半導体製造装置
【課題】半導体チップ及びポストの両方のワイヤ接合部分を同時に接合することで接合時間を短縮し、保守が容易な高生産性の半導体製造装置を提供する。
【解決手段】半導体チップと実装部品とにワイヤを超音波接合する超音波工具を備えた半導体製造装置であって、前記超音波工具は、前記半導体チップに向けて突出して設けられ、前記ワイヤの一部を保持し前記一部を前記半導体チップに加圧しつつ超音波を印加可能とする第１突起部と、前記実装部品に向けて突出して設けられ、前記ワイヤの他の一部を保持し前記他の一部を加圧しつつ超音波を印加可能とする第２突起部と、を有することを特徴とする半導体製造装置が提供される。
【解決手段】半導体チップと実装部品とにワイヤを超音波接合する超音波工具を備えた半導体製造装置であって、前記超音波工具は、前記半導体チップに向けて突出して設けられ、前記ワイヤの一部を保持し前記一部を前記半導体チップに加圧しつつ超音波を印加可能とする第１突起部と、前記実装部品に向けて突出して設けられ、前記ワイヤの他の一部を保持し前記他の一部を加圧しつつ超音波を印加可能とする第２突起部と、を有することを特徴とする半導体製造装置が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤによって半導体チップとポストとが接続された構造の半導体装置がある。このような半導体装置を製造する場合は、例えば、まず、超音波振動するボンディングツールにセットしたワイヤをチップに加圧し、振動を印加することでワイヤをチップに接合した後、ボンディングツールを上昇させ、ボンディングツールをポストの位置まで上下左右方向に移動することでループを形成し、そして、ワイヤをポストに加圧し、振動を印加することでワイヤをポストに接合し、しかる後にワイヤを切断することで、ワイヤの接合が完了する。このような方法では、チップ接合部とポスト接合部とを別々に接合していたため、ワイヤ接合工程にかかる時間が長く、生産性が悪かった。また、ワイヤの電気抵抗を低下させるために、ワイヤの直径を大きくすると、接合時間はさらに長くなり、生産性がさらに低下する。
【０００３】
さらに、このようにワイヤのループを形成しながらワイヤを接合するこのような装置は機構が複雑であり、装置の保守が難しいため装置の生産性が低く、結果として半導体装置のコストを上昇させていた。
【０００４】
なお、特許文献１には、半導体チップの上面電極とリードフレームのリード端子とを板または帯状の接続導体で同時に接合する超音波接合治具に関する技術が開示されている。
【特許文献１】特許第３７５３４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、半導体チップ及びポストの両方にワイヤを同時に接合する半導体製造装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、半導体チップと実装部品とにワイヤを超音波接合する超音波工具を備えた半導体製造装置であって、前記超音波工具は、前記半導体チップに向けて突出して設けられ、前記ワイヤの一部を保持し前記一部を前記半導体チップに加圧しつつ超音波を印加可能とする第１突起部と、前記実装部品に向けて突出して設けられ、前記ワイヤの他の一部を保持し前記他の一部を加圧しつつ超音波を印加可能とする第２突起部と、を有することを特徴とする半導体製造装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、半導体チップ及びポストの両方にワイヤを同時に接合する半導体製造装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
また、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００９】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造及び作用を例示する模式図である。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造を例示する模式的斜視図である。
図２に表したように、本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置１０においては、半導体チップと、ポストなどの実装部品と、に、ワイヤを超音波接合するための超音波工具１１０を備えている。本具体例の半導体製造装置１０においては、超音波工具１１０は略円筒形状を有しているが、本発明はこれには限らず、各種の多角柱形状等、その形状は任意である。そして、超音波工具１１０の一端は、超音波ホーン１７０に接合されており、例えば、超音波工具１１０の円筒の軸方向に対して平行な方向に振動する。
そして、超音波工具１１０の他端の下面には、ワイヤを保持し、ワイヤをチップとポストに超音波接合する突出部１１２が設けられている。
【００１０】
超音波工具１１０は、例えば、鉄、ステンレスなど各種の金属や合金材料や、セラミック材料で形成することができる。なお、超音波工具１１０の材料によって、超音波工具１１０の長さや太さなどを適切に設計し、超音波ホーン１７０から突出部１１２に効率的に超音波を伝えられることができる。
【００１１】
図１は、突出部１１２を部分的に拡大して表し、図１（ａ）は、図２に例示した半導体製造装置１０における超音波工具１１０の突出部１１２をＡ方向からみた平面図（正面図）であり、図１（ｂ）は、図１（ｃ）のＰ−Ｐ線断面図、図１（ｃ）〜（ｅ）は、突出部１１２を図２のＢ方向からみた側面図であり、同時に半導体製造装置１０の作用も例示している。
図１（ａ）、（ｃ）に表したように、超音波工具１１０（の突出部１１２）の下面は、半導体チップ１４０のチップ電極１４５及び実装部品１５９（ポスト１５０）に対向する面である。そして、図１（ａ）に表したように、突出部１１２の下面には、ワイヤ１２０をガイドして保持する突起部１３０が設けられている。
超音波工具１１０の突出部１１２の下面には、半導体チップ１４０に向けて突出する第１突起部１３１と、ポスト１５０に向けて突出する第２突起部１３２と、が設けられている。すなわち、図１（ｃ）に表したように、突起部１３０は、半導体チップ１４０のチップ電極１４５及びポスト１５０に対向する部分に対応する離間した２箇所に設けられた第１突起部１３１と第２突起部１３２とを含む。
具体的には、半導体チップ１４０のチップ電極１４５側には、第１突起部１３１が２つ設けられ、１対となる。また、ポスト１５０側には、第２突起部１３２が２つ設けられ、１対となる。そして、１対の第１突起部１３１は、ワイヤ１２０の一部を保持し、この一部を半導体チップに加圧しつつ超音波を印加することができる。また、１対の第２突起部１３２は、ワイヤ１２０の他の一部を保持し、この他の一部を加圧しつつ超音波を印加することができる。
【００１２】
なお、図１（ｃ）に例示したように、半導体製造装置１０においては、ポスト１５０側には、１対の第２突起部１３２が１組設けられているのに対し、半導体チップ１４０側には、１対の第１突起部１３１が、ワイヤ１２０の軸方向に沿って４組設けられている。ただし、本発明はこれに限らず、第１突起部１３１及び第２突起部１３２のそれぞれの組みの数は任意である。すなわち、第１突起部１３１と第２突起部１３２の両方とも１組ずつ設けることもでき、また、第１突起部１３１を１組とし、第２突起部１３２を複数とすることもできる。さらには、第１突起部１３１と第２突起部１３２の両方を複数組設けることができる。
また、図１（ｃ）に例示したように、本具体例においては、第１突起部１３１の１つの長さ（ワイヤ１２０の軸に対して平行な方向の長さ）よりも、第２突起部１３２の長さは長い。ただし、本発明はこれに限らず、第１突起部１３１の長さと第２突起部１３２の長さを同じとしても良く、さらに、第１突起部１３１の長さを第２突起部１３２の長さよりも長くしても良い。さらに、第１突起部１３１と第２突起部１３２とで、断面形状を変えることもできる。
【００１３】
そして、図１（ｃ）に表したように、本実施形態に係る半導体製造装置１０に用いられるワイヤ１２０は、予めループ１２２が設けられて所定の長さに切断された、断面が略円形（楕円形も含む）または、多角形状を有しており、突起部１３０（第１突起部１３１及び第２突起部１３２）のワイヤ１２０に面する面は、このワイヤ１２０の断面形状（外周の形状）に適合する形状を有しており、ワイヤ１２０が突起部１３０に適正にガイドされるようにすることができる。
【００１４】
第１突起部１３１と第２突起部１３２との間の超音波工具１１０の突出部１１２の下面には、ワイヤ１２０のループ１２２が格納可能なように第１突起部１３１及び第２突起部１３２よりも凹状に後退した凹部１１３が設けられている。この凹部１１３は、少なくとも第１突起部１３１及び第２突起部１３２よりも、半導体チップ１４０からみて遠い方向に後退した部分を有している。これにより、ワイヤ１２０のループ１２２を格納できる。
【００１５】
なお、この凹部１１３は、第１突起部１３１と第２突起部１３２よりも相対的に凹状になっていれば良く、凹部１１３は、突出部１１２の第１突起部１３１及び第２突起部１３２が設けられている面と同じ面上にあっても良く、突出部１１２の第１突起部１３１及び第２突起部１３２が設けられている面からさらに凹状に窪ませて（後退させて）形成されていても良い。さらに、第１突起部１３１及び第２突起部１３２よりも相対的に凹状であればよいので、例えばこれら突起部１３１、１３２の突起の高さが高い場合には、凹部１１３は、突出部１１２の第１突起部１３１及び第２突起部１３２が設けられている面よりも半導体チップ１４０側に突出して設けられていても良い。
【００１６】
なお、後述するように、超音波工具１１０に突出部が設けられず、第１突起部１３１及び第２突起部１３２が超音波工具１１０に直接設けられる場合には、凹部１１３は、超音波工具１１０の第１突起部１３１及び第２突起部１３２が設けられている面と同じ面上にあっても良く、第１突起部１３１及び第２突起部１３２が設けられている面からさらに凹状に窪ませて（後退させて）形成されていても良く、さらに、例えばこれら突起部１３１、１３２の突起の高さが高い場合には、凹部１１３は、超音波工具１１０の第１突起部１３１及び第２突起部１３２が設けられている面よりも半導体チップ１４０側に突出して設けられていても良い。
【００１７】
そして、凹部１１３には、超音波工具１１０の中を貫通する配管１１４が開口しており、これにより、ワイヤ１２０を例えば真空等によって吸引して保持することができる。なお、配管１１４は、図２に例示したように、例えば超音波工具１１０の円筒の側面に設けられた吸引口１１６と連通し、吸引口１１６を減圧配管や吸引ポンプ（図示しない）に接続することによって、凹部１１３に設けられた開口部１１５でワイヤ１２０を吸引して保持することができる。この開口部１１５が、ワイヤ１２０を吸着する吸着部１１９となる。すなわち、超音波工具１１０は、第１突起部１３１と第２突起部１３２との間（凹部１１３）に設けられ、ループ１２２を吸着する吸着部１１９（開口部１１５）をさらに有する。
なお、図１（ｂ）に表したように、凹部１１３において、配管１１４の開口部１１５（吸着部１１９）には、凹部１１３の面よりも配管１１４の奥側に向けて、ワイヤ１２０の外形の一部に適合するように、ワイヤ１２０の延在方向に沿って僅かに掘られた溝１１７が設けられており、この溝１１７によってワイヤ１２０を効率的に吸着できるようになっている。ただし、この溝１１７は必要に応じて設ければ良く、省略しても良い。
【００１８】
このように、本実施形態に係る半導体製造装置１０においては、超音波工具１１０は、半導体チップ１４０に対向する面に設けられ、ワイヤ１２０の一端を挟むように保持し、その一端を加圧しながら超音波を印加可能とする第１突起部１３１と、実装部品１５９（ポスト１５０）に対向する面に設けられ、ワイヤ１２０の他端を挟むように保持し、その他端を加圧しながら超音波を印加可能とする第２突起部１３２と、を有する。
【００１９】
このような構造を有する半導体製造装置１０の作用を説明する。
