JP2003086758A

JP2003086758A - 半導体装置の製造方法、製造装置、及び、半導体装置

Info

Publication number: JP2003086758A
Application number: JP2001273082A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Abe; 俊一阿部; Tetsuya Kamibayashi; 哲也上林; Tadao Izumi; 直生和泉; Akira Yamazaki; 暁山崎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-09-10
Filing date: 2001-09-10
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2021-09-10
Also published as: US20040180468A1; US6784021B2; US20030049915A1; JP4800524B2; US6995468B2

Abstract

(57)【要約】【課題】複数のチップが積層される半導体装置の積層
工程における工程時間が短く、設備の規模が比較的小さ
く、設備費も比較的低廉な半導体装置の製造方法、製造
装置、及び、半導体装置を提供する。【解決手段】ダイボンダ２０内に複数のウエハ１ａ、
１ｂを載置する工程と、ダイボンダ２０内にて、複数の
ウエハ１ａ、１ｂからそれぞれ切り出した複数のチップ
３ａ、３ｂを、ダイボンド材７ａを介して、接合する工
程と、ダイボンダ２０内にて、接合工程にて積層された
複数のチップ１１を、ダイボンド材７ｂを介して、ダイ
パッド１２上に接合する工程とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、チップが積層さ
れた半導体装置の製造方法、製造装置、及び、半導体装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導体装置の高集積化を目的
として、１つのダイパッド上に種類の異なる複数のチッ
プが積層された半導体装置が開発されている。以下、図
３にて、従来の半導体装置の製造方法について、簡単に
説明する。図３は、従来の半導体装置の製造方法のフロ
ー図である。

【０００３】同図において、１ａ、１ｂはダイシングさ
れたチップを有するウエハ、３ａ、３ｂはウエハ１ａ、
１ｂ上のチップ、５ａ、５ｂはチップ３ａ、３ｂをダイ
パッド１２上に搬送するコレット、７ａはチップ３ａと
チップ３ｂとの間に設けられたダイボンド材、７ｂはチ
ップ３ｂとダイパッド１２との間に設けられたダイボン
ド材、１２はステージ上に載置されたダイパッド、１５
はチップ３ａ、３ｂが積層された半導体装置、２０ａ、
２０ｂはそれぞれ半導体装置の製造装置としてのダイボ
ンダを示す。

【０００４】同図に示すように、まず、第１のダイボン
ダ２０ａ内の図示せぬウエハ保持部に、第１のウエハ１
ｂが載置される。ここで、第１のダイボンダ２０ａ内に
は、第１のウエハ１ｂを複数枚搭載した図示せぬウエハ
カセットが、挿脱自在に設置されている。そして、第１
のウエハ１ｂは、ウエハカセットからウエハ保持部に、
ウエハ搬送部により搬送されたものである。

【０００５】次に、ダイシングされたウエハ１ｂ上のチ
ップ３ｂを、コレット５ａにより、１つピックアップす
る。そして、裏面にフィルム状のダイボンド材７ｂが形
成されたチップ３ｂを、コレット５ａにより、ダイパッ
ド１２を備えたリードフレームを保持するステージ上に
搬送する。

【０００６】そして、ステージを加熱するとともに、コ
レット５ａを図中の矢印方向に移動して、チップ３ｂを
ダイパッド１２に圧接することで、チップ３ｂは、ダイ
パッド１２に接合される。このように、第１のチップ３
ｂが接合されたダイパッド１２は、第１のダイボンダ２
０ａの装置外に搬送される。

【０００７】次に、第１のダイボンダ２０ａの外に搬送
されたチップ３ｂを搭載したダイパッド１２は、第２の
ダイボンダ２０ｂ内の図示せぬステージに搬送される。
他方、第２のダイボンダ２０ｂ内の図示せぬウエハ保持
部には、第２のウエハ１ａが載置される。ここで、第２
のダイボンダ２０ｂ内には、第２のウエハ１ａを複数枚
搭載した図示せぬウエハカセットが、挿脱自在に設置さ
れている。そして、第２のウエハ１ａは、ウエハカセッ
トからウエハ保持部に、ウエハ搬送部により搬送された
ものである。また、第２のウエハ１ａは、第１のウエハ
１ｂとは異なるウエハである。すなわち、第２のウエハ
１ａ上に形成された第２のチップ３ａと、第１のウエハ
１ｂ上に形成された第１のチップ３ｂとには、それぞれ
別の素子や回路が形成されており、そのチップの大きさ
も異なる。

