JP5898049B2 - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、集積回路等を形成した半導体チップのボンディング技術に関する。

集積回路の半導体チップの周囲に設けられたパッドをリードフレームのボンディング点に接合するためにワイヤーボンディング方法が採用されている。ワイヤーボンディング方法は、ワイヤを繰り出し可能に構成されたキャピラリを動かして半導体チップのパッドとリードフレームのボンディング点とにそれぞれワイヤを接合（ボンディング）して、半導体チップのパッドとリードフレームや基板のボンディング点とをワイヤで接続する方法である。

このようなワイヤーボンディング方法を実施するワイヤーボンディング装置として、例えば、特許第３１８９１１５号明細書（特許文献１）には、第１ボンディング点と第２ボンディング点とをワイヤで接続する際にワイヤに特殊形状を形成するワイヤーボンディング方法が開示されている。この方法では、第１ボンディング点にワイヤを接合した後、キャピラリを上昇させて第２ボンディング点とは反対方向に移動させ、次いで第２のボンディング点の方向に移動させ、再び第２ボンディング点とは反対方向に移動させてから第２ボンディング点に接合する（同書、段落００１２）。この方法によって、垂直面に複数の屈曲点を形成し、外部からの加圧に対して形状保持力の高いループを提供できていた（同書、段落００２３）。

また特許第３２６２５３１号公報（特許文献２）には、曲げられたフライング・リードワイヤーボンディング・プロセスが開示されている。第１のボンディング表面にワイヤを押しつけてボンディングした後にキャピラリを移動させることにより、基板に垂直な面で曲げられたワイヤを形成するものである（同書、段落０００９）。図１２には様々な曲げられたワイヤ形状が示されている。

さらに特開２００２−２９９５４９号明細書（特許文献３）には、配線基板に２つ以上の半導体チップが積層された積層型半導体装置において、半導体チップと配線基板とを金属細線により接合する際に、金属細線に半導体チップ側に湾曲した凹部を形成することにより、ストレスによる金属細線の断線を防止するようにした発明が開示されている（同書、段落００３３、図１）。

特許第３１８９１１５号明細書 特許第３２６２５３１号明細書 特開２００２−２９９５４９号公報

しかしながら、特許文献１〜３に記載された発明は、いずれもリードフレームや基板等の接合面に垂直な高さ方向にワイヤを屈曲させて基板面の収縮による寸法の変化に対応させるものであり、半導体装置や基板の薄型化が促進されていく場合には不都合を生じる可能性があった。

例えば、半導体装置全体が薄型化されていく場合、半導体チップを収容するパッケージの高さも制限される。特許文献１〜３に記載された発明はワイヤを被接合面の垂直方向に変形させて基板等の収縮を吸収することを解決原理としているところ、薄型化された半導体装置では被接合面の垂直方向の高さが制限されているため、基板等の収縮量が大きい場合にはその収縮を総て吸収することができない。ワイヤが基板等の収縮を吸収できない場合には、被接合面に平行な方向に曲がって隣接するワイヤが接触して短絡を生じる可能性があった。

また基板等の厚みが薄くなればなるほど、接合面に平行な方向についての収縮率が大きくなる傾向があり、基板等の収縮による寸法の変化をワイヤの変形によって確実に吸収する必要性が増すのである。

そこで、上記問題点に鑑み、本発明は、半導体装置や基板等の薄型化が進んでも基板等の収縮によるワイヤの短絡を確実に防止することが可能な半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的の一つとするものである。

上記目的を達成するために、本発明の半導体装置は以下の態様を含む。
（１）第１ボンディング点と第２ボンディング点との間がワイヤで接続されている半導体装置であって、前記ワイヤは、前記第１ボンディング点に形成されているデフォームドボールと、前記デフォームドボールの鉛直方向上部に形成されている屈曲部（ｓｐ１）と、前記屈曲部（ｓｐ１）と前記第２ボンディング点との間の前記ワイヤに形成されている、湾曲部（ｓｐ２）およびラストキンク（ｓｐ３）と、を含むワイヤループ形状を有しており、前記湾曲部（ｓｐ２）および前記ラストキンク（ｓｐ３）は、前記屈曲部（ｓｐ１）と前記第２ボンディング点との間を繋ぐ平面に形成されていることを特徴とする。

本発明の半導体装置は所望により以下の態様を備えていてもよい。
（２）前記ワイヤは、前記平面に副湾曲部（ｓｐ２−１、ｓｐ２−２）を更に含む。

本発明の半導体装置は以下の態様を備であってもよい。
（３）第１ボンディング点と第２ボンディング点との間がワイヤで接続されている半導体装置であって、前記ワイヤは、前記第１ボンディング点に形成されているデフォームドボールと、前記デフォームドボールの鉛直方向上部に形成されている屈曲部（ｓｐ１）と、前記屈曲部（ｓｐ１）と前記第２ボンディング点との間の前記ワイヤに形成されている、湾曲部（ｓｐ２）およびラストキンク（ｓｐ３）と、を含むワイヤループ形状を有しており、前記湾曲部（ｓｐ２）は、下に凸の形状を含み、前記ラストキンク（ｓｐ３）は、上に凸の形状を含むことを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明の半導体装置の製造方法は、以下の態様を有する。
（１）第１ボンディング点（ｂｐ１）と第２ボンディング点（ｂｐ２）との間を接続するワイヤにワイヤループ形状を形成する、半導体装置の製造方法であって、
ａ）前記第１ボンディング点を含む水平面（Ｂｓ）上で前記第１ボンディング点と前記第２ボンディング点とを結ぶ線をＸ軸、前記水平面上で前記第１ボンディング点を通り前記Ｘ軸に直交する線をＹ軸、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に垂直な線をＺ軸とした場合に、
ｂ）キャピラリ先端から繰り出されたワイヤ先端にフリーエアーボールを形成し、前記フリーエアーボールを前記キャピラリによって前記第１ボンディング点に接合させてデフォームドボールを形成する第１ボンディング工程と、
ｃ）前記第１ボンディング工程の後、前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを前記Ｚ軸の正の方向に移動させ、次いで前記キャピラリを前記Ｙ軸の正または負の方向に距離Ｙ１だけ移動させ、前記第１ボンディング点の前記Ｚ軸の正の方向上部に屈曲部（ｓｐ１）を形成する屈曲部形成工程と、
ｄ）前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを前記距離Ｙ１の移動終了点（ｓｐ１ｂ）から前記Ｚ軸の正の方向に距離Ｚ１だけ移動させ、次いで前記距離Ｙ１の移動終了点（ｓｐ１ｂ）を中心として前記キャピラリを前記距離Ｙ１の移動方向とは反対方向から前記距離Ｚ１を半径とする円弧に沿って直角より小さい角度θ１だけ回動させ、前記屈曲点と前記第２ボンディング点との間の湾曲部（ｓｐ２）を形成する湾曲部形成工程と、
ｅ）前記湾曲部形成工程の後、前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを前記角度θ１の回動終了点（ｓｐ２ｂ）から前記Ｚ軸の正の方向に距離Ｚ２だけ移動させ、次いで前記角度θ１の回動終了点（ｓｐ２ｂ）を中心として前記キャピラリを前記角度θ１の回動方向とは反対方向に前記距離Ｚ２を半径とする円弧に沿って直角より小さい角度θ２だけ回動させ、前記湾曲部と前記第２ボンディング点との間のラストキンク（ｓｐ３）を形成するラストキンク形成工程と、
ｆ）前記ラストキンク形成工程の後、前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを前記Ｚ軸の正の方向に距離Ｚ３だけ移動させ、次いで前記キャピラリを前記第２ボンディング点（ｂｐ２）に向かって移動させ、前記ワイヤを前記第２ボンディング点にボンディングさせる第２ボンディング工程と、を含む。
本発明の半導体装置の製造方法は所望により以下の態様を備えていてもよい。
（２）前記キャピラリを前記距離Ｙ１の移動、前記角度θ１の回動、および、前記角度θ２の回動のうち少なくとも１つにおいて、前記キャピラリを前記Ｘ軸の負の方向にも所定距離移動させる。
（３）前記ｄ）湾曲部形成工程を複数回繰り返すことによって、前記屈曲部（ｓｐ１）と前記第２ボンディング点（ｂｐ２）との間に複数の湾曲部を形成する。
（４）前記ｃ）乃至前記ｆ）の各工程において前記キャピラリを前記Ｚ軸の方向へ移動する距離を、後工程になるほど大きくする。
（５）前記ワイヤループ形状が形成されたワイヤは、前記第１ボンディング点、前記屈曲部、前記湾曲部、前記ラストキンク、および前記第２ボンディング点が同一平面上に形成されている。
（６）上記の半導体装置の製造方法によって複数のワイヤにワイヤループ形状を形成する半導体製造方法であって、前記複数のワイヤにおける前記第１ボンディング点と前記第２ボンディング点とを結ぶ線の延在方向を異ならせる。

