JP6172058B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板上にダイマウント材を介して固定された半導体チップのチップパッドに対して、ステッチボンディングを行うワイヤボンディング工程を備える半導体装置の製造方法に関する。

一般に、ワイヤボンディングは、先端部に開口する内孔を有するキャピラリを用い、内孔に挿入されたワイヤを先端部にて内孔から導出しつつ、キャピラリによってワイヤの引き回し、押し付け、超音波の付与を行うことで行われる。

たとえば、基板上の基板電極と、基板上にダイマウント材を介して固定された半導体チップのチップパッドとをワイヤボンディングする場合、一般には、チップパッドを一次ボンディング側、基板電極を二次ボンディング側としていた。

この場合、一次ボンディングについては、ワイヤ先端にイニシャルボールを形成し、これをチップパッドに押し当てることにより、接合を行う。一方、二次ボンディングについては、基板電極にワイヤを押し当てて超音波を付与するステッチボンディングにより、接合を行う。ここで、一次ボンディングについては、イニシャルボールを介して接合を行うため、接合時における半導体チップへの衝撃が緩和されやすい。

また、このチップパッドへの一次ボンディングに関して、当該衝撃の緩和効果の向上を図る目的で、特許文献１には、キャピラリが所定高さとなった時点でキャピラリの下降速度を可変とする方法、すなわち高さ制御を行う方法が提案されている。

特開昭６１−１１４５４１号公報

ところで、本発明者は、上記従来のものとは、ボンディング順序を逆にして、基板電極を一次ボンディング側、基板上にダイマウント材を介して固定された半導体チップのチップパッドを二次ボンディング側として、チップパッドにステッチボンディングを行うことを検討した。

この場合、通常は、二次ボンディングの際に、キャピラリから半導体チップへ加わるダメージを緩和するために、予めチップパッド上に、ボールボンディングによってバンプを形成しておき、このバンプを介してステッチディングを行う。しかし、この場合、バンプを形成するための工程が追加されることになるから、ワイヤボンディングにおける生産性の低下等が懸念される。

ここで、このチップパッドへの二次ボンディングすなわちステッチボンディングについて、上記特許文献１のようなキャピラリの高さ制御を行ったとしても、当該高さ制御だけでは、ワイヤがチップパッドに接触したかどうかの判断はできない。たとえば、ワイヤがチップパッドに非接触であったり、接触が不十分な状態の場合、超音波を印加しても接合不良となってしまう。

また、当該キャピラリの高さ制御だけでは、ワイヤがチップパッドに接触したしたとしても、その接触状態にてキャピラリがチップパッドに付与する荷重までは分からない。そのため、当該接触状態における荷重が大きすぎた場合、たとえばキャピラリがチップパッドにあたってしまうほど大きい荷重となった場合等には、半導体チップにダメージが生じる可能性がある。

このようなことから、従来の様なキャピラリの高さ制御だけでは、半導体チップに対するダメージを防止しつつ、ワイヤを適切に接合することは困難である。なお、このような問題は、基板上にダイマウント材を介して固定された半導体チップのチップパッドに直接ステッチボンディング行うものであれば、チップパッド側が一次ボンディングとされた場合でも、共通の問題として発生するものと推定される。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、基板上にダイマウント材を介して固定された半導体チップのチップパッドに直接ステッチボンディングを行うにあたって、半導体チップに発生するダメージを低減しつつ適切にワイヤの接合が行えるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、基板（１０）、基板の一面（１１）にダイマウント材（３０）を介して接着された半導体チップ（２０）、および、半導体チップの表面に設けられたチップパッド（２１）を備える半導体構造体（１００）と、相手部材（１２）と、ワイヤボンディングにより半導体構造体のチップパッドと相手部材とを結線するワイヤ（４０）と、を備え、チップパッドに対して直接ステッチボンディングによりワイヤが接合されたものである半導体装置の製造方法であって、次のような工程を備えたものである。