図１（ｃ）に表したように、半導体製造装置１０の超音波工具１１０の突出部１１２の第１突起部１３１、及び、第２突起部１３２によって、所定形状のループ１２２を有するワイヤ１２０をガイドし、配管１１４の開口部１１５で吸引することによって、ワイヤ１２０を保持する。この時、凹部１１３内にワイヤ１２０のループ１２２を格納できるので、ループ１２２の形状を損なうことなくワイヤ１２０を保持することができる。
【００２０】
そして、図１（ｄ）に表したように、ワイヤ１２０を保持した超音波工具１１０を、半導体チップ１４０のチップ電極１４５及びポスト１５０に対して加圧しつつ、超音波振動を印加することで、チップ電極１４５（半導体チップ１４０）とポスト１５０とにワイヤ１２０を同時に接合させる。なお、この時、超音波の振動方向は、超音波工具１１０と超音波ホーン１７０の接合面に対して垂直方向、すなわち、図１（ｄ）の矢印で例示した方向に振動させることができる。
【００２１】
そして、図１（ｅ）に例示したように、配管１１４の中を大気圧に戻して超音波工具１１０のワイヤ１２０の保持力を解除して、超音波工具１１０を上方に移動させる。
【００２２】
このように、本実施形態に係る半導体製造装置１０においては、超音波工具１１０の突出部１１２に、突起部１３０（第１突起部１３１及び第２突起部１３２）を設け、さらに、ワイヤ１２０を配管１１４の開口部１１５で吸着することにより、精度良く保持し、半導体チップ１４０とポスト１５０の上に位置精度良くワイヤ１２０を配置することができる。そして、突起部１３０（第１突起部１３１及び第２突起部１３２）によって、ワイヤ１２０の一端と他端とに、加圧しながら超音波を印加することができ、半導体チップ１４０とポスト１５０とにワイヤ１２０を同時に接合できる。
【００２３】
本実施形態に係る半導体製造装置１０によれば、半導体チップ及びポストの両方のワイヤ接合部分を同時に接合することで接合時間を短縮し、保守が容易な高生産性の半導体製造装置を提供できる。
なお、本実施形態に係る半導体製造装置において使用されるワイヤは、例えば、アルミニウム、銅、金等各種の導電性材料及びそれらの合金を用いることができる。
【００２４】
なお、ループ１２２を吸着する吸着部１１９（開口部１１５）は必要によって設けることができ、例えば、ワイヤの材質や形状、第１突起部１３１と第２突起部１３２のワイヤ１２０に対向する面の形状等によっては、第１突起部１３１と第２突起部１３２とでワイヤ１２０を保持することができ、この場合は、吸着部１１９を省略することができる。これの場合は、装置が簡単になり装置が低コスト化できる。
【００２５】
（比較例）
図３は、比較例の半導体製造装置の要部の構造及び動作を例示する模式図である。
図３（ａ）、（ｂ）は、比較例の半導体製造装置９０のそれぞれ正面図及び側面図である。図３（ｃ）〜（ｈ）は、半導体製造装置９０の動作を例示する側面図である。
図３（ａ）、（ｂ）に表したように、比較例の半導体製造装置９０の加工部ユニット２３０には、超音波工具２２０が設けられ、超音波工具２２０の先端部分に隣接して、ガイドホルダ２５０に支持されたワイヤガイド２４０が設けられている。また、超音波工具２２０のワイヤガイド２４０と反対側の側面にはワイヤカッター２６０が設けられている。そして、超音波工具２２０の先端にワイヤ１２０が保持される。
【００２６】
このような構造の比較例の半導体製造装置９０においては、図３（ｃ）に表したように、まず、加工部ユニット２３０を半導体チップ１４０に向けて下降させる。
そして、図３（ｄ）に表したように、まず、ワイヤ１２０を半導体チップ１４０へ加圧しながら超音波振動を印加して、ワイヤ１２０をチップへ接合する。
その後、図３（ｅ）に表したように、加工部ユニット２３０を上昇しつつ、ポスト１５０の上方に向けて移動させる。
そして、図３（ｆ）に表したように、一端上方向に移動した後に下方向に移動することでループ１２２を形成し、そして、ポスト１５０に向けて加工部ユニット２３０を下降させ、ワイヤ１２０を加圧しながら超音波振動を印加することでワイヤ１２０とポスト１５０を接合する。
その後、図３（ｇ）に表したように、ワイヤカッター２６０を下降させてワイヤ１２０をカットする。
そして、図３（ｈ）の表したように、加工部ユニット２３０を上昇させる。
このようにして、１回のワイヤ１２０の接合工程が完了する。
【００２７】
このような方法では、半導体チップ１４０との接合部とポスト１５０との接合部とを、順次的に別々に接合していたため、ワイヤ接合工程にかかる時間が長く、生産性が悪い。また、ワイヤの電気抵抗を低下させるために、ワイヤの直径を大きくすると、ループ形成のための河口部ユニットの移動速度を低下させたり、２回の超音波振動の印加時間がそれぞれ長くなるため、結果としてワイヤの接合工程時間がさらに長くなり、生産性がさらに低下する。
【００２８】
さらに、ワイヤループを形成しながらワイヤを接合するこのような装置は複雑であり、装置の保守が難しいため装置の生産性が低く、結果として半導体装置のコストを上昇させていた。
【００２９】
これに対して、本実施形態に係る半導体製造装置１０では、超音波工具１１０の突出部１１２に、第１突起部１３１及び第２突起部を設け、ワイヤ１２０を位置合わせした状態で、精度良く保持し、半導体チップ１４０とポスト１５０の上に位置精度良くワイヤ１２０を配置することができる。そして、第１突起部１３１及び第２突起部１３２によって、ワイヤ１２０の一端及び他端の２箇所に、加圧しながら超音波を印加することができ、半導体チップ１４０とポスト１５０とにワイヤ１２０を同時に接合できる。また、ワイヤの直径を大きくした場合も、ループ形成をせず、また、超音波振動の印加回数は１回であるため、接合工程時間はあまり長くならない。
【００３０】
これにより、本実施形態に係る半導体製造装置１０によれば、半導体チップ及びポストの両方のワイヤ接合部分を同時に接合することで接合時間を短縮し、保守が容易な高生産性の半導体製造装置を提供できる。これにより、ワイヤを接合するための半導体製造装置の台数を削減できる。
また、本実施形態に係る半導体製造装置１０は、ループ１２２を形成する機構を省略できるので装置構成が簡単となり、保守も容易となり、結果として半導体装置を低コストにできる。
このように、本実施形態に係る半導体製造装置１０では、超音波工具１１０の半導体チップ１４０とポスト１５０とに対向する部分に、ワイヤ１２０を保持し、超音波接合時にはワイヤを加圧しつつ超音波振動をワイヤ１２０に印加する突起部１３０（第１突起部１３１及び第２突起部１３２）を設けることで、ワイヤ１２０を半導体チップ１４０とポスト１５０とに同時に精度良く接合することができる。そして、凹部１１３を設けることにより、ワイヤ１２０のループ１２２の形状を損なうことなくワイヤ１２０を保持し、接合させることができる。
【００３１】
図４は、本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置における突起部の構造を例示する模式的断面図である。
すなわち、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、突起部１３０の各種の変形例を表しており、例えば、図２に例示した半導体製造装置１０における超音波工具１１０の突出部１１２をＡ方向からみた平面図（正面図）である。
【００３２】
図４（ａ）に例示したように、突起部１３０（第１突起部１３１及び第２突起部１３２）の断面形状は、例えば台形とすることができる。すなわち、１対の台形状の突起部１３０によって、その間にワイヤを挟むようにして、位置合わせした状態でワイヤを保持することができる。
また、図４（ｂ）に表したように、突起部１３０の断面形状は、三角形等の多角形でも良く、また、図示しない矩形の形状でも良い。
また、図４（ｃ）に表したように、２つの突起部１３０の内側面が連なって、略円筒状の一部となる曲面形状でも良い。
すなわち、突起部１３０は、ワイヤ１２０を位置合わせできれば良く、突起部１３０の形状は任意である。
【００３３】
図５は、本発明の第１の実施形態に係る変形例の半導体製造装置の構造を例示する模式図である。
すなわち、図５（ａ）は、例えば、図２に例示したＡ方向からみた平面図（正面図）であり、図５（ｂ）は、Ｂ方向からみた側面図である。
図５に表したように、本実施形態の変形例の半導体製造装置１１においては、突出部１１２が設けられていない。すなわち、本実施形態に係る変形例の半導体製造装置１１においては、超音波工具１１０の下面（半導体チップ１４０とポスト１５０）に対向する面に突起部１３０（第１突起部１３１及び第２突起部１３２）が直接設けられている。この場合は、超音波工具１１０の下面の突起部１３０どうしの間の超音波工具１１０の下面に、凹部１１３が直接設けられる。
図２に例示した超音波工具１１０は、円筒形を有していたが、超音波工具１１０の形状はこれに限らず、任意の形状を取ることができ、超音波工具１１０の形状によっては、突出部１１２は省略できる。
この場合も、凹部１１３は、第１突起部１３１と第２突起部１３２とを設けることによって、第１突起部１３１と第２突起部１３２よりも相対的に凹状になっていても良いし、また、超音波工具１１０の下面からさらに凹状に窪ませて（後退させて）形成しても良い。このように、本実施形態に係る半導体製造装置においては、突出部１１２は必要に応じて設ければ良い。
【００３４】
（第２の実施の形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造を例示する模式図である。
すなわち、図６（ａ）は側面図（例えば図２のＢ方向からみた時の図）であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ線断面図であり、図６（ｃ）は図６（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。また、図６（ｄ）は、変形例の半導体製造装置の図６（ａ）のＣ−Ｃ線断面に相当する断面図である。
図６に表したように、第２の実施形態に係る半導体製造装置２０では、図１、図２に例示した半導体製造装置１０に対して、突出部１１２の下面（半導体チップ１４０及びポスト１５０に対向する面）の凹部１１３に、ワイヤガイド部１６０が設けられている。これ以外の構成は半導体製造装置１０と同様とすることができる。
【００３５】
図６（ｂ）に表したように、この場合のワイヤガイド部１６０は、凹部１１３から下方に突出した１対の突出部からなり、突出部どうしの間の形状は、図６（ｂ）に例示したように、円形の一部の形状となっている。なお、図６（ａ）に表したように、ワイヤガイド部１６０となる１対の突出部は、凹部１１３からは突出しているが、第１突起部１３１及び第２突起部１３２よりは下方（半導体チップ１４０側の方向）に突出していない。
このようにワイヤガイド部１６０のワイヤ１２０に対向する面の形状は、ワイヤ１２０の断面形状（外周の形状）に適合する形状とすることができる。そして、このワイヤガイド部１６０の間に上に説明した配管１１４の開口部１１５が設けられており、これにより、ワイヤガイド部１６０でワイヤ１２０のループ１２２をガイドした状態で、ワイヤ１２０を吸着することで、ワイヤ１２０を高精度に保持することができる。
【００３６】
また、ワイヤガイド部１６０は、凹部１１３から下方に突出した部分を設けるのではなく、例えば図２（ｂ）に例示した溝１１７の深さを深くすることによっても設けることができる。この際、溝１１７の深さは、例えばワイヤ１２０の径の半分程度以上の深さとすることができる。すなわち、この場合は、ワイヤガイド部１６０は凹形状となる。
【００３７】
すなわち、半導体製造装置２０においては、超音波工具１１０は、図６（ｃ）に例示した既に説明した突起部１３０（第１突起部１３１及び第２突起部１３２）に加え、第１突起部１３１と第２突起部１３２との間に設けられ、ループ１２２を挟む凸形状または凹形状を有し、ループ１２２を保持するワイヤガイド部１６０をさらに有する。
【００３８】