【０００８】次に、ダイシングされたウエハ１ａ上のチ
ップ３ａを、コレット５ｂにより、１つピックアップす
る。そして、裏面にフィルム状のダイボンド材７ａが形
成されたチップ３ａを、コレット５ｂにより、ダイパッ
ド１２を備えたリードフレームを保持するステージ上に
搬送する。

【０００９】そして、ステージを加熱するとともに、コ
レット５ｂを図中の矢印方向に移動して、チップ３ａを
ダイパッド１２上のチップ３ｂに圧接することで、第２
のチップ３ａは、第１のチップ３ｂに接合される。こう
して、ダイパッド１２上には、２つの異なるチップ３
ａ、３ｂが積層される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来の半導体装
置の製造方法では、ダイパッドに積層されるチップの数
と同数のダイボンダが必要となっていた。詳しくは、ダ
イパッドへの下段のチップのボンディング工程は、第１
のダイボンダで行われ、下段のチップへの上段のチップ
のボンディング工程は、第２のダイボンダで行われる。
すなわち、１つのボンディング工程ごとに、１台のダイ
ボンダを必要としていた。

【００１１】これは、１台のダイボンダで複数のボンデ
ィング工程を実施しようとすると、各工程間でダイボン
ダの段取り変更を行わなければならず、装置の稼働率が
低下してしまうからである。このように、異なるボンデ
ィング工程ごとに、ダイボンダを用意すれば、装置の稼
働率を向上することができる。しかし、それでもなお、
ダイパッドを、１つのダイボンダから別のダイボンダへ
と移動させる工程には、比較的時間を要するという問題
があり、これが量産性向上の妨げになっていた。さら
に、複数のダイボンダを用意しているために、全体の設
備の規模も大きくなり、設備費も高くなるという問題が
あった。

【００１２】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、複数のチップが積層される半導
体装置の積層工程における工程時間が短く、設備の規模
が比較的小さく、設備費も比較的低廉な半導体装置の製
造方法、製造装置、及び、半導体装置を提供することに
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１記載
の発明にかかる半導体装置の製造方法は、ダイボンダ内
に複数のウエハを載置する工程と、上記ダイボンダ内に
て、上記複数のウエハからそれぞれ切り出した複数のチ
ップを、ダイボンド材を介して、接合する工程と、上記
ダイボンダ内にて、上記接合工程にて積層された複数の
チップを、ダイボンド材を介して、ダイパッド上に接合
する工程とを備えたものである。

【００１４】また、請求項２記載の発明にかかる半導体
装置の製造方法は、上記請求項１記載の発明において、
上記積層された複数のチップ上にさらに単数又は複数の
チップを積層する工程を含むものである。

【００１５】また、請求項３記載の発明にかかる半導体
装置の製造方法は、上記請求項１又は請求項２に記載の
発明において、上記複数のチップが積層された上記ダイ
パッドの積層面の裏面に、さらに単数又は複数のチップ
を積層する工程を含むものである。

【００１６】また、請求項４記載の発明にかかる半導体
装置の製造方法は、上記請求項１〜請求項３のいずれか
に記載の発明において、上記ダイボンダは予備ステージ
を備え、上記予備ステージは、上記チップとの対向面が
上記ダイボンド材と接合しないように形成されたもので
ある。

