WO2015125670A1 - 半導体装置の製造方法、半導体装置及びワイヤボンディング装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法、半導体装置及びワイヤボンディング装置 Download PDF

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    • H01L2224/852—Applying energy for connecting
    • H01L2224/85201—Compression bonding
    • H01L2224/85205—Ultrasonic bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
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    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/153—Connection portion
    • H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor device manufacturing method, a semiconductor device, and a wire bonding apparatus.
  • wire bonding in which a semiconductor chip electrode and a substrate electrode are electrically connected by a wire is widely used.
  • a wedge bonding method is known in which a wire is connected to a bonding target without forming a ball at the wire tip.
  • the wedge bonding method after connecting the first bond point and the second bond point with a wire, a part of the wire extending from the tip of the bonding tool is cut, and the next to the tip of the bonding tool is A wire tail for wire bonding is formed, and the wire tail is directly bonded to the next first bond point without performing a ball forming step.
  • the tip of the wire tail after bonding to the first bond point comes into contact with the adjacent electrode or passivation film on the semiconductor chip, thereby causing the semiconductor chip. May become damaged or defective.
  • a member (die) for bending the tip of the wire tail upward is prepared and before bonding to the first bond point
  • There is a method of adjusting the shape of the wire tail by moving the bonding tool onto the member but it is necessary to move the bonding tool every time wire bonding is performed, and it is difficult to say that it is a simple and efficient manufacturing method.
  • the bonding order is limited, and the wire bonding method is designed. It could not be said that the degree of freedom was high.
  • an object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method, a semiconductor device, and a wire bonding apparatus that can solve the above-described problems.
  • a method for manufacturing a semiconductor device is a method for manufacturing a semiconductor device having a wire loop to which a first bond point and a second bond point are connected, and a wire inserted through a bonding tool is a first method.
  • the portion to be cut is formed near the second bond point of the wire extending from the tip of the bonding tool, and the wire is cut at the portion to be cut. Therefore, the length of the wire tail can be adjusted to be constant easily and efficiently. Therefore, for example, the length of the wire tail can be reduced. For example, in the bonding at the first bond point in the next wire bonding, the tip end of the wire can be surely arranged in the region of the electrode. Narrow pitch and high reliability can be achieved.
  • the bonding tool is raised to the first height in the cut portion forming step, and the bonding tool is lowered to the second height lower than the first height in the bonding tool moving step, At the second height, the bonding tool is moved to the cut portion of the wire while pressing the tip of the bonding tool against the wire, and the bonding tool is pressed to the third height lower than the second height in the thin portion forming step. Good.
  • the tip of the bonding tool may be pressed closer to the first bond point side of the wire than the second bond point in the bonding tool moving step.
  • the bonding tool in the thin portion forming step, may be moved along the wire direction while maintaining the third height.
  • a semiconductor device includes a first electrode in which a wire tail is bonded as a first bond point, a second electrode in which a wire is bonded as a second bond point, a first electrode, and a second electrode.
  • a wire loop extending in a predetermined shape to connect between the two, the wire loop has a first joint portion with the first electrode, and the first tip on the first joint portion side of the wire loop The portion is disposed in a region of the first electrode in plan view and is formed so as to form a thin portion that is integrated with the first joint portion and is thinner than the wire diameter.
  • a recess may be formed in a portion rising from the first electrode in the wire loop.
  • the first electrode is provided on the semiconductor chip, the region of the first electrode is a region exposed from the passivation film formed on the semiconductor chip, and the second electrode is mounted with the semiconductor chip. It may be provided on another substrate.
  • a wire bonding apparatus is a wire bonding apparatus for manufacturing a semiconductor device having a wire loop in which a first bond point and a second bond point are connected by a wire, and an XY plane in a bonding region.
  • a bonding arm that can move freely in the Z direction, an ultrasonic horn attached to the tip of the bonding arm, and a first bond that is attached to one end of the ultrasonic horn and is inserted into the first bond as a bonding target
  • a step of forming a portion to be cut which is bent near the second bond point a step of lowering the bonding tool and moving the bonding tool to the portion to be cut while pressing the tip of the bonding tool against the wire
  • a step of thinning the cut portion of the wire by applying pressure a step of raising the bonding tool while feeding the wire, and moving the bonding tool in a direction away from the second bond point to cut the wire at the cut portion
  • the portion to be cut is formed near the second bond point of the wire extending from the tip of the bonding tool, and the wire is cut at the portion to be cut. Therefore, the length of the wire tail can be adjusted to be constant easily and efficiently. Therefore, for example, the length of the wire tail can be reduced. For example, in the bonding at the first bond point in the next wire bonding, the tip end of the wire can be surely arranged in the region of the electrode. Narrow pitch and high reliability can be achieved.
  • the length of the wire tail in wire bonding can be easily and efficiently adjusted to a constant value. Therefore, it is possible to provide a semiconductor device manufacturing method, a semiconductor device, and a wire bonding apparatus that can cope with a narrow pitch and have high reliability.
  • FIG. 1 is a view showing a wire bonding apparatus according to the present embodiment.
  • 2A and 2B are a top view and a bottom view in the plane of the bonding arm of the wire bonding apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart of the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment.
  • 4A to 4D are views for explaining a method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment.
  • 5A to 5C are views for explaining a method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a timing chart regarding the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a view for explaining a semiconductor device manufactured by using the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment.
  • 8A and 8B are views for explaining a semiconductor device manufactured by using the method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment, and
  • FIG. 8A is an example to which the present invention is applied.
  • FIG. 8B shows a comparative example.
  • FIG. 1 is a view showing a wire bonding apparatus according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of a bonding arm in the wire bonding apparatus
  • FIG. 2 (A) is a top view of the bonding arm
  • FIG. 2B is a bottom view of the bonding arm.
  • the wire bonding apparatus 1 includes an XY drive mechanism 10, a bonding arm 20, an ultrasonic horn 30, a bonding tool 40, a load sensor 50, an ultrasonic transducer 60, and a control unit 80.
  • the XY drive mechanism 10 is configured to be movable in the XY axis direction (plane direction).
  • the XY drive mechanism (linear motor) 10 includes a Z drive mechanism that can move the bonding arm 20 in the Z axis direction (vertical direction). (Linear motor) 12 is provided.
  • the bonding arm 20 is configured to be freely movable in the XY plane and the Z direction within the bonding area.
  • the bonding arm 20 is supported by the support shaft 14 and is configured to be swingable with respect to the XY drive mechanism 10.
  • the bonding arm 20 is formed in a substantially rectangular parallelepiped so as to extend from the XY drive mechanism 10 to the bonding stage 16 on which the bonding object 100 is placed.
  • the bonding arm 20 includes an arm base end 22 attached to the XY drive mechanism 10, an arm front end 24 to which an ultrasonic horn 30 is attached located on the tip side of the arm base end 22, and an arm base end 22.
  • a connecting portion 23 having flexibility by connecting the arm tip 24 is provided.
  • the connecting portion 23 includes slits 25a and 25b having a predetermined width extending from the top surface 21a of the bonding arm 20 toward the bottom surface 21b, and a predetermined width extending from the bottom surface 21b of the bonding arm 20 toward the top surface 21a.
  • the slit 25c As described above, since the connecting portion 23 is locally configured as a thin portion by the slits 25 a, 25 b, and 25 c, the arm distal end portion 24 is configured to bend with respect to the arm base end portion 22.
  • a recess 26 for accommodating the ultrasonic horn 30 is formed on the bottom surface 21b side of the bonding arm 20.
  • the ultrasonic horn 30 is attached to the arm distal end portion 24 by a horn fixing screw 32 while being accommodated in the recess 26 of the bonding arm 20.