これにより、本実施形態に係る半導体製造装置２０では、第１突起部１３１及び第２突起部１３２によってワイヤ１２０の一端と他端を位置合わせした状態で保持し、さらに、ワイヤガイド部１６０によってワイヤ１２０のループ１２２を位置合わせした状態で保持し、吸着することで、さらに精度良く保持することができる。これにより、半導体チップ１４０とポスト１５０の上にワイヤ１２０をさらに位置精度良く配置することができる。そして、第１突起部１３１及び第２突起部１３２によって、ワイヤ１２０の一端と他端の２箇所に、加圧しながら超音波を印加することができ、半導体チップ１４０とポスト１５０とにワイヤ１２０を同時に接合できる。
【００３９】
これにより、本実施形態に係る半導体製造装置１０によれば、半導体チップ及びポストの両方のワイヤ接合部分を同時に、さらに高精度で接合することで接合時間を短縮し、保守が容易な高生産性の半導体製造装置が提供できる。
【００４０】
なお、ワイヤガイド部１６０の断面形状は、図６（ｂ）に例示したように、用いるワイヤの断面形状に適合させた円弧（楕円の円弧も含む）とすることができる。この場合、円（楕円を含む）の約半周の円弧とすることで、効率的にワイヤ１２０を吸着し、保持することができる。すなわち、このような形状とすることで、ワイヤガイド部１６０とワイヤ１２０とが面で接触することができるので、ワイヤ１２０の位置精度とワイヤの保持力を高めることができる。
【００４１】
ただし、本発明はこれには限らず、ワイヤガイド部１６０のワイヤ１２０に対向する側の断面形状は、直線状としても良い。
図６（ｄ）に表したように、変形例の半導体製造装置においては、ワイヤガイド部１６０は、凹部１１３の配管１１４の開口部１１５に沿って設けられた断面が台形状の突起部で構成されている。このように、ワイヤガイド部１６０が台形状の突起部である場合は、ワイヤガイド部１６０の先端どうしの距離が開くので、ワイヤ１２０をワイヤガイド部１６０で挟むようにして受け入れる際に、ワイヤ１２０の位置ずれの許容を拡大することができる。ただし、この場合は、ワイヤガイド部１６０とワイヤ１２０とが、ワイヤ１２０の軸方向に沿った線状で接触するので、ワイヤガイド部１６０がワイヤ１２０を吸着する力は、ワイヤガイド部１６０の断面形状が円弧状である場合に比べて低下する。しかし、この場合も、配管１１４内の真空度を調整することによって、実用上十分な吸着力を得ることができる。
このように、ワイヤガイド部１６０のワイヤ１２０に対向する側の形状は、用いるワイヤ１２０の断面形状に適合させ、実用的なワイヤ１２０の位置精度を実現しつつ実用的な吸着力（すなわち保持力）が得られれば任意に設定できる。例えば、断面形状が略円形のワイヤ１２０を用いる場合、円弧状の他、多角形状（上記のように２つの台形を組み合わせた形状を含む）の一部とすることができる。さらに、ワイヤ１２０の断面形状が多角形である場合、ワイヤガイド部１６０の断面形状は、各種の多角形及び円形の一部とすることができる。
【００４２】
（第３の実施の形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造を例示する模式図である。
すなわち、図７（ａ）は正面図（例えば図２のＡ方向からみた時の図）であり、図７（ｂ）は側面模式図（図２のＢ方向からみた時の図）である。また、図７（ｃ）は、超音波工具１１０の平面図（正面図）であり、例えば、図２に例示した超音波工具１１０をＡ方向から見たときの図である。
図７（ａ）に表したように、第３の実施形態に係る半導体製造装置３０では、超音波工具１１０の突出部１１２の下面（半導体チップ１４０の対向する面及びポスト１５０に対向する面）に、突起部１３０（第１突起部１３１）が６つ設けられている。この場合、隣接する突起部１３０がそれぞれ１対の突起部１３０と見なされるので、計５対の突起部１３０が設けられている。そして、図示はしないが、ポスト１５０側にも５対の突起部１３０（第２の突起部１３２）が設けられている。
すなわち、超音波工具１１０に、５対の第１突起部１３１と５対の第２突起部１３２とが設けられている例である。そして、この５対の第１突起部１３１と５対の第２突起部１３２において、突起部のそれぞれの対の間に５本のワイヤ１２０が保持される。
すなわち、第１突起部１３１と第２突起部１３２のそれぞれの対の数は、接合しようとするワイヤ１２０の数に適合する数だけ設けることができる。
なお、図示しないが、凹部１１３のワイヤガイド部１６０も５対設けられている。すなわち、ワイヤガイド部１６０も、接合しようとするワイヤ１２０の数に適合する数だけ設けることができる。
【００４３】
これにより、半導体製造装置３０においては、５本のワイヤを、半導体チップ１４０とポスト１５０とに同時に接合することができる。
このように、本実施形態に係る半導体製造装置３０によれば、半導体チップ及びポストの両方の複数の接合部分を同時に接合することでき、接合時間をさらに短縮し保守が容易な、さらに高生産性の半導体製造装置が提供できる。
【００４４】
なお、半導体製造装置３０では、図７（ｂ）に例示したように、半導体チップ１４０に対向する側では、第１突起部１３１が４組設けられ（５本のワイヤに対応する第１突起部１３１が４組）、ポスト１５０に対向する側では、第２突起部１３２が１組（５本のワイヤに対応する第２突起部１３２が１組）設けられているが、本発明はこれに限らず、突起部の組数は任意である。
【００４５】
また、図７（ａ）、（ｃ）に表したように、それぞれの５本のワイヤ１２０に対応するように、超音波工具１１０及び突出部１１２には、５本の配管１１４ａが設けられ、その配管１１４ａに対応して、凹部１１３には開口部１１５（吸着部１１９）が５つ設けられている。そして、例えば、５本の配管１１４ａは、超音波工具１１０内では１つの配管１１４に連通し、吸引口１１６から図示しない減圧配管や吸引ポンプに接続される。これにより、５本のワイヤ１２０を効率的に吸着し、精度良く保持することができる。
【００４６】
図８は、本発明の第３の実施形態に係る変形例の半導体製造装置の要部の構造を例示する模式図である。
すなわち、図８（ａ）は本実施形態に係る半導体製造装置の１つ目の変形例の構造を例示し、図８（ｂ）は別の変形例の構造を例示する、例えば図２のＡ方向からみた時の正面図である。
【００４７】
図８（ａ）に表したように、本実施形態に係る変形例の半導体製造装置３１では、４本のワイヤ１２０が異なる間隔で保持されるように突起部１３０が、異なる間隔で設けられている。すなわち、この場合、４本のワイヤ１２０を同時に接合する例であり、そして、半導体チップ１４０及びポスト１５０のそれぞれの接合部の寸法（例えば接合部どうしの間隔）がこの４本のワイヤ１２０で異なる場合である。そして、半導体製造装置３１において、半導体チップ１４０及びポスト１５０の接続部の配置に適合させて、突起部１３０の位置が異なる間隔で設けられている。これにより、ワイヤ１２０を異なる間隔で半導体チップ１４０またはポスト１５０に接合させることができる。
【００４８】
また、図８（ｂ）に表したように、本実施形態に係る別の変形例の半導体製造装置３２では、４本のワイヤ１２０が異なる間隔で保持されるように突起部１３０の幅が変えられて設けられている。これにより、ワイヤ１２０を異なる間隔で半導体チップ１４０またはポスト１５０に接合させることができる。
【００４９】
すなわち、図８（ａ）（ｂ）に例示した半導体製造装置３１、３２においては、接合するワイヤ１２０が４本であり、突起部１３０の対も４つであるが、半導体製造装置３１においては、図８（ａ）中の右側の端から２番目の突起部１３０ａが、対として兼用され、突起部１３０の数が計７つ設けられている例である。また、図８（ｂ）に例示した半導体製造装置３２においては、内側の３つの突起部１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄが兼用され、突起部１３０が計５つ設けられている例である。
このように、突起部１３０の間隔や幅によって、突起部１３０の対に対して、各突起部１３０の兼用の状態を変えることができ、突起部１３０の数、間隔及び幅の設定は、互いに適正に設定することができる。
【００５０】
さらに、図示しないが、突起部１３０の間隔や幅及びそれによって設定される突起部１３０の数は、半導体チップ１４０側の第１突起部１３１とポスト１５０側の第２突起部１３２とで、異ならせることもできる。
【００５１】
このように、本実施形態に係る半導体製造装置においては、突起部１３０の数、幅、間隔は、接合する半導体チップ１４０及びポスト１５０のそれぞれの接合部の数（すなわち、接合するワイヤ１２０の本数）、及び、接合部の寸法（例えば接合部どうしの間隔等）によって適切に設定することができる。これにより、異なる数と異なる寸法の接合部を有した半導体チップ１４０及びポスト１５０とワイヤ１２０とを同時に接合できる。
【００５２】
このように、本実施形態に係る半導体製造装置によれば、複数の接合部の寸法（例えば接合部どうしの間隔）が異なっていた場合においても、半導体チップ及びポストの両方の複数の接合部を同時に接合することでき、接合時間をさらに短縮し、多品種へ対応が容易で、保守が容易なさらに高生産性の半導体製造装置が提供できる。
【００５３】
（第４の実施の形態）
図９は、本発明の第４の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造を例示する模式図である。
すなわち、図９は側面図（例えば図２のＢ方向からみた時の図）である。
図９に表したように、第４の実施形態に係る半導体製造装置４０では、超音波工具１１０の突出部１１２の下面（半導体チップ１４０及びポスト１５０に対向する面）に段差が設けられている。すなわち、接合する半導体チップ１４０のワイヤ接合面１４１とポスト１５０のワイヤ接合面１５１とが異なる平面内にある場合、その段差に適合した段差を突出部１１２に設けたものである。これ以外は半導体製造装置２０と同様とすることができる。
【００５４】
すなわち、図９に表したように、半導体チップ１４０のワイヤ接合面１４１（例えばチップ電極１４５の上面）と、ポスト１５０のワイヤ接合面１５１との間に距離ｄ１の段差がある。一方、半導体製造装置４０においては、半導体チップ１４０側の突出部１１２ａの下面（半導体チップ１４０に対向する面）と、ポスト１５０側の突出部１１２ｂの下面（ポスト１５０に対向する面）との間に段差が設けられ、この段差は、距離ｄ１と同じに設定されている。すなわち、第１突起部１３１の先端と、第２突起部１３２の先端と、の間の段差（距離ｄ２）は、半導体チップ１４０のワイヤ接合面１４１と、ポスト１５０（実装部品１５９）のワイヤ接合面１５１と、の間の段差（距離ｄ１）と等しい。
これにより、接合する半導体チップ１４０のワイヤ接合面１４１とポスト１５０のワイヤ接合面１５１とが異なる平面内にある場合にも、半導体チップ及びポストの両方の接合部分を同時に接合することでき、接合時間を短縮し、多品種へ対応が容易で汎用性の高い、保守が容易な高生産性の高い半導体製造装置が提供できる。
なお、上記において、半導体チップ１４０側の突出部１１２ａの下面（半導体チップ１４０に対向する面）と、ポスト１５０側の突出部１１２ｂの下面（ポスト１５０に対向する面）との間の段差は、距離ｄ１と厳密に同じに設定されなくても良く、略同じに設定されれば良い。同様に、距離ｄ２は、距離ｄ１と厳密に等しくなくても良く、略等しければ良い。例えば、半導体チップ１４０のワイヤ接合面１４１やポスト１５０のワイヤ接合面１５１の状態、第１突起部１３１及び第２突起部１３２の形状や組数、ワイヤ１２０の材料、太さ、断面形状、硬度によっては、半導体チップ１４０側とポスト１５０側との両方に適切な接合性を得るために、距離ｄ２と距離ｄ１とが異なっていても良い。ただし、この場合も、距離ｄ２は、距離ｄ１と実質的に同じであれば良く、距離ｄ２と距離ｄ１との差は、例えば、ワイヤ１２０の太さ以内とすることができる。
【００５５】
（第５の実施の形態）
図１０は、本発明の第５の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造及び作用を例示する模式図である。