本発明によれば、被接合面に垂直な高さ方向にワイヤを突出させることなく基板等の収縮や伸張による寸法変化に対応可能であるため、半導体装置や基板等が薄型化してもワイヤの短絡を確実に回避可能である。

本実施形態に係る半導体製造装置（ボンディング装置）の構成図。 実施形態における座標設定の説明図。 実施形態１の動作を説明するフローチャート。 実施形態１に係るキャピラリ軌跡を説明する概略図。 実施形態２の動作を説明するフローチャート。 実施形態２に係るキャピラリ軌跡を説明する概略図。 実施形態３に係るワイヤの形状を説明する平面概略図。 実施形態３において基板等の収縮・伸張時の様子を説明する平面概略図。 実施形態４に係るワイヤの形状を説明する平面概略図。 本発明に係るボンディング方法によるワイヤの実施例（平面写真）。 本発明に係るボンディング方法によるワイヤの実施例（拡大写真）。 従来のボンディング方法によるワイヤの比較例１。 従来のボンディング方法によるワイヤの比較例２。

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。

（定義）
本明細書で使用する用語を以下のとおり定義する。
「半導体チップ」：ウェハをダイシングして切り出した半導体ダイのことをいい、ワイヤーボンディングのボンディング点となるパッド等が設けられる。半導体ダイは、リードフレームのアイランド又は基板に接合（ダイボンディング）され、ワイヤーボンディングされる。

「基板等」：半導体チップのパッドとワイヤで接続されるリードフレームや基板の総称である。
「ボンディング点」：ワイヤが接合される位置をいい、例えば基板等のパッドである。最初にボンディングする側（例えば半導体チップ側）のボンディング点を「第１ボンディング点」といい、ワイヤを終端する直前にボンディングされるボンディング点を「第２ボンディング点」という。

「接合」：ワイヤと金属面とが金属結合するように密着させることで、熱の印加、圧着、溶着、超音波の印加、またはこれらの組み合わせによって密着させることをいう。

「水平面」：第１ボンディング点または第２ボンディング点を含む平面をいう。実施形態ではＸ軸およびＹ軸に平行な面をいう。なお、通常、第１ボンディング点と第２ボンディング点の一方は半導体装置のタップであり、他方は基板のタップであるため、第２ボンディング点および第２ボンディング点の高さ（Ｚ座標）は厳密には同じではないが、座標軸に言及する場合には、両ボンディング点が同一の高さ（Ｚ座標）であると仮定する。

「屈曲部」：第１ボンディング点の上部でワイヤがその延在方向を変える部位をいう。
「湾曲部」：屈曲部と第２ボンディング点との間でワイヤが延在方向を変化させる部位をいう。
「ラストキンク」：第２ボンディング点の直前の湾曲部をいう。

（ボンディング装置の構成）
図１に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を実施するためのボンディング装置の構成図を示す。
図１に示すように、本実施形態に係るボンディング装置１は、制御装置１０、基台１１、ＸＹテーブル１２、ボンディングヘッド１３、トーチ電極１４、キャピラリ１５、ボンディングアーム１６、ワイヤクランパ１７、ワイヤテンショナ１８、回転スプール１９、フィーダ２０、ヒータ２１、操作部４０、ディスプレイ４１、およびカメラ４２等を備えて構成される。

ＸＹテーブル１２は、基台１１の上に摺動可能に載置され、制御装置１０からの駆動信号に基づいてキャピラリ１５をＸＹ平面で任意の位置に移動可能な移動装置である。

ボンディングヘッド１３は、制御装置１０からの駆動信号に基づいてボンディングアーム１６をＺ方向に移動可能に保持する移動装置である。ボンディングヘッド１３は軽量な低重心構造を備えており、ＸＹテーブル１２の移動に伴って発生する慣性力によるキャピラリ１５の動きを抑制可能に構成されている。キャピラリ１５の先端位置は、Ｘ座標、Ｙ座標、およびＺ座標で表される空間座標（Ｘ座標，Ｙ座標，Ｚ座標）で特定される。

ボンディングアーム１６は、末端から先端にかけて、末端部、フランジ部、ホーン部、および先端部の各部で構成された棒状部材である。末端部は、制御装置１０からの駆動信号に応じて振動する超音波発振器１６１が配置されている。フランジ部はボンディングヘッド１３に振動可能に取り付けられる始点となっている。ホーン部は、末端部に比べて長く延在するアームであり、超音波発振器１６１による振動の振幅を拡大して先端部に伝える構造を備えている。先端部はキャピラリ１５を交換可能に保持する取付部となっている。ボンディングアーム１６は全体として超音波発振器１６１の振動に共鳴する共振構造を備えており、共振時の振動の節に超音波発振器１６１およびフランジが位置し、振動の腹にキャピラリ１５が位置するような構造に構成されている。これらの構成により、ボンディングアーム１６は電気的な駆動信号を機械的な振動に変換するトランスデューサとして機能する。

ボンディングツールであるキャピラリ１５は、挿通穴が設けられており、ボンディングに使用するワイヤｗが挿通される。キャピラリ１５は交換可能にボンディングアーム１６に取り付けられている。

ワイヤクランパ１７は、制御装置１０の制御信号に基づいて開閉動作を行う電磁石構造を備えており、任意のタイミングでワイヤｗを把持したり解放したりが可能なように構成されている。

ワイヤテンショナ１８は、ワイヤｗを挿通し、制御装置１０の制御信号に基づいてワイヤｗに対する摺動力を自在に変更することにより、ボンディング中のワイヤｗに適度な張力を与えることが可能に構成されている。

回転スプール１９は、ワイヤｗが巻き回されたリールを交換可能に保持しており、ワイヤテンショナ１８を通じて及ぼされる張力に応じてワイヤｗを繰り出すように構成されている。なおワイヤｗの材料は、加工の容易さと電気抵抗の低さから選択される。通常、金（Ａｕ）やアルミニウム（Ａｌ）が用いられる。

トーチ電極１４は、図示しない放電安定化抵抗を介して図示しない高電圧電源に接続されており、制御装置１０からの制御信号に基づいてスパーク（放電）を発生し、スパークの熱によってキャピラリ１５の先端から繰り出されているワイヤｗの先端にボールを形成可能に構成されている。放電時にはキャピラリ１５がトーチ電極１４から所定の距離まで接近し、ワイヤｗの先端とトーチ電極１４との間で適度なスパークを発生するようになっている。

フィーダ２０は、ボンディング対象となる半導体チップ２２およびリードフレーム２４を加工面に載置する加工台である。フィーダ２０の加工面の下部にはヒータ２１が設けられており、半導体チップ２２およびリードフレーム２４をボンディングに適する温度にまで加熱可能に構成されている。

操作部４０は、トラックボール、ジョイスティック、タッチパネル等の入力手段を備え、オペレータの操作内容を制御装置１０に出力する入力装置である。カメラ４２は、フィーダ２０の加工面に載置された半導体チップ２２やリードフレーム２４を撮影可能に構成されている。ディスプレイ４１は、カメラ４２で撮像された画像をオペレータに視認可能な任意の倍率で表示するようになっている。オペレータはディスプレイ４１に表示される半導体チップ２２のパッド２３やリードフレーム２４のパッド２５を観察しながら操作部４０を操作してキャピラリ１５の軌跡を設定していく。

制御装置１０は、所定のソフトウェアプログラムに基づき当該ボンディング装置１を制御する各種制御信号を出力可能に構成されている。具体的には、制御装置１０は限定のない例示として以下の制御を行う。