すなわち、請求項１に記載の製造方法では、半導体構造体および相手部材を用意する用意工程と、先端部（２１０）に開口する内孔（２２０）を有するワイヤボンディング用のキャピラリ（２００）を用い、当該内孔に挿入されるとともに当該先端部にて当該内孔から導出されたワイヤを、キャピラリの先端部によって、相手部材およびチップパッドに押し当てて接合するとともに、チップパッドに対してはステッチボンディングにより直接、ワイヤを接合するワイヤボンディング工程と、を備えている。

さらに、上記ワイヤボンディング工程におけるチップパッドへのステッチボンディングを行う工程は、次の各工程を備えたものとされている。

・チップパッド上のキャピラリの高さをモニタしながら、キャピラリの先端部とチップパッドとの距離をキャピラリの高さとして、キャピラリの高さが第１の所定高さ（ｈ１）となるまで、キャピラリを下降させる第１の高さ制御工程。

・ワイヤを介してキャピラリがチップパッドに付与する荷重をモニタしながら、キャピラリを第１の所定高さから下降させることでワイヤをチップパッドに接触させるものであって、荷重が、キャピラリがチップパッドに非接触であって且つワイヤがチップパッドに接触されたものと判断される第１の所定荷重（ｇ１）となるまで、キャピラリの下降を行い、第１の所定荷重とされた時点のキャピラリの高さを基準高さ（ｈ２）とする荷重制御工程。

・キャピラリの高さをモニタしながら、キャピラリを基準高さから下降させるとともに、当該下降中においてはキャピラリによってワイヤに超音波を付与することにより、ワイヤをチップパッドに接合する第２の高さ制御工程。上記ステッチボンディング工程は、これら第１の高さ制御工程、荷重制御工程、第２の高さ制御工程を備える。以上が、請求項１に記載の半導体装置の製造方法の特徴である。

それによれば、ワイヤをチップパッドに接触させる荷重制御工程では、荷重のモニタを行うことにより、ワイヤがチップパッドに接触したことの判断が確保され、且つ、キャピラリがチップパッドに直接接触するほどキャピラリからの荷重が大きくなるのを防止することができる。

さらに、第２の高さ制御工程では、ワイヤのステッチ部（４２）が狙いの潰れ厚さ（Ｄ１）となるように、ステッチボンディングによりワイヤを押し潰していく。このとき、キャピラリの高さをモニタすることにより、キャピラリによる押し込み過ぎを防止することができる。

このように本発明の製造方法によれば、ワイヤがチップパッドに接触するときの過度な荷重の発生を防止しつつ、超音波を付与するステッチボンディングのときの過度な荷重の発生を防止できる。よって、本発明によれば、半導体チップに発生するダメージを低減しつつ適切にワイヤの接合を行うことができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

本発明の第１実施形態にかかる半導体装置の概略断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法を断面的に示す工程図である。 図２に続く半導体装置の製造方法を断面的に示す工程図である。 第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法におけるステッチボンディング工程の動作プロファイルを示す図である。 ワイヤのステッチ部の潰れ厚さ（単位：μｍ）と接合されたワイヤの引っ張り強度との関係を模式的に示すグラフである。 ダイマウント材の弾性率（単位：ＭＰａ）と半導体チップの沈み込み量（単位：μｍ）との関係を調査した結果を示すグラフである。 図６における沈み込み量を模式的に表す図である。 本発明の第２実施形態にかかる半導体装置の製造方法におけるステッチボンディング工程の動作プロファイルを示す図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかる半導体装置Ｓ１について、図１を参照して述べる。この半導体装置は、たとえば自動車などの車両に搭載され、車両用の各種電子装置を駆動するための装置として適用されるものである。

本実施形態の半導体装置Ｓ１は、半導体構造体１００として、基板１０と、基板１０の一面１１にダイマウント材３０を介して接着された半導体チップ２０と、半導体チップ２０の表面に設けられたチップパッド２１とをよりなるものを有する。

そして、この半導体装置Ｓ１においては、基板１０の一面１１の基板電極１２を相手部材として、ワイヤボンディングにより半導体構造体１００のチップパッド２１と基板電極１２とがワイヤ４０にて結線されている。つまり、相手部材とは、チップパッド２１とワイヤ４０を介して結線される相手方となるもので、ここでは、基板１０の一部である基板電極１２よりなる。

