半導体装置の製造方法
【課題】バンプの形成工程やバンプへのステッチボンディング工程におけるテールカット動作時に、ワイヤの破断面積を小さくしてワイヤの破断強度を低下させる。
【解決手段】ボンディングツール１１に支持されたワイヤ１２の先端にボールを形成し、これを半導体素子４の電極パッド６上に圧着して接合する。圧着されたボール（バンプ１４）への加圧状態を維持しつつ、ボンディングツール１１を水平方向に移動させる。ボンディングツール１１を上昇させてテールを形成した後、ワイヤ１２をクランプした状態で引き上げて切断する。ステッチボンディング工程においては、バンプにステッチボンディングされたワイヤへの加圧状態を維持しつつ、ボンディングツールを水平方向に移動させた後、テールの形成およびワイヤの切断を実施する。
【解決手段】ボンディングツール１１に支持されたワイヤ１２の先端にボールを形成し、これを半導体素子４の電極パッド６上に圧着して接合する。圧着されたボール（バンプ１４）への加圧状態を維持しつつ、ボンディングツール１１を水平方向に移動させる。ボンディングツール１１を上昇させてテールを形成した後、ワイヤ１２をクランプした状態で引き上げて切断する。ステッチボンディング工程においては、バンプにステッチボンディングされたワイヤへの加圧状態を維持しつつ、ボンディングツールを水平方向に移動させた後、テールの形成およびワイヤの切断を実施する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体素子への接続にワイヤボンディングを適用した半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板やリードフレーム等の回路基材と半導体素子とをワイヤボンディング接続するにあたって、半導体素子の小型・高精細化やそれを用いた半導体装置の薄型化等を実現するために、リバースボンディングの適用が増加している（特許文献１，２等参照）。リバースボンディングはワイヤループ高さが低く、さらに隣接するワイヤ間の接触の抑制に効果を発揮するというような利点を有する。
【０００３】
リバースボンディングにおいては、まず回路基材の接続パッドに対してボールボンディングした後、ワイヤを繰り出してワイヤリングしつつ、ボンディングツールを半導体素子の電極パッド上に移動させてステッチボンディングする。この際、半導体素子の電極パッド上には予めバンプを形成しておいて、この電極パッド上に形成されたバンプに対してステッチボンディングする。ここで、電極パッド上へのバンプの形成工程およびバンプへのステッチボンディング工程では、いずれもテールカット動作が生じる。
【０００４】
すなわち、バンプの形成工程においては、まずワイヤの先端に形成したボールを半導体素子の電極パッド上に圧接し、さらにボンディングツールで荷重と超音波を加えてボールと電極パッドとを接合した後、ボンディングツールを上昇させてワイヤを一定量繰り出す。この繰り出されたワイヤをテールと呼ぶ。テールを形成したワイヤをカットクランパでクランプした後、カットクランパを上昇させてワイヤをバンプから切り離す。これをテールカット動作と呼ぶ。バンプへのステッチボンディング工程においても、バンプ上にワイヤをステッチボンディングした後、ワイヤを一定量繰り出してテールを形成し、同様なテールカット動作を行う。
【０００５】
このように、バンプの形成工程やバンプへのステッチボンディング工程におけるテールカット動作は、いずれもバンプ上でのテールカットとなる。バンプ上でのテールカット動作では、ワイヤの破断面にバンプが影響を及ぼすことから、ワイヤの破断面積が大きくなる。ワイヤ破断部の破断面積が大きくなることで、テールカット時の破断強度が大きくなることから、カットクランパより下部のワイヤ（テール部を含む）に座屈（ワイヤの曲り）が発生しやすくなる。この座屈したワイヤは、次に実施されるボンディングワイヤに現れることで、隣接した異電位ボンディングワイヤとの間でショートの発生原因となる。
【０００６】
バンプの形成工程では例えば特許文献３に記載されているように、ボールを電極パッド上に圧着した後に、ボンディングツールを一旦上昇させてエッジ側に移動させ、ボンディングツールを再度ボールに押し付ける場合もある。このような場合にも、ワイヤの下部には圧着されたボール（バンプ）が存在するため、ワイヤがバンプと圧接されることによって、テールカット時のワイヤの破断面積を十分に小さくすることはできない。バンプへのステッチボンディング工程も同様であり、ボンディングツールをバンプのエッジ側に押し付けたとしても、バンプと圧接されることでワイヤの破断面積が大きくなる。
【特許文献１】特開2002-280412号公報
【特許文献２】特開2004-056021号公報
【特許文献３】特開2004-247674号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、バンプの形成工程やバンプへのステッチボンディング工程におけるテールカット動作時に、ワイヤの破断面積を小さくしてワイヤの破断強度を低下させることを可能にした半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、ボンディングツールに支持されたワイヤの先端にボールを形成する工程と、前記ワイヤの先端に形成された前記ボールを回路基材または半導体素子のボンディングパッド上に圧着して接合する工程と、前記ボンディングパッド上に接合された前記ボールへの加圧状態を維持しつつ、前記ボンディングツールを水平方向に移動させる工程と、前記ボンディングツールを上昇させて前記ワイヤを繰り出す工程と、前記ワイヤをクランプした状態で引き上げて切断し、前記ボンディングパッド上にバンプを形成する工程とを具備することを特徴としている。
【０００９】
本発明の他の態様に係る半導体装置の製造方法は、半導体素子のボンディングパッド上にバンプを形成する工程と、ボンディングツールに支持されたワイヤの先端にボールを形成する工程と、前記ワイヤの先端に形成されたボールを、回路基材のボンディングパッド上にボールボンディングする工程と、前記ワイヤを繰り出してワイヤリングしつつ、前記ボンディングツールを前記バンプ上に移動させる工程と、前記ワイヤを前記バンプにステッチボンディングする工程と、前記バンプにステッチボンディングされた前記ワイヤへの加圧状態を維持しつつ、前記ボンディングツールを水平方向に移動させる工程と、前記ボンディングツールを上昇させて前記ワイヤを繰り出す工程と、前記ワイヤをクランプした状態で引き上げて切断する工程とを具備することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の態様に係る半導体装置の製造方法によれば、バンプ上でのテールカット動作時にワイヤの破断面積を小さくすることができる。これによって、ワイヤの破断強度が低下するため、例えばワイヤの座屈やそれに基づくボンディングワイヤ間でのショート等を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。なお、以下では本発明の実施形態を図面に基づいて説明するが、それらの図面は図解のために提供されるものであり、本発明はそれらの図面に限定されるものではない。
【００１２】