（１）図示しない位置検出センサからの検出信号に基づいてキャピラリ１５の先端の空間位置（Ｘ座標，Ｙ座標，Ｚ座標）を特定し、プログラムにより規定される空間位置へキャピラリ１５を移動させる駆動信号をＸＹテーブル１２およびボンディングヘッド１３に出力すること。

（２）ボンディング点へのボンディング時に超音波振動を発生させる制御信号をボンディングヘッド１３経由でボンディングアーム１６の超音波発振器１６１に出力すること。

（３）プログラムにより規定されるワイヤｗの繰り出し状況となるようにワイヤクランパ１７の開閉動作を制御する制御信号を出力すること。具体的にワイヤｗの繰り出しを許可する際にはワイヤクランパ１７を解放状態する。ワイヤｗに切断するためにワイヤｗの繰り出しを禁止する際には、ワイヤクランパ１７を把持状態とする。

（４）ワイヤｗの先端にボールを形成する時にトーチ電極１４に放電させるための制御信号を出力すること。

（５）カメラ４２からの画像をディスプレイ４１に出力すること。

（６）操作部４０の操作内容に基づいてボンディング点、屈曲点等の空間座標を特定すること。

なお、図１におけるボンディング装置１の構成は例示であり、上記に限定されない。例えば、Ｘ方向、Ｙ方向、またはＺ方向に移動させる移動装置はフィーダ２０側に設けてもよく、またボンディング装置１側およびフィーダ２０側の双方に設けてもよい。

（座標設定）
図２に以下の実施形態における座標設定を示す。図２に示すように空間内にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を定義する。キャピラリ１５の空間位置は、（Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標）で定義される。話を簡単にするため、第１ボンディング点ｂｐ１の空間位置を当該座標系における原点（０，０，０）とする。以下の各実施形態では、半導体チップをリードフレームにワイヤーボンディングする場合を例示する。

水平面上で第１ボンディング点を通り、第１ボンディング点と第１ボンディング点とを結ぶ線をＸ軸とし、第１ボンディング点から第２ボンディング点へ向かう方向をＸ軸の正の方向（＋Ｘ）、その反対方向をＸ軸の負の方向（−Ｘ）とする。

また、水平面上で第１ボンディング点を通り、Ｘ軸に直交する座標軸をＹ軸とし、図２に示すようにＹ軸の正の方向（＋Ｙ）とＹ軸の負の方向（−Ｙ）を定める。

さらに、第１ボンディング点を通り、水平面（すなわちＸ軸およびＹ軸）に垂直な座標軸をＺ軸とし、図２に示すようにＺ軸の正の方向（＋Ｚ）とＺ軸の負の方向（−Ｚ）を定める。説明を簡略にするため、以下、Ｚ軸の正の方向を「高さ（方向）」、Ｘ軸の正または負の方向およびＹ軸の正または負の方向を「水平（方向）」という場合もある。

この座標系において、第１ボンディング点ｂｐ１および第２ボンディング点ｂｐ２を含む面が水平面Ｂｓである。第１ボンディング点ｂｐ１は、例えば、半導体チップ２２のパッド２３の中心点となり、第２ボンディング点ｂｐ２は、例えば、半導体チップ２２を接着するリードフレーム２４上のパッド２５の中心点となる。

第１ボンディング点ｂｐ１から第２ボンディング点ｂｐ２に向かう方向が主方向Ｄｏであり、第１ボンディング点ｂｐ１および第２ボンディング点ｂｐ２が同じ高さである場合、主方向ＤｏはＸ軸の方向と一致する。

非限定の例示として、第１ボンディング点ｂｐ１が設定されるパッド２３は、Ｙ軸の延在方向に延びる直線Ｌ１に沿って連設される。また、第２ボンディング点ｂｐ２が設定されるパッド２５は、Ｙ軸の延在方向に延びる直線Ｌ２に沿って連設される。ただし、複数の第１ボンディング点ｂｐ１および／または第２ボンディング点ｂｐ２を同一の直線上に並べて形成する必要はない。また直線Ｌ１とＬ２とが平行である必要はない。

（ボンディング装置の基本動作）
次に本実施形態におけるボンディング装置１の動作を説明する。
オペレータが最初にすべきことは、制御装置１０に、架設後のワイヤｗの形状を定めるため、キャピラリ１５の先端の移動軌跡のうち移動方向を変更する点を設定点として記録することである。フィーダ２０には、ボンディング対象となる半導体チップ２２をアイランドに接合したリードフレーム２４が載置される。半導体チップを基板とボンディングする場合には、半導体チップを接合した基板を載置する。オペレータは操作部４０を操作して設定点の空間座標を記録していく。

具体的には、空間座標を特定する数値を直接操作部４０に入力する。またはカメラ４２により撮影されディスプレイ４１に表示された画像を見ながら十字等で表示されるマーカを所望の点に位置させて入力することで、その点のＸ座標およびＹ座標を記録する。Ｚ座標は、基準面（リードフレーム２４の表面）からのＺ方向の変位を操作部４０から数値入力することで記録する。

ボンディング対象となる総てのワイヤｗに対して設定点の空間座標の記録を行ってからボンディング動作を開始させる。制御装置１０は、記録された設定点の順番に従ってキャピラリ１５を半導体チップ２２およびリードフレーム２４に対して相対的に移動させ、ワイヤクランパ１７による解放および把持を繰り返しながら、記録された軌跡に沿ってキャピラリ１５を移動させる。

（実施形態１）
本発明の実施形態１は、キャピラリをＹ軸に平行な方向に移動させることにより、ボンディング後のワイヤにおいて屈曲部および湾曲部を同一平面内に形成する半導体装置の製造方法（ボンディング方法）に関する。

次に図面を参照しながら、本実施形態１に係るボンディング動作を説明する。図３は、実施形態１の動作を説明するフローチャートである。図４は、実施形態１に係るキャピラリ軌跡を説明する概略図である。

図４のキャピラリ軌跡は、図３のフローチャートに対応している。図４（Ａ）は、Ｚ軸の正の方向からＸ軸およびＹ軸を含む水平面を俯瞰した平面図である。図４（Ｂ）は、Ｙ軸の負の方向からＸ軸およびＺ軸を含む垂直面を見た側面図である。図４（Ｃ）は、Ｘ軸の正の方向からＹ軸およびＺ軸を含む垂直面を見た正面図である。

図３に示すように、本実施形態１におけるボンディング方法は、(ｂ）第１ボンディング工程、（ｃ）屈曲部形成工程、（ｄ）湾曲部形成工程、（ｅ）ラストキンク形成工程、および（ｆ）第２ボンディング工程を含む。

＜（ｂ）第１ボンディング工程（Ｓ１０〜Ｓ１１）＞
第１ボンディング工程は、キャピラリ１５の先端から繰り出されたワイヤｗの先端にフリーエアーボールを形成し、フリーエアーボールをキャピラリ１５によって第１ボンディング点ｂｐ１に接合させてデフォームドボールを形成する工程である。

最初は、ワイヤクランパ１７は把持状態となっており、ワイヤｗはキャピラリ１５から繰り出されないようになっている。

ステップＳ１０において、制御装置１０はＸＹテーブル１２およびボンディングヘッド１３に駆動信号を供給し、キャピラリ１５の先端部を放電のために予め設定された所定の位置に移動させ、トーチ電極１４に制御信号を供給してトーチ電極１４に放電させる。放電によるスパークの熱でキャピラリ１５から突出しているワイヤｗの先端が溶解し、再結晶する際にフリーエアーボールが形成される。

次いでステップＳ１１に移行し、制御装置１０は、第１ボンディング点ｂｐ１の空間座標（０，０，０）を読み込む。そして制御装置１０は、ＸＹテーブル１２に駆動信号を供給し、キャピラリ１５を第１ボンディング点ｂｐ１の真上に移動させ、次いでボンディングヘッド１３に制御信号を供給し、ボンディングアーム１６をＺ軸の負の方向に移動させる。これにより、キャピラリ１５が第１ボンディング点ｂｐ１である半導体チップ２２のパッド２３に向けて降下し、ワイヤｗの先端に形成されたフリーエアーボールがパッド２３に押しつけられる。この時、制御装置１０は超音波発振器１６１に制御信号を供給し、キャピラリ１５に超音波振動を印加する。半導体チップ２２のパッド２３はヒータ２１によって加熱されているので、キャピラリ１５の降下に伴うパッド２３との衝突の衝撃、キャピラリ１５に加えられる荷重、パッド２３への加熱、および超音波振動によって、フリーエアーボールがパッド２３に接合されてフォームドボールが形成される。

