JP4417427B1

JP4417427B1 - 半導体装置

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Publication number: JP4417427B1
Application number: JP2009129135A
Authority: JP
Inventors: 竜成三井; 森介鄭; 逸人木内
Original assignee: Shinkawa Ltd
Current assignee: Shinkawa Ltd
Priority date: 2009-05-28
Filing date: 2009-05-28
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2028-10-21
Also published as: JP2010103473A

Abstract

【課題】第１ボンド点と第２ボンド点との接続において、ワイヤの強度低下を抑制しつつワイヤループの高さをより低くする。
【解決手段】半導体装置は、ワイヤの先端に形成したイニシャルボールをキャピラリによって第１ボンド点１１に接合させて圧着ボール１２を形成し、キャピラリを略垂直に上昇させてからキャピラリを第２ボンド点１９の方向に向かって斜め下方にキャピラリの上昇量よりも少ない量だけ下降させるという連続動作を複数回繰り返して行い、複数の位置でワイヤを第２ボンド点１９の方向に向かって押し込み、キャピラリを上昇させ、続いてキャピラリを第２ボンド点１９の方向に移動させてワイヤを第２ボンド点１９に圧着させることにより接合することにより組み立てる。
【選択図】図９

Description

本発明は、ワイヤボンディングによって第１ボンド点と第２ボンド点とをワイヤで接続するワイヤループ形状を有する半導体装置に関する。

半導体装置の組立には、リードフレームに取り付けられた半導体チップのパッドとリードフレームのリードとの間を金属の細線で接続するワイヤボンディングが用いられている。ワイヤボンディングはワイヤボンディング装置を用い、最初にワイヤ先端にイニシャルボールを形成し、キャピラリによってそのイニシャルボールを半導体チップのパッドに圧着させて圧着ボールを形成する。そして、キャピラリを上昇させて第２ボンド点と反対側に向かってリバース動作させた後、更にキャピラリを所定の高さまで上昇させてからキャピラリを第２ボンド点の方向に移動させて第２ボンド点にワイヤを接続する方法が用いられている（例えば、特許文献１の図４から図６参照）。

このように、キャピラリを動作させてワイヤをボンディングし、ワイヤループの形状を半導体チップのパッドに圧着した圧着ボールから上に伸びるワイヤネックと、ワイヤネックから第２ボンド点に向かって折り曲げられた傾斜部分とを含む三角形状或いは、ワイヤネックから第２ボンド点に向かって略水平に伸びる水平部分と水平部分から第２ボンド点に向かって伸びる傾斜部分とを含む台形形状とすることが多かった。これは、圧着ボールに近い部分を第２ボンド点に向かってキャピラリの水平方向に移動させると、移動中に発生するキャピラリと金属細線との間で発生する摩擦により、ネック部分にダメージを与えてしまう場合があるためでる。

しかし、このワイヤループ形状は、圧着ボールから上方に立ち上がったワイヤネックを含むため、ワイヤループの高さが高くなってしまい、ワイヤボンディングによって組み立てられた半導体装置全体の高さ或いは厚さを小さく出来ないという問題があった。

そこで、第１ボンド点にボンディングした後、キャピラリを若干上昇させて第２ボンド点と反対側に動かすリバース動作を行い、更にキャピラリを若干上昇させて第２ボンド点側に動かすフォワード動作させた後、キャピラリを降下させてワイヤネック部分を圧着ボールの上に折り返して押し付け、ワイヤの伸びる方向を水平或いは水平よりも若干上方向に向いた位置とした後、キャピラリの先端からワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させ、続いてキャピラリを第２ボンド点に移動させてワイヤを第２ボンド点に接続する方法が提案されている。（例えば、特許文献１の図１から図３または特許文献２の図１から図３参照）。

また、第１ボンド点と第２ボンド点とをボンディングするボンディング方法において、第１ボンド点に圧着ボールを形成した後、キャピラリを少し上昇させて第２ボンド点に向かって移動させ、キャピラリの上昇量よりも少ない量だけキャピラリを降下させてワイヤを押し下げ、次にキャピラリを上昇させてワイヤを繰り出しながらキャピラリを第２ボンド点の方向に移動させてワイヤを第２ボンド点に接続する方法が提案されている（例えば、特許文献３の図１及び図２参照）。

また、ワイヤループのアーチ高さがおよそ１００μｍの低ループを形成するワイヤボンディング方法として、第１ボンド点にボンディングして圧着ボールを形成した後、第１の上昇、第１の下降かつ平行移動、第２の上昇、第２の下降かつ平行移動を行った後、第２ボンド点にボンディングする方法が提案されている。この方法では、第１の上昇で必要とするワイヤループのアーチ高さの数倍の高さまで上昇させた後さらに第２の上昇でワイヤループの長さ分だけ動作させると共に第１、第２の下降かつ平行移動を弧状とすることが提案されている（例えば、特許文献４の図３参照）。

また、第１ボンド点と第２ボンド点とをボンディングするボンディング方法において、第１ボンド点にボンディングして圧着ボールとボールネックを形成した後、キャピラリを第２ボンド点に向かって斜め上方に移動させてボールネックを斜めに傾斜させた後、キャピラリの上昇、水平移動によりワイヤを屈曲させる屈曲工程を複数回行った後、キャピラリを上昇させて第２ボンド点にルーピングし、第２ボンド点にボンディングを行う方法が提案されている（例えば、特許文献５の図１から図４参照）。

