JP2003100781A - 半導体製造装置、半導体装置の製造方法及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体チップを半導体チップ搭載基板に接着
する際、半導体チップの反り返った部分を矯正して半導
体チップ全体が半導体チップ搭載基板に接着できるよう
にする。 【解決手段】 半導体チップを搭載する半導体装置の半
導体チップ搭載基板に接合剤を載せて、半導体チップ搭
載基板を載置する載置装置部側載置部に載置し、半導体
チップを保持して移送して、半導体チップを半導体チッ
プ搭載基板に加圧して載置した後、加圧した前記半導体
チップと前記半導体チップ搭載基板を載置する加圧装置
部側載置部に移送して載置し、半導体チップの表面から
圧力を加え、半導体チップの反りを矯正して、半導体チ
ップ全体を半導体チップ搭載基板に接着する。

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、半導体製造装
置、半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。さ
らに具体的には、半導体チップを半導体チップ搭載部に
取り付けるダイボンディングの際に用いる半導体製造装
置の構造、使用等に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の方法により、半導体チッ
プを半導体チップ搭載基板に接着する方法を説明するた
めの図である。図６（ａ）に示すように、半導体ウェー
ハ１２には、複数枚の半導体チップが１４形成されてい
る。この半導体ウェーハ１２をダイシングにより、個々
の半導体チップ１４に切り分ける。コレット８は、切り
分けられた半導体チップ１４をピックアップして、接着
用の半導体製造装置に移送する。

【０００３】図６（ｂ）に示すように、接着用の半導体
製造装置の載置部であるヒートブロック４の上には、フ
レーム１６が載置されている。フレーム１６の中央部に
は、半導体チップ搭載基板であるダイパッド１８が形成
されている。ダイパッド１８の表面には、半導体チップ
の貼り付けに用いるダイボンディング用の接合剤２０が
載せられている。コレット８は、半導体チップ１４をダ
イパッド１８の上に軽く押し付けて載置し、半導体チッ
プ１４とダイパッド１８を接着する。このとき、ヒート
ブロック４によりダイパッド１８、ダイボンディング用
接合剤２０及び半導体チップ１４には、接合剤２０の性
質から接着に必要な熱が加えられるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、半導
体装置全体の微細化に伴い、半導体ウェーハの厚さも薄
くなっている。このため、半導体ウェーハからダイシン
グにより切り分けられた各半導体チップにおいて、回路
面に発生する応力が顕在化し、夫々の半導体チップの外
側部分が反り返ってしまうことがある。しかし、反り返
ったままの半導体チップ１４をダイパッド１８に接着し
ても、外側の反っている部分まで接着することができな
い。特に、上述したような方法により接着する場合、図
６（ｂ）に示すように、細い棒状のコレット８が半導体
チップ１４をダイパッド１８に押し付ける力は、コレッ
ト８が半導体チップ１４を直接押す部分、即ち、半導体
チップ１４の中央部に集中する。従って、図６（ｃ）に
示すように、接着の際にかかる圧力の小さい半導体チッ
プ１４の外周部分は、反り返った状態のまま残されてし
まい、ダイパッド１８に接着することができない。

【０００５】このように半導体チップの外側部分が浮き
上がっている状態では、半導体装置の電気的な接合が不
完全な状態となってしまうため問題である。従ってこの
発明は、半導体チップ全体が確実に半導体チップ搭載基
板に接着できるようにする装置及び方法を提案するもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の半導体製造装
置は、半導体チップを半導体装置の半導体チップ搭載基
板に取り付ける半導体製造装置であって、前記半導体チ
ップ搭載基板に前記半導体チップを加圧して載置する載
置装置部と、加圧後の前記半導体チップ全体を加圧する
加圧装置部とを備え、前記載置装置部は、前記半導体チ
ップ搭載基板と前記半導体チップとを載置するための載
置装置部側載置部と、前記半導体チップを保持して移動
し、前記加圧前載置部に加圧して載置する保持部と、を
含み、前記加圧装置部は、前記載置装置部において前記
半導体チップの載置された前記半導体チップ搭載基板を
載置する加圧装置部側載置部と、前記半導体チップ搭載
基板と前記半導体チップとを加圧する加圧部と、を含む
ものである。

