(57)【要約】【課題】ワイヤボンディング工程において、半導体チップのボンディングパッドとワイヤとの不着不良を防止する。【解決手段】本発明のワイヤボンディング方法は、互いに隣接する２つのボンディングパッド８ａ、８ｂに順次Ａｕボール９ａを接続した後、それぞれの第１ボンディング時におけるキャピラリ３８の高さ（Ａ１、Ａ２）を比較する。そして、２つの高さの差（|Ａ１−Ａ２|）がボンディングパッド８ｂの表面の異物１４に起因して閾値を超えた場合は、直ちにボンディング作業を停止する。これにより、ボンディングパッド８ｂに対するＡｕボール９ａの不着を瞬時に、かつ確実に検知することができる。【選択図】図１４
2009212258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数のボンディングパッドが形成された半導体チップと、表面に複数の電極が形成された実装ベースとを用意し、ワイヤボンディング装置を用いて前記複数のボンディングパッドのそれぞれと、前記複数の電極のそれぞれとをワイヤで電気的に接続する半導体装置の製造方法であって、
（ａ）前記複数のボンディングパッドのうち、第１のボンディングパッドの表面に第１のワイヤを圧着し、前記第１のワイヤが前記第１のボンディングパッドの表面に圧着された時点における基準位置から前記ワイヤボンディング装置のキャピラリまでの高さ（Ａ１）を測定する工程と、
（ｂ）前記複数の電極のうち、第１の電極の表面に前記第１のワイヤを圧着し、前記第１のワイヤが前記第１の電極の表面に圧着された時点における前記基準位置から前記キャピラリまでの高さ（Ｂ１）を測定する工程と、
（ｃ）前記複数のボンディングパッドのうち、第２のボンディングパッドの表面に第２のワイヤを圧着し、前記第２のワイヤが前記第２のボンディングパッドの表面に圧着された時点における前記基準位置から前記キャピラリまでの高さ（Ａ２）を測定すると共に、前記高さ（Ａ１）と前記高さ（Ａ２）とを比較する工程と、
（ｄ）前記複数の電極のうち、第２の電極の表面に前記第２のワイヤを圧着し、前記第２のワイヤが前記第２の電極の表面に圧着された時点における前記基準位置から前記キャピラリまでの高さ（Ｂ２）を測定すると共に、前記高さ（Ｂ１）と前記高さ（Ｂ２）とを比較する工程と、
を有し、
前記（ｃ）工程において、前記高さ（Ａ１）と前記高さ（Ａ２）との差が所定の閾値を超えた場合、または、前記（ｄ）工程において、前記高さ（Ｂ１）と前記高さ（Ｂ２）との差が所定の閾値を超えた場合には、ボンディング作業を停止することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
複数のボンディングパッドが形成された半導体チップと、複数の電極が形成された実装ベースとを用意し、ワイヤボンディング装置を用いて前記複数のボンディングパッドのそれぞれと、前記複数の電極のそれぞれとをワイヤで電気的に接続する半導体装置の製造方法であって、
（ａ）前記複数のボンディングパッドのうち、第１のボンディングパッドの表面に第１のワイヤを圧着し、前記第１のワイヤが前記第１のボンディングパッドの表面に圧着された時点における基準位置から前記ワイヤボンディング装置のキャピラリまでの高さ（Ａ１）を測定すると共に、前記高さ（Ａ１）と基準高さ（Ａ０）とを比較する工程と、
（ｂ）前記複数の電極のうち、第１の電極の表面に前記第１のワイヤを圧着し、前記第１のワイヤが前記第１の電極の表面に圧着された時点における前記基準位置から前記キャピラリまでの高さ（Ｂ１）を測定すると共に、前記高さ（Ｂ１）と基準高さ（Ｂ０）とを比較する工程と、
を有し、
前記（ａ）工程において、前記高さ（Ａ１）と前記基準高さ（Ａ０）との差が所定の閾値を超えた場合、または、前記（ｂ）工程において、前記高さ（Ｂ１）と前記基準高さ（Ｂ０）との差が所定の閾値を超えた場合には、ボンディング作業を停止す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（ａ）工程に先立って、前記実装ベースの表面にチップ部品を半田付けする工程を有することを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記ワイヤボンディング装置は、熱と超音波振動とを併用したボールボンディング装置であることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
表面に複数のボンディングパッドが形成された半導体チップと、表面に複数の電極が形成された実装ベースとを用意し、熱と超音波振動とを併用したボールボンディング装置を用いて前記複数のボンディングパッドのそれぞれと、前記複数の電極のそれぞれとをワイヤで電気的に接続する半導体装置の製造方法であって、