【００１７】また、この発明の請求項５記載の発明にか
かる半導体装置は、請求項１〜請求項４のいずれかに記
載の半導体装置の製造方法で製造したものである。

【００１８】また、この発明の請求項６記載の発明にか
かる半導体装置の製造装置は、複数のウエハをそれぞれ
保持する複数のウエハ保持部と、上記複数のウエハ保持
部に保持された上記複数のウエハから複数のチップをそ
れぞれ切り出して搬送するチップ搬送部と、上記チップ
搬送部にて搬送された上記複数のチップを積層して、ダ
イボンド材を介して接合するための予備ステージと、上
記予備ステージ上で接合された上記複数のチップを、上
記予備ステージからダイパッド上に搬送する積層チップ
搬送部と、上記積層チップ搬送部にて搬送された上記複
数のチップを、ダイボンド材を介して上記ダイパッド上
に接合するためのステージとを備えたことを特徴とする
半導体装置の製造装置。

【００１９】また、請求項７記載の発明にかかる半導体
装置の製造方法は、上記請求項６に記載の発明におい
て、上記予備ステージは、上記チップとの対向面が上記
ダイボンド材と接合しないように形成されたものであ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、この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。なお、各図中、
同一または相当する部分には同一の符号を付しており、
その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

【００２１】実施の形態．以下、この発明の実施の形態
を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明の
実施の形態を示す半導体装置の製造方法のフロー図であ
る。また、図２は、この発明の実施の形態を示す半導体
装置の製造装置の概略図である。図１、図２において、
１ａ、１ｂはダイシングされたチップを有するウエハ、
３ａ、３ｂはウエハ１ａ、１ｂ上のチップ、５ａは２つ
のチップ３ａ、３ｂをそれぞれ予備ステージ上に搬送す
るコレット、５ｂは積層されたチップ３ａ、３ｂをダイ
パッド上に搬送するコレット、７ａはチップ３ａとチッ
プ３ｂとの間に設けられたダイボンド材、７ｂはチップ
３ｂとダイパッド１２との間に設けられたダイボンド
材、１０はチップ３ａとチップ３ｂとを積層するための
予備ステージ、１１はダイボンド７ａを介して接合され
たチップ３ａとチップ３ｂとの積層チップ、１２はステ
ージ上に載置されたダイパッド、１５はチップ３ａ、３
ｂが積層された半導体装置、１７はダイパッド１２を備
えたリードフレーム、２０は半導体装置の製造装置とし
てのダイボンダを示す。

【００２２】図１に示すように、まず、ダイボンダ２０
内の図示せぬ第１のウエハ保持部に、第１のウエハ１ａ
が載置される。他方、ダイボンダ２０内の図示せぬ第２
のウエハ保持部に、第２のウエハ１ｂが載置される。こ
こで、ダイボンダ２０内には、第１のウエハ１ａを複数
枚搭載した図示せぬ第１のウエハカセットと、第２のウ
エハ１ｂを複数枚搭載した図示せぬ第２のウエハカセッ
トとが、それぞれ、挿脱自在に設置されている。そし
て、第１のウエハ１ａは第１のウエハカセットから第１
のウエハ保持部に、第２のウエハ１ｂは第２のウエハカ
セットから第２のウエハ保持部に、ウエハ搬送部により
搬送されたものである。

【００２３】次に、第２のウエハ１ｂ上のチップ３ｂ
を、コレット５ａにより、１つピックアップする。そし
て、裏面にフィルム状のダイボンド材７ｂが予め形成さ
れたチップ３ｂを、コレット５ａにより、予備ステージ
１０上の所定位置に搬送する。その後、第１のウエハ１
ａ上のチップ３ａを、コレット５ａにより、１つピック
アップする。そして、裏面にフィルム状のダイボンド材
７ａが予め形成されたチップ３ａを、コレット５ａによ
り、予備ステージ１０に載置されたチップ３ｂ上に搬送
する。

【００２４】そして、予備ステージ１０を加熱するとと
もに、コレット５ａを図中の矢印方向に移動して、一方
のチップ３ａを他方のチップ３ｂに圧接することで、双
方のチップ３ａ、３ｂは接合されて積層チップ１１を形
成する。ここで、予備ステージ１０の表面（チップ３ｂ
との接触面である。）には、例えば、ダイボンド７ｂに
対する接合性の悪い材料がコーティングされている。こ
れにより、予備ステージ１０を加熱して、コレット５ａ
による加圧をすることで、２つのチップ３ａ、３ｂのみ
が接合され、チップ３ｂと予備ステージ１０とは接合さ
れないことになる。