図１は本発明の実施形態による製造方法を適用して作製した半導体装置の構成例を示す断面図である。同図に示す半導体装置１は、素子搭載用の回路基材２を有している。素子搭載用の回路基材２は半導体素子を搭載することが可能で、かつ回路を有するものであればよい。このような回路基材２としては、絶縁基板や半導体基板等の表面や内部に回路を形成した回路基板、あるいはリードフレームのような素子搭載部と回路部とを一体化した基材等を用いることができる。
【００１３】
図１に示す積層型半導体装置１は、素子搭載用回路基材２として回路基板を有している。回路基板２を構成する基板には、樹脂基板、セラミックス基板、ガラス基板等の絶縁基板、あるいは半導体基板等、各種の材料からなる基板を適用することができる。樹脂基板を適用した回路基板としては、一般的な多層銅張積層板（多層プリント配線板）等が挙げられる。回路基板２の上面（素子搭載面）側には、ワイヤボンディング時のボンディングパッドとなる接続パッド３が設けられている。
【００１４】
このような回路基板２の上面には、半導体素子４が接着材層５を介して接着されている。半導体素子４の上面側にはボンディングパッドとなる電極パッド６が設けられており、この電極パッド６はリバースボンディングを適用したボンディングワイヤ７を介して回路基板２の接続パッド３と電気的に接続されている。
【００１５】
ボンディングワイヤ７にリバースボンディングを適用するにあたって、半導体素子４の電極パッド６上には予めバンプ８が形成されている。ボンディングワイヤ７は回路基板２の接続パッド３上にボールボンディングされた後、電極パッド６上に形成されたバンプ８にステッチボンディングされている。図１において、７ａはボールボンディング部を示しており、７ｂはステッチボンディング部を示している。
【００１６】
上述した実施形態の半導体装置１は、例えば以下のようにして作製される。まず、回路基板２上に接着材層５を用いて半導体素子４を接着する。続いて、リバースボンディング工程を実施して、ボンディングワイヤ７で回路基板２の接続パッド３と半導体素子４の電極パッド６とを電気的に接続する。本発明の第１の実施形態による半導体装置の製造方法を適用したリバースボンディング工程について、以下に詳述する。まず、図２Ａないし図２Ｆを参照して、電極パッド６上へのバンプ８の形成工程について説明する。
【００１７】
図２Ａに示すように、ボンディングツール（キャピラリ）１１に支持されたＡｕワイヤ等のワイヤ１２の先端に、Ａｕボール等のボール１３を形成する。次いで、図２Ｂに示すようにボール１３を電極パッド６に圧接し、さらにボール１３に荷重と超音波振動を加えて電極パッド６と接合（圧着）する。このように、ボール１３を電極パッド６に圧着することによってバンプ１４を形成する。ここで、ボンディングツール１１の先端にはチャンファ部１１ａが設けられており、このチャンファ部１１ａをボール１３に押し付けることでバンプ１４の形状（圧着されたボール１３の潰れ形状）等が制御される。
【００１８】
次に、図２Ｃに示すように、ボンディングツール１１を一旦上昇させてバンプ１４（圧着されたボール１３）のエッジ側に移動させた後、ボンディングツール１１をバンプ１４に押し付ける。このボンディングツール１１によるバンプ１４の加圧工程（圧着されたボール１３の再加圧工程）は、例えばバンプ１４に傾斜面を形成してリバースボンディング性等を高める工程であり、必要に応じて実施されるものである。従って、バンプ１４の加圧工程を実施することなく、後述するテールカット工程を実施してもよい。
【００１９】
上記したバンプ１４の加圧工程を実施しても、ワイヤ１２の下部にはバンプ１４が存在しているため、ワイヤ１２がバンプ１４に圧接されることによって、テールカット動作時におけるワイヤ１２の破断面積を十分に小さくすることはできない。図３にバンプ１４の加圧工程を実施した後のバンプ１４とワイヤ１２との接続部分を平面方向に切断した断面図を示す。図３において、領域Ｘ1はバンプ１４とワイヤ１２との接続面積、すなわちテールカット動作時のワイヤ１２の破断に要する面積（要破断面積）を示している。
【００２０】
図３から明らかなように、バンプ１４の加圧工程を実施しただけでは、ワイヤ１２の要破断面積を十分に小さくすることはできない。さらに、テールカット動作時のワイヤ１２の要破断面積はボンディングツール１１のチャンファ部１１ａの位置と密接に関係していることが分かる。そこで、この実施形態においては、図２Ｄおよび図４に示すように、ボンディングツール１１によるバンプ１４への加圧状態を維持しつつ、ボンディングツール１１を水平方向に移動させる。ボンディングツール１１はワイヤ１２をバンプ１４から遠ざける方向、すなわちチャンファ部１１ａがバンプ１４から遠ざかる方向（バンプ１４のエッジ方向もしくはエッジの外側方向）に移動させる。
【００２１】
上述したように、バンプ１４への加圧状態を維持したままボンディングツール１１を水平方向に移動させることによって、ワイヤ１２の要破断面積（図４における領域Ｘ2の面積）を小さくすることが可能となる。ワイヤ１２の要破断面積を減少させるにあたって、バンプ１４（もしくはボール１３）をボンディングツール１１で加圧した後、ボンディングツール１１を垂直方向に移動させることなく水平移動させることが重要である。ボンディングツール１１を一旦上昇させて水平移動させた後に加圧しても、ワイヤ１２を再度バンプ１４に押し付けることになるため、バンプ１４の水平方向への変形に基づいてワイヤ１２の要破断面積を十分に小さくすることができない。
【００２２】
これに対して、バンプ１４への加圧状態を維持したままボンディングツール１１を水平方向に移動させることで、ワイヤ１２とバンプ１４との接続部分を直接的に変形させることができるため、ワイヤ１２の要破断面積（バンプ１４との接続面積）を減少させることが可能となる。ボンディングツール１１の水平移動方向は、ワイヤ１２の要破断面積を小さくする方向であれば特に限定されるものではなく、例えば図５に示すようにボンディングツール１１を斜め方向に水平移動させてもよい。
【００２３】
図４はバンプ１４とチャンファ部１１ａの中心を通る直線に対してチャンファ部１１ａを平行に水平移動させた状態を示している。図５はバンプ１４とチャンファ部１１ａの中心を通る直線に対してチャンファ部１１ａを斜め45°方向に水平移動させた状態を示している。このように、ボンディングツール１１の水平移動方向は、ワイヤ１２の要破断面積を小さくする方向（例えばバンプ１４とチャンファ部１１ａの中心を通る直線を基準とした場合、その直線の両側にそれぞれ90°の範囲内）であればよい。また、ボンディングツール１１を水平方向に移動させるにあたって、高さ方向の動作制御は荷重設定制御および高さ位置設定制御のいずれによって実施してもよい。
【００２４】
ワイヤ１２の要破断面積の減少量は、ボンディングツール１１の移動量、具体的にはチャンファ部１１ａの水平方向への移動量に対応する。チャンファ部１１ａの移動量を大きくするほどワイヤ１２の要破断面積は小さくなるが、チャンファ部１１ａがバンプ１４の外周から外れるほど移動させると、その時点でワイヤ１２が破断してテールの形成が困難になるおそれがある。このため、ボンディングツール１１の水平方向への移動量は、チャンファ部１１ａの一部がバンプ１４と重なった状態を維持するように設定することが好ましい。この範囲内であればワイヤ１２の径等に応じて適宜に設定可能である。
【００２５】