基板１０は、プリント基板やセラミック基板などの配線基板、あるいは、リードフレームなどよりなる。ここでは、基板１０は、エポキシ樹脂等をベースとするプリント基板としている。基板１０の一面１１は、基板１０の一方の板面であり、基板電極１２は、たとえばＡｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｎｉ（ニッケル）等よりなる。

半導体チップ２０は、シリコン半導体等の半導体よりなるチップであり、たとえばＩＣチップやトランジスタ素子、あるいは、センサチップ等よりなる。この半導体チップ２０は、通常の半導体プロセスにより形成される。

チップパッド２１は、半導体チップ２０における基板１０とは反対側の面である表面に、半導体チップ２０の一部として設けられたものである。このチップパッド２１は、たとえばＡｌ（アルミニウム）、Ａｕ（金）、Ｃｕ（銅）等よりなる。また、ダイマウント材３０は、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等よりなる接着剤、あるいは、銀ペースト、はんだ等よりなる。

ワイヤ４０は、ワイヤボンディングにより形成されたもの、いわゆるボンディングワイヤであり、たとえばＡｕ（金）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｇ（銀）等よりなる。このワイヤ４０の線径（直径）は、通常のものと同様、たとえば数十μｍ程度である。そして、このワイヤ４０により、半導体チップ２０と基板１０とが電気的に接続されている。

ここでは、ワイヤ４０は、基板電極１２を１次ボンディング側、チップパッド２１を２次ボンディング側として、ステッチボンディング法により形成されている。これにより、ワイヤ４０における基板電極１２との接続部（つまり１次接続部）は、扁平ボール状のボール部４１として構成されている。

一方、ワイヤ４０におけるチップパッド２１との接続部（つまり２次接続部）は、ワイヤ４０が潰れて薄くされたステッチ部４２として構成されている。このステッチ部４２は、チップパッド２１とは、プレボール等を介さずに、直接接触して接合されている。ここで、ステッチ部４２の厚さ、つまり潰れ厚さＤ１は、たとえば０．５μｍ以上４μｍ以下程度である。

[製造方法等]
次に、本実施形態の半導体装置Ｓ１の製造方法について、図２〜図４も参照して述べる。まず、半導体構造体１００および相手部材を用意する用意工程を行う。ここにおいて、本実施形態では、相手部材としての基板電極１２は、基板１０の一部であるから、半導体構造体１００を形成することによって、相手部材である基板電極１２も同時に用意されることになる。

具体的に、用意されるべき半導体構造体１００は、上記図１においてワイヤ４０を省略した構成に相当するものである。つまり、基板電極１２が設けられた基板１０を用意し、この基板１０の上にダイマウント材３０を介して半導体チップ２０を搭載し、固定することにより、半導体構造体１００ができあがる。

次に、図２〜図４に示されるワイヤボンディング工程を行う。この工程は、ステッチボンディング用のキャピラリ２００を用いて、ワイヤボンディングを行い、ワイヤ４０を形成する。ここで、キャピラリ２００は、通常のステッチボンディング用のワイヤボンディング装置により駆動されるものであり、ワイヤ４０に対して、引き回し、押し付け、および、超音波振動の付与等の動作を行えるものである。

具体的に、図２、図３に示されるように、キャピラリ２００は、先端部２１０に開口する内孔２２０を有する筒状のものであり、ここでは内孔２２０を中空部とし、先端部２１０が円形とされた典型的な円筒状をなすものである。そして、ワイヤ４０は、キャピラリ２００の内孔２２０に挿入されて先端部２１０から引き出されるようになっている。

そして、キャピラリ２００は、先端部２１０にて内孔２２０から導出されたワイヤ４０を、先端部２１０によって、基板電極１２およびチップパッド２１に押し当てて接合する。このとき、チップパッド２１に対してはステッチボンディングにより直接、ワイヤ４０を接合する。