特開２００４−１７２４７７号公報特開平９−５１０１１号公報特開２００５−３９１９２号公報特開平８−３１６２６０号公報特許第４１３７０６１号明細書

特許文献１または２に記載された従来技術によるボンディング方法では、圧着ボールの上にワイヤを折り返してヘッド部分を成形するため、第１ボンド点付近のワイヤを損傷する場合があるという問題があった。また、ヘッド部分の高さがさほど低くならず、全体のワイヤループ高さをより低くするという要求に対応することが出来ない場合があった。

一方、特許文献３に記載された従来技術によるボンディング方法は、特許文献１または２に記載された方法のように圧着ボールの上にワイヤを折り返したヘッド部分を形成せず、圧着ボールに接続する部分のワイヤを第２ボンド点に向かって曲げてワイヤを第２ボンド点に接続するものであることから、特許文献１または２に記載された方法よりもワイヤループ全体の高さを低くすることができる。また、特許文献５に記載された従来技術によるボンディング方法は、第１ボンド点付近のワイヤに与える損傷を抑制してワイヤループ高さを低くすることが出来る。

しかし、特許文献３に記載された従来技術のボンディング方法は、圧着ボールに接続される部分のワイヤをキャピラリによって第２ボンド点に向かって水平方向に押した後、キャピラリをキャピラリの上昇量よりも少ない量だけ押し下げることとしていることから、キャピラリを水平移動させる際にキャピラリとワイヤとの摩擦力によって、圧着ボールに接続されている部分のワイヤをワイヤの軸方向に引っ張ってしまう場合がある。そして、このようにワイヤが引っ張られると、圧着ボールに接続されている部分のワイヤの断面積が小さくなり、ワイヤの強度が低下してしまい、ワイヤの断線につながる場合があるという問題があった。同様に、特許文献５に記載された従来技術のボンディング方法でも、キャピラリを第２ボンド点の方向に向かって水平移動させるので、キャピラリとワイヤとの摩擦力によって、圧着ボールに接続されている部分のワイヤを引っ張ってしまい、ワイヤ強度が低下するという問題があった。

また、特許文献４に記載されている従来技術のボンディング方法は、上昇させたキャピラリを弧状軌跡で下降かつ平行移動させるようにしていることから、特許文献３及び特許文献５に記載された従来技術のようなワイヤの強度の低下は抑制することができるが、ワイヤループの高さがおよそ１００μｍ程度の低ループしか形成できず、より低いワイヤループを形成することが困難であるという問題があった。

そこで、本発明は、第１ボンド点と第２ボンド点との接続において、ワイヤの強度低下を抑制しつつワイヤループの高さをより低くすることを目的とする。

本発明の半導体装置は、第１ボンド点と第２ボンド点との間をワイヤで接続するワイヤループ形状を有する半導体装置であって、ワイヤの先端に形成したイニシャルボールをキャピラリによって第１ボンド点に接合させて形成される圧着ボールと、圧着ボールを形成後、キャピラリを略垂直に上昇させ、続いてキャピラリの上昇量を半径としてキャピラリを第２ボンド点の方向に向かって円弧状に移動させ、キャピラリを第２ボンド点の方向に向かって斜め下方にキャピラリの上昇量よりも少ない量だけ下降させるという上昇円弧動作を連続して複数回繰り返して行い、複数の位置でワイヤを斜め下方に向かって押し込むことによって形成される複数の癖と、複数の位置でワイヤを斜め下方に向かって押し込んだ後、キャピラリを上昇させ、続いてキャピラリを第２ボンド点の方向に移動させてワイヤを第２ボンド点に圧着させることにより形成される接合部と、を含み、ワイヤループは、圧着ボールの上面から第２ボンド点に向かって水平方向よりやや下向きに伸びた後、各癖の位置のワイヤは下向きに凸で、各癖の位置の間のワイヤが上に凸となるような波型の形状で、最初に形成された癖と二番目に形成された癖の位置との下向きに凸のワイヤ下面は第１ボンド点を含む面よりも上側となっており、上昇円弧状動作の第１回目のキャピラリの上昇量は、第２回目のキャピラリの上昇量よりも大きく、上昇円弧状動作のキャピラリの円弧状移動は、前回上昇円弧状動作のキャピラリの円弧状移動の終了点を中心とする円弧動作であり、上昇円弧状動作の第１回目のキャピラリの円弧状移動の際の移動角度は、第２回目のキャピラリの円弧状移動の際の移動角度よりも大きく、第１ボンド点と最初に形成される癖との間のワイヤ長さが、最初に形成された癖と二番目に形成された癖とのワイヤ長さよりも長いこと、を特徴とする。