【００２５】次に、予備ステージ１０上の積層チップ１
１を、コレット５ｂにより、ダイパッド１２が載置され
た図示せぬステージ上に向けて搬送する。そして、ステ
ージを加熱するとともに、コレット５ｂを図中の矢印方
向に移動して、積層チップ１１をダイパッド１２に圧接
することで、積層チップ１１はダイパッド１２に接合さ
れて半導体装置１５を形成する。ここで、ダイパッド１
２は、図２に示すリードフレーム１７上に複数設けられ
ており、リードフレーム１７がステージ上を図中の矢印
方向に移動して、上述の工程が繰り返されることで、複
数のダイパッド１２に次々と積層チップ１１が接合され
ることになる。

【００２６】なお、本実施の形態における半導体装置の
製造装置としてのダイボンダ２０は、主として、複数の
ウエハ保持部と、チップ搬送部としてのコレット５ａ
と、予備ステージ１０と、積層チップ搬送部としてのコ
レット５ｂと、ダイパッド１２を載置するステージとに
よって、構成されるものである。そして、このようなダ
イボンダ２０内で、ダイパッド１２上にチップ３ａ、３
ｂが積層された半導体装置１５は、その後、ワイヤボン
ディング工程、パッケージ工程等を経て、最終的な製品
としての半導体装置の形態を完成させることになる。

【００２７】以上説明したように、本実施の形態におけ
る半導体装置の製造方法は、ダイボンダ２０内に、複数
のチップ３ａ、３ｂを積層するためにステージとは異な
る予備ステージ１０を設けているために、１台のダイボ
ンダ２０内で、複数のチップ３ａ、３ｂをダイパッド１
２上に積層することができる。これによって、複数のチ
ップ３ａ、３ｂを積層する積層工程における工程時間が
短くなり全体の生産性が向上するとともに、設備の規模
が比較的小さくなり、設備費を比較的安くすることがで
きる。

【００２８】なお、本実施の形態では、チップ３ａの裏
面に形成されるダイボンド材７ａや、チップ３ｂの裏面
に形成されるダイボンド材７ｂとして、フィルム状のダ
イボンド材を用いた。これに対して、ダイボンド７ａ、
７ｂとして、ペースト状のダイボンド材を用いる場合に
ついても、本発明を適用することができる。その場合に
は、ダイボンド７ａは、接合前に、予めチップ３ｂにお
けるチップ３ａとの対向面側に形成される。また、ダイ
ボンド７ｂは、接合前に、予めダイパッド１２における
積層チップ１１との対向面側に形成される。このよう
に、ペースト状のダイボンド材を用いたときでも、本実
施の形態と同様の効果を奏することになる。

【００２９】また、本実施の形態では、チップ搬送部と
してのコレット５ａと、積層チップ搬送部としてのコレ
ット５ｂとを、別々の部材として構成したが、同一部材
とすることもできる。また、本実施の形態では、２つの
ウエハ１ａ、１ｂから予備ステージ１０へのそれぞれの
チップ３ａ、３ｂの搬送を、１つのコレット５ａにて行
ったが、それぞれのチップ３ａ、３ｂごとにコレットを
用意して、２つのコレットにより搬送工程を行うことも
できる。

【００３０】さらに、本実施の形態では、２つのウエハ
１ａ、１ｂを、ダイボンダ２０内に載置したが、それよ
りも多いウエハを装置内に載置することもできる。この
場合、予備ステージ１０上にて、ウエハの数に応じた複
数のチップを積層した後に、ダイパッド１２上にその積
層チップを搬送することになる。また、本実施の形態に
より、積層されるチップ３ａ、３ｂは、同一種類のチッ
プであってもよいし、異なる種類のチップであってもよ
い。