ここで、当該ワイヤボンディング装置は、通常のものと同様、位置センサ等によりチップパッド２１上のキャピラリ２００の高さをモニタする機能、および、荷重センサ等によりキャピラリ２００がチップパッド２１に付与する荷重をモニタする機能を有するものである。

そして、ワイヤボンディング装置は、コンピュータなどよりなる制御部を備え、これらキャピラリ２００の高さや荷重のデータに基づいて、上記したキャピラリ２００の各動作を制御する機能を有している。

そして、本実施形態のワイヤボンディング工程では、図２〜図４に示されるように、基板電極１２を１次ボンディング側、チップパッド２１を２次ボンディング側として、キャピラリ２００によるボンディングを行う。

まず、図２（ａ）に示されるように、上記のキャピラリ２００を用いて、基板電極１２に対して、１次ボンディング工程を行う。この工程では、キャピラリ２００の内孔２２０に挿入されるとともに先端部２１０にて内孔２２０から導出されたワイヤ４０を、キャピラリ２００の先端部２１０によって基板電極１２に押し当てて接合する。

具体的には、図示しないが、キャピラリ２００の先端部２１０にて内孔２２０から導出されたワイヤ４０の先端に放電加工によりイニシャルボールを形成し、このボールを基板電極１２に押し付けて超音波振動させる。これにより、ワイヤ４０におけるボール部４１が基板電極１２に接合される。

この１次ボンディング工程の後、図２（ａ）から図２（ｂ）に示されるように、キャピラリ２００の内孔２２０からワイヤ４０を引き出しながら、キャピラリ２００によってワイヤ４０をチップパッド２１まで引き回す。

そして、図２（ｂ）、図３（ａ）、図３（ｂ）に示されるように２次ボンディング工程として、チップパッド２１へのステッチボンディングを行う。このステッチボンディングは、キャピラリ２００の先端部２１０によって、ワイヤ４０をチップパッド２１に直接押し当てて潰すことで接合するものである。

[ステッチボンディング工程]
このステッチボンディング工程は、図４に示されるように、第１の高さ制御工程（図２（ｂ）参照）と、荷重制御工程（図３（ａ）参照）と、第２の高さ制御工程（図３（ｂ）参照）との３工程に分けられ、これら３工程を順次行うものである。

まず、図２（ｂ）、図４に示される第１の高さ制御工程では、チップパッド２１上のキャピラリ２００の高さをモニタしながら、キャピラリ２００の高さが第１の所定高さｈ１となるまで、キャピラリ２００をチップパッド２１に向けて下降させる。ここで、キャピラリ２００の高さとは、先端部２１０とチップパッド２１との距離である。そして、第１の所定高さｈ１は、たとえば１００μｍ〜２００μｍ程度である。

次に、図３（ｃ）、図４に示される荷重制御工程を行う。この荷重制御工程では、ワイヤ４０を介してキャピラリ２００がチップパッド２１に付与する荷重をモニタしながら、キャピラリ２００を第１の所定高さｈ１から下降させることで、ワイヤ４０をチップパッド２１に接触させる。

このとき、キャピラリ２００がチップパッド２１に非接触であって且つワイヤ４０がチップパッド２１に接触されたものと判断される第１の所定荷重ｇ１となるまで、キャピラリ２００の下降を行う。なお、この荷重制御工程では、超音波の付与は行わずにキャピラリ２００の下降を行い、当該荷重を大きくしていくものである。

ここで、第１の所定荷重ｇ１とされた時点のキャピラリ２００の高さを基準高さｈ２とする。たとえば第１の所定荷重ｇ１については、限定するものではないが、数十グラム〜数百グラムの間に設定される。

これは、ワイヤ４０のみがチップパッド２１に超音波接合可能な程度に十分に接触したときの荷重が、通常、数十グラム程度であり、キャピラリ２００がチップパッドに接触するまで押し込まれたときの荷重が、通常、数百グラム程度であることによる。