すなわち、同図（ａ）は模式的斜視図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＶ方向からみたときの半導体チップ１４０、ポスト１５０及びワイヤ１２０の構造を例示する側面模式図である。
【００５６】
図１０（ａ）に表したように、本発明の第５の実施形態に係る変形例の半導体製造装置５０においては、超音波工具１１０の第１突起部１３１と第２突起部１３２の配置位置が、半導体チップ１４０の接合面と平行な面内で相対的にシフトしている。
【００５７】
すなわち、第１突起部１３１において保持されるワイヤ１２０の一部の延在方向と、第２突起部１３２において保持されるワイヤ１２０の他の一部の延在方向は、これら第１突起部１３１と第２突起部１３２との間におけるワイヤ１２０の延在方向と異なる。換言すると、第１突起部１３１と第２突起部１３２とは、半導体チップ１４０のワイヤ接合面１４１と平行な平面内における、ワイヤ１２０の延在方向と直交する方向の異なる位置に設けられている。
つまり、第１突起部１３１で保持されたワイヤ１２０の一端の延在軸と、第２突起部１３２で保持されたワイヤ１２０の他端の延在軸とは、半導体チップ１４０のワイヤ接合面１４１と平行な平面内おいて異なる位置とされるように、第１突起部１３１と第２突起部１３２とは配置されている。
【００５８】
図１０（ａ）に表したように、半導体チップ１４０の接合位置１４２とポスト１５０の接合位置１５２とが、接合面に平行な面内でシフトしており、このシフト量に適合するように、第１突起部１３１と第２突起部１３２の配置位置が相対的にシフトされている。そして、この場合には、半導体チップ１４０側とポスト１５０側とで、ワイヤ１２０の一端と他端との位置がずれているＳ字形状のワイヤ１２０を用いる。これにより、半導体チップ１４０とポスト１５０とに対してワイヤ１２０を同時に接合する。
【００５９】
なお、図１０（ｂ）に表したように、半導体製造装置１０で用いられるワイヤ１２０はループ１２２を有しており、ワイヤ１２０の一端は、例えば半導体チップ１４０のワイヤ接合面１４１に接合され、また、ワイヤ１２０の他端は、ポスト１５０のワイヤ接合面１５１に接合される。
【００６０】
これにより、接合する半導体チップ１４０の接合位置１４２とポスト１５０の接合位置１５２とが接合面に平行な面内でシフトしている場合においても、半導体チップ及びポストの両方の接合部分を同時に接合することでき、接合時間を短縮し、多品種への対応が容易で汎用性が高い高生産性の半導体製造装置が提供できる。
【００６１】
なお、以上説明したワイヤガイド部１６０の形状や寸法等の設定、第１突起部１３１及び第２突起部１３２の数や配置等の設定、第１突起部１３１の先端及び第２突起部１３２の先端との間の段差、突出部１１２の段差等（超音波工具１１０の半導体チップ１４０に対向する面とポスト１５０に対向する面との間の段差）等の設定、第１突起部１３１及び第２突起部１３２との間の相対的位置の設定は、それぞれ任意に組み合わせて変更することができる。これにより、任意の形状と寸法の半導体チップ１４０及びポスト１５０とワイヤ１２０とを高効率で接合でき、半導体チップ及びポストの両方の接合部分を同時に接合し、接合時間を短縮し、多品種への対応を容易にした汎用性の高い高生産性の半導体製造装置が提供できる。
【００６２】
（第６の実施の形態）
図１１は、本発明の第６の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造を例示する模式図である。
図１１に表したように、本発明の第６の実施形態に係る変形例の半導体製造装置６０においては、超音波工具１１０の側面に４つの突出部１１２、すなわち、４セットの第１突起部１３１と第２突起部１３２が設けられている。これ以外は、既に説明した実施形態に係る半導体製造装置と同様とすることができる。
【００６３】
すなわち、例えば、図２に例示した本実施形態に係る半導体製造装置１０においては、突出部１１２は、超音波工具１１０に１つ設けられていたが、このように、超音波工具１１０には突出部１１２を複数設けることができる。
そして、図１１に例示した４つの突出部１１２には、それぞれ、突起部１３０（第１突起部１３１と第２突起部１３２）の数、形状、配置及び寸法、凹部１１３の形状及び寸法、ワイヤガイド部１６０の形状及び寸法、第１突起部１３１の先端及び第２突起部１３２の先端との間の段差、半導体チップ１４０側の突出部１１２ａの下面とポスト１５０側の突出部１１２ｂの下面の段差、並びに、第１突起部１３１と第２突起部１３２の配置位置の相対差のうち少なくとも１つを異ならせることができる。これにより、半導体チップ１４０とポスト１５０のワイヤ１２０との接合部の形状や寸法が異なっていたり、ワイヤ１２０の数や形状や寸法が異なっていたり、ループの形状や寸法が異なっていたり、半導体チップ１４０とポスト１５０の接合面に段差があったり、半導体チップ１４０とポスト１５０の接合位置とが相対的にずれていても、超音波工具１１０を（例えば超音波ホーン１７０と一緒に）回転させることにより、接合する半導体チップ１４０、ポスト１５０、ワイヤ１２０に適合させた突出部１１２（第１突起部１３１、第２突起部１３２）に簡単に変更できるので、非常に便利であり、生産性をより向上させることができる。
【００６４】
これにより、多品種への対応をさらに容易にした汎用性が高い、半導体チップ及びポストの両方の接合部分を同時に接合することでき、接合時間を短縮した高生産性の半導体製造装置が提供できる。
【００６５】
図１２は、本発明の実施形態に係る半導体製造装置による半導体製造方法を例示するフローチャート図である。
すなわち、本発明の実施形態係る半導体製造装置による半導体製造方法においては、まず、半導体製造装置の超音波工具１１０（の例えば突出部１１２）の半導体チップ１４０に対向する面に設けられた第１突起部１３１でワイヤ１２０の一端を挟むように保持しつつ、実装部品１５９（ポスト１５０）に対向する面に設けられた第２突起部１３２でワイヤ１２０の他端を挟むように保持する（ステップＳ１１０）。このとき、第１突起部１３１と第２突起部１３２との間に設けられた凹部１１３に、ワイヤ１２０に予め設けられたループ１２２が格納される。
【００６６】
そして、第１突起部１３１でワイヤ１２０の一端を加圧しつつ、第２突起部１３２でワイヤ１２０の他端を加圧した状態で、超音波を印加して、ワイヤ１２０の一端を半導体チップ１４０の接合面に接合しつつ、ワイヤ１２０の他端を実装部品１５９（ポスト１５０）の接合面に接合する（ステップＳ１２０）。
【００６７】
これにより、半導体チップ及びポストの両方のワイヤ接合部分を同時に接合するができる。なお、ワイヤ１２０に予め設けられたループ１２２の形状は損傷されることながない。
【００６８】
このように本実施形態に係る半導体製造方法によれば、半導体チップ及びポストの両方のワイヤ接合部分を同時に接合することで接合時間を短縮し、高生産性の半導体製造方法が提供できる。
【００６９】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体製造装置を構成する各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【００７０】
その他、本発明の実施の形態として上述した半導体製造装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体製造装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【００７１】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造及び作用を例示する模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造を例示する模式的斜視図である。
【図３】比較例の半導体製造装置の要部の構造及び動作を例示する模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置における突起部の構造を例示する模式的断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る変形例の半導体製造装置の構造を例示する模式図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造を例示する模式図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造を例示する模式図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る変形例の半導体製造装置の要部の構造を例示する模式図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造を例示する模式図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造及び作用を例示する模式的斜視図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造を例示する模式図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る半導体製造装置による半導体製造方法を例示するフローチャート図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０、１１、２０、３０、３１、３２、４０、５０、６０、９０ 半導体製造装置
１１０ 超音波工具
１１２、１１２ａ、１１２ｂ 突出部
１１３ 凹部
１１４、１１４ａ 配管
１１５ 開口部
１１６ 吸引口
１１７ 溝
１１９ 吸着部
１２０ ワイヤ
１２２ ループ
１３０、１３０ａ、１３０ｃ、１３０ｄ 突起部
１３１ 第１突起部
１３２ 第２突起部
１４０ 半導体チップ
１４１ 半導体チップのワイヤ接合面
１４２ 半導体チップの接合位置
１４５ チップ電極
１５０ ポスト
１５１ ポストのワイヤ接合面
１５２ ポストの接合位置
１５９ 実装部品
１６０ ワイヤガイド部
１７０ 超音波ホーン
２２０ 超音波工具
２３０ 加工部ユニット
２４０ ワイヤガイド
２５０ ガイドホルダ
２６０ ワイヤカッター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤによって半導体チップとポストとが接続された構造の半導体装置がある。このような半導体装置を製造する場合は、例えば、まず、超音波振動するボンディングツールにセットしたワイヤをチップに加圧し、振動を印加することでワイヤをチップに接合した後、ボンディングツールを上昇させ、ボンディングツールをポストの位置まで上下左右方向に移動することでループを形成し、そして、ワイヤをポストに加圧し、振動を印加することでワイヤをポストに接合し、しかる後にワイヤを切断することで、ワイヤの接合が完了する。このような方法では、チップ接合部とポスト接合部とを別々に接合していたため、ワイヤ接合工程にかかる時間が長く、生産性が悪かった。また、ワイヤの電気抵抗を低下させるために、ワイヤの直径を大きくすると、接合時間はさらに長くなり、生産性がさらに低下する。
【０００３】
さらに、このようにワイヤのループを形成しながらワイヤを接合するこのような装置は機構が複雑であり、装置の保守が難しいため装置の生産性が低く、結果として半導体装置のコストを上昇させていた。
【０００４】
なお、特許文献１には、半導体チップの上面電極とリードフレームのリード端子とを板または帯状の接続導体で同時に接合する超音波接合治具に関する技術が開示されている。