（ａ）前記複数のボンディングパッドのうち、第１のボンディングパッドの表面に第１のワイヤを圧着する工程と、
（ｂ）前記複数の電極のうち、第１の電極の表面に前記第１のワイヤを圧着する工程と、
を有し、
前記（ｂ）工程では、前記第１のワイヤに前記超音波振動を印加する前における基準位置からキャピラリまでの高さ（Ｂ１）と、前記第１のワイヤに前記超音波振動を印加した後における前記基準位置から前記キャピラリまでの高さ（Ｂ２）との差（Ｅ）を算出し、前記差（Ｅ）が所定の閾値を超えた場合には、ボンディング作業を停止することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
表面に複数のボンディングパッドが形成された半導体チップと、表面に複数の電極が形成された実装ベースとを用意し、熱と超音波振動とを併用したボールボンディング装置を用いて前記複数のボンディングパッドのそれぞれと、前記複数の電極のそれぞれとをワイヤで電気的に接続する半導体装置の製造方法であって、
（ａ）前記複数のボンディングパッドのうち、第１のボンディングパッドの表面に第１のワイヤを圧着する工程と、
（ｂ）前記複数の電極のうち、第１の電極の表面に前記第１のワイヤを圧着する工程と、
を有し、
前記（ａ）工程では、前記第１のワイヤに前記超音波振動を印加した時の波形と基準波形との差（Ｗ１）を検出し、
前記（ｂ）工程では、前記第１のワイヤに前記超音波振動を印加した時の波形と基準波形との差（Ｗ２）を検出し、
前記（ａ）工程において前記差（Ｗ１）が所定の閾値を超えた場合、または、前記（ｂ）工程において前記差（Ｗ２）が所定の閾値を超えた場合には、ボンディング作業を停止することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記（ａ）工程に先立って、前記実装ベースの表面にチップ部品を半田付けする工程を有することを特徴とする請求項５または６記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、半導体チップのボンディングパッドとこの半導体チップを搭載した配線基板などを電気的に接続するワイヤボンディング工程を有する半導体装置の製造に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップのボンディングパッドと、この半導体チップを搭載した配線基板やリードフレームとを電気的に接続する方法として、ワイヤボンディング技術が広く用いられている。なかでも、超音波と熱圧着とを併用したネイルヘッドボンディング法（ボールボンディング法ともいう）は、ワイヤボンディング方法として最も多く採用されている。
【０００３】
例えば半導体チップを搭載した配線基板の配線と半導体チップのボンディングパッドとを上記ネイルヘッドボンディング法を用いて接続する工程は、（１）Ａｕワイヤの先端を溶融して形成したＡｕボールをキャピラリの先端で加圧すると共に、超音波振動を印加しながらボンディングパッドに圧着する第１ボンディング工程、（２）一端が上記ボンディングパッドに接続されたＡｕワイヤをキャピラリの先端からループを描くように繰り出し、配線基板の配線にキャピラリの先端で圧着する第２ボンディング工程、（３）キャピラリを上昇させることによってＡｕワイヤを切断する工程、からなっている。そして、上記３つの工程（１）〜（３）を繰り返すことによって、半導体チップに形成された複数のボンディングパッドのそれぞれと対応する配線とをＡｕワイヤで順次接続する。
【０００４】
特開２００７−９５９２９号公報（特許文献１）は、上記ネイルヘッドボンディング法の一つの問題点を開示している。この特許文献によれば、配線基板に形成された配線の表面が粗かったり、配線の表面に異物が付着したりしていると、上述した第２ボンディング工程において、配線に対するＡｕワイヤのボンディングが不完全になり易い。そして、このような時に、次の工程でキャピラリを上昇させてＡｕワイヤを切断すると、キャピラリの下端部から露出するＡｕワイヤの長さが不足することがある。その結果、次の第１ボンディング工程において、キャピラリの下端部から露出したＡｕワイヤを溶融した際にＡｕボールが形成されなくなるので、次のボンディングパッドに対して空打ちが行われてしまう。
【０００５】
その対策として、上記特許文献は、第２ボンディング工程において、予備ステッチボンディングとそれに引き続くテールボンディングとを行い、続いてＡｕワイヤを切断することなくキャピラリを僅かにずらし、再度その位置でステッチボンディングを行った後、キャピラリを上昇させてＡｕワイヤを切断することにより、キャピラリの先端から突出するＡｕワイヤの長さの最適化を図っている。