  • the ultrasonic horn 30 holds the bonding tool 40 at the tip protruding from the recess 26, and an ultrasonic transducer 60 that generates ultrasonic vibrations is provided in the recess 26.
  • Ultrasonic vibration is generated by the ultrasonic vibrator 60, and this is transmitted to the bonding tool 40 by the ultrasonic horn 30, and the ultrasonic vibration can be applied to the bonding target via the bonding tool 40.
  • An ultrasonic vibrator 60 for example, a piezo vibrator.
  • slits 25a and 25b are formed on the top surface 21a side of the bonding arm 20 in order from the top surface 21a to the bottom surface 21b.
  • the upper slit 25a is formed wider than the lower slit 25b.
  • a load sensor 50 is provided in the upper slit 25a formed to be wide.
  • the load sensor 50 is fixed to the arm distal end portion 24 by a preload screw 52.
  • the load sensor 50 is disposed so as to be sandwiched between the arm base end portion 22 and the arm tip end portion 24.
  • the load sensor 50 is offset from the central axis in the longitudinal direction of the ultrasonic horn 30 in the contact / separation direction with respect to the bonding target, and the mounting surface of the ultrasonic horn 30 at the rotation center of the bonding arm 20 and the arm tip 24 (that is, And the tip end surface of the arm tip 24 on the bonding tool 40 side). Since the ultrasonic horn 30 that holds the bonding tool 40 is attached to the arm tip 24 as described above, when a load is applied to the tip of the bonding tool 40 due to a reaction force from the bonding target, the arm base end The arm tip 24 is bent with respect to the portion 22, and the load can be detected by the load sensor 50.
  • the load sensor 50 is, for example, a piezo load sensor.
  • the bonding tool 40 is for inserting the wire 42, and is, for example, a capillary provided with an insertion hole 41 (see FIG. 4A).
  • the wire 42 used for bonding is inserted into the insertion hole 41 of the bonding tool 40, and a part of the wire 42 can be fed out from the tip.
  • a pressing portion 47 (see FIG. 4A) for pressing the wire 42 is provided at the tip of the bonding tool 40.
  • the pressing portion 47 has a rotationally symmetric shape around the axial direction of the insertion hole 41 of the bonding tool 40, and has a pressing surface 48 on the lower surface around the insertion hole 41.
  • the bonding tool 40 is attached to the ultrasonic horn 30 so as to be replaceable by a spring force or the like.
  • a wire clamper 44 is provided above the bonding tool 40, and the wire clamper 44 is configured to restrain or release the wire 42 at a predetermined timing.
  • a wire tensioner 46 is provided further above the wire clamper 44. The wire tensioner 46 is configured to insert the wire 42 and apply an appropriate tension to the wire 42 during bonding.
  • the material of the wire 42 is appropriately selected from the ease of processing and the low electrical resistance, and for example, gold (Au), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), or the like is used.
  • the wire 42 is bonded to the first bond point at a part 43 extending from the tip of the bonding tool 40.
  • the control unit 80 is connected to the XY drive mechanism 10, the Z drive mechanism 12, the ultrasonic horn 30 (ultrasonic transducer 60), and the load sensor 50, and the operation of these components is controlled by the control unit 80.
  • the necessary processing for wire bonding can be performed.
  • the control unit 80 transmits and receives signals to and from each component such as the XY drive mechanism 10, the Z drive mechanism 12, the load sensor 50, the ultrasonic horn 30 (ultrasonic transducer 60), and the wire clamper 44 (for example). (Not shown).
  • control unit 80 controls the movement distance of the bonding tool 40 in the XYZ axis direction and the load in the Z direction, the opening / closing operation of the wire clamper 44, the timing and time of ultrasonic vibration applied to the bonding tool 40, and Control related to the operation of the bonding tool, such as control of scrubbing.
  • control unit 80 is a computer device including a CPU and a memory, and the memory stores in advance a bonding program for performing processing necessary for wire bonding.
  • the control unit 80 includes means (a program for causing a computer to execute each process) for performing each process for controlling the operation of the bonding tool 40 described in the semiconductor device manufacturing method described later.
  • the semiconductor device manufacturing method includes a wire bonding method performed using the wire bonding apparatus 1.
  • FIG. 3 is a flowchart of a method for manufacturing a semiconductor device
  • FIGS. 4A to 4D and FIGS. 5A to 5C show wire bonding processing
  • FIG. 6 is a timing chart relating to a method for manufacturing a semiconductor device. Note that the orientation of the XYZ axes shown in FIG. 4A corresponds to the orientation of the XYZ axes in FIGS. 1, 2A and 2B, and this orientation is shown in FIG. The same applies to (D), FIGS. 5 (A) to (C) and FIG.
  • a bonding object 100 is prepared on the bonding stage 16.
  • the bonding target object 100 has a first bond point and a second bond point that are electrically connected by the method of manufacturing a semiconductor device of the present embodiment.
  • the first bond point refers to the first bonding point of the two points connected by the wire
  • the second bond point refers to the bonding point after the two points.
  • the bonding target object 100 is a semiconductor device including at least one semiconductor chip.
  • the semiconductor chip 110 having a plurality of electrodes 112 as first bond points and a second bond point as shown in FIG.
  • a substrate 120 having a plurality of electrodes 122 is provided, and wire loops for connecting the electrodes 112 and 122 to each other are formed by wire bonding, and the two can be electrically connected.
  • a passivation film 114 (omitted in FIG. 1; see FIG. 7) as a protective film is formed on the surface of the semiconductor chip 110 where the electrode 112 is formed (the surface on the side where the semiconductor element is formed). Each 112 is exposed from the opening of the passivation film.
  • the semiconductor chip 110 is mounted on the substrate 120.
  • bonding in the order of the electrode 112 of the semiconductor chip 110 to the electrode 122 of the substrate 120 is usually referred to as positive bonding, and in the following example, an example of positive bonding will be described.
  • Wire bonding can also be applied to so-called reverse bonding in which the electrodes 122 of the substrate 120 are bonded to the electrodes 112 of the semiconductor chip 110 in this order.
  • the electrode 112 of the semiconductor chip 110 that is the first bond point and the electrode 122 of the substrate 120 that is the second bond point are connected by a wire (S10).
  • a part of the wire extending from the tip of the bonding tool 40 is bonded to the electrode 112 (first bond point) of the semiconductor chip 110, and then the wire is fed from the tip of the bonding tool 40,
  • the wire 40 is looped by moving the wire 40 along a predetermined locus, and the bonding tool 40 is moved above the electrode 122 (second bond point) of the substrate 120 to lower the bonding tool 40.
  • the bonding tool 40 is pressurized to a height Z0 with the wire clamper 44 closed over a period from time t0 to t1, and a part of the wire 42 is placed on the substrate. Bonding to 120 electrodes 122 is performed.
  • the wire 42 is pressed by the pressing portion 47 (pressing surface 48) of the bonding tool 40.
  • the wire and the electrode are joined by operating heat, ultrasonic waves, and scrubbing as necessary.
  • the electrode 112 as the first bond point and the electrode 122 as the second bond point are connected by the wire.
  • the bonding tool 40 is raised to the height Z1 while feeding the wire 42 and moved in the direction from the second bond point toward the first bond point.
  • the cut portion 92 is formed in the vicinity of the second bond point in the wire 42 extending from the tip of the bonding tool 40 (S11).
  • the Z drive mechanism 12 is operated to raise the bonding tool 40, and then the XY drive mechanism 10 is operated to move the bonding tool 40 toward the first bond point ( The bonding tool 40 is moved obliquely upward toward the first bond point side by moving it in the Y direction in FIG.
  • the bonding tool 40 is moved to a height as shown in FIG. 4B at time t2. Arranged at Z1.