さらに、ボンディングツール１１の水平移動工程を実施するにあたって、図２Ｄに示したようにワイヤ１２を一旦クランパ１５でクランプし、この状態でボンディングツール１１を水平方向に移動させることが好ましい。このように、ワイヤ１２をクランパ１５でクランプした状態でボンディングツール１１を水平移動させることによって、この水平移動時にワイヤ１２が繰り出されることがないため、ワイヤ１２とバンプ１４との接続部分をより確実に変形させることができる。すなわち、ワイヤ１２の要破断面積をより確実に小さくすることが可能となる。
【００２６】
次に、図２Ｅに示すように、ワイヤ１２のクランパ１５によるクランプ状態を一旦解除した後、ボンディングツール１１を上昇させてワイヤ１２を一定量繰り出すことによってテール部１２ａを形成する。この後、図２Ｆに示すように、ワイヤ１２をクランパ１５でクランプした状態で引き上げることによって、ワイヤ１２を切断してバンプ１４（８）を形成する。上述したように、ワイヤ１２とバンプ１４との接続面積、すなわちワイヤ１２の要破断面積はボンディングツール１１の水平移動工程に基づいて十分に減少されているため、ワイヤ１２の破断強度を低下させることができる。
【００２７】
このように、ワイヤ１２のテールカット動作時の直前に破断面積を減少させることによって、テールカット動作時におけるワイヤ１２の破断強度を低下させることができる。これによって、バンプ１４からのワイヤ１２の破断強度がクランパ１５より下方に位置するワイヤ１２やバンプ１４に及ぼす悪影響を抑制することが可能となる。具体的には、テール部１２ａを含むワイヤ１２の座屈（ワイヤ１２の曲がり）やそれに基づく後工程での不良発生等を抑制することができる。
【００２８】
なお、ここでは本発明の実施形態をリバースボンディングに使用するバンプ８の形成に適用した例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、ワイヤのテールカット動作を伴う各種バンプの形成に適用することができる。また、バンプの形成位置は半導体素子の電極パッド（ボンディングパッド）上に限られるものではなく、回路基材のボンディングパッド上であってもよい。さらに、バンプの形状は1層構造に限らず、複数のバンプを多段に積み重ねた多段バンプ等であってもよい。
【００２９】
次に、半導体素子４の電極パッド６上に形成したバンプ８を利用したリバースボンディング工程について、図６Ａおよび図６Ｂを参照して説明する。ここでは本発明の第２の実施形態による半導体装置の製造方法を適用したリバースボンディング工程について詳述する。まず、図２Ａと同様にして、ボンディングツール１１に支持されたワイヤ１２の先端にボール１３を形成し、これを回路基板２の接続パッド３上にボールボンディングする。ボールボンディング工程は通常工程と同様に荷重と超音波振動を加えて実施する。
【００３０】
続いて、ボンディングツール１１からワイヤ１２を繰り出してワイヤリングしつつ、ボンディングツール１１を電極パッド６上のバンプ８の上方に移動させる。次いで、図６Ａに示すように、ワイヤ１２をバンプ８にステッチボンディングする。ステッチボンディングは通常工程と同様に荷重と超音波振動を加えて実施する。ここで、ワイヤ１２をステッチボンディングするにあたって、ボンディングツール１１をバンプ８のエッジ側に加圧したとしても、前述したバンプ１４（８）の形成工程と同様に、ワイヤ１２の要破断面積を十分に小さくすることはできない。
【００３１】
すなわち、ワイヤ１２の下部にはバンプ８が存在しているため、ステッチボンディング時にボンディングツール１１でワイヤ１２を加圧すると、バンプ８自体の形状が変形する。このため、ワイヤ１２の要破断面積を十分に小さくすることはできない。図７にステッチボンディング工程後のバンプ８とワイヤ１２との接合部を一部断面で示す。図７において、領域Ｙ1はテールカット動作時のワイヤ１２の要破断面積を示している。このように、ボンディングツール１１をバンプ８のエッジ側に加圧したとしても、ワイヤ１２をバンプ８にステッチボンディングしただけでは、ワイヤ１２の要破断面積は大きくなる。
【００３２】
そこで、この実施形態においては、図６Ｂおよび図８に示すように、ボンディングツール１１によるワイヤ１２への加圧状態を維持しつつ、ボンディングツール１１のチャンファ部１１ａを水平方向に移動させる。ボンディングツール１１はワイヤリングしたワイヤ１２（ボンディングワイヤ７）とは反対方向、すなわちワイヤ１２をワイヤリングした方向に沿って移動させる。このように、ワイヤ１２への加圧状態を維持したままボンディングツール１１を水平方向に移動させることによって、ワイヤ１２の要破断面積（図８における領域Ｙ2の面積）を十分に小さくすることが可能となる。
【００３３】
この際、バンプ１４（８）の形成工程と同様に、ボンディングツール１１でワイヤ１２を加圧した後、垂直方向に移動させることなく水平移動させることが重要である。これによって、ワイヤ１２とバンプ８との接合部を直接的に変形させることができるため、ワイヤ１２の要破断面積を減少させることが可能となる。ステッチボンディング後におけるボンディングツール１１の水平移動方向は、ワイヤ１２の要破断面積を小さくする方向であれば特に限定されるものではなく、例えば図９に示すようにボンディングツール１１を斜め方向に水平移動させてもよい。
【００３４】
図８はバンプ８とチャンファ部１１ａの中心を通る直線に対してチャンファ部１１ａを平行に水平移動させた状態を示している。図９はバンプ８とチャンファ部１１ａの中心を通る直線に対してチャンファ部１１ａを斜め45°方向に水平移動させた状態を示している。このように、ボンディングツール１１の水平移動方向は、ワイヤ１２の要破断面積を小さくする方向（例えばバンプ８とチャンファ部１１ａの中心を通る直線を基準とした場合、その直線の両側にそれぞれ90°の範囲内）であればよい。また、ボンディングツール１１を水平方向に移動させるにあたって、高さ方向の動作制御はバンプ８の形成工程と同様に、荷重設定制御および高さ位置設定制御のいずれによって実施してもよい。
【００３５】
ワイヤ１２の要破断面積の減少量は、ボンディングツール１１の移動量、具体的にはチャンファ部１１ａの水平方向への移動量に対応する。チャンファ部１１ａの移動量を大きくするほどワイヤ１２の要破断面積は小さくなるが、チャンファ部１１ａがバンプ８の外周から外れるほど移動させると、その時点でワイヤ１２が破断してテールの形成が困難になるおそれがある。このため、ボンディングツール１１の水平方向への移動量は、チャンファ部１１ａの一部がバンプ８と重なった状態を維持するように設定することが好ましい。この範囲内であればワイヤ１２の径等に応じて適宜に設定可能である。
【００３６】
さらに、ボンディングツール１１の水平移動工程を実施するにあたって、図６Ｂに示したようにワイヤ１２を一旦クランパ１５でクランプし、この状態でボンディングツール１１を水平方向に移動させることが好ましい。このように、ワイヤ１２をクランパ１５でクランプした状態でボンディングツール１１を水平方向に移動させることによって、この水平移動時にワイヤ１２が繰り出されることがないため、ワイヤ１２の要破断面積をより確実に減少させることが可能となる。
【００３７】