【特許文献１】特開２００７−９５９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は、上記ネイルヘッドボンディング法を用いたワイヤボンディング工程について検討した結果、次のような問題点を見出した。
【０００７】
上述したように、ネイルヘッドボンディング法の第１ボンディング工程では、Ａｕワイヤの先端を溶融して形成したＡｕボールをキャピラリの先端で加圧すると共に、超音波振動を印加しながら半導体チップのボンディングパッドに圧着する。ところが、この時、ボンディングパッドの表面に異物が付着していたり、Ａｕボールの圧着強度が不足していたりすると、キャピラリを引き上げた時にＡｕボールがボンディングパッドから剥離し、次の第２ボンディング工程で配線基板の配線上に接合されてしまうことがある。
【０００８】
通常、第１ボンディング工程でボンディングパッドの表面にＡｕボールが圧着されない時は、ワイヤボンディング装置がＡｕボールの不着を検知してボンディング作業を停止するようになっている。ところが、上記の場合は、ボンディングパッドの表面に一旦Ａｕボールが圧着されてから剥離するので、Ａｕボールの不着不良が検知されずに見過ごされ、そのままボンディング工程が進行してしまう。
【０００９】
上記のようなＡｕボールの不着不良は、配線基板上に半導体チップとチップ部品（チップコンデンサ、ローパスフィルタなど）とを混載する場合には特に発生し易い。すなわち、配線基板上に半導体チップとチップ部品とを混載する場合は、ワイヤボンディング工程に先立って、（１）半導体チップ搭載領域の配線表面とチップ部品搭載領域の配線表面とに半田を印刷する工程、（２）半田が印刷された配線上に半導体チップおよびチップ部品を仮置きする工程、（３）配線基板を加熱して半田をリフローさせることにより、半導体チップおよびチップ部品を配線表面に半田付けする工程、（４）配線基板をフラックス洗浄することによって、配線基板表面に残留した不要な半田やフラックスを除去する工程がある。そのため、上記半田リフロー工程（３）で半導体チップのボンディングパッド表面に溶融半田やフラックスが付着し、次のフラックス洗浄工程（４）でこれらがボンディングパッド表面から除去されずに異物として残留することがある。
【００１０】
本発明の目的は、ワイヤボンディング工程において、半導体チップのボンディングパッドとワイヤとの不着不良を確実に防止する技術を提供することにある。
【００１１】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、次のとおりである。
【００１３】
本願の一発明である半導体装置の製造方法は、表面に複数のボンディングパッドが形成された半導体チップと、表面に複数の電極が形成された実装ベースとを用意し、ワイヤボンディング装置を用いて前記複数のボンディングパッドのそれぞれと、前記複数の電極のそれぞれとをワイヤで電気的に接続する半導体装置の製造方法であって、
（ａ）前記複数のボンディングパッドのうち、第１のボンディングパッドの表面に第１のワイヤを圧着し、前記第１のワイヤが前記第１のボンディングパッドの表面に圧着された時点における基準位置から前記ワイヤボンディング装置のキャピラリまでの高さ（Ａ１）を測定する工程と、
（ｂ）前記複数の電極のうち、第１の電極の表面に前記第１のワイヤを圧着し、前記第１のワイヤが前記第１の電極の表面に圧着された時点における前記基準位置から前記キャピラリまでの高さ（Ｂ１）を測定する工程と、
（ｃ）前記複数のボンディングパッドのうち、第２のボンディングパッドの表面に第２のワイヤを圧着し、前記第２のワイヤが前記第２のボンディングパッドの表面に圧着された時点における前記基準位置から前記キャピラリまでの高さ（Ａ２）を測定すると共に、前記高さ（Ａ１）と前記高さ（Ａ２）とを比較する工程と、
（ｄ）前記複数の電極のうち、第２の電極の表面に前記第２のワイヤを圧着し、前記第２のワイヤが前記第２の電極の表面に圧着された時点における前記基準位置から前記キャピラリまでの高さ（Ｂ２）を測定すると共に、前記高さ（Ｂ１）と前記高さ（Ｂ２）とを比較する工程と、
を有し、
前記（ｃ）工程において、前記高さ（Ａ１）と前記高さ（Ａ２）との差が所定の閾値を超えた場合、または、前記（ｄ）工程において、前記高さ（Ｂ１）と前記高さ（Ｂ２）との差が所定の閾値を超えた場合には、ボンディング作業を停止するものである。
【発明の効果】
【００１４】
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以下のとおりである。
【００１５】
ワイヤボンディング工程において、半導体チップのボンディングパッドとワイヤとの不着不良を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なときを除き、同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００１７】