  • the amount of movement in the Y direction of the bonding tool 40 from FIG. 4A to FIG. 4B can be adjusted as appropriate, and may be as large as, for example, a wire diameter.
  • the cut portion 92 of the wire is a bent portion formed by bending the wire by moving the bonding tool 40 in the Y direction.
  • the wire cut portion 92 is provided in the vicinity of the bonding portion 90 between the wire and the electrode, in the vicinity of the second bond point.
  • the bonding tool 40 is lowered to the height Z2 and moved to the cut portion 92 while pressing the tip of the bonding tool 40 against the wire 42 (S12).
  • the Z drive mechanism 12 is operated to lower the bonding tool 40, and then the XY drive mechanism 10 is operated to move the bonding tool 40 further toward the first bond point side.
  • the bonding tool 40 is disposed at the height Z2 at a time t3. At this time, the pressing portion 47 (pressing surface 48) at the tip of the bonding tool 40 is pressed against a part of the wire 42.
  • the position where the tip of the bonding tool 30 contacts the wire may be the joint 90 on the second bond point, or a portion where the wire rises from the second bond point (for example, bonding at the second bond point).
  • the XY drive mechanism 10 is operated while the height Z2 is maintained, and the tip of the bonding tool 40 is pressed against the wire 42. Pulling is performed in the Y direction so as to slide on the joint portion 90, and the joint portion 90 is moved to the cut portion 92 as shown in FIG.
  • the cut portion 92 of the wire is pressed by the pressing portion 47 (pressing surface 48) of the bonding tool 40, and the cut portion 92 is thinned (S13).
  • the bonding tool 40 is pressed to a height Z3 over a period from time t4 to t5, and the pressing portion 47 (pressing surface 48) of the bonding tool 40 is pressed.
  • the portion to be cut 92 is plastically deformed and thinned.
  • the cut portion 92 is formed into a thin portion.
  • the XY drive mechanism 10 is operated to maintain the bonding tool 40 at the height Z3 while moving away from the first and second bond points. You may move along the wire direction (direction which connects the 1st bond point and the 2nd bond point in XY plane).
  • the wire 42 is bent at least once and stress is applied to thinly plastically deform it, thereby reducing the rigidity or tensile strength of the part 92 to be cut. Process into a state that is easy to cut. As shown in FIG. 6, during the time from time t1 to time t5, the wire clamper 44 is opened and the operation of the bonding tool 40 is controlled.
  • the bonding tool 40 is raised while the wire 42 is being fed (S14). Specifically, as shown in FIGS. 5B and 6, with the wire clamper 44 opened at time t5, the Z drive mechanism 12 is operated to raise the bonding tool 40. As a result, the wire 42 is extended from the tip of the bonding tool 40.
  • the bonding tool 40 is moved in a direction away from the second bond point, and the wire 42 is cut by the cut portion 92 (S15).
  • the Z drive mechanism 12 is operated to raise the bonding tool 40, while the wire clamper 44 is closed, the XY drive mechanism 10 is also operated to move the bonding tool 40 to the second state. Move in a direction away from the bond point (Y direction opposite to the first bond point). In this way, at any timing until time t6 until the bonding tool 40 is raised, tensile stress is applied to the wire 42 and the wire 42 is cut by the cut portion 92.
  • the trajectory of movement of the bonding tool 40 at this time is not particularly limited.
  • the trajectory moves upward at time t5 and then moves obliquely upward toward the side opposite to the first bond point, and further in the lateral direction (Y Moving in the direction).
  • the timing at which the wire 42 is cut is not particularly limited, for example, as shown in FIG. 5C, the bonding tool 40 is activated when the XY drive mechanism 10 is operated while the Z drive mechanism 12 is not operated. When moving in the Y direction, the wire 42 may be cut.
  • the wire loop 130 extended in a predetermined shape to connect between the first bond point and the second bond point, and the second bond point.
  • a wire joint 134 may be formed on an electrode 122.
  • a wire tail 43 is formed at the tip of the bonding tool 40. Since the wire is cut at a predetermined position near the second bond point (the position of the portion to be cut 92), the length of the wire tail 43 can be controlled by the amount by which the wire is fed out.
  • the wire 42 inserted by the bonding tool 40 has a recess 49 in the vicinity of the opening of the insertion hole 41 of the bonding tool 40.
  • the concave portion 49 is formed by a movement operation of the bonding tool 40 in the cutting process, and is a concave portion due to a tool mark formed by the opening end portion of the insertion hole 41 in the bonding tool 40 being in contact with the wire 42.
  • the wire loop 130 connecting the first bond point and the second bond point is formed, and the wire tail 43 is formed at the tip of the bonding tool 40, and then the next wire bonding is performed on the bonding object 100.
  • the bonding tool 40 is moved to the first bond point for the next wire bonding to move the wire tail 43 to the first. Bonding is performed at the bond point, and a series of steps S10 to S15 is repeated.
  • the wire bonding process for the bonding object 100 is ended.
  • the cut portion 92 in which the wire 42 is easily cut is formed in the vicinity of the second bond point (electrode 122) of the wire extending from the tip of the bonding tool 40.
  • the length of the wire tail 43 can be adjusted to be constant easily and efficiently. Therefore, for example, the length of the wire tail 43 can be reduced.
  • the tip end of the wire 42 is surely placed in the region in the plan view of the electrode. Therefore, it is possible to reduce the pitch and increase the reliability of the semiconductor device.
  • the semiconductor device shown in FIGS. 7 and 8A can be manufactured by using the method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment.
  • 8A is an enlarged perspective view of the vicinity of the first electrode 112 that is the first bond point in the semiconductor device shown in FIG. 7, and
  • FIG. 8B is an illustration corresponding to FIG. 8A.
  • the comparative example (example created by the conventional method) is shown.
  • the semiconductor device 100a includes a first electrode 112 having the wire tail 43 bonded as the first bond point described in the method for manufacturing the semiconductor device, and a first electrode 112 having the wire 42 bonded as the second bond point.
  • Two electrodes 122 and a wire loop 130 extending in a predetermined shape for connecting between the first electrode 112 and the second electrode 122 are provided.
  • the configuration related to the first electrode and the second electrode is as described above.
  • a plurality of the first electrodes 112 are formed on the surface of the semiconductor chip 110 (the surface on the side where the semiconductor element is formed), Each electrode 112 has an exposed region opened from a passivation film (protective film) 114 formed on the surface of the semiconductor chip 110.
  • a plurality of second electrodes 122 are formed as part of the wiring pattern formed on the substrate 120.
  • the wire loop 130 has a first joint 132 with the first electrode 112, and the first tip 133 on the first electrode 112 side of the wire loop 130 is
  • the first electrode 112 is disposed in a region in a plan view (region exposed from the passivation film 114), and is formed so as to form a thin portion that is integrated with the first bonding portion 132 and is thinner than the wire diameter.
  • a concave portion 49 is formed in a portion of the wire loop 130 that rises from the first electrode 112.
  • the recess 49 is caused by a tool mark formed by the opening end portion of the insertion hole 41 in the bonding tool 40 being in contact with the wire 42.
  • the first tip of the wire loop on the first electrode 222 (first bond point) side is disposed outside the region of the first electrode 222 in a plan view (region exposed from the passivation film 114), and is slightly thinned by cutting the wire, but by pressing the bonding tool Between the 1st junction part 232 comprised as a thin part and the 1st front-end
  • the semiconductor device 100a according to the present embodiment has the configuration of the wire loop 130 as described above, the wire tip is not consumed from the first bond point without consuming extra wire material. Since it can be avoided that the portion protrudes and comes into contact with another electrode or a passivation film, the semiconductor chip can be avoided or suppressed from being damaged or defective. Therefore, a highly reliable semiconductor device corresponding to a narrow pitch (for example, a staggered pad arrangement) can be provided.