次に、バンプ８の形成工程と同様に、ワイヤ１２のクランパ１５によるクランプ状態を一旦解除した後、ボンディングツール１１を上昇させてワイヤ１２を一定量繰り出してテール部を形成する。この後、ワイヤ１２をクランパ１５でクランプした状態で引き上げることによって、ワイヤ１２を切断してボンディングワイヤ７を形成する。上述したように、ワイヤ１２の要破断面積はボンディングツール１１の水平移動工程に基づいて十分に減少しているため、テールカット動作時におけるワイヤ１２の破断強度を低下させることができる。従って、ワイヤ１２の破断強度がクランパ１５より下方に位置するワイヤ１２に及ぼす悪影響を抑制することが可能となる。
【００３８】
具体的には、テール部を含むワイヤ１２の座屈を抑制することができる。クランパ１５より下方のワイヤ１２に座屈が生じると、この座屈による曲がりが次のボンディングワイヤに現れるため、隣接した異電位ボンディングワイヤとの間でショートが生じやすくなる。この実施形態ではワイヤ１２の破断面積を小さくして破断強度を低下させているため、ワイヤ１２に座屈を生じさせるおそれが大幅に減少する。従って、ワイヤ１２の座屈によるボンディングワイヤ７間でのショート等を有効に抑制することが可能となる。
【００３９】
上述した本発明の実施形態によれば、半導体素子４の電極パッド６上へのバンプ８の形成工程やリバースボンディングにおけるバンプ８へのステッチボンディング工程等のバンプ８上でのテールカット動作を伴う工程において、テールカット時のワイヤ１２の破断面積を小さくして破断強度を低下させているため、ワイヤ１２を適切な引張り力で切断することができる。従って、テールカット動作に伴うワイヤ１２の座屈等を抑制することができ、半導体装置１の製造歩留りや信頼性等を高めることが可能となる。
【００４０】
なお、ここでは本発明の半導体装置の製造方法を、リバースボンディングを適用した半導体装置の製造に適用した実施形態について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、半導体素子や回路基材のボンディングパッド上へのバンプの形成工程やバンプへのステッチボンディング工程のようなバンプ上でのテールカット動作を伴う工程を含む半導体装置の製造工程に適用可能である。また、半導体装置の構成も特に限定されるものではなく、複数の半導体素子を積層して構成した半導体装置の製造工程等にも、本発明を適用可能であることは言うまでもない。さらに、本発明の実施形態は本発明の技術的思想の範囲内で拡張もしくは変更することができ、この拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態による製造方法を適用して作製した半導体装置の構成を示す図である。
【図２Ａ】図１に示す半導体装置の製造工程を示す図であって、ワイヤ先端へのボール形成工程を示す断面図である。
【図２Ｂ】図１に示す半導体装置の製造工程を示す図であって、電極パッド上へのボールの圧着工程を示す断面図である。
【図２Ｃ】図１に示す半導体装置の製造工程を示す図であって、圧着したボールの再加圧工程を示す断面図である。
【図２Ｄ】図１に示す半導体装置の製造工程を示す図であって、ボンディングツールの水平移動工程を示す断面図である。
【図２Ｅ】図１に示す半導体装置の製造工程を示す図であって、ワイヤのテール形成工程を示す断面図である。
【図２Ｆ】図１に示す半導体装置の製造工程を示す図であって、ワイヤの切断工程を示す断面図である。
【図３】圧着ボールの再加圧工程後におけるワイヤの要破断面積を示す図である。
【図４】バンプ形成工程におけるボンディングツールの水平移動工程および工程後のワイヤの要破断面積を示す図である。
【図５】図４に示すボンディングツールの水平移動工程の変形例を示す図である。
【図６Ａ】図１に示す半導体装置の製造工程を示す図であって、バンプ上へのワイヤのステッチボンディング工程を示す断面図である。
【図６Ｂ】図１に示す半導体装置の製造工程を示す図であって、ボンディングツールの水平移動工程を示す断面図である。
【図７】ワイヤのステッチボンディング工程後におけるワイヤの要破断面積を示す図である。
【図８】ステッチボンディング工程におけるボンディングツールの水平移動工程および工程後のワイヤの要破断面積を示す図である。
【図９】図８に示すボンディングツールの水平移動工程の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…半導体装置、２…回路基板、３…接続パッド、４…半導体素子、６…電極パッド、７…ボンディングワイヤ、８，１４…バンプ、１１…ボンディングツール、１１ａ…チャンファ部、１２…ワイヤ、１２ａ…テール部、１３…ボール、１５…クランパ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体素子への接続にワイヤボンディングを適用した半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板やリードフレーム等の回路基材と半導体素子とをワイヤボンディング接続するにあたって、半導体素子の小型・高精細化やそれを用いた半導体装置の薄型化等を実現するために、リバースボンディングの適用が増加している（特許文献１，２等参照）。リバースボンディングはワイヤループ高さが低く、さらに隣接するワイヤ間の接触の抑制に効果を発揮するというような利点を有する。
【０００３】
リバースボンディングにおいては、まず回路基材の接続パッドに対してボールボンディングした後、ワイヤを繰り出してワイヤリングしつつ、ボンディングツールを半導体素子の電極パッド上に移動させてステッチボンディングする。この際、半導体素子の電極パッド上には予めバンプを形成しておいて、この電極パッド上に形成されたバンプに対してステッチボンディングする。ここで、電極パッド上へのバンプの形成工程およびバンプへのステッチボンディング工程では、いずれもテールカット動作が生じる。
【０００４】
すなわち、バンプの形成工程においては、まずワイヤの先端に形成したボールを半導体素子の電極パッド上に圧接し、さらにボンディングツールで荷重と超音波を加えてボールと電極パッドとを接合した後、ボンディングツールを上昇させてワイヤを一定量繰り出す。この繰り出されたワイヤをテールと呼ぶ。テールを形成したワイヤをカットクランパでクランプした後、カットクランパを上昇させてワイヤをバンプから切り離す。これをテールカット動作と呼ぶ。バンプへのステッチボンディング工程においても、バンプ上にワイヤをステッチボンディングした後、ワイヤを一定量繰り出してテールを形成し、同様なテールカット動作を行う。
【０００５】
このように、バンプの形成工程やバンプへのステッチボンディング工程におけるテールカット動作は、いずれもバンプ上でのテールカットとなる。バンプ上でのテールカット動作では、ワイヤの破断面にバンプが影響を及ぼすことから、ワイヤの破断面積が大きくなる。ワイヤ破断部の破断面積が大きくなることで、テールカット時の破断強度が大きくなることから、カットクランパより下部のワイヤ（テール部を含む）に座屈（ワイヤの曲り）が発生しやすくなる。この座屈したワイヤは、次に実施されるボンディングワイヤに現れることで、隣接した異電位ボンディングワイヤとの間でショートの発生原因となる。
【０００６】