本実施の形態では、半導体装置として、携帯電話などの移動通信機器に搭載するＨＰＡ（High Power Amplifier）モジュールを例に説明する。図１は、本実施の形態のＨＰＡモジュールの配線基板を示す平面図であり、図２は、図１に示した配線基板の概略断面図である。
【００１８】
ＨＰＡモジュール５０の配線基板１は、表面に多数の配線２が形成された絶縁層４を４層程度積層した多層配線基板である。この配線基板１の裏面には、ビアホール５を介して上記配線２と電気的に接続された裏面配線３が形成されている。各絶縁層４に形成された配線２および裏面配線３はＣｕからなり、絶縁層４はセラミックからなる。ビアホール５は、各絶縁層４を貫通するように形成された貫通孔にＣｕやＡｇなどの導体を充填してなる層間連絡路である。
【００１９】
配線基板１の上面の中央部には、例えば電力増幅回路、アンテナスイッチ回路、送受信回路、Ａ−Ｄ変換器、Ｄ−Ａ変換器などの集積回路が形成された半導体チップ６が搭載されている。この半導体チップ６は、配線２と同一工程で形成された導電プレート２ｐ上に半田７を介して接合されている。半導体チップ６の主面の外周部には、上記集積回路と電気的に接続された複数のボンディングパッド８が形成されており、これらのボンディングパッド８と配線基板１の配線２とは、Ａｕワイヤ９を介して電気的に接続されている。
【００２０】
半導体チップ６の周囲の配線基板１上には、チップコンデンサ１０、ローパスフィルタ１１などのチップ部品（受動素子）が複数個搭載されている。これらのチップ部品は、半田７を介して配線２と電気的に接続されている。また、これらのチップ部品と半導体チップ６は、エポキシ樹脂などからなる封止樹脂１２によって気密封止されている。なお、図１は、封止樹脂１２の図示を省略している。
【００２１】
次に、上記のように構成されたＨＰＡモジュール５０の製造方法について、図３〜図１４を参照しながら説明する。
【００２２】
まず、図３に示すように、配線基板１上に形成された配線２および導電プレート２ｐの表面に印刷法などを用いてペースト状の半田７を塗布する。続いて、図４に示すように、半田７が塗布された導電プレート２ｐ上に半導体チップ６を仮置きし、配線２上にチップコンデンサ１０およびローパスフィルタ１１（図にはチップコンデンサ１０のみを示す）を仮置きする。そして、配線基板１を加熱して半田７をリフローさせることにより、半導体チップ６を導電プレート２ｐ上に接合し、チップコンデンサ１０およびローパスフィルタ１１を配線２上に接合する。
【００２３】
次に、配線基板１をフラックス洗浄することによって、配線基板１の表面に残留した不要な半田７やフラックスを除去した後、以下に説明するような方法を用いて半導体チップ６のボンディングパッド８と配線２とをＡｕワイヤ９で電気的に接続する。
【００２４】
図５は、ネイルヘッドボンディング方式を採用するワイヤボンディング装置の駆動部を示す概略斜視図である。ワイヤボンディング装置３０の駆動部３１は、基台となる平面（ＸＹ）方向に位置制御可能なＸＹテーブル３２上に取り付けられている。この駆動部３１には、Ｚ軸モータ３３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３４、試料を検出するための観測系（カメラ３５、鏡筒３６およびそれらを連結する光学系３７）、先端にキャピラリ３８が取り付けられたボンディングアーム３９、Ａｕワイヤ９を供給すると共にＡｕワイヤ９の切断を行うワイヤ供給系（図には、Ａｕワイヤ９を掴むクランパ４０と、キャピラリ３８の下端に露出したＡｕワイヤ９の先端を放電によってボール状にする放電電極４１とが示してある）などが設けられている。
【００２５】
上記駆動部３１の近傍には、図４に示した配線基板１を載せるボンディングステージ４２と、この配線基板１を保持・搬送するガイドレール４３とを含むボンディング・搬送系が配置されている。図には示さないが、ボンディングステージ４２の内部には、半導体チップ６を所定の温度（例えば１５０℃〜２００℃）に加熱するためのヒートブロックが設けられている。
【００２６】
図６に示すように、ボンディングアーム３９には、キャピラリ３８の下端部の位置を測定するためのコンピュータ４４が接続されている。このコンピュータ４４は、後述する第１ボンディング工程において、キャピラリ３８の下端部が半導体チップ６のボンディングパッド８に接触した時に、配線基板１の表面からキャピラリ３８の下端部までの高さ（Ａ）を測定してメモリ回路４５に記憶させる。また、後述する第２ボンディング工程において、キャピラリ３８の下端部が配線基板１の配線２に接触した時に、配線基板１の表面からキャピラリ３８の下端部までの高さ（Ｂ）を測定してメモリ回路４５に記憶させる。キャピラリ３８の下端部の高さ測定は、例えばキャピラリ３８を支持するボンディングアーム３９に連結されたスケールを使って行う。なお、ここで、キャピラリ３８の下端部の高さは、配線基板１の表面を基準位置（高さ＝０）としたが、例えばボンディングステージ４２の表面や半導体チップ６の表面などを基準位置（高さ＝０）とすることもできる。