本発明の半導体装置において、上昇円弧状動作の円弧状の移動は、円弧を複数の直線で近似した近似折線に沿ってキャピラリが移動すること、としても好適であるし、上昇円弧状動作は、２回行うこと、としても好適であるし、上昇円弧状動作の第３回目以降のキャピラリの上昇量は、第１回目のキャピラリの上昇量及び第２回目のキャピラリの上昇量よりも大きいこと、としても好適であるし、複数の位置でワイヤを斜め下方に向かって押し込んだ後、キャピラリでワイヤを第２ボンド点に圧着させる前にキャピラリを上昇させ、続いてキャピラリを第１ボンド点の中心線よりも第２ボンド点と反対側に移動させるリバース動作を少なくとも１回行うことにより形成される屈曲部、を更に含むこと、としても好適である。

本発明は、第１ボンド点と第２ボンド点との接続において、ワイヤの強度の低下を抑制しつつワイヤループの高さをより低くすることが出来るという効果を奏する。

本発明の実施形態における半導体装置を組み立てるワイヤボンディングの第１ボンディング工程を示す説明図である。本発明の実施形態における半導体装置を組み立てるワイヤボンディングの押込み工程の第１回目の連続動作を示す説明図である。本発明の実施形態における半導体装置を組み立てるワイヤボンディングの押込み工程の第１回目の連続動作を示す説明図である。図３に示す動作中のキャピラリとワイヤと示す拡大図である。本発明の実施形態における半導体装置を組み立てるワイヤボンディングの押込み工程の第２回目の連続動作を示す説明図である。本発明の実施形態における半導体装置を組み立てるワイヤボンディングの押込み工程の第２回目の連続動作を示す説明図である。図５に示す動作中のキャピラリとワイヤと示す拡大図である。本発明の実施形態における半導体装置を組み立てるワイヤボンディングの押込み工程の第３回目の連続動作を示す説明図である。本発明の実施形態における半導体装置を組み立てるワイヤボンディングの押込み工程の第３回目の連続動作を示す説明図である。本発明の実施形態における半導体装置を組み立てるワイヤボンディングの第２ボンディング工程を示す説明図である。本発明の実施形態における半導体装置を組み立てるワイヤボンディングの第２ボンディング工程と本発明の実施形態の半導体装置のワイヤループを示す説明図である。本発明の他の実施形態における半導体装置を組み立てるワイヤボンディングのキンク作成工程を示す説明図である。本発明の他の実施形態における半導体装置を組み立てるワイヤボンディングの第２ボンディング工程と本発明の他の実施形態の半導体装置のワイヤループを示す説明図である。本発明の実施形態における半導体装置を組み立てるワイヤボンディングのキャピラリ先端の移動を示す説明図である。本発明の他の実施形態における半導体装置を組み立てるワイヤボンディングのキャピラリ先端の移動を示す説明図である。本発明の他の実施形態における半導体装置を組み立てるワイヤボンディングのキャピラリ先端の移動を示す説明図である。本発明の他の実施形態における半導体装置を組み立てるワイヤボンディングのキャピラリ先端の移動を示す説明図である。本発明の他の実施形態における半導体装置を組み立てるワイヤボンディングで形成したワイヤループの形状を示す説明図である。本発明の他の実施形態における半導体装置を組み立てるワイヤボンディングのキャピラリ先端の移動を示す説明図である。本発明の他の実施形態における半導体装置を組み立てるワイヤボンディングのキャピラリ先端の移動を示す説明図である。

以下、ワイヤボンディングによって形成したワイヤループを有する半導体装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。半導体装置には複数の第１ボンド点と第２ボンド点とを接続するワイヤループが形成されるが、以下の説明では、１つの第１ボンド点と１つの第２ボンド点との接続について説明する。図１に示すように、キャピラリ１４に挿通したワイヤ１３の先端に図示しないトーチ等によってイニシャルボール２２を形成した後、図１に示す矢印のように第１ボンド点１１の中心線１０に沿ってキャピラリ１４を降下させる。そして、キャピラリ１４の先端のフェイス部１６とインナチャンファ部１５によってイニシャルボール２２を第１ボンド点１１に押し付けて接合させて、第１ボンド点１１の上に圧着ボール１２を形成する。圧着ボール１２はキャピラリ１４の押し付けによって第１ボンド点１１に圧着されている（第１ボンディング工程）。

図２及び図１２に示すように、キャピラリ１４を高さＨ_１だけ中心線１０に沿って垂直に上昇させて第１回目の連続動作を開始する。キャピラリ１４が上昇し終わると、キャピラリ１４の先端は圧着ボール１２の上面から高さＨ_１の点Ｕ_１に位置している。

図３及び図１２に示すように、圧着ボール１２の上面と中心線１０との交点にある点Ｃ_１を中心とし、図２に示した高さＨ_１を半径ｒ_１とする円弧に沿ってキャピラリ１４を第２ボンド点１９の方向に向かって角度θ_１だけ円弧状に移動させる。角度θ_１は９０度よりも小さく、例えば４５度程度の角度である。キャピラリ１４の第１回目の円弧移動が終了すると、キャピラリ１４の先端は、点Ｕ_１よりも第２ボンド点１９側で、点Ｕ_１と点Ｃ_１との間の高さにある点Ｃ_２に位置している。つまり、キャピラリ１４は円弧移動によって点Ｕ_１と点Ｃ_２との高さの差の分だけ点Ｕ_１から降下し、点Ｕ_１から第２ボンド点１９の方向に移動している。点Ｕ_１と点Ｃ_２との高さの差は図２に示したキャピラリ１４の上昇高さＨ_１よりも小さいので、キャピラリ１４の先端は、第１回目の円弧動作によってキャピラリ１４の上昇量Ｈ_１よりも少ない量だけ降下すると共に第２ボンド点１９の方向に向かって斜め下向きに移動することとなる。この動作によってネックワイヤ２３を第２ボンド点１９に向かって緩やかに曲げると共に、ネックワイヤ２３を斜め下向きに押込んで水平方向へルーピングするための１つ目の癖をつける（ワイヤ押込み工程）。