バンプの形成工程では例えば特許文献３に記載されているように、ボールを電極パッド上に圧着した後に、ボンディングツールを一旦上昇させてエッジ側に移動させ、ボンディングツールを再度ボールに押し付ける場合もある。このような場合にも、ワイヤの下部には圧着されたボール（バンプ）が存在するため、ワイヤがバンプと圧接されることによって、テールカット時のワイヤの破断面積を十分に小さくすることはできない。バンプへのステッチボンディング工程も同様であり、ボンディングツールをバンプのエッジ側に押し付けたとしても、バンプと圧接されることでワイヤの破断面積が大きくなる。
【特許文献１】特開2002-280412号公報
【特許文献２】特開2004-056021号公報
【特許文献３】特開2004-247674号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、バンプの形成工程やバンプへのステッチボンディング工程におけるテールカット動作時に、ワイヤの破断面積を小さくしてワイヤの破断強度を低下させることを可能にした半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、ボンディングツールに支持されたワイヤの先端にボールを形成する工程と、前記ワイヤの先端に形成された前記ボールを回路基材または半導体素子のボンディングパッド上に圧着して接合する工程と、前記ボンディングパッド上に接合された前記ボールへの加圧状態を維持しつつ、前記ボンディングツールを水平方向に移動させる工程と、前記ボンディングツールを上昇させて前記ワイヤを繰り出す工程と、前記ワイヤをクランプした状態で引き上げて切断し、前記ボンディングパッド上にバンプを形成する工程とを具備することを特徴としている。
【０００９】
本発明の他の態様に係る半導体装置の製造方法は、半導体素子のボンディングパッド上にバンプを形成する工程と、ボンディングツールに支持されたワイヤの先端にボールを形成する工程と、前記ワイヤの先端に形成されたボールを、回路基材のボンディングパッド上にボールボンディングする工程と、前記ワイヤを繰り出してワイヤリングしつつ、前記ボンディングツールを前記バンプ上に移動させる工程と、前記ワイヤを前記バンプにステッチボンディングする工程と、前記バンプにステッチボンディングされた前記ワイヤへの加圧状態を維持しつつ、前記ボンディングツールを水平方向に移動させる工程と、前記ボンディングツールを上昇させて前記ワイヤを繰り出す工程と、前記ワイヤをクランプした状態で引き上げて切断する工程とを具備することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の態様に係る半導体装置の製造方法によれば、バンプ上でのテールカット動作時にワイヤの破断面積を小さくすることができる。これによって、ワイヤの破断強度が低下するため、例えばワイヤの座屈やそれに基づくボンディングワイヤ間でのショート等を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。なお、以下では本発明の実施形態を図面に基づいて説明するが、それらの図面は図解のために提供されるものであり、本発明はそれらの図面に限定されるものではない。
【００１２】
図１は本発明の実施形態による製造方法を適用して作製した半導体装置の構成例を示す断面図である。同図に示す半導体装置１は、素子搭載用の回路基材２を有している。素子搭載用の回路基材２は半導体素子を搭載することが可能で、かつ回路を有するものであればよい。このような回路基材２としては、絶縁基板や半導体基板等の表面や内部に回路を形成した回路基板、あるいはリードフレームのような素子搭載部と回路部とを一体化した基材等を用いることができる。
【００１３】
図１に示す積層型半導体装置１は、素子搭載用回路基材２として回路基板を有している。回路基板２を構成する基板には、樹脂基板、セラミックス基板、ガラス基板等の絶縁基板、あるいは半導体基板等、各種の材料からなる基板を適用することができる。樹脂基板を適用した回路基板としては、一般的な多層銅張積層板（多層プリント配線板）等が挙げられる。回路基板２の上面（素子搭載面）側には、ワイヤボンディング時のボンディングパッドとなる接続パッド３が設けられている。
【００１４】
このような回路基板２の上面には、半導体素子４が接着材層５を介して接着されている。半導体素子４の上面側にはボンディングパッドとなる電極パッド６が設けられており、この電極パッド６はリバースボンディングを適用したボンディングワイヤ７を介して回路基板２の接続パッド３と電気的に接続されている。
【００１５】
ボンディングワイヤ７にリバースボンディングを適用するにあたって、半導体素子４の電極パッド６上には予めバンプ８が形成されている。ボンディングワイヤ７は回路基板２の接続パッド３上にボールボンディングされた後、電極パッド６上に形成されたバンプ８にステッチボンディングされている。図１において、７ａはボールボンディング部を示しており、７ｂはステッチボンディング部を示している。
【００１６】
上述した実施形態の半導体装置１は、例えば以下のようにして作製される。まず、回路基板２上に接着材層５を用いて半導体素子４を接着する。続いて、リバースボンディング工程を実施して、ボンディングワイヤ７で回路基板２の接続パッド３と半導体素子４の電極パッド６とを電気的に接続する。本発明の第１の実施形態による半導体装置の製造方法を適用したリバースボンディング工程について、以下に詳述する。まず、図２Ａないし図２Ｆを参照して、電極パッド６上へのバンプ８の形成工程について説明する。
【００１７】
図２Ａに示すように、ボンディングツール（キャピラリ）１１に支持されたＡｕワイヤ等のワイヤ１２の先端に、Ａｕボール等のボール１３を形成する。次いで、図２Ｂに示すようにボール１３を電極パッド６に圧接し、さらにボール１３に荷重と超音波振動を加えて電極パッド６と接合（圧着）する。このように、ボール１３を電極パッド６に圧着することによってバンプ１４を形成する。ここで、ボンディングツール１１の先端にはチャンファ部１１ａが設けられており、このチャンファ部１１ａをボール１３に押し付けることでバンプ１４の形状（圧着されたボール１３の潰れ形状）等が制御される。
【００１８】
次に、図２Ｃに示すように、ボンディングツール１１を一旦上昇させてバンプ１４（圧着されたボール１３）のエッジ側に移動させた後、ボンディングツール１１をバンプ１４に押し付ける。このボンディングツール１１によるバンプ１４の加圧工程（圧着されたボール１３の再加圧工程）は、例えばバンプ１４に傾斜面を形成してリバースボンディング性等を高める工程であり、必要に応じて実施されるものである。従って、バンプ１４の加圧工程を実施することなく、後述するテールカット工程を実施してもよい。
【００１９】
上記したバンプ１４の加圧工程を実施しても、ワイヤ１２の下部にはバンプ１４が存在しているため、ワイヤ１２がバンプ１４に圧接されることによって、テールカット動作時におけるワイヤ１２の破断面積を十分に小さくすることはできない。図３にバンプ１４の加圧工程を実施した後のバンプ１４とワイヤ１２との接続部分を平面方向に切断した断面図を示す。図３において、領域Ｘ1はバンプ１４とワイヤ１２との接続面積、すなわちテールカット動作時のワイヤ１２の破断に要する面積（要破断面積）を示している。
【００２０】