【００２７】
半導体チップ６のボンディングパッド８と配線基板１の配線２とをＡｕワイヤ９で電気的に接続するには、まず、図７に示すように、半導体チップ６およびチップ部品（図示省略）の実装が完了した配線基板１をガイドレール４３で保持してボンディングステージ４２に載せ、半導体チップ６を１５０℃〜２００℃に加熱する。
【００２８】
次に、図８に示すように、キャピラリ３８をボンディングパッド８ａの上方に移動させた後、キャピラリ３８の下端に露出したＡｕワイヤ９の先端と放電電極４１との間に電気スパークを発生させることにより、キャピラリ３８の下端部に直径数十μｍのＡｕボール９ａを形成する。ここで、ボンディングパッド８ａは、半導体チップ６に形成された複数のボンディングパッド８のうち、最初にＡｕワイヤ９をボンディングするパッドである。
【００２９】
次に、図９に示すように、クランパ４０を開いてＡｕワイヤ９のクランプ状態を解除すると共に、ボンディングアーム３９を通じてキャピラリ３８に超音波振動を印加しながら、Ａｕボール９ａをボンディングパッド８ａに圧着する（第１ボンディング工程）。すると、Ａｕボール９ａが塑性変形を起こして扁平な形状になり、Ａｕボール９ａとボンディングパッド８ａとの界面にＡｕ−Ａｌ共晶結合が形成されて両者が接合される。この時、本実施の形態では、配線基板１の表面からキャピラリ３８の下端部までの高さ（Ａ１）を測定し、その値を前記図６に示したコンピュータ４４のメモリ回路４５に記憶させる。
【００３０】
次に、図１０に示すように、キャピラリ３８を上昇させてクランパ４０を閉じた後、図１１に示すように、キャピラリ３８を配線基板１の配線２ａ上に移動させ、キャピラリ３８に超音波振動を印加しながらＡｕワイヤ９を配線２ａに圧着する（第２ボンディング工程）。ここで、配線２ａは、配線基板１上に形成された複数の配線２のうち、最初のＡｕワイヤ９がボンディングされる配線である。この時、本実施の形態では、配線基板１の表面からキャピラリ３８の下端部までの高さ（Ｂ１）を測定し、その値をコンピュータ４４のメモリ回路４５に記憶させる。
【００３１】
次に、図１２に示すように、クランパ４０に固定されたＡｕワイヤ９をキャピラリ３８と共に上昇させる。これにより、配線２ａの表面でＡｕワイヤ９が切断され、キャピラリ３８の下端部にＡｕワイヤ９の一端が所定の長さだけ露出する。ここまでの工程で、ボンディングパッド８ａと配線２ａとが１本のＡｕワイヤ９によって電気的に接続される。
【００３２】
次に、図１３に示すように、キャピラリ３８をボンディングパッド８ｂの上方に移動させ、前記図８で説明した方法に従ってキャピラリ３８の下端部にＡｕボール９ａを形成する。ここで、ボンディングパッド８ｂは、Ａｕワイヤ９のボンディングが完了した上記ボンディングパッド８ａに隣接する２番目のパッドであるが、その表面には固体状の異物１４が付着しているものと仮定する。
【００３３】
次に、図１４に示すように、２番目のボンディングパッド８ｂに対して、前記図９で説明した第１ボンディングを行う。すると、キャピラリ３８の下端部に形成されたＡｕボール９ａは、ボンディングパッド８ｂの表面ではなく異物１４の表面に圧着される。そのため、配線基板１の表面からキャピラリ３８の下端部までの高さ（Ａ２）は、最初のボンディングパッド８ａに対して第１ボンディングを行った時の高さ（Ａ１）よりも大（Ａ２＞Ａ１）となる。
【００３４】
このとき、前記図６に示したコンピュータ４４は、上記の高さ（Ａ２）をメモリ回路４５に記憶させると共に、比較回路４６を使って２つの高さＡ１、Ａ２の差（|Ａ１−Ａ２|）を検出し、この差（|Ａ１−Ａ２|）があらかじめ設定した閾値を超えているか否かを判定する。そして、この差（|Ａ１−Ａ２|）が閾値以下と判定された場合には、ボンディング作業をそのまま継続する。ここで、２つの高さの差（|Ａ１−Ａ２|）が閾値以下である場合とは、例えば異物１４のサイズが極めて小さいために、異物１４がＡｕボール９ａとボンディングパッド８ｂの接着性に悪影響を及ぼさないと判断される場合である。また、ボンディングパッド８ｂの表面に異物が存在しない場合は、２つの高さの差（|Ａ１−Ａ２|）が０となるが、配線基板１の表面の僅かな反りや凹凸などに起因して差（|Ａ１−Ａ２|）が０とならない場合もある。従って、このような場合は、２つの高さの差（|Ａ１−Ａ２|）を閾値以下と判定し、ボンディング作業を継続する。
【００３５】