キャピラリ１４が第１回目の円弧動作を行う際、図３Ａに示すように、ネックワイヤ２３はキャピラリ１４のインナチャンファ部１５のテーパ部分によって横方向に移動させられると共に、キャピラリ１４のフェイス部１６によって下向きに押込まれる。この際、キャピラリ１４は点Ｃ_１を中心に円弧状に移動しているので、点Ｃ_１とキャピラリ１４の先端との間の距離はほとんど変化せず一定に保持される。このため、キャピラリ１４を点Ｕ_１から点Ｃ_２に向かって斜め下向きに移動させる際に、キャピラリ１４によってネックワイヤ２３をその軸方向に引っ張ってしまうことが無くなり、図２に示すネックワイヤ２３に引っ張り荷重が掛かることが抑制される。そして、ネックワイヤ２３が引っ張り荷重によって細くなってしまい、ネックワイヤ２３の強度が低下することを抑制することが出来る。

また、ワイヤ１３の先端にイニシャルボール２２を形成する際にはワイヤ１３の先端をトーチ等により放電して加熱するため、その熱によってワイヤ１３が熱硬化する場合が多く、ネックワイヤ２３にはこの熱硬化が残ることが多い。熱硬化する長さはワイヤ１３の径やイニシャルボール２２の径等によって異なることが多いが、圧着ボール１２の上面から５０から１００μｍ程度のことが多い。第１回目の円弧動作によってキャピラリ１４によってネックワイヤ２３の押込みを行う際、ネックワイヤ２３の熱硬化部分を押込むと、押込み深さが大きすぎるとネックワイヤ２３の硬化部分に損傷が発生する場合があり、逆に押込み深さが小さすぎると、ネックワイヤ２３を押込んでも、硬化部分が水平方向になじまず、上方向に向かって反発してしまい、ワイヤループ全体の高さを低く出来ないことがある。そこで、第１回目の連続動作の際のキャピラリ１４の上昇高さＨ_１をネックワイヤ２３の熱硬化部分より少し上までとし、円弧動作の半径ｒ_１を大きくして、ネックワイヤ２３を緩やかに曲げて損傷を抑制すると共に、キャピラリ１４の第１回目の円弧動作によってネックワイヤ２３の硬化部分の上の硬化していない部分が水平方向に向かって伸びるようにしてもよい。これによって、ネックワイヤ２３の損傷を抑制すると共に、ワイヤループ全体の高さを低くすることができる。

図２、図３に示した第１回目のキャピラリ１４の上昇動作と円弧動作の連続動作が終了すると、図４、図５に示すように、第２回目の連続動作を開始する。図４に示すように、キャピラリ１４の先端を第１回目のキャピラリ１４の円弧動作が終了する点Ｃ_２から略垂直に高さＨ_２だけ上昇させる。キャピラリ１４が上昇し終わると、キャピラリ１４の軸方向中心の先端は点Ｃ_２から高さＨ_２の点Ｕ_２に位置している。この際、キャピラリ１４の上昇高さＨ_２は第１回目のキャピラリ１４の上昇高さＨ_１よりも小さくしてもよい。

図５及び図１２に示すように、第１回目のキャピラリ１４の円弧動作が終了する点Ｃ_２を中心とし、図４に示した高さＨ_２を半径ｒ_２とする円弧に沿ってキャピラリ１４を第２ボンド点１９の方向に向かって角度θ_２だけ円弧状に移動させる。角度θ_２は９０度よりも小さく、例えば４５度程度の角度である。また、角度θ_２は角度θ_１よりも小さい角度であってもよい。キャピラリ１４の第２回目の円弧移動が終了すると、キャピラリ１４の軸方向中心の先端は、点Ｕ_２よりも第２ボンド点１９側で、点Ｕ_２と点Ｃ_２との間の高さにある点Ｃ_３に位置している。つまり、キャピラリ１４は円弧移動によって点Ｕ_２と点Ｃ_３との高さの差の分だけ点Ｕ₂から降下し、点Ｕ_２から第２ボンド点１９の方向に移動している。点Ｕ_２と点Ｃ_３との高さの差は図４に示したキャピラリ１４の上昇高さＨ_２よりも小さいので、キャピラリ１４の先端は、円弧動作によってキャピラリ１４の上昇量Ｈ_２よりも少ない量だけ降下すると共に第２ボンド点１９の方向に向かって斜め下向きに移動することとなる。この動作によってワイヤ１３を再び第２ボンド点１９に向かって曲げると共に、ワイヤ１３を下向きに押込んで水平方向へルーピングするための２つ目の癖をつける。キャピラリ１４の上昇高さＨ_２を第１回目のキャピラリ１４の上昇高さＨ_１よりも小さくした場合には、曲げ半径ｒ_２も小さくなり、ワイヤ１３への押し付け力を大きくすることができる。第２回目の円弧動作では、ワイヤ１３が硬化していない部分を第２ボンド点１９に向かって曲げると共にワイヤ１３を斜め下向きに押込むので、曲げ半径ｒ_２を小さくして押し付け力を大きくすることによってワイヤ１３に水平方向に伸びる癖を効果的につけることが出来る（ワイヤ押込み工程）。