【０００７】また、この発明の半導体製造装置は、前記
載置装置部側載置部及び／または前記加圧装置部側載置
部が、前記半導体チップ搭載基板と前記半導体チップと
を加熱するための載置部側加熱部を有するものである。

【０００８】また、この発明の半導体製造装置は、前記
加圧部の前記半導体チップの表面に対向する面が、前記
半導体チップの表面より大きいものである。

【０００９】また、この発明の半導体製造装置は、前記
加圧部を、複数備えるものである。

【００１０】また、この発明の半導体製造装置は、前記
加圧部が、前記半導体チップを加熱するための加圧部側
加熱部を備えるものである。

【００１１】次に、この発明の半導体装置の製造方法
は、半導体チップを半導体チップ搭載基板に載置するた
めに用いる半導体装置の載置装置部側載置部に、所定の
接合剤を載せた前記半導体チップ搭載基板を載置する載
置工程と、前記載置工程において載置された半導体チッ
プ搭載基板に、前記半導体チップを加圧して載置する加
圧載置工程と、前記加圧載置工程において加圧された前
記半導体チップと前記半導体チップ搭載基板とを載置部
に移送して載置する加圧後載置工程と、前記加圧後載置
工程において載置された前記半導体チップの表面全体を
加圧する加圧工程と、を含むものである。

【００１２】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、前記加圧工程を、前記半導体チップを加熱しながら
行うものである。

【００１３】さらにまた、この発明の半導体装置は、こ
の発明の半導体装置の製造方法を用いて製造されたもの
である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。なお、各図において、同一
または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡
略化ないし省略する。

【００１５】実施の形態１．図１は、この発明の実施の
形態１で使用される接着用の半導体製造装置の構成を示
す概念図である。図１において１００は、接着用の半導
体製造装置を示す。

【００１６】１２は、半導体ウェーハを示し、１４は、
半導体チップを示す。半導体ウェーハ１２には、複数の
半導体チップ１４が形成されている。個々の半導体チッ
プ１４は、通常、半導体ウェーハ１２をダイシングする
ことにより切り分けられる。

【００１７】１６は、フレームであり、１８は、ダイパ
ッド、２０は、接合剤である。フレーム１６は、半導体
装置のパッケージ材料であり、ダイパッド１８は、半導
体チップを搭載する部分である。フレーム１６には、複
数のダイパッド１８が設けられている。また、接合剤２
０は、半導体チップ１４とダイパッド１８との接着に用
いるダイボンディング用の接合剤であり、ダイパッド１
８の上に載せられている。

【００１８】４は、ヒートブロックである。ヒートブロ
ック４は、半導体チップ１４をダイパッド１８に載置し
て接着する際に、これらを載置する部分である。ヒート
ブロック４の内部には、カートリッジヒーター（図示せ
ず）が備えられていて、接着の際にフレーム１６と半導
体チップ１４とを下方から加熱することができる。

【００１９】８は、コレットである。コレット８は、半
導体ウェーハ１２から切り離された半導体チップ１４を
ピックアップして、ヒートブロック４に移送することが
できる。また、コレット８は、半導体チップ１４とダイ
パッド１８の接着の際、半導体チップ１４を上から軽く
押さえて加圧し、半導体チップ１４とダイパッド１８と
を接着する役割をも果たす。

【００２０】なお、ヒートブロック４と、コレット８と
を含んで半導体製造装置１００の載置装置部１１０が構
成される。載置装置部１１０は、フレーム１６のダイパ
ッド１８に、半導体チップ１４を加圧して載置すること
により接着する部分である。

【００２１】６は、ヒートブロックである。ヒートブロ
ック６は、載置装置部１１０において接着された半導体
チップ１４とダイパッド１８とを載置する部分である。
また、２は、回転円盤を示し、３は、ゴムリングを示
す。ゴムリング３は、図１に示すように、ヒートブロッ
ク４及びヒートブロック６の上を通るようにして、回転
円盤２に張られている。回転円盤２を回転させることに
より、ゴムリング３を動かすことができ、これに伴っ
て、ヒートブロック４からヒートブロック６へ、フレー
ム１６を移送することができる。また、ヒートブロック
６内部には、カートリッジヒーター（図示せず）が備え
られ、加圧の際にフレーム１６と半導体チップ１４とを
下方から加熱することができる。