図３から明らかなように、バンプ１４の加圧工程を実施しただけでは、ワイヤ１２の要破断面積を十分に小さくすることはできない。さらに、テールカット動作時のワイヤ１２の要破断面積はボンディングツール１１のチャンファ部１１ａの位置と密接に関係していることが分かる。そこで、この実施形態においては、図２Ｄおよび図４に示すように、ボンディングツール１１によるバンプ１４への加圧状態を維持しつつ、ボンディングツール１１を水平方向に移動させる。ボンディングツール１１はワイヤ１２をバンプ１４から遠ざける方向、すなわちチャンファ部１１ａがバンプ１４から遠ざかる方向（バンプ１４のエッジ方向もしくはエッジの外側方向）に移動させる。
【００２１】
上述したように、バンプ１４への加圧状態を維持したままボンディングツール１１を水平方向に移動させることによって、ワイヤ１２の要破断面積（図４における領域Ｘ2の面積）を小さくすることが可能となる。ワイヤ１２の要破断面積を減少させるにあたって、バンプ１４（もしくはボール１３）をボンディングツール１１で加圧した後、ボンディングツール１１を垂直方向に移動させることなく水平移動させることが重要である。ボンディングツール１１を一旦上昇させて水平移動させた後に加圧しても、ワイヤ１２を再度バンプ１４に押し付けることになるため、バンプ１４の水平方向への変形に基づいてワイヤ１２の要破断面積を十分に小さくすることができない。
【００２２】
これに対して、バンプ１４への加圧状態を維持したままボンディングツール１１を水平方向に移動させることで、ワイヤ１２とバンプ１４との接続部分を直接的に変形させることができるため、ワイヤ１２の要破断面積（バンプ１４との接続面積）を減少させることが可能となる。ボンディングツール１１の水平移動方向は、ワイヤ１２の要破断面積を小さくする方向であれば特に限定されるものではなく、例えば図５に示すようにボンディングツール１１を斜め方向に水平移動させてもよい。
【００２３】
図４はバンプ１４とチャンファ部１１ａの中心を通る直線に対してチャンファ部１１ａを平行に水平移動させた状態を示している。図５はバンプ１４とチャンファ部１１ａの中心を通る直線に対してチャンファ部１１ａを斜め45°方向に水平移動させた状態を示している。このように、ボンディングツール１１の水平移動方向は、ワイヤ１２の要破断面積を小さくする方向（例えばバンプ１４とチャンファ部１１ａの中心を通る直線を基準とした場合、その直線の両側にそれぞれ90°の範囲内）であればよい。また、ボンディングツール１１を水平方向に移動させるにあたって、高さ方向の動作制御は荷重設定制御および高さ位置設定制御のいずれによって実施してもよい。
【００２４】
ワイヤ１２の要破断面積の減少量は、ボンディングツール１１の移動量、具体的にはチャンファ部１１ａの水平方向への移動量に対応する。チャンファ部１１ａの移動量を大きくするほどワイヤ１２の要破断面積は小さくなるが、チャンファ部１１ａがバンプ１４の外周から外れるほど移動させると、その時点でワイヤ１２が破断してテールの形成が困難になるおそれがある。このため、ボンディングツール１１の水平方向への移動量は、チャンファ部１１ａの一部がバンプ１４と重なった状態を維持するように設定することが好ましい。この範囲内であればワイヤ１２の径等に応じて適宜に設定可能である。
【００２５】
さらに、ボンディングツール１１の水平移動工程を実施するにあたって、図２Ｄに示したようにワイヤ１２を一旦クランパ１５でクランプし、この状態でボンディングツール１１を水平方向に移動させることが好ましい。このように、ワイヤ１２をクランパ１５でクランプした状態でボンディングツール１１を水平移動させることによって、この水平移動時にワイヤ１２が繰り出されることがないため、ワイヤ１２とバンプ１４との接続部分をより確実に変形させることができる。すなわち、ワイヤ１２の要破断面積をより確実に小さくすることが可能となる。
【００２６】
次に、図２Ｅに示すように、ワイヤ１２のクランパ１５によるクランプ状態を一旦解除した後、ボンディングツール１１を上昇させてワイヤ１２を一定量繰り出すことによってテール部１２ａを形成する。この後、図２Ｆに示すように、ワイヤ１２をクランパ１５でクランプした状態で引き上げることによって、ワイヤ１２を切断してバンプ１４（８）を形成する。上述したように、ワイヤ１２とバンプ１４との接続面積、すなわちワイヤ１２の要破断面積はボンディングツール１１の水平移動工程に基づいて十分に減少されているため、ワイヤ１２の破断強度を低下させることができる。
【００２７】
このように、ワイヤ１２のテールカット動作時の直前に破断面積を減少させることによって、テールカット動作時におけるワイヤ１２の破断強度を低下させることができる。これによって、バンプ１４からのワイヤ１２の破断強度がクランパ１５より下方に位置するワイヤ１２やバンプ１４に及ぼす悪影響を抑制することが可能となる。具体的には、テール部１２ａを含むワイヤ１２の座屈（ワイヤ１２の曲がり）やそれに基づく後工程での不良発生等を抑制することができる。
【００２８】
なお、ここでは本発明の実施形態をリバースボンディングに使用するバンプ８の形成に適用した例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、ワイヤのテールカット動作を伴う各種バンプの形成に適用することができる。また、バンプの形成位置は半導体素子の電極パッド（ボンディングパッド）上に限られるものではなく、回路基材のボンディングパッド上であってもよい。さらに、バンプの形状は1層構造に限らず、複数のバンプを多段に積み重ねた多段バンプ等であってもよい。
【００２９】
次に、半導体素子４の電極パッド６上に形成したバンプ８を利用したリバースボンディング工程について、図６Ａおよび図６Ｂを参照して説明する。ここでは本発明の第２の実施形態による半導体装置の製造方法を適用したリバースボンディング工程について詳述する。まず、図２Ａと同様にして、ボンディングツール１１に支持されたワイヤ１２の先端にボール１３を形成し、これを回路基板２の接続パッド３上にボールボンディングする。ボールボンディング工程は通常工程と同様に荷重と超音波振動を加えて実施する。
【００３０】
続いて、ボンディングツール１１からワイヤ１２を繰り出してワイヤリングしつつ、ボンディングツール１１を電極パッド６上のバンプ８の上方に移動させる。次いで、図６Ａに示すように、ワイヤ１２をバンプ８にステッチボンディングする。ステッチボンディングは通常工程と同様に荷重と超音波振動を加えて実施する。ここで、ワイヤ１２をステッチボンディングするにあたって、ボンディングツール１１をバンプ８のエッジ側に加圧したとしても、前述したバンプ１４（８）の形成工程と同様に、ワイヤ１２の要破断面積を十分に小さくすることはできない。
【００３１】
すなわち、ワイヤ１２の下部にはバンプ８が存在しているため、ステッチボンディング時にボンディングツール１１でワイヤ１２を加圧すると、バンプ８自体の形状が変形する。このため、ワイヤ１２の要破断面積を十分に小さくすることはできない。図７にステッチボンディング工程後のバンプ８とワイヤ１２との接合部を一部断面で示す。図７において、領域Ｙ1はテールカット動作時のワイヤ１２の要破断面積を示している。このように、ボンディングツール１１をバンプ８のエッジ側に加圧したとしても、ワイヤ１２をバンプ８にステッチボンディングしただけでは、ワイヤ１２の要破断面積は大きくなる。
【００３２】