しかし、異物１４のサイズが大きい場合は、Ａｕボール９ａがボンディングパッド８ｂに対して不着になる可能性が高い。また、この場合は、上記した２つの高さの差（|Ａ１−Ａ２|）が閾値を超えることになる。そこで、比較回路４６は、高さの差（|Ａ１−Ａ２|）が閾値を超えたという信号を制御回路４７に送る。そして、この信号を受けた制御回路４７は、ワイヤボンディング装置３０の駆動部３１に対してボンディング作業の停止を指示する。
【００３６】
このように、本実施の形態のワイヤボンディング方法は、互いに隣接する２つのボンディングパッド８ａ、８ｂに順次Ａｕボール９ａを接続した後、それぞれの第１ボンディング時におけるキャピラリ３８の高さ（Ａ１、Ａ２）を比較する。そして、２つの高さの差（|Ａ１−Ａ２|）がボンディングパッド８ｂの表面の異物１４に起因して閾値を超えた場合は、直ちにボンディング作業を停止する。これにより、ボンディングパッド８ｂに対するＡｕボール９ａの不着を瞬時に、かつ確実に検知することができる。
【００３７】
また、本実施の形態のワイヤボンディング方法によれば、仮に最初のボンディングパッド８ａの表面に異物１４が付着していた場合であっても、ボンディングパッド８ａに対するＡｕボール９ａの不着を、隣接ボンディングパッド８ｂの第１ボンディング時に検知することができる。すなわち、この場合において、隣接ボンディングパッド８ｂの表面に異物１４が付着していないと仮定すれば、上記した２つの高さの差（|Ａ１−Ａ２|）が閾値を超えることになるので、２番目のボンディングパッド８ｂにＡｕボール９ａをボンディングした直後にボンディング作業を停止させることができる。
【００３８】
ボンディングパッド８に対するＡｕボール９ａの不着不良は、例えばボンディングパッド８の表面に半田成分中のフラックスが付着している場合など、異物１４以外の原因によても起こり得る。そこで、次に、前述した２番目のボンディングパッド８ｂの表面にフラックスなどの薄膜が付着していると仮定した場合について説明する。
【００３９】
この場合は、図１５に示すように、２番目のボンディングパッド８ｂの表面にＡｕボール９ａを圧着した時、配線基板１の表面からキャピラリ３８の下端部までの高さ（Ａ２）は、最初のボンディングパッド８ａにＡｕボール９ａを圧着した時の高さ（Ａ１）とほぼ同じ（Ａ２≒Ａ１）になる。すなわち、２つの高さの差（|Ａ１−Ａ２|）は、閾値以下になる。なお、このフラックスは、その膜厚が薄いものとしたので、図には示していない。また、ボンディングパッド８ｂの表面に前述した固体状の異物１４が付着している場合であっても、この異物１４が軟らかい物質で構成されている場合は、Ａｕボール９ａが圧着された時に潰れて薄い膜になるので、２つの高さの差（|Ａ１−Ａ２|）が閾値以下になることがある。
【００４０】
このように、閾値以下の厚さの異物が付着した２番目のボンディングパッド８ｂにＡｕボール９ａを圧着すると、ボンディングパッド８ｂとＡｕボール９ａとの界面にＡｕ−Ａｌ共晶結合が形成されないにもかかわらず、コンピュータ４４は、この第１ボンディングが正常に行われたものと判断する。そのため、ワイヤボンディング装置３０は、ボンディング作業をそのまま継続し、図１６に示すように、キャピラリ３８をボンディングパッド８ｂの上方に移動させる。このとき、Ａｕボール９ａは、ボンディングパッド８ｂの表面に接合されていない（または、極めて弱い力で接合されている）ので、ボンディングパッド８ｂの表面から剥離し、キャピラリ３８と共に上昇してしまう。
【００４１】
次に、図１７に示すように、キャピラリ３８を配線基板１の配線２ｂ上に移動させ、キャピラリ３８に超音波振動を印加しながらＡｕワイヤ９を配線２ｂに圧着する（第２ボンディング工程）。ここで、配線２ｂは、配線基板１上に形成された複数の配線２のうち、２本目のＡｕワイヤ９がボンディングされる２番目の配線である。
【００４２】
この第２ボンディングを行うと、Ａｕワイヤ９の先端に残ったＡｕボール９ａが配線２ｂの表面に圧着されるので、配線基板１の表面からキャピラリ３８の下端部までの高さ（Ｂ２）は、最初の配線２ａに対して第２ボンディングを行った時の高さ（Ｂ１）よりも大（Ｂ２＞Ｂ１）となる。すなわち、この場合は、２つの高さの差（|Ｂ１−Ｂ２|）が閾値を超えることになる。
【００４３】
そこで、コンピュータ４４の比較回路４６は、高さの差（|Ｂ１−Ｂ２|）が閾値を超えたという信号を制御回路４７に送り、この信号を受けた制御回路４７がワイヤボンディング装置３０の駆動部３１に対してボンディング作業の停止を指示する。
【００４４】
このように、本実施の形態のワイヤボンディング方法は、互いに隣接する２つの配線２ａ、２ｂに順次Ａｕワイヤ９を接続した後、それぞれの第２ボンディング時におけるキャピラリ３８の高さ（Ｂ１、Ｂ２）を比較し、２つの高さの差（|Ｂ１−Ｂ２|）が閾値を超えた場合は、直ちにボンディング作業を停止する。これにより、２番目のボンディングパッド８ｂに閾値以下の厚さの異物が付着している場合であっても、この異物がＡｕボール９ａの不着を引き起こした場合には、ボンディングパッド８ｂに対するＡｕボール９ａの不着を速やかに、かつ確実に検知することができる。
