（対角線方向）に接合することも可能である。
【００７５】
例えば、図１１には、長方形の電極パッド５０ｂに接合された楕円形状の金属ボール部２０ｃの上面図が示されている。
ところで、半導体チップ５０の電極パッドに接合させた金属ボール部は、実使用若しくはストレスにより、金属ボール部を構成する金属の一部が成長し、隣接する電極パッド同士が短絡する場合がある。
【００７６】
これを防止するために、従来の１ｓｔボンディングでは、金属ボール部自体の体積を小さくし、接合面積を小さくさせることで、金属ボール部間を所定の距離（金属が成長しても、短絡しない距離）だけ、離間させていた。このため、接合面積が必然的に小さくなり、半導体装置の信頼性を向上させることができなかった。
【００７７】
然るに、本実施の形態では、長方形の電極パッド５０ｂに対し、楕円形状の金属ボール部２０ｃを、斜め方向（対角線方向）に接合することが可能であることから、接合面積が大きく、且つ、上記所定の距離離間させて、金属ボール部２０ｃを電極パッド５０ｂ上に配置することが可能になる。これにより、半導体装置の信頼性を大きく向上させることができる。
【００７８】
さらに、本実施の形態にあっては、１ｓｔボンディング後に於いて、半導体チップ５０の主面に配設された電極パッドに接合された金属ボール部２０ｂから、金属ワイヤ２０を半導体チップ５０の主面に対し、斜め方向に立ち上げるので、低ループ化が図れる。
【００７９】
例えば、図１２には、１ｓｔボンディングにおける従来の方法（図（Ａ）参照）と、本実施の形態での方法（図（Ｂ）参照）の比較が示されている。
特に、１ｓｔボール形成後の金属ワイヤ２００，２０には、再結晶領域ｒｃが存在する。この再結晶領域ｒｃは、１ｓｔボール形成時のスパーク熱により、金属ワイヤ２００，２０を構成する金属の一部が溶解し、再結晶化する領域である。この様な領域の金属は、物性的に硬く、充分な可塑性を有していない。従って、金属ワイヤのルーピングを行う際には、この領域の上方を始点としてループ形成をしなければならない。再結晶領域ｒｃで金属ワイヤを屈曲させると、金属ワイヤが断線等するからである。
【００８０】
従って、図（Ａ）に示す、従来のワイヤボンディング方法では、１ｓｔボンディング後の繰り出しに於いて、金属ワイヤ２００を金属ボール部２００ｂから垂直に立ち上げるため、ルーピング開始の始点を図のｂ位置から上に設けなければならない。
【００８１】
従って、従来のワイヤボンディング方法では、ループ形成をするための屈曲部がｂ位置から必然的に高くなってしまい、低ループ化が図れなかった。
然るに、図（Ｂ）に示す、本実施の形態に於いては、金属ボール部２０ｂから金属ワイヤ２０を斜め方向に立ち上げることから、再結晶領域ｒｃがｂ位置より更に低いａ位置から下方に位置する。
【００８２】
従って、ループ形成するための屈曲部の始点をａ位置から上方に設けることができ、更なる低ループ化を図ることができる。
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の実施の形態の変形例について説明する。この実施の形態では、ワイヤボンディング装置の変形例を説明する。図１３に、当該ワイヤボンディング装置の構成を示す。なお、この図に於いて、図２乃至図５で示した同一の部材には同一の符号を付し、その説明の詳細については、省略する。
【００８３】
ワイヤボンディング装置２にあっては、キャピラリ１０内部に、金属ワイヤ２０が挿通されている。キャピラリ１０は、キャピラリ支持部１１によって支持されている。また、金属ワイヤ２０は、金属ワイヤ繰出用のクランパ８０内を貫通している。当該クランパ８０は、クランパ支持部８１により支持されている。また、キャピラリ１０の近傍には、スパーク電極（トーチ電極）３０が配置されている。
【００８４】
さらに、ワイヤボンディング装置２にあっては、上記部材のほか、キャピラリ１０の近傍に圧着専用ユニット６０を配置している。また、当該圧着専用ユニット６０は、圧着専用ユニット支持部６１により支持されている。
【００８５】
また、ワイヤボンディング装置２にあっては、金属ボール部用のクランパ４０がキャピラリ１０の先端部より下の位置に配置されている。当該クランパ４０は、クランパ支持部４１により支持されている。なお、クランパ支持部４１と、圧着専用ユニット支持部６１とは、例えば、キャピラリ支持部１１の下方に位置するように構成されている。
【００８６】
そして、キャピラリ１０、圧着専用ユニット６０、クランパ４０等は、夫々の支持部と連通する移動機構（図示しない）により、半導体チップ５０の近傍に於いて、３次元的に自由に可動できる。
【００８７】
また、圧着専用ユニット６０並びにキャピラリ１０には、超音波振動子が接続されており（図示しない）、この超音波振動子が発生する超音波振動により、金属ワイヤ２０の端を被接続部材に超音波接合しうる構成となっている。
【００８８】