＜（ｃ）屈曲部形成工程（Ｓ１２〜Ｓ１３）＞
屈曲部形成工程は、第１ボンディング工程の後、ワイヤｗを繰り出しながらキャピラリ１５をＺ軸の正の方向に移動させ、次いでキャピラリ１５をＹ軸の正または負の方向（ここでは（正の方向とする）に距離Ｙ１だけ移動させ、第１ボンディング点ｂｐ１のＺ軸の正の方向上部に屈曲部ｓｐ１を形成する工程である。

ステップＳ１２において、制御装置１０は、ワイヤクランパ１７に制御信号を供給し、ワイヤクランパ１７を解放状態にしてワイヤｗの繰り出しを許可する。次いで移動先である設定点ｓｐ１ａ（図４（Ｃ）参照）の空間座標を読み込む。ここでは、設定点ｓｐ１ａの空間座標を（０，０，＋Ｚ０）とする。そして制御装置１０は、ボンディングヘッド１３に駆動信号を供給し、キャピラリ１５をＺ軸の正の方向（高さ方向）に移動させる。第１ボンディング点ｂｐ１にデフォームドボールが形成された後にキャピラリ１５を上昇させると、ワイヤクランパ１７は解放状態となっているので、回転スプール１９からワイヤｗが繰り出される。キャピラリ１５の上昇動作は、ワイヤｗの繰り出し長が距離Ｚ０となって設定点ｓｐ１ａのＺ座標に到達するまで続けられる。

ここで、所望によりワイヤｗに特殊なループ形状を形成する場合には、キャピラリ１５のＸ座標および／またはＹ座標も変化させる。例えば特許第４３６１５９３号公報に記載されているように、第１ボンディング点ｂｐ１に接合後にキャピラリ１５を第２ボンディング点ｂｐ２の方向に円弧状に移動させることにより、押し込み形状をワイヤｗに形成することできる。

次いでステップＳ１３に移行し、制御装置１０は次の設定点ｓｐ１ｂの空間座標を読み込む。ここでは、設定点ｓｐ１ｂの空間座標を（０，＋Ｙ１，＋Ｚ０）とする。そしてＸＹテーブル１２に駆動信号を出力し、設定点ｓｐ１ａから設定点ｓｐ１ｂへ向け、Ｙ軸の正の方向にキャピラリ１５を移動させる。Ｙ軸の方向にキャピラリ１５を移動させると、キャピラリ１５の先端においてワイヤｗの引っ張られる方向が水平方向となってある程度の摩擦力が働く。このため、特段、ワイヤクランパ１７を把持状態にしなくても、ワイヤｗの繰り出しが禁止される。キャピラリ１５をＹ軸に沿って移動することによって、第１ボンディング点ｂｐ１から所定の長さの再結晶による硬化部分の端部において顕著な折り目、すなわち屈曲が生ずる。これが屈曲部ｓｐ１となる。キャピラリ１５のＹ軸の正の方向への移動は、設定点ｓｐ１ｂに到達するまで続けられる。

＜（ｄ）湾曲部形成工程（Ｓ１４〜Ｓ１５）＞
湾曲部形成工程は、ワイヤｗを繰り出しながらキャピラリ１５を距離Ｙ１の移動終了点（すなわち設定点ｓｐ１ｂ）からＺ軸の正の方向に距離Ｚ１だけ移動させ、次いで距離Ｙ１の移動終了点（設定点ｓｐ１ｂ）を中心としてキャピラリ１５を距離Ｙ１の移動方向とは反対方向（ここではＹ軸の負の方向）から距離Ｚ１を半径とする円弧に沿って直角より小さい角度θ１だけ回動させ、屈曲部ｓｐ１と第２ボンディング点ｂｐ１との間に湾曲部ｓｐ２を形成する工程である。

設定点ｓｐ１ｂに到達したら、ステップＳ１４に移行し、制御装置１０は次の設定点ｓｐ２ａの空間座標を読み込む。ここでは、設定点ｓｐ２ａの空間座標を（０，＋Ｙ１，＋Ｚ０＋Ｚ１）とする。そしてＸＹテーブル１２に駆動信号を出力し、設定点ｓｐ１ｂから設定点ｓｐ２ａに向かうＺ軸の正の方向にキャピラリ１５を距離Ｚ１だけ移動させる。キャピラリ１５がＺ軸の正の方向に移動する場合には、キャピラリ１５とワイヤｗとの摩擦力が作用しないので、キャピラリ１５の移動に従ってワイヤｗが繰り出される。キャピラリ１５のＺ軸の正の方向への移動は、設定点ｓｐ２ａに到達するまで続けられる。

次いでステップＳ１５に移行し、制御装置１０は次の設定点ｓｐ２ｂの空間座標を読み込む。そしてＸＹテーブル１２に駆動信号を出力し、図４（Ｃ）に示すように、ＹＺ平面内の設定点ｓｐ１ｂを中心とする距離Ｚ１を半径とする円弧に沿ってキャピラリ１５を回動させる。キャピラリ１５が最初にＹ軸の負の方向に移動するとワイヤｗの延在方向が急激に変化するので、設定点ｓｐ１ｂにおいて湾曲を生じる。これが最初の湾曲部ｓｐ２となる。キャピラリ１５の回動は、設定点ｓｐ２ｂに到達するまで続けられる。キャピラリ１５を回動させる角度θ１は、９０度より小さい角度とすることが好ましい。

＜（ｅ）ラストキンク形成工程（Ｓ１６〜Ｓ１７）＞
ラストキンク形成工程は、湾曲部形成工程の後、ワイヤｗを繰り出しながらキャピラリ１５を角度θ１の回動終了点（すなわち設定点ｓｐ２ｂ）からＺ軸の正の方向に距離Ｚ２だけ移動させ、次いで角度θ１の回動終了点（設定点ｓｐ２ｂ）を中心としてキャピラリを角度θ１の回動方向とは反対方向（ここではＹ軸の正方向）に距離Ｚ２を半径とする円弧に沿って直角より小さい角度θ２だけ回動させ、湾曲部ｓｐ１と第２ボンディング点ｂｐ２との間のラストキンク（ｓｐ３）を形成する工程である。

設定点ｓｐ２ｂに到達したら、ステップＳ１６に移行し、制御装置１０は次の設定点ｓｐ３ａの空間座標を読み込む。そしてＸＹテーブル１２に駆動信号を出力し、設定点ｓｐ２ｂから設定点ｓｐ３ａに向かうＺ軸の正の方向にキャピラリ１５を距離Ｚ２だけ移動させる。キャピラリ１５がＺ軸の正の方向に移動する場合には、キャピラリ１５とワイヤｗとの摩擦力が作用しないので、キャピラリ１５の移動に従ってワイヤｗが繰り出される。キャピラリ１５のＺ軸の正の方向への移動は、設定点ｓｐ３ａに到達するまで続けられる。

次いでステップＳ１７に移行し、制御装置１０は次の設定点ｓｐ３ｂの空間座標を読み込む。そしてＸＹテーブル１２に駆動信号を出力し、図４（Ｃ）に示すように、ＹＺ平面内の設定点ｓｐ２ｂを中心とする距離Ｚ２を半径とする円弧に沿ってキャピラリ１５を回動させる。キャピラリ１５が最初にＹ軸の正の方向に移動するとワイヤｗの延在方向が急激に変化するので、設定点ｓｐ２ｂにおいて湾曲を生じる。これが２番目の湾曲部、ここでは第２ボンディング点ｂｐ２の直前の湾曲部であるラストキンクｓｐ３となる。キャピラリ１５の回動は、設定点ｓｐ３ｂに到達するまで続けられる。キャピラリ１５を回動させる角度θ２は、９０度より小さい角度とすることが好ましい。