キャピラリ１４が第２回目の円弧動作を行う際、図５Ａに示すように、ワイヤ１３はキャピラリ１４のインナチャンファ部１５のテーパ部分によって横方向に移動させられると共に下向きに押込まれる。第１回目の円弧動作と同様、キャピラリ１４は点Ｃ_２を中心に円弧状に移動しているので、点Ｃ_２とキャピラリ１４の軸方向の中心の先端と点Ｃ_２との間の距離はほとんど変化せず一定に保持される。このため、キャピラリ１４を点Ｕ_２から点Ｃ_３に向かって斜め下向きに移動させる際に、キャピラリ１４によってワイヤ１３をその軸方向に引っ張ってしまうことが無くなり、ワイヤ１３が引っ張り荷重によって細くなり、その強度が低下することを抑制することができる。

図４、図５に示した第２回目のキャピラリ１４の上昇動作と円弧動作の連続動作が終了すると、図６、図７に示すように、第３回目の連続動作を開始する。図６に示すように、キャピラリ１４の先端を第２回目のキャピラリ１４の円弧動作が終了する点Ｃ_３から略垂直に高さＨ_３だけ上昇させる。キャピラリ１４が上昇し終わると、キャピラリ１４の軸方向中心の先端は点Ｃ_３から高さＨ_３の点Ｕ_３に位置している。第３回目の連続動作は圧着ボール１２から離れた位置で少しだけワイヤ１３を斜め下向きに押込めばよいので、キャピラリ１４の上昇高さＨ_３は、ワイヤループ２１の全体形状によって決まる長さであるが、第１回目のキャピラリ１４の上昇高さＨ_１、第２回目の上昇高さＨ_２よりも大きくしてもよい。

図７及び図１２に示すように、第２回目のキャピラリ１４の円弧動作が終了する点Ｃ₃を中心とし、図６に示した高さＨ_３を半径ｒ_３とする円弧に沿ってキャピラリ１４を第２ボンド点１９の方向に向かって角度θ_３だけ円弧状に移動させる。角度θ_３は９０度よりも小さく、例えば４５度程度の角度である。また、角度θ_３は角度θ_１、角度θ_２よりも小さい角度であってもよい。キャピラリ１４の第３回目の円弧移動が終了すると、キャピラリ１４の軸方向中心の先端は、点Ｕ_３よりも第２ボンド点１９側で、点Ｕ_３と点Ｃ_３との間の高さにある点Ｃ_４に位置している。キャピラリ１４は円弧移動によって点Ｕ_３と点Ｃ_４との高さの差の分だけ点Ｕ₃から降下し、点Ｕ_３から第２ボンド点１９の方向に移動している。点Ｕ_３と点Ｃ_４との高さの差は図６に示したキャピラリ１４の上昇高さＨ_３よりも小さいので、キャピラリ１４の先端は、円弧動作によってキャピラリ１４の上昇量Ｈ_３よりも少ない量だけ降下すると共に第２ボンド点１９の方向に向かって斜め下向きに移動することとなる。この動作によってワイヤ１３を再び第２ボンド点１９に向かって緩やかに曲げると共に、ワイヤ１３を斜め下向きに押込んで水平方向へルーピングするための３つ目の癖をつける。この３つ目の癖は、１つ目、２つ目の癖よりも小さな癖でよい（ワイヤ押込み工程）。

キャピラリ１４が第３回目の円弧動作を行う際には第２回目の円弧動作と同様、ワイヤ１３はキャピラリ１４のインナチャンファ部１５のテーパ部分によって横方向に移動させられると共に下向きに押込まれる。第１回目、第２回目の円弧動作と同様、キャピラリ１４は点Ｃ_３を中心に円弧状に移動しているので、キャピラリ１４によってワイヤ１３をその軸方向に引っ張ってしまうことが無くなり、ワイヤ１３が引っ張り荷重によって細くなり、その強度が低下することを抑制することができる。

以上、説明した第１回目の連続動作から第３回目の連続動作が終了すると、図８に示すように、キャピラリ１４の先端を点Ｃ_４の位置から略垂直に上昇させる。上昇が終了すると、キャピラリ１４の先端の位置は点Ｕ_４に上昇している。そして、図９に示すように、キャピラリ１４の先端を点Ｕ_４から第２ボンド点１９に向かって移動させ、キャピラリ１４のフェイス部１６によってワイヤ１３を第２ボンド点１９に圧着させることにより接合する。そして、キャピラリ１４と共にワイヤ１３を引き上げることによって、第２ボンド点１９でワイヤ１３を切断し、第１ボンド点１１と第２ボンド点１９とを結ぶワイヤループ２１を形成する（第２ボンディング工程）。複数の第１ボンド点１１と第２ボンド点１９との接続が全て終了し、各第１ボンド点１１と第２ボンド点１９との間のワイヤループ２１が形成されると半導体装置の組みたてが終了する。