つまり、たとえば数十グラム〜数百グラムである第１の所定荷重ｇ１に達したときには、ワイヤ４０はチップパッド２１に適切に接触するが、キャピラリ２００はチップパッド２１に接触していない状態であると判断される。

このように、荷重制御工程では、キャピラリ２００がチップパッド２１に適切に接触したと判断される第１の所定荷重ｇ１となるまで、キャピラリ２００を第１の所定高さｈ１から下降させ、第１の所定荷重ｇ１の時点でのキャピラリ２００の高さを基準高さｈ２とする。

こうして、キャピラリ２００が基準高さｈ２とされた時点で、図３（ｂ）、図４に示される第２の高さ制御工程を開始する。この第２の高さ制御工程では、キャピラリ２００の高さをモニタしながら、キャピラリ２００による超音波振動を開始し、キャピラリ２００を基準高さｈ２から下降させる。

これによりキャピラリ２００の下降中においては、ワイヤ４０は超音波が付与されながら押し潰されることになり、ワイヤ４０がチップパッド２１に接合される。このとき、ワイヤ４０に形成される潰れた部分としてのステッチ部４２の潰れ厚さＤ１の狙いの厚さは、上述のように、たとえば、０．５μｍ〜４μｍ程度である。

図５に示されるように、ステッチ部４２におけるワイヤ４０の接合性の確保のためには、潰れ厚さＤ１を、たとえば４μｍ以下まで薄くする必要がある。これよりも潰れ厚さＤ１が厚いと、ステッチ部４２の剥離等が懸念される。一方、半導体チップ２０にダメージを与えないようにするためには、潰れ厚さＤ１を、たとえば０．５μｍ以上に厚くする必要がある。これよりも潰れ厚さＤ１が薄いと、キャピラリ２００がチップパッド２１に接触して過度な荷重によるダメージが懸念される。

そして、第２の高さ制御工程では、狙いの潰れ厚さＤ１を実現するために、キャピラリ２００を、超音波振動させつつ、基準高さｈ２から当該狙いの潰れ厚さＤ１の高さとなるまで下降させる。この第２の高さ制御工程における下降量Ｃは、基準高さｈ２と当該狙いの潰れ厚さＤ１の高さとの差分に相当する。

ここで、この下降量Ｃの分、キャピラリ２００を下降させていく場合、上記した狙いの潰れ厚さＤ１が０．５μｍ〜４μｍであるときには、たとえば１μｍ程度以下の精度でキャピラリの高さをモニタすることが望ましい。つまり、高さ制御精度を１μｍ程度以下とすることが望ましい。

これは、狙いの潰れ厚さＤ１よりも高さ制御精度が大きいと、狙いの潰れ厚さＤ１にすることが困難となるためである。つまり、高さ制御精度は、極力狙いの潰れ厚さＤ１よりも小さい（０．５μｍ未満）ことが望ましいが、実際には、多少の許容範囲を持たせて、高さ制御精度を１μｍ程度以下としてもよい。

こうして、第２の高さ制御工程では、ワイヤ４０において、狙いの潰れ厚さＤ１を有するステッチ部４２が形成され、このステッチ部４２がチップパッド２１に直接接触した形で接合される。その後は、キャピラリ２００の先端部２１０の押し付けによりワイヤカットを行う。以上により、本実施形態のワイヤ４０が完成する。

なお、この後は、たとえば必要に応じて、基板１０の一面１１、一面１１上の半導体チップ２０、および、ワイヤ４０を図示しないモールド樹脂で封止するようにしてもよい。以上が、本実施形態にかかる半導体装置の製造方法であり、これにより、半導体装置Ｓ１ができあがる。

[作用効果等]
ところで、本実施形態によれば、ワイヤ４０をチップパッド２１に接触させる荷重制御工程では、上記荷重のモニタを行うことにより、ワイヤ４０がチップパッド２１に接触したことの判断が確保される。それとともに、キャピラリ２００がチップパッド２１に直接接触するほどキャピラリ２００からの荷重が大きくなることが防止される。