【００３１】また、本実施の形態で示した工程によりチ
ップ３ａ、３ｂが積層された半導体装置１５上に、さら
に単数又は複数のチップを積層することができる。例え
ば、チップ３ａ、３ｂが積層された半導体装置１５に対
して、本実施の形態で示した工程を繰り返して行うこと
ができる。具体的には、半導体装置１５を、さらにダイ
ボンダ２０に設置して、その上に予備ステージ１０で積
層された積層チップ１１を接合する。この場合にも、本
実施の形態と同様の効果を奏することになる。

【００３２】また、本実施の形態で示した工程によりチ
ップ３ａ、３ｂが積層された半導体装置１５の積層面の
裏面に、さらに単数又は複数のチップを積層することが
できる。例えば、チップ３ａ、３ｂが積層された半導体
装置１５に対して、本実施の形態で示した工程を繰り返
して行うことができる。具体的には、チップ３ａ、３ｂ
が積層されたダイパッド１２の積層面の裏面にチップを
積層する。すなわち、チップ３ａ、３ｂが積層された半
導体装置１５を、逆さまにして、裏面側が上方を向くよ
うにダイボンダ２０のステージに載置する。そして、半
導体装置１５の裏面上に、予備ステージ１０で積層され
た積層チップ１１を接合することができる。この場合に
も、本実施の形態と同様の効果を奏することになる。

【００３３】なお、本発明が上記実施の形態に限定され
ず、本発明の技術思想の範囲内において、実施の形態の
中で示唆した以外にも、実施の形態は適宜変更され得る
ことは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、
形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施す
る上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、複数のチップを積層する積層工程の時間が短く生産
性の高い、設備の規模が比較的小さく、設備費が比較的
低廉な半導体装置の製造方法、製造装置、及び、半導体
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態を示す半導体装置の製
造方法のフロー図である。

【図２】この発明の実施の形態を示す半導体装置の製
造装置の概略図である。

【図３】従来の半導体装置の製造方法のフロー図であ
る。

【符号の説明】

１ａ、１ｂウエハ、３ａ、３ｂチップ、５
ａ、５ｂコレット、７ａ、７ｂダイボンド材、
１０予備ステージ、１１積層チップ、１２
ダイパッド、１５半導体装置、１７リード
フレーム、２０、２０ａ、２０ｂダイボンダ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者和泉直生東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者山崎暁東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 5F047 AA11 FA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイボンダ内に複数のウエハを載置する
工程と、上記ダイボンダ内にて、上記複数のウエハからそれぞれ
切り出した複数のチップを、ダイボンド材を介して、接
合する工程と、上記ダイボンダ内にて、上記接合工程にて積層された複
数のチップを、ダイボンド材を介して、ダイパッド上に
接合する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の
製造方法。
【請求項２】上記積層された複数のチップ上にさらに
単数又は複数のチップを積層する工程を含むことを特徴
とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】上記複数のチップが積層された上記ダイ
パッドの積層面の裏面に、さらに単数又は複数のチップ
を積層する工程を含むことを特徴とする請求項１又は請
求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】上記ダイボンダは予備ステージを備え、上記予備ステージは、上記チップとの対向面が上記ダイ
ボンド材と接合しないように形成されたことを特徴とす
る請求項１〜請求項３のいずれかに記載の半導体装置の
製造方法。
【請求項５】請求項１〜請求項４のいずれかに記載の
半導体装置の製造方法で製造したことを特徴とする半導
体装置。
【請求項６】複数のウエハをそれぞれ保持する複数の
ウエハ保持部と、上記複数のウエハ保持部に保持された上記複数のウエハ
から複数のチップをそれぞれ切り出して搬送するチップ
搬送部と、上記チップ搬送部にて搬送された上記複数のチップを積
層して、ダイボンド材を介して接合するための予備ステ
ージと、上記予備ステージ上で接合された上記複数のチップを、
上記予備ステージからダイパッド上に搬送する積層チッ
プ搬送部と、上記積層チップ搬送部にて搬送された上記複数のチップ
を、ダイボンド材を介して上記ダイパッド上に接合する
ためのステージとを備えたことを特徴とする半導体装置
の製造装置。
【請求項７】上記予備ステージは、上記チップとの対
向面が上記ダイボンド材と接合しないように形成された
ことを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造装
置。