図９に示すように、本実施形態の半導体装置のワイヤループ２１は、ネックワイヤ２３の部分が圧着ボール１２の上面から第２ボンド点１９に向かって水平方向よりやや下向きまで曲がり、第１回目の連続動作によってつけた癖の位置Ｐ_１からわずかに上に向かって伸びた後第２回目の連続動作によってつけた癖の位置Ｐ_２までわずかに下向きに伸び、第２回目の連続動作によってつけた癖の位置Ｐ_２からわずかに上に向かって伸びた後第３回目の連続動作によってつけた癖の位置Ｐ_３までわずかに下向きに伸びて第２ボンド点１９につながっている。このように、本実施形態の半導体装置は、圧着ボール１２に続くネックワイヤ２３またはワイヤ１３を第２ボンド点１９に向かって曲げると共に、ワイヤを斜め下向きに押込んで、曲げの後のワイヤの跳ね上がりを押さえるようにボンディングされるので、ワイヤループ２１全体の高さを低くすることができる。また、先に述べたように、キャピラリ１４を第２ボンド点１９に向かって斜め下方向に移動させる際に、キャピラリ１４を円弧移動させているので、ネックワイヤ２３やワイヤ１３を引っ張って細く変形させることを抑制できるので、半導体装置のワイヤループ２１の強度の低下を抑制することができる。

また、本実施形態では、連続動作は３回として説明したが、連続動作は複数回であれば、３回に限らず、２回でも４回以上であってもよい。

図１３を参照して連続動作が２回の場合の実施形態について説明する。図１から図９、図１２を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。図１３に示すように、本実施形態では、先に説明した実施形態と同様に第１ボンド点１１に圧着ボール１２を形成した後、キャピラリ１４の先端を点Ｃ_１から点Ｕ_１、点Ｃ_２、点Ｕ_２、点Ｃ_３、と移動させた後、点Ｃ_３から点Ｕ_３´に向けてキャピラリ１４を第２ボンド点１９に向かって斜め上方に移動させた後、点Ｕ_３´から点Ｕ_４に向かってキャピラリ１４を略垂直に上昇させ、第２ボンド点１９に向かってルーピングし、第２ボンド点１９にボンディングを行う。

本実施形態では、連続動作を２回とし、２回目の連続動作の終了後キャピラリ１４を斜め上方に移動させている。先に説明した実施形態では連続動作を３回行ってワイヤ１３を３回押し付けているが、本実施形態のように、２回目の連続動作の後キャピラリ１４を斜め上方に移動させ、その後、略垂直に上昇させることでもある程度ワイヤ１３に３つ目の癖をつけることができるため、半導体装置のワイヤループ２１の長さによっては同様の形状のループを形成することが出来るためである。また、半導体装置のワイヤループ２１の全体長さが短い場合などは、本実施形態のようにキャピラリ１４を斜め上方に移動させず、２回目の連続動作の後すぐに略垂直に上昇させた後、第２ボンド点１９に向かってルーピングするようにしてもよい。

図１０、図１１、図１４を参照して他の実施形態について説明する。先に説明した実施形態と同様の部分については、同様の符号を付して説明は省略する。図１０、図１４に示すように、本実施形態の半導体装置は先に説明した実施形態と同様に、次のようなボンディングによって組み立てられる。第１回から第３回の連続動作を行った後、図１０及び図１４に示すように、キャピラリ１４の先端を略垂直に点Ｕ´_４まで上昇させた後、第１ボンド点１１の中心線１０よりも第２ボンド点１９と反対側の点Ｕ_５までキャピラリ１４をリバース動作させる（キンク形成工程）。そして、再びキャピラリ１４の先端を点Ｕ_６まで上昇させる。そして、その後キャピラリ１４を第２ボンド点１９に向かって移動させてワイヤ１３を第２ボンド点１９に圧着させることによって接合するものである。

本実施形態は先に説明した実施形態と同様、半導体装置のワイヤループ２１の強度の低下を抑制すると同時に半導体装置のワイヤループ全体の高さを低くすることが出来ると共に、リバース動作によってワイヤ１３にキンクＫをつけることができる。このキンクＫはワイヤ１３を第２ボンド点１９にボンディングしてワイヤループ２１を形成した際、図１１に示すように、位置Ｐ_３から略水平に伸びるワイヤ１３を第２ボンド点１９に向かって斜め下向きに屈曲させる屈曲部２４を形成する。この屈曲部２４は、ワイヤループ２１の形状を台形状にして、第１ボンド点１１と第２ボンド点１９との間に段差がある場合、ワイヤループ２１が段差に接触して短絡を起こさないようにすると共に、ワイヤループ２１の変形に対する強度を大きくすることが出来るため、例えば、樹脂注入の際のワイヤループ２１の変形、切断或いはワイヤボンディングの際の冷却空気によるワイヤループ２１の変形、ショートなどを抑制することが出来、ボンディング品質を向上させることができる。本実施形態では、１つのキンクＫを形成することとして説明したが、上昇、リバース動作を複数回行って、キンクＫを複数設け、ワイヤループ２１に複数の屈曲部２４を形成するようにしてもよい。