【特許文献１】特許第３７５３４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、半導体チップ及びポストの両方にワイヤを同時に接合する半導体製造装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、半導体チップと実装部品とにワイヤを超音波接合する超音波工具を備えた半導体製造装置であって、前記超音波工具は、前記半導体チップに向けて突出して設けられ、前記ワイヤの一部を保持し前記一部を前記半導体チップに加圧しつつ超音波を印加可能とする第１突起部と、前記実装部品に向けて突出して設けられ、前記ワイヤの他の一部を保持し前記他の一部を加圧しつつ超音波を印加可能とする第２突起部と、を有することを特徴とする半導体製造装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、半導体チップ及びポストの両方にワイヤを同時に接合する半導体製造装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
また、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００９】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造及び作用を例示する模式図である。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造を例示する模式的斜視図である。
図２に表したように、本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置１０においては、半導体チップと、ポストなどの実装部品と、に、ワイヤを超音波接合するための超音波工具１１０を備えている。本具体例の半導体製造装置１０においては、超音波工具１１０は略円筒形状を有しているが、本発明はこれには限らず、各種の多角柱形状等、その形状は任意である。そして、超音波工具１１０の一端は、超音波ホーン１７０に接合されており、例えば、超音波工具１１０の円筒の軸方向に対して平行な方向に振動する。
そして、超音波工具１１０の他端の下面には、ワイヤを保持し、ワイヤをチップとポストに超音波接合する突出部１１２が設けられている。
【００１０】
超音波工具１１０は、例えば、鉄、ステンレスなど各種の金属や合金材料や、セラミック材料で形成することができる。なお、超音波工具１１０の材料によって、超音波工具１１０の長さや太さなどを適切に設計し、超音波ホーン１７０から突出部１１２に効率的に超音波を伝えられることができる。
【００１１】
図１は、突出部１１２を部分的に拡大して表し、図１（ａ）は、図２に例示した半導体製造装置１０における超音波工具１１０の突出部１１２をＡ方向からみた平面図（正面図）であり、図１（ｂ）は、図１（ｃ）のＰ−Ｐ線断面図、図１（ｃ）〜（ｅ）は、突出部１１２を図２のＢ方向からみた側面図であり、同時に半導体製造装置１０の作用も例示している。
図１（ａ）、（ｃ）に表したように、超音波工具１１０（の突出部１１２）の下面は、半導体チップ１４０のチップ電極１４５及び実装部品１５９（ポスト１５０）に対向する面である。そして、図１（ａ）に表したように、突出部１１２の下面には、ワイヤ１２０をガイドして保持する突起部１３０が設けられている。
超音波工具１１０の突出部１１２の下面には、半導体チップ１４０に向けて突出する第１突起部１３１と、ポスト１５０に向けて突出する第２突起部１３２と、が設けられている。すなわち、図１（ｃ）に表したように、突起部１３０は、半導体チップ１４０のチップ電極１４５及びポスト１５０に対向する部分に対応する離間した２箇所に設けられた第１突起部１３１と第２突起部１３２とを含む。
具体的には、半導体チップ１４０のチップ電極１４５側には、第１突起部１３１が２つ設けられ、１対となる。また、ポスト１５０側には、第２突起部１３２が２つ設けられ、１対となる。そして、１対の第１突起部１３１は、ワイヤ１２０の一部を保持し、この一部を半導体チップに加圧しつつ超音波を印加することができる。また、１対の第２突起部１３２は、ワイヤ１２０の他の一部を保持し、この他の一部を加圧しつつ超音波を印加することができる。
【００１２】
なお、図１（ｃ）に例示したように、半導体製造装置１０においては、ポスト１５０側には、１対の第２突起部１３２が１組設けられているのに対し、半導体チップ１４０側には、１対の第１突起部１３１が、ワイヤ１２０の軸方向に沿って４組設けられている。ただし、本発明はこれに限らず、第１突起部１３１及び第２突起部１３２のそれぞれの組みの数は任意である。すなわち、第１突起部１３１と第２突起部１３２の両方とも１組ずつ設けることもでき、また、第１突起部１３１を１組とし、第２突起部１３２を複数とすることもできる。さらには、第１突起部１３１と第２突起部１３２の両方を複数組設けることができる。
また、図１（ｃ）に例示したように、本具体例においては、第１突起部１３１の１つの長さ（ワイヤ１２０の軸に対して平行な方向の長さ）よりも、第２突起部１３２の長さは長い。ただし、本発明はこれに限らず、第１突起部１３１の長さと第２突起部１３２の長さを同じとしても良く、さらに、第１突起部１３１の長さを第２突起部１３２の長さよりも長くしても良い。さらに、第１突起部１３１と第２突起部１３２とで、断面形状を変えることもできる。
【００１３】
そして、図１（ｃ）に表したように、本実施形態に係る半導体製造装置１０に用いられるワイヤ１２０は、予めループ１２２が設けられて所定の長さに切断された、断面が略円形（楕円形も含む）または、多角形状を有しており、突起部１３０（第１突起部１３１及び第２突起部１３２）のワイヤ１２０に面する面は、このワイヤ１２０の断面形状（外周の形状）に適合する形状を有しており、ワイヤ１２０が突起部１３０に適正にガイドされるようにすることができる。
【００１４】
第１突起部１３１と第２突起部１３２との間の超音波工具１１０の突出部１１２の下面には、ワイヤ１２０のループ１２２が格納可能なように第１突起部１３１及び第２突起部１３２よりも凹状に後退した凹部１１３が設けられている。この凹部１１３は、少なくとも第１突起部１３１及び第２突起部１３２よりも、半導体チップ１４０からみて遠い方向に後退した部分を有している。これにより、ワイヤ１２０のループ１２２を格納できる。
【００１５】
なお、この凹部１１３は、第１突起部１３１と第２突起部１３２よりも相対的に凹状になっていれば良く、凹部１１３は、突出部１１２の第１突起部１３１及び第２突起部１３２が設けられている面と同じ面上にあっても良く、突出部１１２の第１突起部１３１及び第２突起部１３２が設けられている面からさらに凹状に窪ませて（後退させて）形成されていても良い。さらに、第１突起部１３１及び第２突起部１３２よりも相対的に凹状であればよいので、例えばこれら突起部１３１、１３２の突起の高さが高い場合には、凹部１１３は、突出部１１２の第１突起部１３１及び第２突起部１３２が設けられている面よりも半導体チップ１４０側に突出して設けられていても良い。
【００１６】
なお、後述するように、超音波工具１１０に突出部が設けられず、第１突起部１３１及び第２突起部１３２が超音波工具１１０に直接設けられる場合には、凹部１１３は、超音波工具１１０の第１突起部１３１及び第２突起部１３２が設けられている面と同じ面上にあっても良く、第１突起部１３１及び第２突起部１３２が設けられている面からさらに凹状に窪ませて（後退させて）形成されていても良く、さらに、例えばこれら突起部１３１、１３２の突起の高さが高い場合には、凹部１１３は、超音波工具１１０の第１突起部１３１及び第２突起部１３２が設けられている面よりも半導体チップ１４０側に突出して設けられていても良い。
【００１７】
そして、凹部１１３には、超音波工具１１０の中を貫通する配管１１４が開口しており、これにより、ワイヤ１２０を例えば真空等によって吸引して保持することができる。なお、配管１１４は、図２に例示したように、例えば超音波工具１１０の円筒の側面に設けられた吸引口１１６と連通し、吸引口１１６を減圧配管や吸引ポンプ（図示しない）に接続することによって、凹部１１３に設けられた開口部１１５でワイヤ１２０を吸引して保持することができる。この開口部１１５が、ワイヤ１２０を吸着する吸着部１１９となる。すなわち、超音波工具１１０は、第１突起部１３１と第２突起部１３２との間（凹部１１３）に設けられ、ループ１２２を吸着する吸着部１１９（開口部１１５）をさらに有する。
なお、図１（ｂ）に表したように、凹部１１３において、配管１１４の開口部１１５（吸着部１１９）には、凹部１１３の面よりも配管１１４の奥側に向けて、ワイヤ１２０の外形の一部に適合するように、ワイヤ１２０の延在方向に沿って僅かに掘られた溝１１７が設けられており、この溝１１７によってワイヤ１２０を効率的に吸着できるようになっている。ただし、この溝１１７は必要に応じて設ければ良く、省略しても良い。
【００１８】
このように、本実施形態に係る半導体製造装置１０においては、超音波工具１１０は、半導体チップ１４０に対向する面に設けられ、ワイヤ１２０の一端を挟むように保持し、その一端を加圧しながら超音波を印加可能とする第１突起部１３１と、実装部品１５９（ポスト１５０）に対向する面に設けられ、ワイヤ１２０の他端を挟むように保持し、その他端を加圧しながら超音波を印加可能とする第２突起部１３２と、を有する。
【００１９】
このような構造を有する半導体製造装置１０の作用を説明する。
図１（ｃ）に表したように、半導体製造装置１０の超音波工具１１０の突出部１１２の第１突起部１３１、及び、第２突起部１３２によって、所定形状のループ１２２を有するワイヤ１２０をガイドし、配管１１４の開口部１１５で吸引することによって、ワイヤ１２０を保持する。この時、凹部１１３内にワイヤ１２０のループ１２２を格納できるので、ループ１２２の形状を損なうことなくワイヤ１２０を保持することができる。
【００２０】
そして、図１（ｄ）に表したように、ワイヤ１２０を保持した超音波工具１１０を、半導体チップ１４０のチップ電極１４５及びポスト１５０に対して加圧しつつ、超音波振動を印加することで、チップ電極１４５（半導体チップ１４０）とポスト１５０とにワイヤ１２０を同時に接合させる。なお、この時、超音波の振動方向は、超音波工具１１０と超音波ホーン１７０の接合面に対して垂直方向、すなわち、図１（ｄ）の矢印で例示した方向に振動させることができる。
【００２１】
そして、図１（ｅ）に例示したように、配管１１４の中を大気圧に戻して超音波工具１１０のワイヤ１２０の保持力を解除して、超音波工具１１０を上方に移動させる。
【００２２】
このように、本実施形態に係る半導体製造装置１０においては、超音波工具１１０の突出部１１２に、突起部１３０（第１突起部１３１及び第２突起部１３２）を設け、さらに、ワイヤ１２０を配管１１４の開口部１１５で吸着することにより、精度良く保持し、半導体チップ１４０とポスト１５０の上に位置精度良くワイヤ１２０を配置することができる。そして、突起部１３０（第１突起部１３１及び第２突起部１３２）によって、ワイヤ１２０の一端と他端とに、加圧しながら超音波を印加することができ、半導体チップ１４０とポスト１５０とにワイヤ１２０を同時に接合できる。
【００２３】
本実施形態に係る半導体製造装置１０によれば、半導体チップ及びポストの両方のワイヤ接合部分を同時に接合することで接合時間を短縮し、保守が容易な高生産性の半導体製造装置を提供できる。
なお、本実施形態に係る半導体製造装置において使用されるワイヤは、例えば、アルミニウム、銅、金等各種の導電性材料及びそれらの合金を用いることができる。
【００２４】
なお、ループ１２２を吸着する吸着部１１９（開口部１１５）は必要によって設けることができ、例えば、ワイヤの材質や形状、第１突起部１３１と第２突起部１３２のワイヤ１２０に対向する面の形状等によっては、第１突起部１３１と第２突起部１３２とでワイヤ１２０を保持することができ、この場合は、吸着部１１９を省略することができる。これの場合は、装置が簡単になり装置が低コスト化できる。
【００２５】
（比較例）
図３は、比較例の半導体製造装置の要部の構造及び動作を例示する模式図である。
図３（ａ）、（ｂ）は、比較例の半導体製造装置９０のそれぞれ正面図及び側面図である。図３（ｃ）〜（ｈ）は、半導体製造装置９０の動作を例示する側面図である。