【００２２】１０は、ヒートツールである。ヒートツー
ル１０は、半導体チップ１４を上から加圧するためのも
のである。ヒートツール１０の表面の面積は、一度に半
導体チップ１４全体を加圧できるように、半導体チップ
１４の表面積よりも大きくなっている。ヒートツール１
０を用いて加圧することにより、半導体チップ１４の反
り返った外側部分を含めて、半導体チップ１４のダイパ
ッド１８に接着する面全体をダイパッド１８に接着する
ことができる。また、ヒートツール１０内部には、カー
トリッジヒーター（図示せず）が備えられていて、加圧
の際には、半導体チップ１４の表面からも熱を加えるこ
とができる。

【００２３】なお、ヒートブロック６及びヒートツール
１０を含んで、半導体製造装置１００の加圧装置部１２
０を構成する。加圧装置部１２０では、載置装置部１１
０において、特に半導体チップ１４の反り等の原因によ
り完全にダイパッドに接着できなかった部分を矯正し、
半導体チップ１４全体をダイパッド１８に接着すること
ができる。また、載置装置部１１０と加圧装置部１２０
を含んで半導体製造装置１００が構成される。

【００２４】次に、半導体製造装置１００を用いて、ダ
イパッド１８に半導体チップ１４を接着する方法につい
て説明する。図２は、半導体製造装置１００を用いた半
導体チップの取り付け方法を示すフロー図である。ま
た、図３から図５は、半導体チップを取り付ける方法を
説明するための概念図である。

【００２５】まず、図２のステップＳ１に示すように、
半導体製造装置１００にフレーム１６の載置を行う。フ
レーム１６の半導体チップ１４を搭載する部分である各
ダイパッド１８の上には、ダイボンディング用の接合剤
２０が載せられている。この状態で、フレーム１６は、
図１に示すように、半導体製造装置１００の載置装置部
１１０のヒートブロック４上に載置される。

【００２６】次にステップＳ２に示すように、半導体チ
ップ１４の移送を行う。半導体チップ１４は図３に示す
ように、半導体ウェーハ１２に複数枚形成されている。
この半導体ウェーハ１２は、ダイシングにより個々の半
導体チップ１４に切り分けられている。このように切り
分けられた半導体チップ１４をコレット８によりピック
アップして移送し、ヒートブロック４の上に備えられた
フレーム１６のダイパッド１８の上に移送する。

【００２７】次にステップＳ３に示すように、半導体チ
ップ１４とダイパッド１８との接着を行う。ステップＳ
２において、ダイパッド１８上に移送された半導体チッ
プ１４は、図４（ｂ）に示すように、そのままコレット
８により軽く押し付けられて載置され、ダイパッド１８
に接着する。なお、このとき、ヒートブロック４がカー
トリッジヒーターに加熱されることにより、接合剤２０
の性質上必要な熱が加えられるようになっている。

【００２８】ここで接着される半導体チップ１４は、半
導体ウェーハ１２の厚みが薄くなっているため、各半導
体チップ１４の回路面において発生する応力の影響が顕
在化し、外側部分が多少反り返った状態になっているこ
とがある。また、ステップＳ３では、細い棒状のコレッ
ト８で、半導体チップ１４の中心部を押して加圧する。
従って、コレット８による圧力は主に半導体チップ１４
の中央部分にかかるため、図４（ｂ）に示すように、半
導体チップ１４の外側は反り返った状態のまま、中央部
分だけが接着されている。

【００２９】次にステップＳ４に示すように、ダイパッ
ド１８に半導体チップ１４の中央部分だけが接着された
状態のフレーム１６を、載置装置部１１０から、加圧装
置部１２０のヒートブロック６まで移送する。ここで
は、載置装置部１１０のヒートブロック４と、加圧装置
部１２０のヒートブロック６とは、ゴムリング３により
繋げられている。従って、回転円盤２を回転させること
により、ゴムリング３を動かし、これに伴って、フレー
ム１６を、そのまま流して移送すれば良い。