【００４５】
このように、本実施の形態のワイヤボンディング方法によれば、半導体チップ６のボンディングパッド８とＡｕワイヤ９との間に不着不良が発生した場合は、ボンディング作業が直ちに停止するので、ボンディングパッド８に対するＡｕワイヤ９の不着不良を確実に防止することができる。
【００４６】
上述したように、本実施の形態では、２つのボンディングパッド８にそれぞれＡｕワイヤ９を接続した際のキャピラリ３８の高さの差（|Ａ１−Ａ２|）を比較し、２つの配線２にそれぞれＡｕワイヤ９を接続した際のキャピラリ３８の高さの差（|Ｂ１−Ｂ２|）を比較することによって、ボンディングパッド８に対するＡｕワイヤ９の不着を検出している。
【００４７】
しかし、他の方法として、ボンディングパッド８に正常にＡｕワイヤ９が接続された時のキャピラリ３８の高さ（Ａ０）、および配線２に正常にＡｕワイヤ９が接続された時のキャピラリ３８の高さ（Ｂ０）をそれぞれ標準値としてコンピュータ４４に入力しておき、ボンディングパッド８にＡｕワイヤ９を接続した際のキャピラリ３８の高さと標準値との差（|Ａ１−Ａ０|）、および配線２にＡｕワイヤ９を接続した際のキャピラリ３８の高さと標準値との差（|Ｂ１−Ｂ０|）を比較することによって、ボンディングパッド８に対するＡｕワイヤ９の不着を検出することもできる。
【００４８】
また、例えば配線基板１の表面の凹凸や反りが大きい場合には、上述したようなボンディングパッド８ｂに対するＡｕボール９ａの不着が発生した場合であっても、最初の配線２ａに対して第２ボンディングを行った時の高さ（Ｂ１）と、２番目の配線２ｂに対して第２ボンディングを行った時の高さ（Ｂ２）との差（|Ｂ１−Ｂ２|）が閾値以下と誤判定され、ワイヤボンディング装置３０が停止せずにそのまま稼働してしまうことがある。
【００４９】
このような不具合は、次のような方法によって防止することができる。まず、図１８、図１９に示すように、例えば最初の配線２ａに対して正常な第２ボンディングを行った時に、超音波振動を印加する前の高さ（Ｃ１）と超音波振動を印加した後の高さ（Ｃ２）とをそれぞれ測定し、その差（|Ｃ１−Ｃ２|＝Ｅ）をコンピュータ４４のメモリ回路４５に記憶させておく。キャピラリ３８に超音波振動を印加しながらＡｕワイヤ９を配線２ａに圧着すると、Ａｕワイヤ９がキャピラリ３８によって潰されるので、超音波振動を印加した後の高さ（Ｃ２）は、超音波振動を印加する前の高さ（Ｃ１）よりも小さくなる。ここでは、最初の配線２ａに対して第２ボンディングを行った時の高さ（Ｃ１、Ｃ２）を測定したが、同じ配線基板１であれば、どの配線２を使って高さ（Ｃ１、Ｃ２）を測定してもよい。
【００５０】
次に、図２０、図２１に示すように、実際のボンディング工程で、配線２ａに対して第２ボンディングを行った時に、超音波振動を印加する前の高さ（Ｃ３）と超音波振動を印加した後の高さ（Ｃ４）とをそれぞれ測定し、その差（|Ｃ３−Ｃ４|＝Ｆ）をコンピュータ４４のメモリ回路４５に記憶させる。そして、比較回路４６を使ってこの差（Ｆ）と、あらかじめ測定しておいた基準の差（Ｅ）とを比較する。
【００５１】
ここで、ボンディングパッド８ａに対して前記図１６に示したような不着不良が発生し、ボンディングパッド８ａの表面から剥離したＡｕボール９ａが配線２ａの表面に圧着された場合、上記差（Ｆ）は、基準の差（Ｅ）と異なった値になる。そこで、コンピュータ４４の比較回路４６は、この差（|Ｅ−Ｆ|）が閾値を超えたという信号を制御回路４７に送り、この信号を受けた制御回路４７がワイヤボンディング装置３０の駆動部３１に対してボンディング作業の停止を指示する。これにより、配線基板１の表面の凹凸や反りが大きい場合でも、ボンディングパッド８に対するＡｕワイヤ９の不着を確実に検出することができる。
【００５２】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の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。
【００５３】
前記実施の形態では、第１ボンディング工程および第２ボンディング工程における配線基板１の表面からキャピラリ３８の下端部までの高さ（Ａ、Ｂ）を測定することによって、ボンディングパッド８に対するＡｕワイヤ９の不着を検出したが、例えば、ボンディングパッド８および配線２に対してＡｕワイヤ９が正常に圧着された時の超音波振動の波形をコンピュータ４４に記憶させておき、実際のボンディング工程でＡｕワイヤ９を圧着した時の超音波振動の波形との差が閾値を超えた場合にボンディング作業を停止させるようにしてもよい。すなわち、表面に異物１４が付着したボンディングパッド８の表面にＡｕワイヤ９を圧着した場合や、ボンディングパッド８の表面から剥離したＡｕボール９ａを配線２の表面に圧着した場合は、超音波振動の波形が正常な場合の波形とは異なってくるので、この波形の差を検出することによって不着不良を検出することが可能である。