図３（ａ）、（ｂ）に表したように、比較例の半導体製造装置９０の加工部ユニット２３０には、超音波工具２２０が設けられ、超音波工具２２０の先端部分に隣接して、ガイドホルダ２５０に支持されたワイヤガイド２４０が設けられている。また、超音波工具２２０のワイヤガイド２４０と反対側の側面にはワイヤカッター２６０が設けられている。そして、超音波工具２２０の先端にワイヤ１２０が保持される。
【００２６】
このような構造の比較例の半導体製造装置９０においては、図３（ｃ）に表したように、まず、加工部ユニット２３０を半導体チップ１４０に向けて下降させる。
そして、図３（ｄ）に表したように、まず、ワイヤ１２０を半導体チップ１４０へ加圧しながら超音波振動を印加して、ワイヤ１２０をチップへ接合する。
その後、図３（ｅ）に表したように、加工部ユニット２３０を上昇しつつ、ポスト１５０の上方に向けて移動させる。
そして、図３（ｆ）に表したように、一端上方向に移動した後に下方向に移動することでループ１２２を形成し、そして、ポスト１５０に向けて加工部ユニット２３０を下降させ、ワイヤ１２０を加圧しながら超音波振動を印加することでワイヤ１２０とポスト１５０を接合する。
その後、図３（ｇ）に表したように、ワイヤカッター２６０を下降させてワイヤ１２０をカットする。
そして、図３（ｈ）の表したように、加工部ユニット２３０を上昇させる。
このようにして、１回のワイヤ１２０の接合工程が完了する。
【００２７】
このような方法では、半導体チップ１４０との接合部とポスト１５０との接合部とを、順次的に別々に接合していたため、ワイヤ接合工程にかかる時間が長く、生産性が悪い。また、ワイヤの電気抵抗を低下させるために、ワイヤの直径を大きくすると、ループ形成のための河口部ユニットの移動速度を低下させたり、２回の超音波振動の印加時間がそれぞれ長くなるため、結果としてワイヤの接合工程時間がさらに長くなり、生産性がさらに低下する。
【００２８】
さらに、ワイヤループを形成しながらワイヤを接合するこのような装置は複雑であり、装置の保守が難しいため装置の生産性が低く、結果として半導体装置のコストを上昇させていた。
【００２９】
これに対して、本実施形態に係る半導体製造装置１０では、超音波工具１１０の突出部１１２に、第１突起部１３１及び第２突起部を設け、ワイヤ１２０を位置合わせした状態で、精度良く保持し、半導体チップ１４０とポスト１５０の上に位置精度良くワイヤ１２０を配置することができる。そして、第１突起部１３１及び第２突起部１３２によって、ワイヤ１２０の一端及び他端の２箇所に、加圧しながら超音波を印加することができ、半導体チップ１４０とポスト１５０とにワイヤ１２０を同時に接合できる。また、ワイヤの直径を大きくした場合も、ループ形成をせず、また、超音波振動の印加回数は１回であるため、接合工程時間はあまり長くならない。
【００３０】
これにより、本実施形態に係る半導体製造装置１０によれば、半導体チップ及びポストの両方のワイヤ接合部分を同時に接合することで接合時間を短縮し、保守が容易な高生産性の半導体製造装置を提供できる。これにより、ワイヤを接合するための半導体製造装置の台数を削減できる。
また、本実施形態に係る半導体製造装置１０は、ループ１２２を形成する機構を省略できるので装置構成が簡単となり、保守も容易となり、結果として半導体装置を低コストにできる。
このように、本実施形態に係る半導体製造装置１０では、超音波工具１１０の半導体チップ１４０とポスト１５０とに対向する部分に、ワイヤ１２０を保持し、超音波接合時にはワイヤを加圧しつつ超音波振動をワイヤ１２０に印加する突起部１３０（第１突起部１３１及び第２突起部１３２）を設けることで、ワイヤ１２０を半導体チップ１４０とポスト１５０とに同時に精度良く接合することができる。そして、凹部１１３を設けることにより、ワイヤ１２０のループ１２２の形状を損なうことなくワイヤ１２０を保持し、接合させることができる。
【００３１】
図４は、本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置における突起部の構造を例示する模式的断面図である。
すなわち、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、突起部１３０の各種の変形例を表しており、例えば、図２に例示した半導体製造装置１０における超音波工具１１０の突出部１１２をＡ方向からみた平面図（正面図）である。
【００３２】
図４（ａ）に例示したように、突起部１３０（第１突起部１３１及び第２突起部１３２）の断面形状は、例えば台形とすることができる。すなわち、１対の台形状の突起部１３０によって、その間にワイヤを挟むようにして、位置合わせした状態でワイヤを保持することができる。
また、図４（ｂ）に表したように、突起部１３０の断面形状は、三角形等の多角形でも良く、また、図示しない矩形の形状でも良い。
また、図４（ｃ）に表したように、２つの突起部１３０の内側面が連なって、略円筒状の一部となる曲面形状でも良い。
すなわち、突起部１３０は、ワイヤ１２０を位置合わせできれば良く、突起部１３０の形状は任意である。
【００３３】
図５は、本発明の第１の実施形態に係る変形例の半導体製造装置の構造を例示する模式図である。
すなわち、図５（ａ）は、例えば、図２に例示したＡ方向からみた平面図（正面図）であり、図５（ｂ）は、Ｂ方向からみた側面図である。
図５に表したように、本実施形態の変形例の半導体製造装置１１においては、突出部１１２が設けられていない。すなわち、本実施形態に係る変形例の半導体製造装置１１においては、超音波工具１１０の下面（半導体チップ１４０とポスト１５０）に対向する面に突起部１３０（第１突起部１３１及び第２突起部１３２）が直接設けられている。この場合は、超音波工具１１０の下面の突起部１３０どうしの間の超音波工具１１０の下面に、凹部１１３が直接設けられる。
図２に例示した超音波工具１１０は、円筒形を有していたが、超音波工具１１０の形状はこれに限らず、任意の形状を取ることができ、超音波工具１１０の形状によっては、突出部１１２は省略できる。
この場合も、凹部１１３は、第１突起部１３１と第２突起部１３２とを設けることによって、第１突起部１３１と第２突起部１３２よりも相対的に凹状になっていても良いし、また、超音波工具１１０の下面からさらに凹状に窪ませて（後退させて）形成しても良い。このように、本実施形態に係る半導体製造装置においては、突出部１１２は必要に応じて設ければ良い。
【００３４】
（第２の実施の形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造を例示する模式図である。
すなわち、図６（ａ）は側面図（例えば図２のＢ方向からみた時の図）であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ線断面図であり、図６（ｃ）は図６（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。また、図６（ｄ）は、変形例の半導体製造装置の図６（ａ）のＣ−Ｃ線断面に相当する断面図である。
図６に表したように、第２の実施形態に係る半導体製造装置２０では、図１、図２に例示した半導体製造装置１０に対して、突出部１１２の下面（半導体チップ１４０及びポスト１５０に対向する面）の凹部１１３に、ワイヤガイド部１６０が設けられている。これ以外の構成は半導体製造装置１０と同様とすることができる。
【００３５】
図６（ｂ）に表したように、この場合のワイヤガイド部１６０は、凹部１１３から下方に突出した１対の突出部からなり、突出部どうしの間の形状は、図６（ｂ）に例示したように、円形の一部の形状となっている。なお、図６（ａ）に表したように、ワイヤガイド部１６０となる１対の突出部は、凹部１１３からは突出しているが、第１突起部１３１及び第２突起部１３２よりは下方（半導体チップ１４０側の方向）に突出していない。
このようにワイヤガイド部１６０のワイヤ１２０に対向する面の形状は、ワイヤ１２０の断面形状（外周の形状）に適合する形状とすることができる。そして、このワイヤガイド部１６０の間に上に説明した配管１１４の開口部１１５が設けられており、これにより、ワイヤガイド部１６０でワイヤ１２０のループ１２２をガイドした状態で、ワイヤ１２０を吸着することで、ワイヤ１２０を高精度に保持することができる。
【００３６】
また、ワイヤガイド部１６０は、凹部１１３から下方に突出した部分を設けるのではなく、例えば図２（ｂ）に例示した溝１１７の深さを深くすることによっても設けることができる。この際、溝１１７の深さは、例えばワイヤ１２０の径の半分程度以上の深さとすることができる。すなわち、この場合は、ワイヤガイド部１６０は凹形状となる。
【００３７】
すなわち、半導体製造装置２０においては、超音波工具１１０は、図６（ｃ）に例示した既に説明した突起部１３０（第１突起部１３１及び第２突起部１３２）に加え、第１突起部１３１と第２突起部１３２との間に設けられ、ループ１２２を挟む凸形状または凹形状を有し、ループ１２２を保持するワイヤガイド部１６０をさらに有する。
【００３８】
これにより、本実施形態に係る半導体製造装置２０では、第１突起部１３１及び第２突起部１３２によってワイヤ１２０の一端と他端を位置合わせした状態で保持し、さらに、ワイヤガイド部１６０によってワイヤ１２０のループ１２２を位置合わせした状態で保持し、吸着することで、さらに精度良く保持することができる。これにより、半導体チップ１４０とポスト１５０の上にワイヤ１２０をさらに位置精度良く配置することができる。そして、第１突起部１３１及び第２突起部１３２によって、ワイヤ１２０の一端と他端の２箇所に、加圧しながら超音波を印加することができ、半導体チップ１４０とポスト１５０とにワイヤ１２０を同時に接合できる。
【００３９】
これにより、本実施形態に係る半導体製造装置１０によれば、半導体チップ及びポストの両方のワイヤ接合部分を同時に、さらに高精度で接合することで接合時間を短縮し、保守が容易な高生産性の半導体製造装置が提供できる。
【００４０】
なお、ワイヤガイド部１６０の断面形状は、図６（ｂ）に例示したように、用いるワイヤの断面形状に適合させた円弧（楕円の円弧も含む）とすることができる。この場合、円（楕円を含む）の約半周の円弧とすることで、効率的にワイヤ１２０を吸着し、保持することができる。すなわち、このような形状とすることで、ワイヤガイド部１６０とワイヤ１２０とが面で接触することができるので、ワイヤ１２０の位置精度とワイヤの保持力を高めることができる。
【００４１】
ただし、本発明はこれには限らず、ワイヤガイド部１６０のワイヤ１２０に対向する側の断面形状は、直線状としても良い。
図６（ｄ）に表したように、変形例の半導体製造装置においては、ワイヤガイド部１６０は、凹部１１３の配管１１４の開口部１１５に沿って設けられた断面が台形状の突起部で構成されている。このように、ワイヤガイド部１６０が台形状の突起部である場合は、ワイヤガイド部１６０の先端どうしの距離が開くので、ワイヤ１２０をワイヤガイド部１６０で挟むようにして受け入れる際に、ワイヤ１２０の位置ずれの許容を拡大することができる。ただし、この場合は、ワイヤガイド部１６０とワイヤ１２０とが、ワイヤ１２０の軸方向に沿った線状で接触するので、ワイヤガイド部１６０がワイヤ１２０を吸着する力は、ワイヤガイド部１６０の断面形状が円弧状である場合に比べて低下する。しかし、この場合も、配管１１４内の真空度を調整することによって、実用上十分な吸着力を得ることができる。
このように、ワイヤガイド部１６０のワイヤ１２０に対向する側の形状は、用いるワイヤ１２０の断面形状に適合させ、実用的なワイヤ１２０の位置精度を実現しつつ実用的な吸着力（すなわち保持力）が得られれば任意に設定できる。例えば、断面形状が略円形のワイヤ１２０を用いる場合、円弧状の他、多角形状（上記のように２つの台形を組み合わせた形状を含む）の一部とすることができる。さらに、ワイヤ１２０の断面形状が多角形である場合、ワイヤガイド部１６０の断面形状は、各種の多角形及び円形の一部とすることができる。