  • the movement of the bonding tool 40 in the XYZ directions is not limited to the configuration shown in the example according to the above-described embodiment, and may include, for example, a process of drawing not only a linear trajectory but also a curved trajectory. Further, the shape of the bonding tool 40 is not limited to that illustrated.
  • SYMBOLS 1 Wire bonding apparatus, 20 ... Bonding arm, 30 ... Ultrasonic horn, 40 ... Bonding tool (capillary), 42 ... Wire, 43 ... Wire tail, 49 ... Recessed part, 80 ... Control part, 92 ... Cut part DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Bonding object (semiconductor device) 110 ... Semiconductor chip 112 . Electrode 114 ... Passivation film 120 ... Substrate 122 ... Electrode 132 ... Thin part

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Abstract

　第１ボンド点と第２ボンド点とが接続されるワイヤループを有する半導体装置の製造方法であって、ワイヤ４２を繰り出しながらボンディングツール４０を上昇させるとともに第２ボンド点から第１ボンド点側に向かう方向に移動させて、ボンディングツール４０の先端から延出したワイヤ４２のうち第２ボンド点付近において屈曲する被切断部９２を形成し、ボンディングツール４０を下降させるとともにボンディングツール４０の先端をワイヤに押し当てながらワイヤの被切断部９２まで移動させ、ボンディングツール４０を第２ボンド点に向かって鉛直方向に下降させて加圧することによってワイヤの被切断部９２を薄くし、ワイヤ４２を繰り出しながらボンディングツール４０を上昇させ、ボンディングツール４０を第１ボンド点及び第２ボンド点から離れる方向であって第１ボンド点と第２ボンド点とを結ぶワイヤ方向に沿って移動させワイヤを被切断部９２で切断することによって、ボンディングツール４０の先端にワイヤテール４３を形成することを含む。これにより、簡便かつ効率的にワイヤテールの長さを一定に調整することができる。

Description

半導体装置の製造方法、半導体装置及びワイヤボンディング装置
　本発明は、半導体装置の製造方法、半導体装置及びワイヤボンディング装置に関する。
　半導体装置を製造する場合において、例えば半導体チップの電極と基板の電極とをワイヤによって電気的に接続するワイヤボンディングが広く用いられている。ワイヤボンディング方法の一態様としては、ワイヤ先端にボールを形成せずにボンディング対象にワイヤを接続するウェッジボンディング方式が知られている。ウェッジボンディング方式によれば、第１ボンド点と第２ボンド点との間をワイヤで接続した後、ボンディングツールの先端から延出したワイヤの一部を切断して、ボンディングツールの先端に次のワイヤボンディングのためのワイヤテールを形成し、ボール形成工程を行うことなく当該ワイヤテールをそのまま次の第１ボンド点にボンディングする。
　しかしながら、第１ボンド点を半導体チップの電極とした場合、第１ボンド点にボンディングした後のワイヤテールの先端が、半導体チップ上の隣接する電極やパッシベーション膜に接触してしまい、これによって半導体チップが損傷あるいは不良となってしまう場合があった。
　このような問題を解決するために、例えば特許文献１に記載されたように、ワイヤテールの先端を上方に曲げるための部材（型）を用意し、第１ボンド点へのボンディングを行う前にボンディングツールを当該部材上に移動させてワイヤテールの形状を整える手法があるが、ワイヤボンディングを行うたびにボンディングツールを移動させる必要があり、簡便かつ効率的な製造方法とは言い難かった。あるいは、このような問題は第１ボンド点においてのみ生じ得ることに鑑みて、ボンディング順番を逆にした逆ボンディングによって解決することも考えられるが、ボンディング順番が制約されてしまい、ワイヤボンディング方法の設計自由度が高いとは言えなかった。
特開２００３－３１８２１６号公報
　そこで、本発明は、上記課題を解決することができる半導体装置の製造方法、半導体装置及びワイヤボンディング装置を提供することを目的とする。
　本発明の一態様にかかる半導体装置の製造方法は、第１ボンド点と第２ボンド点とが接続されるワイヤループを有する半導体装置の製造方法であって、ボンディングツールに挿通されたワイヤを第１ボンド点にボンディングする第１ボンディング工程と、ワイヤを繰り出しながらワイヤをルーピングするワイヤルーピング工程と、ワイヤを第２ボンド点にボンディングする第２ボンディング工程と、ワイヤを繰り出しながらボンディングツールを上昇させるとともに第２ボンド点から第１ボンド点側に向かう方向に移動させて、ボンディングツールの先端から延出したワイヤのうち第２ボンド点付近において屈曲する被切断部を形成する被切断部形成工程と、ボンディングツールを下降させるとともにボンディングツールの先端をワイヤに押し当てながらワイヤの被切断部まで移動させるボンディングツール移動工程と、ボンディングツールを第２ボンド点に向かって鉛直方向に下降させて加圧することによってワイヤの被切断部を薄くする薄肉部形成工程と、ワイヤを繰り出しながらボンディングツールを上昇させるボンディングツール上昇工程と、ボンディングツールを第１ボンド点及び第２ボンド点から離れる方向であって第１ボンド点と第２ボンド点とを結ぶワイヤ方向に沿って移動させワイヤを被切断部で切断することによって、ボンディングツールの先端にワイヤテールを形成するワイヤテール形成工程と、を含む。
　上記構成によれば、ボンディングツールの先端から延出したワイヤのうち第２ボンド点付近に、ワイヤが切断されやすい状態となった被切断部を形成し、当該被切断部においてワイヤを切断することができるので、簡便かつ効率的にワイヤテールの長さを一定に調整することができる。よって、例えばワイヤテールの長さを小さくすることができ、例えば次のワイヤボンディングにおける第１ボンド点でのボンディングにおいて、ワイヤの先端部を電極の領域内に確実に配置することができ、半導体装置の狭ピッチ化及び高信頼性化を図ることができる。
　上記半導体装置の製造方法において、被切断部形成工程において、ボンディングツールを第１高さまで上昇させ、ボンディングツール移動工程において、ボンディングツールを第１の高さよりも低い第２高さに下降させて、当該第２高さにおいて、ボンディングツールをその先端をワイヤに押し当てながらワイヤの被切断部まで移動させ、薄肉部形成工程において、ボンディングツールを第２高さよりも低い第３高さまで加圧してもよい。
　上記半導体装置の製造方法において、ボンディングツール移動工程において、ボンディングツールの先端を、ワイヤのうち第２ボンド点よりも第１ボンド点側付近に押し当ててもよい。
　上記半導体装置の製造方法において、薄肉部形成工程において、ボンディングツールを第３の高さに維持しながらワイヤ方向に沿って移動させてもよい。
　本発明の一態様にかかる半導体装置は、ワイヤテールが第１ボンド点としてボンディングされた第１電極と、第２ボンド点としてワイヤがボンディングされた第２電極と、第１電極と第２電極との間を接続するために所定形状に延出されたワイヤループとを備え、ワイヤループは、第１電極との第１接合部を有し、ワイヤループのうち第１接合部側の第１先端部は、第１電極の平面視における領域内に配置され、かつ、第１接合部と一体となってワイヤ径よりも薄い薄肉部を構成するように形成されている。