さらに、第２の高さ制御工程では、ワイヤ４０のステッチ部４２が狙いの潰れ厚さＤ１となるように、ステッチボンディングによりワイヤ４０を押し潰していく。このとき、キャピラリ２００の高さをモニタすることにより、キャピラリ２００による押し込み過ぎを防止することができる。

このように本実施形態によれば、ワイヤ４０がチップパッド２１に接触するときの過度な荷重の発生を防止しつつ、超音波を付与するステッチボンディングのときの過度な荷重の発生を防止できる。よって、本実施形態によれば、半導体チップ２０に発生するダメージを低減しつつ適切にワイヤ４０の接合を行うことができる。

また、上記した第２の高さ制御工程では、キャピラリ２００を下降量Ｃの分、下降させていくときに、半導体チップ２０の下地のダイマウント材３０の軟らかさによって、半導体チップ２０の沈み込みが発生する恐れがある。

上記した下降量Ｃは、狙いの潰れ厚さＤ１とするために、当該沈み込みが実質０であると想定して決められる。しかし、この半導体チップ２０の沈み込みが発生すると、キャピラリ２００を下降量Ｃの分、下降させても、狙いの潰れ厚さＢに達しない場合が発生する。その場合、ワイヤ４０の接合不良が生じる。

その点を考慮すれば、ダイマウント材３０は、当該沈み込みが影響しない程度に硬いものであることが望ましい。たとえば上記高さ制御精度の場合と同様、沈み込み量が１μｍ程度以下となる弾性率として０．５ＭＰａ程度以上のダイマウント材３０を用いることが望ましい。

このことについて、図６、図７を参照して、具体的に述べる。図６中の半導体チップ２０の沈み込み量は、図７に示される要領にて測定したものである。図７に示されるように、基板１０の上にダイマウント材３０を介して半導体チップ２０を固定してなる半導体構造体１００を形成した。

そして、半導体チップ２０におけるワイヤボンディング相当部位をキャピラリ２００で押すと、半導体チップ２０は、図７中の破線に示されるように、ダイマウント材３０側にめり込むように沈む。これを、沈み込み量Ｘとして測定した。

ここでは、キャピラリ２００による半導体チップ２０への荷重は、第２の高さ制御工程において付与される典型的な荷重（たとえば３０グラム）とした。また、半導体チップ２０は、たとえば３ｍｍ×３ｍｍの矩形板状のものとし、ダイマウント材３０の厚さは６０μｍとした。そして、ダイマウント材３０の弾性率を変えながら、沈み込み量Ｘを測定することで、図６の結果を求めた。

図６に示されるように、ダイマウント材３０の弾性率が大きくなるほど（つまりダイマウント材３０が硬いものとなるほど）、沈み込み量Ｘは減少する。そして、沈み込み量Ｘが１μｍ以下となるのは、弾性率が０．５ＭＰａ以下である。このことから、沈み込み量Ｘが１μｍ程度以下となる弾性率として０．５ＭＰａ程度以上のダイマウント材３０が望ましい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について、図８を参照して述べる。本実施形態は、上記第１実施形態に比べてワイヤボンディング工程におけるチップパッド２１へのステッチボンディングを行う工程が相違するものであり、ここでは、この相違点を中心に述べることとする。

上記第１実施形態のステッチボンディング工程における荷重制御工程は、荷重をモニタしながら、第１の所定荷重ｇ１となる基準高さｈ２になるまで、キャピラリ２００を下降させ、ワイヤ４０をチップパッド２１に接触させるものであった。そして、これに続く第２の高さ制御工程は、キャピラリ２００の高さをモニタしながら、キャピラリ２００を前記基準高さｈ２から下降量Ｃの分、下降させてワイヤ４０をチップパッド２１に接合するものであった。

これに対して、図８に示されるように、本実施形態のステッチボンディング工程は、荷重制御工程において、上記荷重が第１の所定荷重ｇ１となる前に第１の所定荷重ｇ１よりも小さい第２の所定荷重ｇ２（ｇ１＞ｇ２）となったときのキャピラリ２００の高さを仮基準高さｈ３とする。