【００４２】
（第３の実施の形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造を例示する模式図である。
すなわち、図７（ａ）は正面図（例えば図２のＡ方向からみた時の図）であり、図７（ｂ）は側面模式図（図２のＢ方向からみた時の図）である。また、図７（ｃ）は、超音波工具１１０の平面図（正面図）であり、例えば、図２に例示した超音波工具１１０をＡ方向から見たときの図である。
図７（ａ）に表したように、第３の実施形態に係る半導体製造装置３０では、超音波工具１１０の突出部１１２の下面（半導体チップ１４０の対向する面及びポスト１５０に対向する面）に、突起部１３０（第１突起部１３１）が６つ設けられている。この場合、隣接する突起部１３０がそれぞれ１対の突起部１３０と見なされるので、計５対の突起部１３０が設けられている。そして、図示はしないが、ポスト１５０側にも５対の突起部１３０（第２の突起部１３２）が設けられている。
すなわち、超音波工具１１０に、５対の第１突起部１３１と５対の第２突起部１３２とが設けられている例である。そして、この５対の第１突起部１３１と５対の第２突起部１３２において、突起部のそれぞれの対の間に５本のワイヤ１２０が保持される。
すなわち、第１突起部１３１と第２突起部１３２のそれぞれの対の数は、接合しようとするワイヤ１２０の数に適合する数だけ設けることができる。
なお、図示しないが、凹部１１３のワイヤガイド部１６０も５対設けられている。すなわち、ワイヤガイド部１６０も、接合しようとするワイヤ１２０の数に適合する数だけ設けることができる。
【００４３】
これにより、半導体製造装置３０においては、５本のワイヤを、半導体チップ１４０とポスト１５０とに同時に接合することができる。
このように、本実施形態に係る半導体製造装置３０によれば、半導体チップ及びポストの両方の複数の接合部分を同時に接合することでき、接合時間をさらに短縮し保守が容易な、さらに高生産性の半導体製造装置が提供できる。
【００４４】
なお、半導体製造装置３０では、図７（ｂ）に例示したように、半導体チップ１４０に対向する側では、第１突起部１３１が４組設けられ（５本のワイヤに対応する第１突起部１３１が４組）、ポスト１５０に対向する側では、第２突起部１３２が１組（５本のワイヤに対応する第２突起部１３２が１組）設けられているが、本発明はこれに限らず、突起部の組数は任意である。
【００４５】
また、図７（ａ）、（ｃ）に表したように、それぞれの５本のワイヤ１２０に対応するように、超音波工具１１０及び突出部１１２には、５本の配管１１４ａが設けられ、その配管１１４ａに対応して、凹部１１３には開口部１１５（吸着部１１９）が５つ設けられている。そして、例えば、５本の配管１１４ａは、超音波工具１１０内では１つの配管１１４に連通し、吸引口１１６から図示しない減圧配管や吸引ポンプに接続される。これにより、５本のワイヤ１２０を効率的に吸着し、精度良く保持することができる。
【００４６】
図８は、本発明の第３の実施形態に係る変形例の半導体製造装置の要部の構造を例示する模式図である。
すなわち、図８（ａ）は本実施形態に係る半導体製造装置の１つ目の変形例の構造を例示し、図８（ｂ）は別の変形例の構造を例示する、例えば図２のＡ方向からみた時の正面図である。
【００４７】
図８（ａ）に表したように、本実施形態に係る変形例の半導体製造装置３１では、４本のワイヤ１２０が異なる間隔で保持されるように突起部１３０が、異なる間隔で設けられている。すなわち、この場合、４本のワイヤ１２０を同時に接合する例であり、そして、半導体チップ１４０及びポスト１５０のそれぞれの接合部の寸法（例えば接合部どうしの間隔）がこの４本のワイヤ１２０で異なる場合である。そして、半導体製造装置３１において、半導体チップ１４０及びポスト１５０の接続部の配置に適合させて、突起部１３０の位置が異なる間隔で設けられている。これにより、ワイヤ１２０を異なる間隔で半導体チップ１４０またはポスト１５０に接合させることができる。
【００４８】
また、図８（ｂ）に表したように、本実施形態に係る別の変形例の半導体製造装置３２では、４本のワイヤ１２０が異なる間隔で保持されるように突起部１３０の幅が変えられて設けられている。これにより、ワイヤ１２０を異なる間隔で半導体チップ１４０またはポスト１５０に接合させることができる。
【００４９】
すなわち、図８（ａ）（ｂ）に例示した半導体製造装置３１、３２においては、接合するワイヤ１２０が４本であり、突起部１３０の対も４つであるが、半導体製造装置３１においては、図８（ａ）中の右側の端から２番目の突起部１３０ａが、対として兼用され、突起部１３０の数が計７つ設けられている例である。また、図８（ｂ）に例示した半導体製造装置３２においては、内側の３つの突起部１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄが兼用され、突起部１３０が計５つ設けられている例である。
このように、突起部１３０の間隔や幅によって、突起部１３０の対に対して、各突起部１３０の兼用の状態を変えることができ、突起部１３０の数、間隔及び幅の設定は、互いに適正に設定することができる。
【００５０】
さらに、図示しないが、突起部１３０の間隔や幅及びそれによって設定される突起部１３０の数は、半導体チップ１４０側の第１突起部１３１とポスト１５０側の第２突起部１３２とで、異ならせることもできる。
【００５１】
このように、本実施形態に係る半導体製造装置においては、突起部１３０の数、幅、間隔は、接合する半導体チップ１４０及びポスト１５０のそれぞれの接合部の数（すなわち、接合するワイヤ１２０の本数）、及び、接合部の寸法（例えば接合部どうしの間隔等）によって適切に設定することができる。これにより、異なる数と異なる寸法の接合部を有した半導体チップ１４０及びポスト１５０とワイヤ１２０とを同時に接合できる。
【００５２】
このように、本実施形態に係る半導体製造装置によれば、複数の接合部の寸法（例えば接合部どうしの間隔）が異なっていた場合においても、半導体チップ及びポストの両方の複数の接合部を同時に接合することでき、接合時間をさらに短縮し、多品種へ対応が容易で、保守が容易なさらに高生産性の半導体製造装置が提供できる。
【００５３】
（第４の実施の形態）
図９は、本発明の第４の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造を例示する模式図である。
すなわち、図９は側面図（例えば図２のＢ方向からみた時の図）である。
図９に表したように、第４の実施形態に係る半導体製造装置４０では、超音波工具１１０の突出部１１２の下面（半導体チップ１４０及びポスト１５０に対向する面）に段差が設けられている。すなわち、接合する半導体チップ１４０のワイヤ接合面１４１とポスト１５０のワイヤ接合面１５１とが異なる平面内にある場合、その段差に適合した段差を突出部１１２に設けたものである。これ以外は半導体製造装置２０と同様とすることができる。
【００５４】
すなわち、図９に表したように、半導体チップ１４０のワイヤ接合面１４１（例えばチップ電極１４５の上面）と、ポスト１５０のワイヤ接合面１５１との間に距離ｄ１の段差がある。一方、半導体製造装置４０においては、半導体チップ１４０側の突出部１１２ａの下面（半導体チップ１４０に対向する面）と、ポスト１５０側の突出部１１２ｂの下面（ポスト１５０に対向する面）との間に段差が設けられ、この段差は、距離ｄ１と同じに設定されている。すなわち、第１突起部１３１の先端と、第２突起部１３２の先端と、の間の段差（距離ｄ２）は、半導体チップ１４０のワイヤ接合面１４１と、ポスト１５０（実装部品１５９）のワイヤ接合面１５１と、の間の段差（距離ｄ１）と等しい。
これにより、接合する半導体チップ１４０のワイヤ接合面１４１とポスト１５０のワイヤ接合面１５１とが異なる平面内にある場合にも、半導体チップ及びポストの両方の接合部分を同時に接合することでき、接合時間を短縮し、多品種へ対応が容易で汎用性の高い、保守が容易な高生産性の高い半導体製造装置が提供できる。
なお、上記において、半導体チップ１４０側の突出部１１２ａの下面（半導体チップ１４０に対向する面）と、ポスト１５０側の突出部１１２ｂの下面（ポスト１５０に対向する面）との間の段差は、距離ｄ１と厳密に同じに設定されなくても良く、略同じに設定されれば良い。同様に、距離ｄ２は、距離ｄ１と厳密に等しくなくても良く、略等しければ良い。例えば、半導体チップ１４０のワイヤ接合面１４１やポスト１５０のワイヤ接合面１５１の状態、第１突起部１３１及び第２突起部１３２の形状や組数、ワイヤ１２０の材料、太さ、断面形状、硬度によっては、半導体チップ１４０側とポスト１５０側との両方に適切な接合性を得るために、距離ｄ２と距離ｄ１とが異なっていても良い。ただし、この場合も、距離ｄ２は、距離ｄ１と実質的に同じであれば良く、距離ｄ２と距離ｄ１との差は、例えば、ワイヤ１２０の太さ以内とすることができる。
【００５５】
（第５の実施の形態）
図１０は、本発明の第５の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造及び作用を例示する模式図である。
すなわち、同図（ａ）は模式的斜視図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＶ方向からみたときの半導体チップ１４０、ポスト１５０及びワイヤ１２０の構造を例示する側面模式図である。
【００５６】
図１０（ａ）に表したように、本発明の第５の実施形態に係る変形例の半導体製造装置５０においては、超音波工具１１０の第１突起部１３１と第２突起部１３２の配置位置が、半導体チップ１４０の接合面と平行な面内で相対的にシフトしている。
【００５７】
すなわち、第１突起部１３１において保持されるワイヤ１２０の一部の延在方向と、第２突起部１３２において保持されるワイヤ１２０の他の一部の延在方向は、これら第１突起部１３１と第２突起部１３２との間におけるワイヤ１２０の延在方向と異なる。換言すると、第１突起部１３１と第２突起部１３２とは、半導体チップ１４０のワイヤ接合面１４１と平行な平面内における、ワイヤ１２０の延在方向と直交する方向の異なる位置に設けられている。
つまり、第１突起部１３１で保持されたワイヤ１２０の一端の延在軸と、第２突起部１３２で保持されたワイヤ１２０の他端の延在軸とは、半導体チップ１４０のワイヤ接合面１４１と平行な平面内おいて異なる位置とされるように、第１突起部１３１と第２突起部１３２とは配置されている。
【００５８】
図１０（ａ）に表したように、半導体チップ１４０の接合位置１４２とポスト１５０の接合位置１５２とが、接合面に平行な面内でシフトしており、このシフト量に適合するように、第１突起部１３１と第２突起部１３２の配置位置が相対的にシフトされている。そして、この場合には、半導体チップ１４０側とポスト１５０側とで、ワイヤ１２０の一端と他端との位置がずれているＳ字形状のワイヤ１２０を用いる。これにより、半導体チップ１４０とポスト１５０とに対してワイヤ１２０を同時に接合する。
【００５９】
なお、図１０（ｂ）に表したように、半導体製造装置１０で用いられるワイヤ１２０はループ１２２を有しており、ワイヤ１２０の一端は、例えば半導体チップ１４０のワイヤ接合面１４１に接合され、また、ワイヤ１２０の他端は、ポスト１５０のワイヤ接合面１５１に接合される。
【００６０】
これにより、接合する半導体チップ１４０の接合位置１４２とポスト１５０の接合位置１５２とが接合面に平行な面内でシフトしている場合においても、半導体チップ及びポストの両方の接合部分を同時に接合することでき、接合時間を短縮し、多品種への対応が容易で汎用性が高い高生産性の半導体製造装置が提供できる。
【００６１】