　上記構成によれば、第１ボンド点からワイヤの先端部がはみ出して他の電極等に接触してしまうことを回避することができることから、半導体装置が損傷あるいは不良となってしまうことを回避又は抑えることができる。したがって、狭ピッチ（例えば千鳥状のパッド配列）に対応した信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
　上記半導体装置において、ワイヤループにおける第１電極から立ち上がる部分には、凹部が形成されていてもよい。
　上記半導体装置において、第１電極は、半導体チップに設けられており、第１電極の領域は半導体チップ上に形成されたパッシベーション膜から露出した領域であり、第２電極は、半導体チップが搭載された基板に設けられてもよい。
　本発明の一態様にかかるワイヤボンディング装置は、第１ボンド点と第２ボンド点とがワイヤで接続されるワイヤループを有する半導体装置を製造するワイヤボンディング装置であって、ボンディング領域内のＸＹ平面及びＺ方向を自在に移動可能なボンディングアームと、ボンディングアームの先端に取り付けられた超音波ホーンと、超音波ホーンの一端に取り付けられ、その内部に挿通されたワイヤをボンディング対象である第１ボンド点と第２ボンド点とに押圧するボンディングツールと、ボンディングツールの動作を制御する制御部とを含み、制御部が、ワイヤを繰り出しながらボンディングツールを上昇させるとともに第２ボンド点から第１ボンド点側に向かう方向に移動させて、ボンディングツールの先端から延出したワイヤのうち第２ボンド点付近に屈曲してなる被切断部を形成する工程と、ボンディングツールを下降させるとともにボンディングツールの先端をワイヤに押し当てながらワイヤの被切断部まで移動させる工程と、ボンディングツールを加圧することによってワイヤの被切断部を薄くする工程と、ワイヤを繰り出しながらボンディングツールを上昇させる工程と、ボンディングツールを第２ボンド点から離れる方向に移動させワイヤを被切断部で切断することによって、ボンディングツールの先端にワイヤテールを形成する工程とを実行可能に構成されている。
　上記構成によれば、ボンディングツールの先端から延出したワイヤのうち第２ボンド点付近に、ワイヤが切断されやすい状態となった被切断部を形成し、当該被切断部においてワイヤを切断することができるので、簡便かつ効率的にワイヤテールの長さを一定に調整することができる。よって、例えばワイヤテールの長さを小さくすることができ、例えば次のワイヤボンディングにおける第１ボンド点でのボンディングにおいて、ワイヤの先端部を電極の領域内に確実に配置することができ、半導体装置の狭ピッチ化及び高信頼性化を図ることができる。
　本発明によれば、ワイヤボンディングにおけるワイヤテールの長さを簡便かつ効率的に一定に調整することができる。よって、狭ピッチ化に対応するとともに信頼性の高い半導体装置の製造方法、半導体装置及びワイヤボンディング装置を提供することができる。
図１は、本実施形態に係るワイヤボンディング装置を示した図である。 図２（Ａ）及び（Ｂ）は、本実施形態に係るワイヤボンディング装置のボンディングアームの平面における頂面図及び底面図である。 図３は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法のフローチャートである。 図４（Ａ）～（Ｄ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 図５（Ａ）～（Ｃ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 図６は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法に関するタイミングチャートである。 図７は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を用いて製造された半導体装置を説明するための図である。 図８（Ａ）及び（Ｂ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を用いて製造された半導体装置を説明するための図であり、図８（Ａ）が本発明を適用した一例であり、図８（Ｂ）が比較例である。
　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。
　図１は、本実施形態に係るワイヤボンディング装置を示した図であり、図２は、ワイヤボンディング装置におけるボンディングアームの一部拡大図であり、図２（Ａ）は、ボンディングアームの頂面図、図２（Ｂ）は、ボンディングアームの底面図である。
　図１に示すように、ワイヤボンディング装置１は、ＸＹ駆動機構１０、ボンディングアーム２０、超音波ホーン３０、ボンディングツール４０、荷重センサ５０、超音波振動子６０及び制御部８０を備える。
　ＸＹ駆動機構１０はＸＹ軸方向（平面方向）に移動可能に構成されており、ＸＹ駆動機構（リニアモータ）１０には、ボンディングアーム２０をＺ軸方向（上下方向）に移動可能なＺ駆動機構（リニアモータ）１２が設けられている。ボンディングアーム２０は、ボンディング領域内のＸＹ平面及びＺ方向を自在に移動可能に構成されている。
　ボンディングアーム２０は、支軸１４に支持され、ＸＹ駆動機構１０に対して揺動自在に構成されている。ボンディングアーム２０は、ＸＹ駆動機構１０から、ボンディング対象物１００が置かれたボンディングステージ１６に延出するように略直方体に形成されている。ボンディングアーム２０は、ＸＹ駆動機構１０に取り付けられるアーム基端部２２と、アーム基端部２２の先端側に位置して超音波ホーン３０が取り付けられるアーム先端部２４と、アーム基端部２２とアーム先端部２４とを連結して可撓性を有する連結部２３とを備える。この連結部２３は、ボンディングアーム２０の頂面２１ａから底面２１ｂの方向へ延出した所定幅のスリット２５ａ、２５ｂ、及び、ボンディングアーム２０の底面２１ｂから頂面２１ａの方向へ延出した所定幅のスリット２５ｃによって構成されている。このように、連結部２３が各スリット２５ａ、２５ｂ、２５ｃによって局部的に薄肉部として構成されているため、アーム先端部２４はアーム基端部２２に対して撓むように構成されている。
　図１及び図２（Ｂ）に示すように、ボンディングアーム２０の底面２１ｂ側には、超音波ホーン３０が収容される凹部２６が形成されている。超音波ホーン３０は、ボンディングアーム２０の凹部２６に収容された状態で、アーム先端部２４にホーン固定ネジ３２によって取り付けられている。この超音波ホーン３０は、凹部２６から突出した先端部においてボンディングツール４０を保持しており、凹部２６には超音波振動を発生する超音波振動子６０が設けられている。超音波振動子６０によって超音波振動が発生し、これが超音波ホーン３０によってボンディングツール４０に伝達され、ボンディングツール４０を介してボンディング対象に超音波振動を付与することができる。超音波振動子６０、例えば、ピエゾ振動子である。
　また、図１及び図２（Ａ）に示すように、ボンディングアーム２０の頂面２１ａ側には、頂面２１ａから底面２１ｂに向かって順番にスリット２５ａ及び２５ｂが形成されている。上部のスリット２５ａは、下部のスリット２５ｂよりも幅広に形成されている。そして、この幅広に形成された上部のスリット２５ａに、荷重センサ５０が設けられている。荷重センサ５０は、予圧用ネジ５２によってアーム先端部２４に固定されている。荷重センサ５０は、アーム基端部２２とアーム先端部２４との間に挟みこまれるように配置されている。すなわち、荷重センサ５０は、超音波ホーン３０の長手方向の中心軸からボンディング対象に対する接離方向にオフセットして、ボンディングアーム２０の回転中心とアーム先端部２４における超音波ホーン３０の取り付け面（すなわち、アーム先端部２４におけるボンディングツール４０側の先端面）との間に取り付けられている。そして、上記のように、ボンディングツール４０を保持する超音波ホーン３０がアーム先端部２４に取り付けられているため、ボンディング対象からの反力によりボンディングツール４０の先端に荷重が加わると、アーム基端部２２に対してアーム先端部２４が撓み、荷重センサ５０において荷重を検出することが可能となっている。荷重センサ５０は、例えば、ピエゾ荷重センサである。