＜（ｆ）第２ボンディング工程（Ｓ１８〜Ｓ２１）＞
第２ボンディング工程は、ラストキンク形成工程の後、ワイヤｗを繰り出しながらキャピラリ１５をＺ軸の正の方向に距離Ｚ３だけ移動させ、次いでキャピラリ１５を第２ボンディング点ｂｐ２に向かって移動させ、ワイヤｗを第２ボンディング点ｂｐ２にボンディングする工程である。

設定点ｓｐ３ｂに到達したら、ステップＳ１８に移行し、制御装置１０は次の設定点ｓｐ４ａの空間座標を読み込む。そしてＸＹテーブル１２に駆動信号を出力し、設定点ｓｐ３ｂから設定点ｓｐ４ａに向かうＺ軸の正の方向にキャピラリ１５を距離Ｚ３だけ移動させる。キャピラリ１５がＺ軸の正の方向に移動する場合には、キャピラリ１５とワイヤｗとの摩擦力が作用しないので、キャピラリ１５の移動に従ってワイヤｗが繰り出される。キャピラリ１５のＺ軸の正の方向への移動は、設定点ｓｐ４ａに到達するまで続けられる。

次いでステップＳ１９に移行し、制御装置１０は第２ボンディング点ｂｐ２の空間座標を読み込む。ここでは、第２ボンディング点ｂｐ２の空間座標を（＋Ｌ，０,−ｄ）とする。ここで、Ｌは第１ボンディング点ｂｐ１−第２ボンディング点ｂｐ２間のＸ軸方向の距離であり、ｄは半導体チップ２２の厚み（高さ）である。そしてＸＹテーブル１２に駆動信号を出力し、図４（Ａ）（Ｃ）に示すように、設定点ｓｐ４ａから第２ボンディング点ｂｐ２に向けてキャピラリ１５を移動させる。

ここでキャピラリ１５を第２ボンディング点ｂｐ２へ向けて移動させると、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、第２の湾曲部であるラストキンクｓｐ３が形成されるとともに、ワイヤｗが引っ張られるに連れて、湾曲部ｓｐ２およびラストキンクｓｐ３の空間位置が移動し、湾曲部ｓｐ２およびラストキンクｓｐ３を屈曲点とするジグザグ形のワイヤ形状が形成される。

キャピラリ１５が第２ボンディング点ｂｐ２の直上に位置したら、ステップＳ２０に移行し、制御装置１０はボンディングヘッド１３に駆動信号を供給し、キャピラリ１５をＺ軸の負の方向に移動させる。キャピラリ１５が第２ボンディング点ｂｐ２であるリードフレーム２４のパッド２５まで降下したら、ワイヤｗをパッド２５に接合する。制御装置１０は、超音波発振器１６１に制御信号を供給し、キャピラリ１５に超音波振動を印加する。キャピラリ１５からワイヤｗに加えられていた着地の衝撃、静荷重、超音波振動、およびヒータ２１によりパッド２５に加えられている熱の相互作用によって、ワイヤｗのパッド２５への当接部がパッド２５に接合される。

ワイヤｗがパッド２５へ接合されたら、ステップＳ２１に移行し、制御装置１０はワイヤクランパ１７に制御信号を供給してワイヤｗを把持させ、ボンディングヘッド１３に駆動信号を供給してキャピラリ１５をＺ軸の正の方向に引き上げる。パッド２５へ接合された状態でワイヤｗが強制的に引っ張られると、ワイヤｗに曲がりが生じて薄くなっている部分から破断が生じる。これにより、この破断したパッド２５との接合点が第２ボンディング点ｂｐ２となる。

以上の一連の工程により、一つのワイヤｗのボンディングが終了する。図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、以上のボンディング動作により形成されたワイヤｗは、第１ボンディング点ｂｐ１に最も近い屈曲部ｓｐ１、湾曲部ｓｐ２、および２番目の湾曲部であるラストキンクｓｐ３が形成されている。ここで、屈曲部ｓｐ１と湾曲部ｓｐ２との距離Ｚ１、湾曲部ｓｐ２とラストキンクｓｐ３との距離Ｚ２、およびラストキンクｓｐ３と第２ボンディング点ｂｐ２との距離Ｚ３を、互いに同じ距離にすることにより、基板の収縮または伸張を最大限に吸収可能なワイヤｗの形状とすることが可能となる。

（本実施形態１の利点）
以上、本実施形態１によれば、屈曲部ｓｐ１、湾曲部ｓｐ２、およびラストキンクｓｐ３はともに、同一の平面に含まれている（図４（Ｂ）参照）。このため、基板等の収縮によって第１ボンディング点ｂｐ１と第２ボンディング点ｂｐ２との距離が減少したとしても、湾曲部ｓｐ２およびラストキンクｓｐ３は同一平面内で屈曲率が大きくしながら空間位置を変化させるに留まり、Ｚ軸の正の方向へ極端に突出することが無い。このため、半導体装置や基板等の薄型化が進んでも基板等の収縮によるワイヤ同士の短絡を確実に防止することが可能である。

また、基板等の伸張によって第１ボンディング点ｂｐ１と第２ボンディング点ｂｐ２との距離が増加したとしても、湾曲部ｓｐ２およびラストキンクｓｐ３は内角が大きくなるが、その屈曲が伸びきらない限り（内角が１８０度とならない限り）、ワイヤｗに強いテンションが加わることを防止できる。

（実施形態２）
本発明の実施形態２は、Ｙ軸の正または負の方向にキャピラリ１５を移動（回動）させる際に、Ｘ軸の負の方向にも移動させることにより、成形後のワイヤｗにＺ軸の方向への起伏を付与する半導体装置の製造方法（ボンディング方法）に関する。ボンディング装置の構成、座標設定、およびボンディング装置の基本動作については、実施形態１と同様なため、その説明を省略する。

次に本実施形態２に係るボンディング方法を説明する。図５は、実施形態２の動作を説明するフローチャートである。図６は、実施形態２に係るキャピラリ軌跡を説明する概略図である。

図６のキャピラリ軌跡は、図５のフローチャートに対応している。図６（Ａ）は、Ｚ軸の正の方向からＸ軸およびＹ軸を含む水平面を俯瞰した平面図である。図６（Ｂ）は、Ｙ軸の負の方向からＸ軸およびＺ軸を含む垂直面を見た側面図である。図６（Ｃ）は、Ｘ軸の正の方向からＹ軸およびＺ軸を含む垂直面を見た正面図である。

図５に示すように、本実施形態２におけるボンディング方法は、(ｂ）第１ボンディング工程、（ｃ'）屈曲部形成工程、（ｄ’）湾曲部形成工程、（ｅ’）ラストキンク形成工程、および（ｆ）第２ボンディング工程を含む。第１ボンディング工程（ｂ）および第２ボンディング工程（ｆ）は、上記実施形態１と同様であるが、屈曲部形成工程（ｃ’）、湾曲部形成工程（ｄ’）、およびラストキンク形成工程（ｅ’）において、キャピラリをＸ軸の負の方向にも所定距離移動させる点で、上記実施形態１と異なる。以下、異なる工程について説明する。

＜（ｃ’）屈曲部形成工程（Ｓ１２〜Ｓ１３’）＞
当該屈曲部形成工程において、第１ボンディング工程の後、ワイヤｗを繰り出しながらキャピラリ１５をＺ軸の正の方向に移動させる工程（ステップＳ１２）は上記実施形態１と同様である。

ステップ１２を実行後、制御装置１０はステップＳ１３’に移行する。制御装置１０は次の設定点ｓｐ１ｂの空間座標を読み込む。この設定点ｓｐ１ｂは、Ｙ軸の正の方向への変位とともに、Ｘ軸の負の方向への変位も含んでいる。ここでは、設定点ｓｐ１ｂの空間座標を（−ΔＸ，＋Ｙ１，＋Ｚ０）とする。制御装置１０はＸＹテーブル１２に駆動信号を出力し、設定点ｓｐ１ａから設定点ｓｐ１ｂへ向け、Ｙ軸の正の方向とともにＸ軸の負の方向にもキャピラリ１５を移動させる。Ｙ軸の方向とともにＸ軸の負の方向にもキャピラリ１５を移動させると、キャピラリ１５の先端においてワイヤｗの引っ張られる方向が水平方向となってある程度の摩擦力が働く。このため、特段、ワイヤクランパ１７を把持状態にしなくても、ワイヤｗの繰り出しが禁止される。キャピラリ１５をＸＹ平面に沿って移動することによって、第１ボンディング点ｂｐ１から所定の長さの再結晶による硬化部分の端部において顕著な折り目、すなわち屈曲が生ずる。これが屈曲部ｓｐ１となる。キャピラリ１５のＸ軸の負の方向およびＹ軸の正の方向への移動は、設定点ｓｐ１ｂに到達するまで続けられる。