そこで、この実施形態においては、図６Ｂおよび図８に示すように、ボンディングツール１１によるワイヤ１２への加圧状態を維持しつつ、ボンディングツール１１のチャンファ部１１ａを水平方向に移動させる。ボンディングツール１１はワイヤリングしたワイヤ１２（ボンディングワイヤ７）とは反対方向、すなわちワイヤ１２をワイヤリングした方向に沿って移動させる。このように、ワイヤ１２への加圧状態を維持したままボンディングツール１１を水平方向に移動させることによって、ワイヤ１２の要破断面積（図８における領域Ｙ2の面積）を十分に小さくすることが可能となる。
【００３３】
この際、バンプ１４（８）の形成工程と同様に、ボンディングツール１１でワイヤ１２を加圧した後、垂直方向に移動させることなく水平移動させることが重要である。これによって、ワイヤ１２とバンプ８との接合部を直接的に変形させることができるため、ワイヤ１２の要破断面積を減少させることが可能となる。ステッチボンディング後におけるボンディングツール１１の水平移動方向は、ワイヤ１２の要破断面積を小さくする方向であれば特に限定されるものではなく、例えば図９に示すようにボンディングツール１１を斜め方向に水平移動させてもよい。
【００３４】
図８はバンプ８とチャンファ部１１ａの中心を通る直線に対してチャンファ部１１ａを平行に水平移動させた状態を示している。図９はバンプ８とチャンファ部１１ａの中心を通る直線に対してチャンファ部１１ａを斜め45°方向に水平移動させた状態を示している。このように、ボンディングツール１１の水平移動方向は、ワイヤ１２の要破断面積を小さくする方向（例えばバンプ８とチャンファ部１１ａの中心を通る直線を基準とした場合、その直線の両側にそれぞれ90°の範囲内）であればよい。また、ボンディングツール１１を水平方向に移動させるにあたって、高さ方向の動作制御はバンプ８の形成工程と同様に、荷重設定制御および高さ位置設定制御のいずれによって実施してもよい。
【００３５】
ワイヤ１２の要破断面積の減少量は、ボンディングツール１１の移動量、具体的にはチャンファ部１１ａの水平方向への移動量に対応する。チャンファ部１１ａの移動量を大きくするほどワイヤ１２の要破断面積は小さくなるが、チャンファ部１１ａがバンプ８の外周から外れるほど移動させると、その時点でワイヤ１２が破断してテールの形成が困難になるおそれがある。このため、ボンディングツール１１の水平方向への移動量は、チャンファ部１１ａの一部がバンプ８と重なった状態を維持するように設定することが好ましい。この範囲内であればワイヤ１２の径等に応じて適宜に設定可能である。
【００３６】
さらに、ボンディングツール１１の水平移動工程を実施するにあたって、図６Ｂに示したようにワイヤ１２を一旦クランパ１５でクランプし、この状態でボンディングツール１１を水平方向に移動させることが好ましい。このように、ワイヤ１２をクランパ１５でクランプした状態でボンディングツール１１を水平方向に移動させることによって、この水平移動時にワイヤ１２が繰り出されることがないため、ワイヤ１２の要破断面積をより確実に減少させることが可能となる。
【００３７】
次に、バンプ８の形成工程と同様に、ワイヤ１２のクランパ１５によるクランプ状態を一旦解除した後、ボンディングツール１１を上昇させてワイヤ１２を一定量繰り出してテール部を形成する。この後、ワイヤ１２をクランパ１５でクランプした状態で引き上げることによって、ワイヤ１２を切断してボンディングワイヤ７を形成する。上述したように、ワイヤ１２の要破断面積はボンディングツール１１の水平移動工程に基づいて十分に減少しているため、テールカット動作時におけるワイヤ１２の破断強度を低下させることができる。従って、ワイヤ１２の破断強度がクランパ１５より下方に位置するワイヤ１２に及ぼす悪影響を抑制することが可能となる。
【００３８】
具体的には、テール部を含むワイヤ１２の座屈を抑制することができる。クランパ１５より下方のワイヤ１２に座屈が生じると、この座屈による曲がりが次のボンディングワイヤに現れるため、隣接した異電位ボンディングワイヤとの間でショートが生じやすくなる。この実施形態ではワイヤ１２の破断面積を小さくして破断強度を低下させているため、ワイヤ１２に座屈を生じさせるおそれが大幅に減少する。従って、ワイヤ１２の座屈によるボンディングワイヤ７間でのショート等を有効に抑制することが可能となる。
【００３９】
上述した本発明の実施形態によれば、半導体素子４の電極パッド６上へのバンプ８の形成工程やリバースボンディングにおけるバンプ８へのステッチボンディング工程等のバンプ８上でのテールカット動作を伴う工程において、テールカット時のワイヤ１２の破断面積を小さくして破断強度を低下させているため、ワイヤ１２を適切な引張り力で切断することができる。従って、テールカット動作に伴うワイヤ１２の座屈等を抑制することができ、半導体装置１の製造歩留りや信頼性等を高めることが可能となる。
【００４０】
なお、ここでは本発明の半導体装置の製造方法を、リバースボンディングを適用した半導体装置の製造に適用した実施形態について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、半導体素子や回路基材のボンディングパッド上へのバンプの形成工程やバンプへのステッチボンディング工程のようなバンプ上でのテールカット動作を伴う工程を含む半導体装置の製造工程に適用可能である。また、半導体装置の構成も特に限定されるものではなく、複数の半導体素子を積層して構成した半導体装置の製造工程等にも、本発明を適用可能であることは言うまでもない。さらに、本発明の実施形態は本発明の技術的思想の範囲内で拡張もしくは変更することができ、この拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態による製造方法を適用して作製した半導体装置の構成を示す図である。
【図２Ａ】図１に示す半導体装置の製造工程を示す図であって、ワイヤ先端へのボール形成工程を示す断面図である。
【図２Ｂ】図１に示す半導体装置の製造工程を示す図であって、電極パッド上へのボールの圧着工程を示す断面図である。
【図２Ｃ】図１に示す半導体装置の製造工程を示す図であって、圧着したボールの再加圧工程を示す断面図である。
【図２Ｄ】図１に示す半導体装置の製造工程を示す図であって、ボンディングツールの水平移動工程を示す断面図である。
【図２Ｅ】図１に示す半導体装置の製造工程を示す図であって、ワイヤのテール形成工程を示す断面図である。
【図２Ｆ】図１に示す半導体装置の製造工程を示す図であって、ワイヤの切断工程を示す断面図である。
【図３】圧着ボールの再加圧工程後におけるワイヤの要破断面積を示す図である。
【図４】バンプ形成工程におけるボンディングツールの水平移動工程および工程後のワイヤの要破断面積を示す図である。
【図５】図４に示すボンディングツールの水平移動工程の変形例を示す図である。
【図６Ａ】図１に示す半導体装置の製造工程を示す図であって、バンプ上へのワイヤのステッチボンディング工程を示す断面図である。
【図６Ｂ】図１に示す半導体装置の製造工程を示す図であって、ボンディングツールの水平移動工程を示す断面図である。
【図７】ワイヤのステッチボンディング工程後におけるワイヤの要破断面積を示す図である。
【図８】ステッチボンディング工程におけるボンディングツールの水平移動工程および工程後のワイヤの要破断面積を示す図である。