そして、この仮基準高さｈ３と基準高さｈ２との差（ｈ３−ｈ２）に基づいて、第２の高さ制御工程におけるキャピラリの下降量Ｃを決める。そして、第２の高さ制御工程では、この下降量Ｃの分、キャピラリ２００を下降させて、ワイヤ４０の接合を行うようにする。

ここで、第１の所定荷重ｇ１と第２の所定荷重ｇ２とは、ｇ１＞ｇ２の大小関係にあるが、ともに、キャピラリ２００がチップパッド２１に非接触であって且つワイヤ４０がチップパッド２１に接触されたものと判断される荷重の範囲にあるものである。たとえば、第１の所定荷重ｇ１および第２の所定荷重ｇ２は、数十グラム〜数百グラムの間にて設定される。

本実施形態において、第２の所定荷重ｇ２のときの仮基準高さｈ３と、第１の所定荷重ｇ１のときの基準高さｈ２との差に基づいて、第２の高さ制御工程におけるキャピラリ２００の下降量Ｃを決めることは、具体的に、次のようなことである。

荷重制御工程において、荷重とキャピラリ２００の高さとは、負の相関関係にある。つまり、キャピラリ２００の高さが低くなる（キャピラリ２００を下降させる）につれて、荷重は大きくなる。

ここで、仮基準高さｈ３と基準高さｈ２との差分（ｈ３−ｈ２）を、第１の所定荷重ｇ１と第２の所定荷重ｇ２との差分（ｇ１−ｇ２）で除した値は、荷重変化によるキャピラリ２００の高さ変化の傾きとなる。

そして、この傾き度合が大きい場合は、ダイマウント材３０が軟らかくて、荷重制御工程、すなわち、第２の所定荷重ｇ２から第１の所定荷重ｇ１の間において発生する半導体チップ２０の沈み込み量も大きいことを意味する。一方、当該傾き度合が小さい場合は、ダイマウント材３０が硬くて当該沈み込み量も小さいことを意味する。つまり、当該傾き度合を求めることで、ダイマウント材３０の軟らかさによる当該沈み込み量がわかるのである。

ここで、上記第１実施形態では、第２の高さ制御工程におけるキャピラリ２００の下降量Ｃは、実質的に半導体チップ２０の沈み込み量が０であるものとして設定されている。しかし、当該沈み込み量が大きい場合には、第２の高さ制御工程にて狙いの下降量Ｃの分だけ、ワイヤ４０をキャピラリ２００で潰そうとしても、当該沈み込み量により、ワイヤ４０のステッチ部４２の潰れが不十分となり、接合不良が発生する可能性がある。

その点、本実施形態によれば、荷重制御工程における上記傾きが大きく、ダイマウント材３０が軟らかいと判断された場合には、第２の高さ制御工程における下降量Ｃも大きくすればよいため、狙いの潰れ厚さＤ１を実現することができる。なお、この下降量Ｃの調整については、たとえば上記図６に示したような事前に求められた沈み込み量と弾性率との関係に基づいて行えばよい。

このように本実施形態の製造方法によれば、ダイマウント材３０が軟らかい場合に発生する半導体チップ２０の沈み込み量を見込んで、キャピラリ２００の下降量Ｃを決定するから、ステッチ部４２の潰れ不足によるワイヤ４０の接合不良の発生を防止しやすいものとなる。

そして、この場合、ダイマウント材３０の弾性率が半導体チップ２０の沈み込みが起こりやすい０．５ＭＰａ未満の場合（上記図６参照）であっても、適切にワイヤ４０の接合不良を防止しやすいという利点がある。

（他の実施形態）
なお、上記した各実施形態では、半導体構造体１００は、基板１０と、基板１０の一面１１にダイマウント材３０を介して接着された半導体チップ２０と、半導体チップ２０の表面に設けられたチップパッド２１と、を備えるものであったが、半導体チップ２０やチップパッド２１の数は、単数でも複数でもよい。