＜（ｄ’）湾曲部形成工程（Ｓ１４〜Ｓ１５’）＞
当該湾曲部形成工程において、ワイヤｗを繰り出しながらキャピラリ１５を移動終了点（すなわち設定点ｓｐ１ｂ）からＺ軸の正の方向に距離Ｚ１だけ移動させる工程（ステップＳ１４）は上記実施形態１と同様である。

ステップＳ１４を実行後、制御装置１０はステップＳ１５’に移行する。制御装置１０は次の設定点ｓｐ２ｂの空間座標を読み込む。この設定点ｓｐ２ｂは、設定点ｓｐ１ｂを中心とする平面であって、当該平面に沿ってキャピラリ１５を回動させた場合に、回動終了点がさらにＸ軸の負の方向にΔＸだけ変位するような位置に設定される。制御装置１０はＸＹテーブル１２に駆動信号を出力し、図６（Ｃ）に示すように、当該平面内の設定点ｓｐ１ｂを中心とする距離Ｚ１を半径とする円弧に沿ってキャピラリ１５を回動させる。キャピラリ１５が最初にＸ軸およびＹ軸の負の方向に移動するとワイヤｗの延在方向が急激に変化するので、設定点ｓｐ１ｂにおいて湾曲を生じる。これが最初の湾曲部ｓｐ２となる。キャピラリ１５の回動は、設定点ｓｐ２ｂに到達するまで続けられる。キャピラリ１５を回動させる角度θ１は、９０度より小さい角度とすることが好ましい。

＜（ｅ’）ラストキンク形成工程（Ｓ１６〜Ｓ１７’）＞
当該ラストキンク形成工程において、湾曲部形成工程の後、ワイヤｗを繰り出しながらキャピラリ１５を角度θ１の回動終了点（すなわち設定点ｓｐ２ｂ）からＺ軸の正の方向に距離Ｚ２だけ移動させる工程（ステップＳ１６）は上記実施形態１と同様である。

ステップＳ１６の実行後、制御装置１０はステップＳ１７’に移行し、次の設定点ｓｐ３ｂの空間座標を読み込む。この設定点ｓｐ３ｂは、設定点ｓｐ２ｂを中心とする平面であって、当該平面に沿ってキャピラリ１５を回動させた場合に、回動終了点がさらにＸ軸の負の方向にΔＸだけ変位するような位置に設定される。制御装置１０はＸＹテーブル１２に駆動信号を出力し、図６（Ｃ）に示すように、当該平面内の設定点ｓｐ２ｂを中心とする距離Ｚ２を半径とする円弧に沿ってキャピラリ１５を回動させる。キャピラリ１５が最初にＸ軸の負の方向およびＹ軸の正の方向に移動するとワイヤｗの延在方向が急激に変化するので、設定点ｓｐ２ｂにおいて湾曲を生じる。これが２番目の湾曲部、ここでは第２ボンディング点ｂｐ２の直前の湾曲部であるラストキンクｓｐ３となる。キャピラリ１５の回動は、設定点ｓｐ３ｂに到達するまで続けられる。キャピラリ１５を回動させる角度θ２は、９０度より小さい角度とすることが好ましい。

以上の一連の工程により、一つのワイヤｗのボンディングが終了する。以上のボンディング動作により形成されたワイヤｗは、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１ボンディング点ｂｐ１に最も近い屈曲部ｓｐ１、湾曲部ｓｐ２、および２番目の湾曲部であるラストキンクｓｐ３が形成されている。

特に本実施形態２では、キャピラリ１５をＹ軸方向に移動させる際にＸ軸の負の方向にも変位させることで、形成されたワイヤｗの屈曲部ｓｐ１、湾曲部ｓｐ２、およびラストキンクｓｐ３が、同一の平面上から外れて、Ｚ軸の正の方向またはＺ軸の負の方向へ変位した空間位置に配置されることになる点が特徴である（図６（Ｂ）参照）。

（本実施形態２の利点）
以上、本実施形態２によれば、屈曲部ｓｐ１、湾曲部ｓｐ２、およびラストキンクｓｐ３が、Ｚ軸の正の方向またはＺ軸の負の方向へも変位しているので、基板が伸張した場合には上記実施形態１と同様の効果を奏する他、基板が収縮した場合には、湾曲部ｓｐ２およびラストキンクｓｐ３が、若干、Ｚ軸の正の方向またはＺ軸の負の方向に突出しながら、基板の収縮を吸収する。このため、隣接するワイヤ間のピッチが短い場合であっても、隣接するワイヤと接触してショートすることを防止可能である。

従って、本実施形態２は、Ｚ軸の正の方向への突出に対しての空間的余裕よりも、隣接するワイヤ間に空間的余裕が少ない場合に適するワイヤの製造方法である。

（本実施形態２の変形例）
なお、上記説明では、屈曲部形成工程（ｃ’）、湾曲部形成工程（ｄ’）、およびラストキンク形成工程（ｅ’）の総てにおいて、Ｘ軸の負の方向への移動を含めていたが、これらのいずれか１つまたは２つの工程において、Ｘ軸の負の方向への移動を含めるだけでもよいことに留意されたい。例えば、Ｘ軸の負の方向への移動を含めた場合に形成される湾曲部またはラストキンクは、ワイヤｗのボンディング後にＺ軸方向へ変位した位置に形成される。一方、Ｘ軸の負の方向への移動を含めなかった場合に形成される湾曲部またはラストキンクは、ワイヤｗのボンディング後にＺ軸方向へ変位しないという相違を生ずることになる。

（実施形態３）
本発明の実施形態３は、屈曲部ｓｐ１と第２ボンディング点ｂｐ２（ライトキンクｓｐ３）の間に複数の湾曲部を形成する、上記実施形態１および実施形態２の変形例に関する。

本実施形態３では、上記実施形態１の（ｄ）湾曲部形成工程（Ｓ１４〜Ｓ１５）、または、上記実施形態２の（ｄ’）湾曲部形成工程（Ｓ１４〜Ｓ１５’）を複数回繰り返すことで、繰り返した回数と同数の湾曲部を形成することを特徴とする。湾曲部を形成する毎に、上記実施形態１の（ｄ）湾曲部形成工程、または、上記実施形態２の（ｄ’）湾曲部形成工程のいずれかを選択するようにしてもよい。上記実施形態２の（ｄ’）湾曲部形成工程を選択した場合には形成された湾曲部のＺ軸方向への変位を許容することになり、上記実施形態１の（ｄ）湾曲部形成工程を選択した場合には形成された湾曲部のＺ軸方向への変位を許容しないことになる。

ここで、上記実施形態１または上記実施形態２のいずれの湾曲部形成工程を選択して繰り返す場合であっても、１つの湾曲部を形成する度に、次の湾曲部を形成するための湾曲部形成工程では移動させるＹ軸の方向を逆の方向にする点に留意すべきである。例えば、最初の湾曲部形成工程でＹ軸の正の方向への移動成分を含めた場合、次の湾曲部形成工程ではＹ軸の負の方向への移動成分を含めることになる。すなわちこの場合、奇数回目の湾曲部形成工程ではＹ軸の正の方向への移動成分を含め、偶数回目の湾曲部形成工程ではＹ軸の負の方向への移動成分を含めることになる。

また例えば、最初の湾曲部形成工程でＹ軸の負の方向への移動成分を含めた場合、次の湾曲部形成工程ではＹ軸の正の方向への移動成分を含めることになる。すなわちこの場合、奇数回目の湾曲部形成工程ではＹ軸の負の方向への移動成分を含め、偶数回目の湾曲部形成工程ではＹ軸の正の方向への移動成分を含めることになる。

ここで、屈曲部形成工程（ｃ）〜第２ボンディング形成工程（ｆ）の各工程において、後工程になるほど、キャピラリ１５をＺ軸の正の方向へ移動させる距離を大きくすることは好ましい。