なお、以上説明したワイヤガイド部１６０の形状や寸法等の設定、第１突起部１３１及び第２突起部１３２の数や配置等の設定、第１突起部１３１の先端及び第２突起部１３２の先端との間の段差、突出部１１２の段差等（超音波工具１１０の半導体チップ１４０に対向する面とポスト１５０に対向する面との間の段差）等の設定、第１突起部１３１及び第２突起部１３２との間の相対的位置の設定は、それぞれ任意に組み合わせて変更することができる。これにより、任意の形状と寸法の半導体チップ１４０及びポスト１５０とワイヤ１２０とを高効率で接合でき、半導体チップ及びポストの両方の接合部分を同時に接合し、接合時間を短縮し、多品種への対応を容易にした汎用性の高い高生産性の半導体製造装置が提供できる。
【００６２】
（第６の実施の形態）
図１１は、本発明の第６の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造を例示する模式図である。
図１１に表したように、本発明の第６の実施形態に係る変形例の半導体製造装置６０においては、超音波工具１１０の側面に４つの突出部１１２、すなわち、４セットの第１突起部１３１と第２突起部１３２が設けられている。これ以外は、既に説明した実施形態に係る半導体製造装置と同様とすることができる。
【００６３】
すなわち、例えば、図２に例示した本実施形態に係る半導体製造装置１０においては、突出部１１２は、超音波工具１１０に１つ設けられていたが、このように、超音波工具１１０には突出部１１２を複数設けることができる。
そして、図１１に例示した４つの突出部１１２には、それぞれ、突起部１３０（第１突起部１３１と第２突起部１３２）の数、形状、配置及び寸法、凹部１１３の形状及び寸法、ワイヤガイド部１６０の形状及び寸法、第１突起部１３１の先端及び第２突起部１３２の先端との間の段差、半導体チップ１４０側の突出部１１２ａの下面とポスト１５０側の突出部１１２ｂの下面の段差、並びに、第１突起部１３１と第２突起部１３２の配置位置の相対差のうち少なくとも１つを異ならせることができる。これにより、半導体チップ１４０とポスト１５０のワイヤ１２０との接合部の形状や寸法が異なっていたり、ワイヤ１２０の数や形状や寸法が異なっていたり、ループの形状や寸法が異なっていたり、半導体チップ１４０とポスト１５０の接合面に段差があったり、半導体チップ１４０とポスト１５０の接合位置とが相対的にずれていても、超音波工具１１０を（例えば超音波ホーン１７０と一緒に）回転させることにより、接合する半導体チップ１４０、ポスト１５０、ワイヤ１２０に適合させた突出部１１２（第１突起部１３１、第２突起部１３２）に簡単に変更できるので、非常に便利であり、生産性をより向上させることができる。
【００６４】
これにより、多品種への対応をさらに容易にした汎用性が高い、半導体チップ及びポストの両方の接合部分を同時に接合することでき、接合時間を短縮した高生産性の半導体製造装置が提供できる。
【００６５】
図１２は、本発明の実施形態に係る半導体製造装置による半導体製造方法を例示するフローチャート図である。
すなわち、本発明の実施形態係る半導体製造装置による半導体製造方法においては、まず、半導体製造装置の超音波工具１１０（の例えば突出部１１２）の半導体チップ１４０に対向する面に設けられた第１突起部１３１でワイヤ１２０の一端を挟むように保持しつつ、実装部品１５９（ポスト１５０）に対向する面に設けられた第２突起部１３２でワイヤ１２０の他端を挟むように保持する（ステップＳ１１０）。このとき、第１突起部１３１と第２突起部１３２との間に設けられた凹部１１３に、ワイヤ１２０に予め設けられたループ１２２が格納される。
【００６６】
そして、第１突起部１３１でワイヤ１２０の一端を加圧しつつ、第２突起部１３２でワイヤ１２０の他端を加圧した状態で、超音波を印加して、ワイヤ１２０の一端を半導体チップ１４０の接合面に接合しつつ、ワイヤ１２０の他端を実装部品１５９（ポスト１５０）の接合面に接合する（ステップＳ１２０）。
【００６７】
これにより、半導体チップ及びポストの両方のワイヤ接合部分を同時に接合するができる。なお、ワイヤ１２０に予め設けられたループ１２２の形状は損傷されることながない。
【００６８】
このように本実施形態に係る半導体製造方法によれば、半導体チップ及びポストの両方のワイヤ接合部分を同時に接合することで接合時間を短縮し、高生産性の半導体製造方法が提供できる。
【００６９】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体製造装置を構成する各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【００７０】
その他、本発明の実施の形態として上述した半導体製造装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体製造装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【００７１】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造及び作用を例示する模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造を例示する模式的斜視図である。
【図３】比較例の半導体製造装置の要部の構造及び動作を例示する模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置における突起部の構造を例示する模式的断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る変形例の半導体製造装置の構造を例示する模式図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造を例示する模式図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造を例示する模式図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る変形例の半導体製造装置の要部の構造を例示する模式図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造を例示する模式図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造及び作用を例示する模式的斜視図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態に係る半導体製造装置の要部の構造を例示する模式図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る半導体製造装置による半導体製造方法を例示するフローチャート図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０、１１、２０、３０、３１、３２、４０、５０、６０、９０ 半導体製造装置
１１０ 超音波工具
１１２、１１２ａ、１１２ｂ 突出部
１１３ 凹部
１１４、１１４ａ 配管
１１５ 開口部
１１６ 吸引口
１１７ 溝
１１９ 吸着部
１２０ ワイヤ
１２２ ループ
１３０、１３０ａ、１３０ｃ、１３０ｄ 突起部
１３１ 第１突起部
１３２ 第２突起部
１４０ 半導体チップ
１４１ 半導体チップのワイヤ接合面
１４２ 半導体チップの接合位置
１４５ チップ電極
１５０ ポスト
１５１ ポストのワイヤ接合面
１５２ ポストの接合位置
１５９ 実装部品
１６０ ワイヤガイド部
１７０ 超音波ホーン
２２０ 超音波工具
２３０ 加工部ユニット
２４０ ワイヤガイド
２５０ ガイドホルダ
２６０ ワイヤカッター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと実装部品とにワイヤを超音波接合する超音波工具を備えた半導体製造装置であって、
前記超音波工具は、
前記半導体チップに向けて突出して設けられ、前記ワイヤの一部を保持し前記一部を前記半導体チップに加圧しつつ超音波を印加可能とする第１突起部と、
前記実装部品に向けて突出して設けられ、前記ワイヤの他の一部を保持し前記他の一部を加圧しつつ超音波を印加可能とする第２突起部と、
を有することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
前記ワイヤは、前記一部と、前記他の一部と、の間にループを有し、
前記超音波工具は、前記第１突起部と前記第２突起部との間に設けられ、前記ループを吸着する吸着部をさらに有することを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記超音波工具は、前記第１突起部と前記第２突起部との間に設けられ、前記ループを保持するワイヤガイド部をさらに有することを特徴とする請求項１または２記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記第１突起部の先端と、前記第２突起部の先端と、の間の段差は、前記半導体チップのワイヤ接合面と、前記実装部品のワイヤ接合面と、の間の段差と等しいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記第１突起部において保持される前記ワイヤの前記一部の延在方向と、前記第２突起部において保持される前記ワイヤの前記他の一部の延在方向と、の少なくともいずれかは、前記第１突起部と前記第２突起部との間における前記ワイヤの延在方向と異なることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体製造装置。
【請求項１】
半導体チップと実装部品とにワイヤを超音波接合する超音波工具を備えた半導体製造装置であって、
前記超音波工具は、
前記半導体チップに向けて突出して設けられ、前記ワイヤの一部を保持し前記一部を前記半導体チップに加圧しつつ超音波を印加可能とする第１突起部と、
前記実装部品に向けて突出して設けられ、前記ワイヤの他の一部を保持し前記他の一部を加圧しつつ超音波を印加可能とする第２突起部と、
を有することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
前記ワイヤは、前記一部と、前記他の一部と、の間にループを有し、
前記超音波工具は、前記第１突起部と前記第２突起部との間に設けられ、前記ループを吸着する吸着部をさらに有することを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記超音波工具は、前記第１突起部と前記第２突起部との間に設けられ、前記ループを保持するワイヤガイド部をさらに有することを特徴とする請求項１または２記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記第１突起部の先端と、前記第２突起部の先端と、の間の段差は、前記半導体チップのワイヤ接合面と、前記実装部品のワイヤ接合面と、の間の段差と等しいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記第１突起部において保持される前記ワイヤの前記一部の延在方向と、前記第２突起部において保持される前記ワイヤの前記他の一部の延在方向と、の少なくともいずれかは、前記第１突起部と前記第２突起部との間における前記ワイヤの延在方向と異なることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−２７２５４２（Ｐ２００９−２７２５４２Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２３５２３（Ｐ２００８−１２３５２３）
【出願日】平成２０年５月９日（２００８．５．９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月９日（２００８．５．９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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