　ボンディングツール４０は、ワイヤ４２を挿通するためのものであり、例えば挿通穴４１が設けられたキャピラリである（図４（Ａ）参照）。この場合、ボンディングツール４０の挿通穴４１にボンディングに使用するワイヤ４２が挿通され、その先端からワイヤ４２の一部を繰り出し可能に構成されている。また、ボンディングツール４０の先端には、ワイヤ４２を押圧するための押圧部４７（図４（Ａ）参照）が設けられている。押圧部４７は、ボンディングツール４０の挿通穴４１の軸方向の周りに回転対称の形状を有しており、挿通穴４１の周囲の下面に押圧面４８を有している。
　ボンディングツール４０は、バネ力等によって交換可能に超音波ホーン３０に取り付けられている。また、ボンディングツール４０の上方には、ワイヤクランパ４４が設けられ、ワイヤクランパ４４は所定のタイミングでワイヤ４２を拘束又は解放するよう構成されている。ワイヤクランパ４４のさらに上方には、ワイヤテンショナ４６が設けられ、ワイヤテンショナ４６はワイヤ４２を挿通し、ボンディング中のワイヤ４２に適度なテンションを付与するよう構成されている。
　ワイヤ４２の材料は、加工の容易さと電気抵抗の低さなどから適宜選択され、例えば、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）又は銀（Ａｇ）等が用いられる。なお、ワイヤ４２は、ボンディングツール４０の先端から延出した一部４３が第１ボンド点にボンディングされる。
　制御部８０は、ＸＹ駆動機構１０、Ｚ駆動機構１２、超音波ホーン３０（超音波振動子６０）及び荷重センサ５０に接続されており、制御部８０によってこれらの構成の動作を制御することにより、ワイヤボンディングのための必要な処理を行うことができるようになっている。制御部８０は、例えばＸＹ駆動機構１０、Ｚ駆動機構１２、荷重センサ５０、超音波ホーン３０（超音波振動子６０）、ワイヤクランパ４４などの各構成との間で信号の送受信を行うインタフェース（図示しない）を備えている。具体的には、制御部８０は、ボンディングツール４０のＸＹＺ軸方向の移動距離やＺ方向の荷重の制御、ワイヤクランパ４４の開閉動作、ボンディングツール４０に付与される超音波振動のタイミングや時間及びスクラブ動作の制御など、ボンディングツールの動作に関わる制御を行う。
　また制御部８０には、制御情報を入力するための操作部８２と、制御情報を出力するための表示部８４が接続されており、これにより作業者が表示部８４によって画面を認識しながら操作部８２によって必要な制御情報を入力することができるようになっている。なお、制御部８０は、ＣＰＵ及びメモリなどを備えるコンピュータ装置であり、メモリには予めワイヤボンディングに必要な処理を行うためのボンディングプログラムなどが格納される。制御部８０は、後述する半導体装置の製造方法において説明するボンディングツール４０の動作を制御するための各処理を行うための手段（各処理をコンピュータに実行させるためのプログラム）を備える。
　次に、図３～図６も参照して、本実施形態にかかる半導体装置の製造方法を説明する。この半導体装置の製造方法は、上記ワイヤボンディング装置１を用いて行われるワイヤボンディング方法を含む。
　ここで、図３は、半導体装置の製造方法のフローチャートであり、図４（Ａ）～（Ｄ）及び図５（Ａ）～（Ｃ）はワイヤボンディングの処理を示したものである。また、図６は、半導体装置の製造方法に関するタイミングチャートである。なお、図４（Ａ）で示されたＸＹＺ軸の向きは、図１、図２（Ａ）及び（Ｂ）のＸＹＺ軸の向きに対応しており、また、この向きは図４（Ａ）～（Ｄ）、図５（Ａ）～（Ｃ）及び図６においても同様に当てはまるものである。
　最初に、ボンディングステージ１６にボンディング対象物１００を用意する。
　図１に示すように、ボンディング対象物１００は、本実施形態の半導体装置の製造方法によって電気的に接続される第１ボンド点と第２ボンド点とを有する。ここで、第１ボンド点とは、ワイヤで接続する２点のうちの最初にボンディングする箇所を指し、第２ボンド点とは、当該２点のうちの後にボンディングする箇所を指す。
　ボンディング対象物１００は、少なくとも１つの半導体チップを含む半導体装置であり、例えば、図１に示すように、第１ボンド点としての複数の電極１１２を有する半導体チップ１１０と、第２ボンド点としての複数の電極１２２を有する基板１２０とを備え、ワイヤボンディングによって電極１１２と電極１２２との間をそれぞれ接続するワイヤループを形成し両者を電気的に接続することができる。半導体チップ１１０における電極１１２の形成面（半導体素子が形成された側の表面）には、保護膜としてのパッシベーション膜１１４（図１では省略。図７参照。）が形成されており、複数の電極１１２はそれぞれパッシベーション膜の開口部から露出している。半導体チップ１１０は、基板１２０上に搭載されている。このような態様において、半導体チップ１１０の電極１１２から基板１２０の電極１２２の順番にボンディングすることを、通常、正ボンディングと呼び、以下の例では正ボンディングの例を説明するが、本実施形態のワイヤボンディングは基板１２０の電極１２２から半導体チップ１１０の電極１１２の順番にボンディングするいわゆる逆ボンディングに適用することもできる。
　＜時刻ｔ０以前及び時刻ｔ０～ｔ１の処理＞
　図３に示すように、第１ボンド点である半導体チップ１１０の電極１１２と、第２ボンド点である基板１２０の電極１２２とをワイヤで接続する（Ｓ１０）。
　具体的には、ボンディングツール４０の先端から延出したワイヤの一部を半導体チップ１１０の電極１１２（第１ボンド点）にボンディングし、その後、ボンディングツール４０の先端からワイヤを繰り出しながら、ボンディングツール４０を所定の軌跡に沿って移動させてワイヤをルーピングさせるとともに、ボンディングツール４０を基板１２０の電極１２２（第２ボンド点）の上方に移動させ、ボンディングツール４０を下降させる。そして、図４（Ａ）及び図６に示すように、時刻ｔ０からｔ１までの時間にかけて、ワイヤクランパ４４を閉じた状態でボンディングツール４０を高さＺ０まで加圧し、ワイヤ４２の一部を基板１２０の電極１２２にボンディングする。具体的には、ボンディングツール４０の押圧部４７（押圧面４８）によってワイヤ４２の一部を加圧する。このとき、必要に応じて、熱、超音波及びスクラブ動作を作動させることによって、ワイヤと電極とを接合する。こうして、第１ボンド点である電極１１２と第２ボンド点である電極１２２とをワイヤによって接続する。
　＜時刻ｔ１～ｔ５の処理＞
　第２ボンド点でのボンディングを終えた後、図３に示すように、ワイヤ４２を繰り出しながらボンディングツール４０を高さＺ１まで上昇させるとともに第２ボンド点から第１ボンド点側に向かう方向に移動させて、ボンディングツール４０の先端から延出したワイヤ４２のうち第２ボンド点付近に被切断部９２を形成する（Ｓ１１）。例えば、図６に示すように、時刻ｔ１にＺ駆動機構１２を作動させてボンディングツール４０を上昇させ、次にＸＹ駆動機構１０を作動させてボンディングツール４０を第１ボンド点側に向かう方向（図４（Ｂ）ではＹ方向）へ移動させることによってボンディングツール４０を第１ボンド点側に向かって斜め上方に移動させ、時刻ｔ２において図４（Ｂ）に示すようにボンディングツール４０を高さＺ１に配置する。この場合、図４（Ａ）から図４（Ｂ）へのボンディングツール４０におけるＹ方向の移動量は、適宜調整可能であり、例えばワイヤ径程度の大きさであってもよい。図４（Ｂ）に示すように時刻ｔ２においては、ワイヤの被切断部９２は、ボンディングツール４０がＹ方向に移動してワイヤが屈曲することによって形成された屈曲部となっている。また、ワイヤの被切断部９２は、第２ボンド点付近である、ワイヤと電極との接合部９０付近に設けられる。