図７は、本実施形態３のボンディング方法により、複数のワイヤを形成した場合の平面概略図である。図７に示すように、半導体チップ２２のラインＬ１に沿って複数の第１ボンディング点ｂｐ１が設けられており、基板上のラインＬ２に沿って同数の第２ボンディング点ｂｐ２が設けられている。これらの第１ボンディング点ｂｐ１と第２ボンディング点ｂｐ２との間に４本のワイヤｗ１〜ｗ４が形成されている。いずれのワイヤｗ１〜ｗ４も、本実施形態３に従って、合計５階の湾曲部形成工程を繰り返すことにより、合計５個の湾曲部ｓｐ２−１〜ｓｐ２−５が形成されている。

図７から明らかなように、複数のワイヤｗを隣接して形成する場合には、屈曲点形成後の湾曲部形成工程において、奇数回目および偶数回目のそれぞれにおけるＹ軸方向（正の方向か負の方向か）を同じすることが好ましい点に留意されたい。Ｙ軸の同じ方向へ移動させれば、平面図において湾曲部の突出方向が同じになり、短絡の危険が生じないからである。

図８に、図７のワイヤ配置において基板が収縮または伸張した場合のワイヤの変形の様子を説明する平面概略図を示す。図８に示すように、基板が収縮した場合には、奇数個目の湾曲点ｓｐ２−１、ｓｐ２−３、ｓｐ２−５はＹ軸の正の方向へ突出し、偶数個目の湾曲点ｓｐ２−２、ｓｐ２−４、およびラストキンクｓｐ３はＹ軸の負の方向へ突出し、これにより基板の収縮を吸収してワイヤの不規則な変形を防止する。

逆に、基板が伸張した場合には、奇数個目の湾曲点ｓｐ２−１、ｓｐ２−３、ｓｐ２−５はＹ軸の負の方向へ戻り、偶数個目の湾曲点ｓｐ２−２、ｓｐ２−４、およびラストキンクｓｐ３はＹ軸の正の方向へ戻り、これにより基板の伸縮に合わせてワイヤｗ１〜ｗ４も伸張させ、ワイヤの破断を防止する。

ここで、１つのワイヤに形成する湾曲部の数を多くするほど、個々の湾曲部のＹ軸方向への変位量を少なくできることに留意されたい。これは隣接するワイヤ間の距離（ピッチ）が短いほど、湾曲部の数を多くする利点が高くなることを意味している。

以上、本実施形態３によれば、湾曲部の数を多くすれば多くするほど、より大きな基板の収縮・伸張を吸収することが可能となる。

（実施形態４）
本実施形態４は、上記各実施形態の半導体装置の製造方法（ボンディング方法）において、複数のワイヤを形成する場合に、第１ボンディング点と第２ボンディング点とを結ぶ線の延在方向を異ならせることを特徴とする。

具体的には、複数のワイヤを形成する際に、各ワイヤｗについて実行する第１ボンディング工程（ｂ）、屈曲部形成工程（ｃ）、一回または複数回の湾曲部形成工程（ｄまたはｄ’）、ラストキンク形成工程（ｅ）は上記実施形態のように実施するが、最後の第２ボンディング形成工程（ｆ）において、第２ボンディング点ｂｐ２をＹ軸の正または負の方向に若干量変位させ、ワイヤ間で末広がりになるような位置に設定する点に特徴がある。

図９は、本実施形態４のボンディング方法により、複数のワイヤを形成した場合の平面概略図である。図９に示すように、半導体チップ２２のラインＬ１に沿って複数の第１ボンディング点ｂｐ１が設けられており、基板上のラインＬ２に沿って同数の第２ボンディング点ｂｐ２が設けられている。これらの第１ボンディング点ｂｐ１と第２ボンディング点ｂｐ２との間に４本のワイヤｗ１〜ｗ４が形成されている。いずれのワイヤｗ１〜ｗ４も、本実施形態４に従って、合計５階の湾曲部形成工程を繰り返すことにより、合計５個の湾曲部ｓｐ２−１〜ｓｐ２−５が形成されている。

ここで、各ワイヤｗ１〜ｗ４の第２ボンディング点ｂｐ２は平面視においてＹ軸の正の方向または負の方向に変位しており、ワイヤｗ１が互いに平行ではなく、末広がり状態に延在している点に留意されたい。具体的には、各ワイヤの第１ボンディング点ｂｐ１と第２ボンディング点ｂｐ２とを結ぶ線、すなわち、ワイヤｗ１〜ｗ４の延在方向Ｄｏ−１〜Ｄｏ−４が末広がりになって形成されている。

第１ボンディング点ｂｐ１や屈曲部ｓｐ１は、半導体チップ２２に位置が固定されており、空間位置が変動し難い。したがって、湾曲部ｓｐ２がこれら第１ボンディング点ｂｐ１や屈曲部ｓｐ１に近い場合には、基板が収縮したり伸張したりしても、湾曲部ｓｐ２は大きく変位しない。しかしながら、湾曲部ｓｐ２が第１ボンディング点ｂｐ１や屈曲部ｓｐ１から離れるにしたがって、空間位置の変位が大きくなって、所望どおりの軌跡に沿って湾曲部ｓｐ２やラストキンクｓｐ３が変形しなくなる。

例えば、図９では、基板に収縮や伸張が生じた場合、理想的には各湾曲部やラストキンクは、ラインＬ２−１〜Ｌ２−６に沿って同一の方向に変位することが望まれる。しかし、湾曲部ｓｐ２やラストキンクｓｐ３が半導体チップ２２から遠いほど、変位する軌跡にずれが生じ易くなる。

この点、本実施形態４によれば、各ワイヤの延在方向Ｄｏ−１〜Ｄｏ−４が末広がりになって形成されているので、半導体チップ２２から遠いほど、隣接するワイヤ間の距離が広くなるので、湾曲部ｓｐ２やラストキンクｓｐ３の変位にずれを生じても、ワイヤの短絡などの不都合を生じにくくなる。

本発明を適用した実施例について、従来のボンディング方法を適用したものと比較しながら説明する。
（実施例）
実施例として、半導体チップに一列に連設された４０個のパッドを第１ボンディング点とし、この半導体チップから一定距離離れた直線上に連設された４０個のパッドを第２ボンディング点として、本発明のボンディング方法を適用して４０本のワイヤをボンディングした。個々のワイヤに対しては、実施形態３のボンディング方法を適用し、湾曲部の数が各々７つになるように形成した。

図１０に本実施例に係るワイヤの平面写真を示す。図１１に本実施例に係るワイヤの拡大写真を示す。図３に示すようなフローチャートに従って図４（Ａ）（Ｃ）に示すような軌跡に沿ってキャピラリを移動させることにより、図４（Ｂ）に示す斜視図に類似したワイヤが形成されることが確認された。

また４０本のワイヤについて実施形態３のボンディング方法を適用することにより、４０本のワイヤ総てにおいて、図１１に示す、湾曲部の空間位置および予想される変位方向が一致するワイヤ群が形成された。熱の印加によって基板等が収縮したとしても、各湾曲部およびラストキンクが変位して第１ボンディング点と第２ボンディング点との距離の縮小に対応することが期待できる。また、総てのワイヤにおいて、屈曲点の位置および変位の方向が一致しているので、基板等の収縮によりワイヤが変形しても、隣接するワイヤ同士が短絡することが防止されることが期待できる。

（比較例）
比較例として、実施例と同様の半導体チップに一列に連設された４０個のパッドを第１ボンディング点とし、この半導体チップから一定距離離れた直線上に連設された４０個のパッドを第２ボンディング点として、従来のボンディング方法を適用して４０本のワイヤをボンディングした。

図１２に従来のボンディング方法によるワイヤの比較例の斜視写真を示す。図１２に示すように、従来のボンディング方法では、屈曲部が形成された後に第２ボンディング点に直接ワイヤが接合されるため、屈曲部と第２ボンディング点とが直線的に接続されている。ここで図１２の矢印で示すようにデバイス（基板等）に熱収縮が生じると、従来のボンディング方法により形成されたワイヤでは、熱収縮による第１ボンディング点−第２ボンディング点間の距離の変化を吸収することができない。そのため屈曲部と第２ボンディング点との間で変形が生じるが、変形する位置や変形する方向が定まらず、ワイヤごとに異なる位置で異なる方向に変形が生じる。このため、熱収縮の程度が大きい場合には隣接するワイヤに接触する短絡事故が生じることが予想される。