この様なワイヤボンディング装置２により、例えば、ダイステージ５１上に搭載された半導体チップ５０の電極パッドと、外部接続端子とが、上記方法の如く、金属ワイヤ２０を介して電気的に接続される（図示しない）。
【００８９】
なお、この図に於いては、金属ワイヤ２０の先端に金属ボール部２０ａが形成され、当該金属ワイヤ２０が金属ボール部用のクランパ４０によって、斜めに曲げられた後の状態が示されている。
【００９０】
また、半導体チップ５０を搭載する基板は、ダイステージ５１に限ることはなく、例えば、上記回路基板であってもよい。
＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の実施の形態の別の変形例について説明する。この実施の形態では、１ｓｔボール形成後の金属ワイヤの屈曲方法の変形例を説明する。図１４に、当該屈曲方法を説明するための図を示す。
【００９１】
先ず、キャピラリ１０を移動機構（図示しない）により、水平方向（図（Ａ）の矢印の方向）に移動させ、キャピラリ１０の先端部から略垂直に垂れ下がった金属ボール部２０ａを楔（くさび）型のクランパ４２内に挿入・配置する。そして、当該挿入・配置後、キャピラリ１０の水平方向の移動を停止させ、金属ボール部２０ａと、クランパ４２内壁とが接触しない状態を維持する。かかる状態を図１４（Ａ）に示す。
【００９２】
続いて、金属ボール部２０ａが斜め上方向（図（Ｂ）の矢印の方向）に移動するように、キャピラリ１０を移動機構により、所定の距離移動させる。
ここで、クランパ４２内壁は、図示するように、図の右側ほど、狭く構成されている。従って、当該移動中に、金属ボール部２０ａは、クランパ４２内壁の所定の箇所で接触する。また、この段階では、キャピラリ１０内に挿通した金属ワイヤ２０は、繰出用のクランパにて固定されている。
【００９３】
そして、金属ボール部２０ａが斜め上方向に移動すると共に、クランパ４２内壁と接触した金属ボール部２０ａを支点として、キャピラリ１０から引き出された金属ワイヤ２０が図示する如く屈曲する。かかる状態を図１４（Ｂ）に示す。
【００９４】
そして、この後に於いては、キャピラリ１０の更なる移動により、クランパ４２内から金属ボール部２０ａが表出する。
この様な形態でも、金属ワイヤ２０を屈曲させることができる。
【００９５】
なお、クランパ４２に於いては、上記、クランパ支持部４１に支持されている。
＜第４の実施の形態＞
次に、本発明の実施の形態の更に別の変形例について説明する。この実施の形態では、１ｓｔボール形成後の金属ワイヤの屈曲方法の変形例を説明する。図１５に、当該屈曲方法を説明するための図を示す。
【００９６】
先ず、キャピラリ１０を移動機構（図示しない）により、下方（例えば、図（Ａ）の矢印の方向）に降下させる。かかる状態を図１５（Ａ）に示す。
続いて、金属ボール部２０ａが当該降下によって基板４３表面に載置した後、キャピラリ１０の垂直方向の移動を停止させる。そして、キャピラリ１０が斜め下上方向（図（Ｂ）の矢印の方向）に移動するように、キャピラリ１０を所定の距離移動させる。
【００９７】
これにより、金属ボール部２０ａが斜め下方向に移動すると共に、基板４３表面と接触した金属ボール部２０ａを支点として、キャピラリ１０から引き出された金属ワイヤ２０が図示する如く屈曲する。かかる状態を図１５（Ｂ）に示す。
【００９８】
そして、この後に於いては、キャピラリ１０を基板４３から上方に移動させる。
この様な形態でも、金属ワイヤ２０を屈曲させることができる。
なお、基板４３は、半導体チップの主面でもよく、外部接続端子の主面でもよい。さらに、回路基板の主面でもよい。また、冶具として、別途、ワイヤボンディング装置に備えた平面状基板でもよい。
【００９９】
（付記１）  キャピラリ先端から引き出されたワイヤの一端に、ボール部を形成する工程と、
前記ワイヤをキャピラリ先端部において屈曲させる工程と、
前記ボール部を圧着用ユニットにより第１の被接合部材に接合する工程と、
前記ワイヤが連続したループを形成するように、前記ワイヤを前記キャピラリから繰り出す工程と、
繰り出した前記ワイヤを前記キャピラリにより、第２の被接合部材に接合する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１００】
（付記２）  前記ボール部をクランパにより挟持し、挟持された前記ボール部を支点として、前記ワイヤを屈曲させることを特徴とする付記１記載の半導体装置の製造方法。
（付記３）  前記ボール部を基板に接触させ、接触させた前記ボール部を支点として、前記キャピラリを移動して前記ワイヤを屈曲させることを特徴とする付記１記載の半導体装置の製造方法。
【０１０１】
（付記４）  前記ボール部を前記圧着ユニットにより円形状、楕円状、矩形状または多角形状のいずれかに変形させることを特徴とする付記１記載の半導体装置の製造方法。
（付記５）  キャピラリ先端からワイヤを引き出し、前記ワイヤの先端を加熱し、ボール部を形成する形成手段と、
前記ワイヤをキャピラリ先端部において屈曲させる手段と、