　そして、ボンディングツール４０を高さＺ２まで下降させるとともに、ボンディングツール４０の先端をワイヤ４２に押し当てながら被切断部９２まで移動させる（Ｓ１２）。例えば、図６に示すように、時刻ｔ２にＺ駆動機構１２を作動させてボンディングツール４０を下降させ、次にＸＹ駆動機構１０を作動させてボンディングツール４０をさらに第１ボンド点側に向かって斜め下方に移動させ、時刻ｔ３において図４（Ｃ）に示すようにボンディングツール４０を高さＺ２に配置する。このとき、ボンディングツール４０の先端の押圧部４７（押圧面４８）は、ワイヤ４２の一部に押し当てられた状態となっている。ボンディングツール３０の先端がワイヤに当接する位置は、第２ボンド点上の接合部９０であってもよいし、あるいは第２ボンド点からワイヤが立ち上がる部分（（例えば、第２ボンド点でのボンディングによってステッチが形成されていない位置）であってもよい。時刻ｔ３以降においては、高さＺ２を維持した状態でＸＹ駆動機構１０を作動させてボンディングツール４０をその先端をワイヤ４２に押し当てながら接合部９０上を滑らせるようにＹ方向に引っ張り、図４（Ｄ）に示すように被切断部９２まで移動させる。
　ボンディングツール４０を被切断部９２上に配置したら、ボンディングツール４０の押圧部４７（押圧面４８）によってワイヤの被切断部９２を加圧し、被切断部９２を薄くする（Ｓ１３）。具体的には、図５（Ａ）及び図６に示すように、時刻ｔ４からｔ５までの時間にかけて、ボンディングツール４０を高さＺ３まで加圧し、ボンディングツール４０の押圧部４７（押圧面４８）によって被切断部９２を塑性変形させて薄くする。これによって被切断部９２を薄肉部に形成する。なお、時刻ｔ４からｔ５の間の少なくとも一部の時間において、ＸＹ駆動機構１０を作動させて、ボンディングツール４０を高さＺ３に維持しながら、第１及び第２ボンド点から離れる方向であってワイヤ方向（ＸＹ平面における第１ボンド点と第２ボンド点とを結ぶ方向）に沿って移動させてもよい。
　こうして、時刻ｔ１からｔ５までの時間にかけて、ワイヤ４２を少なくとも一回屈曲させるとともに応力を加えることによって薄く塑性変形させ、被切断部９２の剛性ないし引っ張り強度を低下させ、ワイヤを被切断部９２において切断されやすい状態に加工する。なお、図６に示すように、時刻ｔ１からｔ５までの時間においては、ワイヤクランパ４４が開いた状態となってボンディングツール４０の動作が制御される。
　＜時刻ｔ５～ｔ６の処理＞
　被切断部９２の塑性変形を終えた後、ワイヤ４２を繰り出しながらボンディングツール４０を上昇させる（Ｓ１４）。具体的には、図５（Ｂ）及び図６に示すように、時刻ｔ５においてワイヤクランパ４４を開いた状態で、Ｚ駆動機構１２を作動させてボンディングツール４０を上昇させる。これによって、ボンディングツール４０の先端からワイヤ４２を延出させる。
　その後、ボンディングツール４０を第２ボンド点から離れる方向に移動させワイヤ４２を被切断部９２で切断する（Ｓ１５）。具体的には、図６に示すようにＺ駆動機構１２を作動させてボンディングツール４０を上昇させつつ、ワイヤクランパ４４を閉じた状態で、ＸＹ駆動機構１０も作動させてボンディングツール４０を第２ボンド点から離れる方向（第１ボンド点とは反対側のＹ方向）へ移動させる。こうして、ボンディングツール４０を上昇させるまでの時刻ｔ６までのいずれかのタイミングにおいて、ワイヤ４２に引っ張り応力を加えワイヤ４２を被切断部９２で切断する。このときのボンディングツール４０の移動の軌跡は特に限定されるものではないが、例えば時刻ｔ５において上昇し、その後第１ボンド点とは反対側へ向かって斜め上方へ移動し、さらに横方向（Ｙ方向）へ移動することを含んでいてもよい。ワイヤ４２が切断されるタイミングも特に限定されるものではないが、例えば図５（Ｃ）に示すようにＺ駆動機構１２が作動していない状態でＸＹ駆動機構１０が作動することによってボンディングツール４０がＹ方向へ移動するときに、ワイヤ４２が切断されてもよい。
　このような処理によって、図５（Ｃ）に示すように、第１ボンド点と第２ボンド点との間を接続するために所定形状に延出されたワイヤループ１３０と、第２ボンド点である電極１２２上にワイヤの接合部１３４を形成することができる。
　また、ボンディングツール４０の先端にワイヤテール４３が形成される。ワイヤは第２ボンド点付近である予め決まった位置（被切断部９２の位置）で切断されるので、上記ワイヤを繰り出す量によってワイヤテール４３の長さをコントロールすることができる。また、ボンディングツール４０によって挿通されるワイヤ４２には、ボンディングツール４０の挿通穴４１の開口付近において凹部４９が形成されている。凹部４９は、切断工程におけるボンディングツール４０の移動操作によって形成されたものであり、ボンディングツール４０における挿通穴４１の開口端部がワイヤ４２に当接して形成されたツール痕による凹部である。
　このようにして第１ボンド点と第２ボンド点とを接続するワイヤループ１３０を形成するとともに、ボンディングツール４０の先端にワイヤテール４３を形成した後、ボンディング対象物１００に対して次のワイヤボンディングを行う必要があるか否かを判定し（Ｓ１６）、必要がある場合（Ｓ１６　Ｙｅｓ）は、ボンディングツール４０を次のワイヤボンディングのための第１ボンド点へ移動させてワイヤテール４３を第１ボンド点にボンディングし、Ｓ１０～Ｓ１５の一連の工程を繰り返し行う。他方、次のワイヤボンディングを行う必要がなく、ボンディング対象物１００に対するワイヤボンディングを全て終えた場合（Ｓ１６　Ｎｏ）は、当該ボンディング対象物１００に対してのワイヤボンディング工程を終了する。
　以上のとおり、本実施形態によれば、ボンディングツール４０の先端から延出したワイヤのうち第２ボンド点（電極１２２）付近に、ワイヤ４２が切断されやすい状態となった被切断部９２を形成し、当該被切断部９２においてワイヤ４２を切断することができるので、簡便かつ効率的にワイヤテール４３の長さを一定に調整することができる。よって、例えばワイヤテール４３の長さを小さくすることができ、例えば次のワイヤボンディングにおける第１ボンド点（電極１１２）でのボンディングにおいて、ワイヤ４２の先端部を電極の平面視における領域内に確実に配置することができ、半導体装置の狭ピッチ化及び高信頼性化を図ることができる。
　本実施形態に係る半導体装置の製造方法を用いて例えば図７及び図８（Ａ）に示す半導体装置を製造することができる。なお、図８（Ａ）は、図７で示す半導体装置のうち第１ボンド点である第１電極１１２付近の拡大斜視図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）に対応する図示の比較例（従来の方法で作成された例）を示したものである。
　図７に示すように半導体装置１００ａは、上記半導体装置の製造方法において説明したワイヤテール４３が第１ボンド点としてボンディングされた第１電極１１２と、第２ボンド点としてワイヤ４２がボンディングされた第２電極１２２と、第１電極１１２と第２電極１２２との間を接続するための所定形状に延出されたワイヤループ１３０とを備える。第１電極及び第２電極に関わる構成は既に説明したとおりであるが、例えば、第１電極１１２は、半導体チップ１１０の表面（半導体素子が形成された側の表面）に複数形成されており、各電極１１２は、半導体チップ１１０上の表面に形成されたパッシベーション膜（保護膜）１１４から開口した露出領域を有している。また、第２電極１２２は、基板１２０に形成された配線パターンの一部として複数形成されている。
　そして、図８（Ａ）に示すように、ワイヤループ１３０は、第１電極１１２との第１接合部１３２を有し、ワイヤループ１３０のうち第１電極１１２側の第１先端部１３３は、第１電極１１２の平面視における領域（パッシベーション膜１１４から露出した領域）内に配置され、かつ、第１接合部１３２と一体となってワイヤ径よりも薄い薄肉部を構成するように形成されている。また、ワイヤループ１３０における第１電極１１２から立ち上がる部分には凹部４９が形成されている。凹部４９は、上記半導体装置の製造方法において説明したとおり、ボンディングツール４０における挿通穴４１の開口端部がワイヤ４２に当接して形成されたツール痕によるものである。