また、相手部材としては、チップパッド２１とワイヤ４０を介して結線される相手方となるものであればよく、上記した基板電極１２に限定されるものではない。たとえば、相手部材としては、半導体チップ２０が搭載されている基板１０に搭載された別の半導体チップ、あるいは実装部品等であってもよい。さらに、相手部材としては、半導体チップ２０が搭載されている基板１０とは別体の配線部材（たとえばリードフレーム）等であってもよい。

また、上記各実施形態では、相手部材を１次ボンディング側、半導体構造体１００におけるチップパッド２１をステッチボンディングが行われる２次ボンディング側とした。しかし、場合によっては、チップパッド２１を１次ボンディング側として、上記製造方法によるステッチボンディングを行ってもよい。

つまり、上記したステッチボンディング工程は、基板１０上にダイマウント材３０を介して固定された半導体チップ２０のチップパッド２１に対して、直接ワイヤ４０をステッチボンディングするものであれば、適宜、採用可能である。

また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能であり、また、上記各実施形態は、上記の図示例に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

１０ 基板
１１ 基板の一面
２０ 半導体チップ
２１ チップパッド
３０ ダイマウント材
４０ ワイヤ
１００ 半導体構造体
２００ キャピラリ
２１０ キャピラリの先端部
２２０ キャピラリの内孔

Claims (3)

1. 基板（１０）、前記基板の一面（１１）にダイマウント材（３０）を介して接着された半導体チップ（２０）、および、前記半導体チップの表面に設けられたチップパッド（２１）を備える半導体構造体（１００）と、
   相手部材（１２）と、
   ワイヤボンディングにより前記半導体構造体の前記チップパッドと前記相手部材とを結線するワイヤ（４０）と、を備え、
   前記チップパッドに対して直接ステッチボンディングにより前記ワイヤが接合されたものである半導体装置の製造方法であって、
   前記半導体構造体および前記相手部材を用意する用意工程と、
   先端部（２１０）に開口する内孔（２２０）を有する前記ワイヤボンディング用のキャピラリ（２００）を用い、当該内孔に挿入されるとともに当該先端部にて当該内孔から導出された前記ワイヤを、前記キャピラリの先端部によって、前記相手部材および前記チップパッドに押し当てて接合するとともに、前記チップパッドに対してはステッチボンディングにより直接、前記ワイヤを接合するワイヤボンディング工程と、を備え、
   前記チップパッドへの前記ステッチボンディングを行う工程は、前記チップパッド上の前記キャピラリの高さをモニタしながら、前記キャピラリの先端部と前記チップパッドとの距離を前記キャピラリの高さとして、前記キャピラリの高さが第１の所定高さ（ｈ１）となるまで、前記キャピラリを下降させる第１の高さ制御工程と、
   前記ワイヤを介して前記キャピラリが前記チップパッドに付与する荷重をモニタしながら、前記キャピラリを前記第１の所定高さから下降させることで前記ワイヤを前記チップパッドに接触させるものであって、
   前記荷重が、前記キャピラリが前記チップパッドに非接触であって且つ前記ワイヤが前記チップパッドに接触されたものと判断される第１の所定荷重（ｇ１）となるまで、前記キャピラリの下降を行い、前記第１の所定荷重とされた時点の前記キャピラリの高さを基準高さ（ｈ２）とする荷重制御工程と、
   前記キャピラリの高さをモニタしながら、前記キャピラリを前記基準高さから下降させるとともに、当該下降中においては前記キャピラリによって前記ワイヤに超音波を付与することにより、前記ワイヤを前記チップパッドに接合する第２の高さ制御工程と、を備えるものであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記荷重制御工程では、前記荷重が前記第１の所定荷重となる前に前記第１の所定荷重よりも小さい第２の所定荷重（ｇ２）となったときの前記キャピラリの高さを仮基準高さ（ｈ３）とし、
   前記仮基準高さと前記基準高さとの差に基づいて、前記第２の高さ制御工程において前記キャピラリを前記基準高さから前記チップパッド側に下降させる量を前記キャピラリの下降量として、前記第２の高さ制御工程における前記キャピラリの下降量（Ｃ）を決めるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記ダイマウント材の弾性率が０．５ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。

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