【図９】図８に示すボンディングツールの水平移動工程の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…半導体装置、２…回路基板、３…接続パッド、４…半導体素子、６…電極パッド、７…ボンディングワイヤ、８，１４…バンプ、１１…ボンディングツール、１１ａ…チャンファ部、１２…ワイヤ、１２ａ…テール部、１３…ボール、１５…クランパ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディングツールに支持されたワイヤの先端にボールを形成する工程と、
前記ワイヤの先端に形成された前記ボールを回路基材または半導体素子のボンディングパッド上に圧着して接合する工程と、
前記ボンディングパッド上に接合された前記ボールへの加圧状態を維持しつつ、前記ボンディングツールを水平方向に移動させる工程と、
前記ボンディングツールを上昇させて前記ワイヤを繰り出す工程と、
前記ワイヤをクランプした状態で引き上げて切断し、前記ボンディングパッド上にバンプを形成する工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記ボールの圧着工程後に前記ボンディングツールを一旦上昇させて前記ボールのエッジ側に移動させ、前記ボンディングツールを前記ボールに押し付けた後、この加圧状態を維持しつつ前記ボンディングツールの水平移動工程を実施することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
前記バンプを前記半導体素子のボンディングパッド上に形成する工程と、
前記ボンディングツールに支持された前記ワイヤの先端にボールを形成する工程と、
前記ワイヤの先端に形成された前記ボールを、前記回路基材のボンディングパッド上にボールボンディングする工程と、
前記ワイヤを繰り出してワイヤリングしつつ、前記ボンディングツールを前記バンプ上に移動させる工程と、
前記ワイヤを前記バンプにステッチボンディングする工程と、
前記バンプにステッチボンディングされた前記ワイヤへの加圧状態を維持しつつ、前記ボンディングツールを水平方向に移動させる工程と、
前記ボンディングツールを上昇させて前記ワイヤを繰り出す工程と、
前記ワイヤをクランプした状態で引き上げて切断する工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
半導体素子のボンディングパッド上にバンプを形成する工程と、
ボンディングツールに支持されたワイヤの先端にボールを形成する工程と、
前記ワイヤの先端に形成されたボールを、回路基材のボンディングパッド上にボールボンディングする工程と、
前記ワイヤを繰り出してワイヤリングしつつ、前記ボンディングツールを前記バンプ上に移動させる工程と、
前記ワイヤを前記バンプにステッチボンディングする工程と、
前記バンプにステッチボンディングされた前記ワイヤへの加圧状態を維持しつつ、前記ボンディングツールを水平方向に移動させる工程と、
前記ボンディングツールを上昇させて前記ワイヤを繰り出す工程と、
前記ワイヤをクランプした状態で引き上げて切断する工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の半導体装置の製造方法において、
前記ワイヤをクランプした状態で前記ボンディングツールの水平移動工程を実施し、前記ワイヤのクランプを解除した後に前記ボンディングツールを上昇させて前記ワイヤを繰り出すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
ボンディングツールに支持されたワイヤの先端にボールを形成する工程と、
前記ワイヤの先端に形成された前記ボールを回路基材または半導体素子のボンディングパッド上に圧着して接合する工程と、
前記ボンディングパッド上に接合された前記ボールへの加圧状態を維持しつつ、前記ボンディングツールを水平方向に移動させる工程と、
前記ボンディングツールを上昇させて前記ワイヤを繰り出す工程と、
前記ワイヤをクランプした状態で引き上げて切断し、前記ボンディングパッド上にバンプを形成する工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記ボールの圧着工程後に前記ボンディングツールを一旦上昇させて前記ボールのエッジ側に移動させ、前記ボンディングツールを前記ボールに押し付けた後、この加圧状態を維持しつつ前記ボンディングツールの水平移動工程を実施することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
前記バンプを前記半導体素子のボンディングパッド上に形成する工程と、
前記ボンディングツールに支持された前記ワイヤの先端にボールを形成する工程と、
前記ワイヤの先端に形成された前記ボールを、前記回路基材のボンディングパッド上にボールボンディングする工程と、
前記ワイヤを繰り出してワイヤリングしつつ、前記ボンディングツールを前記バンプ上に移動させる工程と、
前記ワイヤを前記バンプにステッチボンディングする工程と、
前記バンプにステッチボンディングされた前記ワイヤへの加圧状態を維持しつつ、前記ボンディングツールを水平方向に移動させる工程と、
前記ボンディングツールを上昇させて前記ワイヤを繰り出す工程と、
前記ワイヤをクランプした状態で引き上げて切断する工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
半導体素子のボンディングパッド上にバンプを形成する工程と、
ボンディングツールに支持されたワイヤの先端にボールを形成する工程と、
前記ワイヤの先端に形成されたボールを、回路基材のボンディングパッド上にボールボンディングする工程と、
前記ワイヤを繰り出してワイヤリングしつつ、前記ボンディングツールを前記バンプ上に移動させる工程と、
前記ワイヤを前記バンプにステッチボンディングする工程と、
前記バンプにステッチボンディングされた前記ワイヤへの加圧状態を維持しつつ、前記ボンディングツールを水平方向に移動させる工程と、
前記ボンディングツールを上昇させて前記ワイヤを繰り出す工程と、
前記ワイヤをクランプした状態で引き上げて切断する工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の半導体装置の製造方法において、
前記ワイヤをクランプした状態で前記ボンディングツールの水平移動工程を実施し、前記ワイヤのクランプを解除した後に前記ボンディングツールを上昇させて前記ワイヤを繰り出すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−２６６０６２（Ｐ２００７−２６６０６２Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−８５４７２（Ｐ２００６−８５４７２）
【出願日】平成１８年３月２７日（２００６．３．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２７日（２００６．３．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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