前記ボール部を前記第１の被接合部材に接合する接合手段と、
前記ワイヤが連続したループを形成するように、前記ワイヤを繰り出す繰出手段と、
繰り出した前記ワイヤを第２の被接合部材に接合する接合手段と、
を備えたことを特徴とするワイヤボンディング装置。
【０１０２】
（付記６）  前記ボール部を前記ワイヤボンディング装置に備えられたクランパにより挟持し、挟持された前記ボール部を支点として、前記ワイヤを屈曲させることを特徴とする付記５記載のワイヤボンディング装置。
【０１０３】
（付記７）  前記クランパが２つのブロック体から構成されていることを特徴とする付記６記載のワイヤボンディング装置。
（付記８）  前記クランパがＶ字状の楔で構成されていることを特徴とする付記６記載のワイヤボンディング装置。
【０１０４】
（付記９）  前記ボール部を基板に接触させ、接触させた前記ボール部を支点として、前記ワイヤを屈曲させることを特徴とする付記５記載のワイヤボンディング装置。
（付記１０）  前記ボール部を前記第１の被接合部材に接合する際には、前記ワイヤボンディング装置に備えられた圧着ユニットにより接合することを特徴とする付記５記載のワイヤボンディング装置。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本実施の形態の半導体装置の製造方法のフロー図である。
【図２】本実施の形態の半導体装置の製造工程の一工程を説明するための要部図である（その１）。
【図３】本実施の形態の半導体装置の製造工程の一工程を説明するための要部図である（その２）。
【図４】本実施の形態の半導体装置の製造工程の一工程を説明するための要部図である（その３）。
【図５】本実施の形態の半導体装置の製造工程の一工程を説明するための要部図である（その４）。
【図６】本実施の形態のワイヤボンディング装置の構成を説明するための要部図である。
【図７】本実施の形態の効果を説明するための図である（その１）。
【図８】本実施の形態の効果を説明するための図である（その２）。
【図９】本実施の形態の効果を説明するための図である（その３）。
【図１０】本実施の形態の効果を説明するための図である（その４）。
【図１１】本実施の形態の効果を説明するための図である（その５）。
【図１２】本実施の形態の効果を説明するための図である（その６）。
【図１３】本実施の形態の変形例を説明する図である（その１）。
【図１４】本実施の形態の変形例を説明する図である（その２）。
【図１５】本実施の形態の変形例を説明する図である（その３）。
【図１６】従来の半導体装置の製造方法のフロー図である。
【図１７】従来の半導体装置の製造工程の一工程を説明するための要部図である（その１）。
【図１８】従来の半導体装置の製造工程の一工程を説明するための要部図である（その２）。
【図１９】従来の半導体装置の製造工程の一工程を説明するための要部図である（その３）。
【図２０】従来の半導体装置の製造工程の一工程を説明するための要部図である（その４）。
【符号の説明】
【０１０６】
１，２  ワイヤボンディング装置
１０  キャピラリ
１０ａ  曲面部
１０ｂ  斜面
１１  キャピラリ支持部
２０  金属ワイヤ
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ  金属ボール部
３０  スパーク電極
４０，４２，８０  クランパ
４０ａ，４０ｂ  ブロック体
４１，８１  クランパ支持部
４３  基板
５０  半導体チップ
５０ａ，５０ｂ  電極パッド
５１  ダイステージ
６０  圧着専用ユニット
６１  圧着専用ユニット支持部
７０  インナーリード
ｃ  中央部
ｄ  距離
ｒｃ  再結晶領域
【図１】
2009076767.tif 000003
【図２】
2009076767.tif 000004
【図３】
2009076767.tif 000005
【図４】
2009076767.tif 000006
【図５】
2009076767.tif 000007
【図６】
2009076767.tif 000008
【図７】
2009076767.tif 000009
【図８】
2009076767.tif 000010
【図９】
2009076767.tif 000011
【図１０】
2009076767.tif 000012
【図１１】
2009076767.tif 000013
【図１２】
2009076767.tif 000014
【図１３】
2009076767.tif 000015
【図１４】
2009076767.tif 000016
【図１５】
2009076767.tif 000017
【図１６】
2009076767.tif 000018
【図１７】
2009076767.tif 000019
【図１８】
2009076767.tif 000020
【図１９】
2009076767.tif 000021
【図２０】
2009076767.tif 000022