【００５４】
前記実施の形態では、実装ベースとして配線基板を例示したが、例えばリードフレームのような実装ベースに半導体チップを実装し、ボンディングパッドとリードをワイヤで電気的に接続する場合にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、複数の積層構造を有する配線基板を用いた半導体装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態で用いるＨＰＡモジュールの配線基板を示す平面図である。
【図２】図１に示す配線基板の概略断面図である。
【図３】本発明の実施の形態である半導体装置の製造方法を示す配線基板の概略断面図である。
【図４】本発明の実施の形態である半導体装置の製造方法を示す配線基板の概略断面図である。
【図５】本発明の実施の形態で用いるワイヤボンディング装置の駆動部を示す概略斜視図である。
【図６】図５に示したワイヤボンディング装置のボンディングアームを示す概略側面図である。
【図７】本発明の実施の形態である半導体装置の製造方法を示すワイヤボンディング装置の概略斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態である半導体装置の製造方法を示すワイヤボンディング装置の要部側面図である。
【図９】本発明の実施の形態である半導体装置の製造方法を示すワイヤボンディング装置の要部側面図である。
【図１０】本発明の実施の形態である半導体装置の製造方法を示すワイヤボンディング装置の要部側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態である半導体装置の製造方法を示すワイヤボンディング装置の要部側面図である。
【図１２】本発明の実施の形態である半導体装置の製造方法を示すワイヤボンディング装置の要部側面図である。
【図１３】本発明の実施の形態である半導体装置の製造方法を示すワイヤボンディング装置の要部側面図である。
【図１４】本発明の実施の形態である半導体装置の製造方法を示すワイヤボンディング装置の要部側面図である。
【図１５】本発明の実施の形態である半導体装置の製造方法を示すワイヤボンディング装置の要部側面図である。
【図１６】本発明の実施の形態である半導体装置の製造方法を示すワイヤボンディング装置の要部側面図である。
【図１７】本発明の実施の形態である半導体装置の製造方法を示すワイヤボンディング装置の要部側面図である。
【図１８】本発明の実施の形態である半導体装置の製造方法を示すワイヤボンディング装置の要部拡大側面図である。
【図１９】本発明の実施の形態である半導体装置の製造方法を示すワイヤボンディング装置の要部拡大側面図である。
【図２０】本発明の実施の形態である半導体装置の製造方法を示すワイヤボンディング装置の要部拡大側面図である。
【図２１】本発明の実施の形態である半導体装置の製造方法を示すワイヤボンディング装置の要部拡大側面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  配線基板
２、２ａ、２ｂ  配線
２ｐ  導電プレート
３  裏面配線
４  絶縁層
５  ビアホール
６  半導体チップ
７  半田
８、８ａ、８ｂ  ボンディングパッド
９  Ａｕワイヤ
９ａ  Ａｕボール
１０  チップコンデンサ
１１  ローパスフィルタ
１２  封止樹脂
１４  異物
３０  ワイヤボンディング装置
３１  駆動部
３２  ＸＹテーブル
３３  Ｚ軸モータ
３４  リフタアーム
３５  カメラ
３６  鏡筒
３７  光学系
３８  キャピラリ
３９  ボンディングアーム
４０  クランパ
４１  放電電極
４２  ボンディングステージ
４３  ガイドレール
４４  コンピュータ
４５  メモリ回路
４６  比較回路
４７  制御回路
５０  ＨＰＡモジュール
【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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【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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