図１５、図１６を参照して他の実施形態について説明する。本実施形態は先に説明した実施形態よりも長いワイヤループ２１を有するものである。先に説明した実施形態と同様の部分については、同様の符号を付して説明は省略する。図１５に示すように、本実施形態の半導体装置は、先に説明した実施形態と同様に、次のようなボンディングによって組み立てられる。第１回から第３回の連続動作を行った後、更に第４回目の連続動作を行い、キャピラリ１４の先端をＣ_４から点Ｕ_４に上昇させ、点Ｕ_４から点Ｃ_５まで角度θ_４だけ円弧状に移動させ、ワイヤ１３を４回押し付けてから、図１５に示すように、キャピラリ１４の先端を略垂直に点Ｕ_５まで上昇させた後、第１ボンド点１１の中心線１０よりも第２ボンド点１９と反対側の点Ｕ_６までキャピラリ１４をリバース動作させる（キンク形成工程）。そして、再びキャピラリ１４の先端をボンディングの中心軸１０の上に位置している点Ｕ_７まで斜め上方に第２ボンド点１９に向かって移動させた後、キャピラリ１４を点Ｕ_７から第２ボンド点１９に向かって移動させてワイヤ１３を第２ボンド点１９に圧着させることによって接合するものである。

図１５に示した実施形態では、キャピラリ１４の先端を点Ｕ_６から斜め上方に点Ｕ_７に移動させた後、点Ｕ_７から第２ボンド点１９に向かって移動させることとして説明したが、図１５の点線に出示すように、キャピラリ１４の先端を点Ｕ_６から点Ｕ_６´まで略垂直に上昇させ、その後キャピラリ１４を第２ボンド点１９に向かって移動させてワイヤ１３を第２ボンド点１９に圧着させることによって接合するようにしてもよい。

図１６に示すように、本実施形態によって形成した半導体装置のワイヤループ２１は、先の実施形態と同様に位置Ｐ_１から位置Ｐ_３の３つの位置の癖と、屈曲部２４が形成されている他、Ｐ_３と第２ボンド点１９との間の位置Ｐ_４に第４回目の連続動作によってつけた癖がついている。図１６に示すように、ワイヤループ２１の長さが長い場合には、位置Ｐ_３に３つ目の癖をつけてもワイヤの上方への跳ね上がりによりワイヤループ２１の全体高さを低くできない場合があるが、跳ね上がりによりループ高さが高くなると想定される位置Ｐ_４に４つ目の癖をつけることで位置Ｐ_３につけた３つ目の癖の第２ボンド点１９側にあるワイヤが上方に跳ね上がることを抑制できるので、ワイヤループ２１の長さが長い場合でもワイヤループ２１の全体高さを均一に低くすることができる。

図１７を参照しながら本発明の他の実施形態について説明する。先に図１から図９、図１２を参照して説明した実施形態では、キャピラリ１４を第２ボンド点１９に向かって斜め下向きに移動させる際にキャピラリ１４の先端を円弧状に移動させることとして説明したが、キャピラリ１４の上昇高さＨ_１〜Ｈ_３があまり大きくない場合、或いは円弧移動の際の回転角度θ_１からθ_３があまり大きくない場合には、キャピラリ１４の先端を円弧動作させずに、図１７に示すように、点Ｕ_１から点Ｃ_２まで直線動作させることとしてもよい。キャピラリ１４の上昇高さＨ_１〜Ｈ_３が小さく円弧移動の際の回転角度θ_１からθ_３が小さい場合には、斜め移動に際の点Ｃ_１とキャピラリ１４の先端との距離の差が小さく、キャピラリ１４によってネックワイヤ２３或いはワイヤ１３に掛かる軸方向の力が大きくならず、その変形による強度の低下も小さいためである。本実施形態は先に説明した実施形態のようにキャピラリ１４の先端を円弧状に移動させなくともよいことからボンディング装置の制御を簡便にすることができる。

また、図１８に示すように、点Ｕ_１から点Ｃ_２までキャピラリ１４の先端を移動させる場合に、キャピラリ１４の上昇高さＨ_１と同様の半径ｒ_１の円弧３１の弦を結んだ近似折線３２に沿ってキャピラリ１４の先端を移動させてもよい。この際キャピラリ１４の先端は、点Ｕ_１から点Ｑ_１、点Ｃ_２と順次直線的に移動していく。本実施形態も先に説明した実施形態同様、ボンディング装置を簡便にすることが出来る。