図１３に従来の異なるボンディング方法によるワイヤの基板等の収縮時の変形の様子を示す。図１３に示すボンディング方法は、屈曲部と第２ボンディング点との間にＺ軸方向の空間位置が異なる湾曲部を含めて、基板等の収縮時に上方向（Ｚ軸の正の方向）に変形して熱収縮による基板等の寸法の変化を吸収するようにしたものである。図１３の横方向の矢印に示すような熱収縮が生じると、上方向に示すようにワイヤが変位することが予想される。

しかしながら、半導体装置の小型化によりパッケージの高さが制限されている場合、図１３のような方向への変形は僅かにしか許容されず、ある程度以上の変形が阻害される。すなわち上方向へ変形したワイヤは半導体パッケージの天井にすぐに当接してしまう。そして基板等の熱収縮がさらに進む場合にはワイヤが横方向（ＸＹ方向）に曲がってしまう。横方向へ変形する位置や変形する方向はワイヤ毎に異なることが予想される。その結果、隣接するワイヤに接触して短絡事故を生じることが予想される。

本発明に係る半導体装置の製造方法は、ワイヤーボンディング方法に関するワイヤの接合方法に広く適用可能である。実施形態では、イニシャルボールを接合するネイルヘッドボンディングを例示したが、これに限定されない。ワイヤに対し、Ｙ軸方向に変位する湾曲部およびラストキンクを積極的に付与可能であれば、加熱を行わずに接合するウェッジボンディングなど、他のボンディング方法にも適用可能である。

１…ボンディング装置、１０…制御装置、１１…基台、１２…ＸＹテーブル、１３…ボンディングヘッド、１４…トーチ電極、１５…キャピラリ、１６…ボンディングアーム、１７…ワイヤクランパ、１８…ワイヤテンショナ、１９…回転スプール、２０…フィーダ、２１…ヒータ、２２…半導体チップ、２３、２５…パッド、２４…リードフレーム、４０…操作部、４１…ディスプレイ、４２…カメラ、１６１…超音波発振器、ｂｐ１…第１ボンディング点、ｂｐ２…第２ボンディング点、Ｄｏ−１〜Ｄｏ−４…延在方向、ｓｐ１…屈曲部、ｓｐ２−Ｘ…湾曲部、ｓｐ３…ラストキンク、ｓｐＸａ、ｓｐＸｂ…設定点、ｗ、ｗ１−ｗ４…ワイヤ

Claims (9)

1. 第１ボンディング点と第２ボンディング点との間がワイヤで接続されている半導体装置であって、
   前記ワイヤは、
   前記第１ボンディング点に形成されているデフォームドボールと、
   前記デフォームドボールの鉛直方向上部に形成されている屈曲部（ｓｐ１）と、
   前記屈曲部（ｓｐ１）と前記第２ボンディング点との間の前記ワイヤに形成されている、湾曲部（ｓｐ２）およびラストキンク（ｓｐ３）と、
   を含むワイヤループ形状を有しており、
   前記湾曲部（ｓｐ２）および前記ラストキンク（ｓｐ３）は、前記屈曲部（ｓｐ１）と前記第２ボンディング点との間を繋ぐ平面に形成されている、
   ことを特徴とする半導体装置。
2. 前記ワイヤは、前記平面に副湾曲部（ｓｐ２−１、ｓｐ２−２）を更に含む、請求項１に記載の半導体装置。
3. 第１ボンディング点と第２ボンディング点との間がワイヤで接続されている半導体装置であって、
   前記ワイヤは、
   前記第１ボンディング点に形成されているデフォームドボールと、
   前記デフォームドボールの鉛直方向上部に形成されている屈曲部（ｓｐ１）と、
   前記屈曲部（ｓｐ１）と前記第２ボンディング点との間の前記ワイヤに形成されている、湾曲部（ｓｐ２）およびラストキンク（ｓｐ３）と、
   を含むワイヤループ形状を有しており、
   前記湾曲部（ｓｐ２）は、下に凸の形状を含み、前記ラストキンク（ｓｐ３）は、上に凸の形状を含む、
   ことを特徴とする半導体装置。
4. 第１ボンディング点（ｂｐ１）と第２ボンディング点（ｂｐ２）との間を接続するワイヤにワイヤループ形状を形成する、半導体装置の製造方法であって、
   ａ）前記第１ボンディング点を含む水平面（Ｂｓ）上で前記第１ボンディング点と前記第２ボンディング点とを結ぶ線をＸ軸、前記水平面上で前記第１ボンディング点を通り前記Ｘ軸に直交する線をＹ軸、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に垂直な線をＺ軸とした場合に、
   ｂ）キャピラリ先端から繰り出されたワイヤ先端にフリーエアーボールを形成し、前記フリーエアーボールを前記キャピラリによって前記第１ボンディング点に接合させてデフォームドボールを形成する第１ボンディング工程と、
   ｃ）前記第１ボンディング工程の後、前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを前記Ｚ軸の正の方向に移動させ、次いで前記キャピラリを前記Ｙ軸の正または負の方向に距離Ｙ１だけ移動させ、前記第１ボンディング点の前記Ｚ軸の正の方向上部に屈曲部（ｓｐ１）を形成する屈曲部形成工程と、
   ｄ）前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを前記距離Ｙ１の移動終了点（ｓｐ１ｂ）から前記Ｚ軸の正の方向に距離Ｚ１だけ移動させ、次いで前記距離Ｙ１の移動終了点（ｓｐ１ｂ）を中心として前記キャピラリを前記距離Ｙ１の移動方向とは反対方向から前記距離Ｚ１を半径とする円弧に沿って直角より小さい角度θ１だけ回動させ、前記屈曲点と前記第２ボンディング点との間の湾曲部（ｓｐ２）を形成する湾曲部形成工程と、
   ｅ）前記湾曲部形成工程の後、前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを前記角度θ１の回動終了点（ｓｐ２ｂ）から前記Ｚ軸の正の方向に距離Ｚ２だけ移動させ、次いで前記角度θ１の回動終了点（ｓｐ２ｂ）を中心として前記キャピラリを前記角度θ１の回動方向とは反対方向に前記距離Ｚ２を半径とする円弧に沿って直角より小さい角度θ２だけ回動させ、前記湾曲部と前記第２ボンディング点との間のラストキンク（ｓｐ３）を形成するラストキンク形成工程と、
   ｆ）前記ラストキンク形成工程の後、前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを前記Ｚ軸の正の方向に距離Ｚ３だけ移動させ、次いで前記キャピラリを前記第２ボンディング点（ｂｐ２）に向かって移動させ、前記ワイヤを前記第２ボンディング点にボンディングさせる第２ボンディング工程と、
   を含む、半導体装置の製造方法。
5. 前記キャピラリを前記距離Ｙ１の移動、前記角度θ１の回動、および、前記角度θ２の回動のうち少なくとも１つにおいて、前記キャピラリを前記Ｘ軸の負の方向にも所定距離移動させる、
   請求項４に記載の製造方法。
6. 前記ｄ）湾曲部形成工程を複数回繰り返すことによって、前記屈曲部（ｓｐ１）と前記第２ボンディング点（ｂｐ２）との間に複数の湾曲部を形成する、
   請求項４または５に記載の製造方法。
7. 前記ｃ）乃至前記ｆ）の各工程において前記キャピラリを前記Ｚ軸の方向へ移動する距離を、後工程になるほど大きくする、
   請求項４乃至６のいずれか一項に記載の製造方法。
8. 前記ワイヤループ形状が形成されたワイヤは、前記第１ボンディング点、前記屈曲部、前記湾曲部、前記ラストキンク、および前記第２ボンディング点が同一平面上に形成されている、
   請求項４、６、および７のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
9. 請求項４乃至８のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法によって複数のワイヤにワイヤループ形状を形成する半導体製造方法であって、
   前記複数のワイヤにおける前記第１ボンディング点と前記第２ボンディング点とを結ぶ線の延在方向を異ならせる、
   半導体装置の製造方法。