　ここで、比較例における従来の方法を用いて製造された半導体装置においては、例えば図８（Ｂ）に示すように、ワイヤループのうち第１電極２２２（第１ボンド点）側の第１先端部２３３は、第１電極２２２の平面視における領域（パッシベーション膜１１４から露出した領域）から外側に配置されており、ワイヤが切断されることによって若干薄くなっているものの、ボンディングツールの加圧によって薄肉部として構成された第１接合部２３２と第１先端部２３３との間は、薄く塑性変形されておらずワイヤ径程度の大きさを有する部分からなっている。
　これに対して本実施形態にかかる半導体装置１００ａは、既に説明したとおりのワイヤループ１３０の構成を備えているため、ワイヤ材料を余分に消費することなく、かつ、第１ボンド点からワイヤの先端部がはみ出して他の電極やパッシベーション膜に接触してしまうことを回避することができることから、半導体チップが損傷あるいは不良となってしまうことを回避又は抑えることができる。したがって、狭ピッチ（例えば千鳥状のパッド配列）に対応した信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
　本発明は、上記実施形態に限定されることなく種々に変形して適用することが可能である。
　例えば、ボンディングツール４０のＸＹＺ方向への移動は、上記実施形態にかかる例で示した構成に限定されるものではなく、例えば直線軌道のみならず曲線軌道を描く処理を含んでいてもよい。またボンディングツール４０の形状も図示するものに限定されるものではない。
　上記発明の実施形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施形態の記載に限定されるものではない。そのような組み合わせ又は変更若しくは改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
１…ワイヤボンディング装置、２０…ボンディングアーム、３０…超音波ホーン、４０…ボンディングツール（キャピラリ）、４２…ワイヤ、４３…ワイヤテール、４９…凹部、８０・・・制御部、９２…被切断部、１００…ボンディング対象物（半導体装置）、１１０…半導体チップ、１１２…電極、１１４…パッシベーション膜、１２０…基板、１２２…電極、１３２…薄肉部

Claims (8)

  1. 　第１ボンド点と第２ボンド点とが接続されるワイヤループを有する半導体装置の製造方法であって、
    　ボンディングツールに挿通されたワイヤを前記第１ボンド点にボンディングする第１ボンディング工程と、
    　前記ワイヤを繰り出しながら前記ワイヤをルーピングするワイヤルーピング工程と、
    　前記ワイヤを第２ボンド点にボンディングする第２ボンディング工程と、
    　前記ワイヤを繰り出しながら前記ボンディングツールを上昇させるとともに前記第２ボンド点から前記第１ボンド点側に向かう方向に移動させて、前記ボンディングツールの先端から延出したワイヤのうち前記第２ボンド点付近において屈曲する被切断部を形成する被切断部形成工程と、
    　前記ボンディングツールを下降させるとともに前記ボンディングツールの先端を前記ワイヤに押し当てながら前記ワイヤの被切断部まで移動させるボンディングツール移動工程と、
    　前記ボンディングツールを前記第２ボンド点に向かって鉛直方向に下降させて加圧することによって前記ワイヤの被切断部を薄くする薄肉部形成工程と、
    　前記ワイヤを繰り出しながら前記ボンディングツールを上昇させるボンディングツール上昇工程と、
    　前記ボンディングツールを前記第１ボンド点及び前記第２ボンド点から離れる方向であって前記第１ボンド点と前記第２ボンド点とを結ぶワイヤ方向に沿って移動させ前記ワイ
    ヤを被切断部で切断することによって、前記ボンディングツールの先端にワイヤテールを形成するワイヤテール形成工程と、
    　を含む半導体装置の製造方法。
  2. 　前記被切断部形成工程において、前記ボンディングツールを第１高さまで上昇させ、
    　前記ボンディングツール移動工程において、前記ボンディングツールを前記第１の高さよりも低い第２高さに下降させて、当該第２高さにおいて、前記ボンディングツールをその先端を前記ワイヤに押し当てながら前記ワイヤの被切断部まで移動させ、
    　前記薄肉部形成工程において、前記ボンディングツールを前記第２高さよりも低い第３高さまで加圧する、請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  3. 　前記ボンディングツール移動工程において、前記ボンディングツールの先端を、前記ワイヤのうち前記第２ボンド点よりも前記第１ボンド点側付近に押し当てる、請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  4. 　前記薄肉部形成工程において、前記ボンディングツールを前記第３の高さに維持しながら前記ワイヤ方向に沿って移動させる、請求項２記載の半導体装置の製造方法。
  5. 　ワイヤテールが第１ボンド点としてボンディングされた第１電極と、
    　第２ボンド点としてワイヤがボンディングされた第２電極と、
    　前記第１電極と前記第２電極との間を接続するために所定形状に延出されたワイヤループと
    を備え、
    　前記ワイヤループは、前記第１電極との第１接合部を有し、
    　前記ワイヤループのうち前記第１接合部側の第１先端部は、前記第１電極の平面視における領域内に配置され、かつ、前記第１接合部と一体となってワイヤ径よりも薄い薄肉部を構成するように形成された、半導体装置。
  6. 　前記ワイヤループにおける前記第１電極から立ち上がる部分には、凹部が形成されている、請求項５記載の半導体装置。
  7. 　前記第１電極は、半導体チップに設けられており、前記第１電極の前記領域は前記半導体チップ上に形成されたパッシベーション膜から露出した領域であり、
    　前記第２電極は、前記半導体チップが搭載された基板に設けられた、請求項６記載の半導体装置。
  8. 　第１ボンド点と第２ボンド点とがワイヤで接続されるワイヤループを有する半導体装置を製造するワイヤボンディング装置であって、
    　ボンディング領域内のＸＹ平面及びＺ方向を自在に移動可能なボンディングアームと、
    　前記ボンディングアームの先端に取り付けられた超音波ホーンと、
    　前記超音波ホーンの一端に取り付けられ、その内部に挿通されたワイヤをボンディング対象である第１ボンド点と第２ボンド点とに押圧するボンディングツールと、
    　前記ボンディングツールの動作を制御する制御部とを含み、
    　前記制御部が、
    　前記ワイヤを繰り出しながら前記ボンディングツールを上昇させるとともに前記第２ボンド点から前記第１ボンド点側に向かう方向に移動させて、前記ボンディングツールの先端から延出したワイヤのうち前記第２ボンド点付近に屈曲してなる被切断部を形成する工程と、
    　前記ボンディングツールを下降させるとともに前記ボンディングツールの先端を前記ワイヤに押し当てながら前記ワイヤの被切断部まで移動させる工程と、
    　前記ボンディングツールを加圧することによって前記ワイヤの被切断部を薄くする工程と、
    　前記ワイヤを繰り出しながら前記ボンディングツールを上昇させる工程と、
    　前記ボンディングツールを前記第２ボンド点から離れる方向に移動させ前記ワイヤを被切断部で切断することによって、前記ボンディングツールの先端にワイヤテールを形成する工程とを実行可能に構成された、ワイヤボンディング装置。
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