[付記]
［１］第１ボンド点と第２ボンド点との間をワイヤで接続するワイヤボンディング方法であって、
ワイヤの先端に形成したイニシャルボールをキャピラリによって第１ボンド点に接合させて圧着ボールを形成する第１ボンディング工程と、
第１ボンディング工程の後、キャピラリを略垂直に上昇させ、続いてキャピラリの上昇量を半径としてキャピラリを第２ボンド点の方向に向かって円弧状に移動させ、キャピラリを第２ボンド点の方向に向かって斜め下方にキャピラリの上昇量よりも少ない量だけ下降させるという上昇円弧状動作を連続して複数回繰り返して行い、複数の位置でワイヤを斜め下方に向かって押し込むワイヤ押込み工程と、
ワイヤ押し込み工程の後、キャピラリを上昇させ、続いてキャピラリを第２ボンド点の方向に移動させてワイヤを第２ボンド点に圧着させることにより接合する第２ボンディング工程と、を含み
上昇円弧状動作の第１回目のキャピラリの上昇量は、第２回目のキャピラリの上昇量よりも大きく、
上昇円弧状動作のキャピラリの円弧状移動は、前回上昇円弧状動作のキャピラリの円弧状移動の終了点を中心とする円弧動作であり、
上昇円弧状動作の第１回目のキャピラリの円弧状移動の際の移動角度は、第２回目のキャピラリの円弧状移動の際の移動角度よりも大きいこと、
を特徴とするワイヤボンディング方法。
［２］
［１］に記載のワイヤボンディング方法であって、
上昇円弧状動作の円弧状の移動は、円弧を複数の直線で近似した近似折線に沿ってキャピラリが移動すること、
を特徴とするワイヤボンディング方法。
［３］
［１］または［２］に記載のワイヤボンディング方法であって、
上昇円弧状動作は、２回行うことを特徴とするワイヤボンディング方法。
［４］
［１］または［２］に記載のワイヤボンディング方法であって、
上昇円弧状動作の第３回目以降のキャピラリの上昇量は、第１回目及び第２回目のキャピラリの上昇量よりも大きいことを特徴とするワイヤボンディング方法。
［５］
［１］から［４］のいずれか１項に記載のワイヤボンディング方法であって、
ワイヤ押し込み工程と第２ボンディング工程との間に、キャピラリを上昇させ、続いてキャピラリを第１ボンド点の中心線よりも第２ボンド点と反対側に移動させるリバース動作を少なくとも１回行い、ワイヤにキンクを形成するキンク形成工程を更に含むこと、
を特徴とするワイヤボンディング方法。

１０中心線、１１第１ボンド点、１２圧着ボール、１３ワイヤ、１４キャピラリ、１５インナチャンファ部、１６フェイス部、１９第２ボンド点、２１ワイヤループ、２２イニシャルボール、２３ネックワイヤ、２４屈曲部、３１円弧、３２近似折線。

Claims

第１ボンド点と第２ボンド点との間をワイヤで接続するワイヤループ形状を有する半導体装置であって、
ワイヤの先端に形成したイニシャルボールをキャピラリによって第１ボンド点に接合させて形成される圧着ボールと、
圧着ボールを形成後、キャピラリを略垂直に上昇させ、続いてキャピラリの上昇量を半径としてキャピラリを第２ボンド点の方向に向かって円弧状に移動させ、キャピラリを第２ボンド点の方向に向かって斜め下方にキャピラリの上昇量よりも少ない量だけ下降させるという上昇円弧動作を連続して複数回繰り返して行い、複数の位置でワイヤを斜め下方に向かって押し込むことによって形成される複数の癖と、
複数の位置でワイヤを斜め下方に向かって押し込んだ後、キャピラリを上昇させ、続いてキャピラリを第２ボンド点の方向に移動させてワイヤを第２ボンド点に圧着させることにより形成される接合部と、を含み、
ワイヤループは、圧着ボールの上面から第２ボンド点に向かって水平方向よりやや下向きに伸びた後、各癖の位置のワイヤは下向きに凸で、各癖の位置の間のワイヤが上に凸となるような波型の形状で、最初に形成された癖と二番目に形成された癖の位置との下向きに凸のワイヤ下面は第１ボンド点を含む面よりも上側となっており、
上昇円弧状動作の第１回目のキャピラリの上昇量は、第２回目のキャピラリの上昇量よりも大きく、
上昇円弧状動作のキャピラリの円弧状移動は、前回上昇円弧状動作のキャピラリの円弧状移動の終了点を中心とする円弧動作であり、
上昇円弧状動作の第１回目のキャピラリの円弧状移動の際の移動角度は、第２回目のキャピラリの円弧状移動の際の移動角度よりも大きく、
第１ボンド点と最初に形成される癖との間のワイヤ長さが、最初に形成された癖と二番目に形成された癖とのワイヤ長さよりも長いこと、
を特徴とする半導体装置。
請求項１に記載の半導体装置であって、
上昇円弧状動作の円弧状の移動は、円弧を複数の直線で近似した近似折線に沿ってキャピラリが移動すること、
を特徴とする半導体装置。
請求項１または２に記載の半導体装置であって、
上昇円弧状動作は、２回行うことを特徴とする半導体装置。
請求項１または２に記載の半導体装置であって、
上昇円弧状動作の第３回目以降のキャピラリの上昇量は、第１回目のキャピラリの上昇量及び第２回目のキャピラリの上昇量よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体装置であって、
複数の位置でワイヤを斜め下方に向かって押し込んだ後、キャピラリでワイヤを第２ボンド点に圧着させる前にキャピラリを上昇させ、続いてキャピラリを第１ボンド点の中心線よりも第２ボンド点と反対側に移動させるリバース動作を少なくとも１回行うことにより形成される屈曲部、を更に含むことを特徴とする半導体装置。