【００３０】次に、ステップＳ５に示すように、加圧を
行う。ここでは、図５(ａ)及び（ｂ）に示すように、ヒ
ートブロック６上に載置されたフレーム１６上の半導体
チップ１４の上から、ヒートツール１０により、全体を
押さえ付けるように加圧する。また、このとき同時に、
接合剤２０の性質等を考慮して、確実な接着が得られる
ように、ヒートブロック６とヒートツール１０とをカー
トリッジヒーターによって加熱して、これにより必要な
熱を加える。このようにして、図５（ｃ）に示すよう
に、半導体チップ１４の外周部の反り返った部分を矯正
して、半導体チップ１４全体をダイパッド１８に取り付
けることができる。

【００３１】以上説明したように、この実施の形態によ
れば、半導体チップを最初に接着した後、反り返った部
分を矯正して、半導体チップ１４のダイパッド１８に接
着する接着面全体をダイパッド１８に接着することがで
きる。従って、チップの外側部分まで、全体に確実な接
合を得ることができる。

【００３２】なお、この明細書において半導体チップ搭
載基板とは、半導体装置内部において半導体チップを搭
載するための基板を言い、半導体チップ搭載基板は、半
導体装置のパッケージの種類等により異なるものであ
る。この実施の形態では、半導体装置のパッケージ材料
としてフレーム１６を用いたため、半導体チップ搭載基
板としてはダイパッド１８を用いて説明した。しかし、
パッケージ材料も半導体チップ搭載基板もこれに限る物
ではない。

【００３３】また、この発明の保持部には、例えばこの
実施の形態のコレット８が該当する。しかし、保持部は
これに限らず、半導体チップを移送し、載置部に載置で
きるものであればよい。

【００３４】また、この発明の載置装置部側載置部に
は、例えばこの実施の形態の、ヒートブロック４が該当
し、加圧装置部側載置部には、ヒートブロック６が該当
する。しかし、載置装置部側載置部及び加圧装置部側載
置部はこれに限る物ではなく、半導体チップを貼り付け
る際に半導体チップを載置できるものであればよい。ま
た、この実施の形態では、ヒートブロック４とヒートブ
ロック６とは、ゴムリング３によって繋がれており、載
置装置部１１０において接着した半導体チップ１４とフ
レーム１６とをそのまま流して移送するベルト搬送をす
ることができる。しかし、これに限るものではなく、例
えば、載置装置部１１０と、加圧装置部１２０の役割を
果たす部分が、それぞれ、完全に分かれて設けられてい
るもの等であってもよい。また、例えば、金属爪によ
り、フレーム１６の外周を掴み、ヒートブロック４とヒ
ートブロック６との間を搬送するクランプ搬送などを用
いても良い。さらに、この発明の載置部側加熱部には、
例えば、この実施の形態のヒートブロック４、ヒートブ
ロック６が備えるカートリッジヒーターが該当する。し
かし、載置部側加熱部はカートリッジヒーターに限ら
ず、他の手段により加熱できるものであっても良い。ま
た、この実施の形態では、ヒートブロック４及び６共に
装置部側加熱部を備えたものを使用したが、装置部側加
熱部を備えていないものであっても良い。

【００３５】また、この発明の加圧部には、例えば、こ
の実施の形態のヒートツール１０が該当する。この実施
の形態では、ヒートツール１０は、半導体チップの外側
部分の反り返しを一度に矯正できるように、半導体チッ
プの表面積よりも大きな物を用いた。しかし、加圧部
は、このような形状に限らず、半導体チップの外側部分
の反り返りを抑えることができるものであればよい。ま
た、ここでは、半導体製造装置１００は、ヒートツール
１０を１つ備える。しかし、これに限る物ではなく、複
数のヒートツールを備え、一度に複数枚の半導体チップ
の反り返しを矯正できるものであっても良い。さらに、
この発明の加圧部側加熱部には、例えば、ヒートツール
１０が内部に備えるカートリッジヒーターが該当する。
しかし、加圧部側加熱部は、カートリッジヒーターに限
る物ではない。また、この実施の形態では、ヒートツー
ル１０は加圧部側加熱部を備える場合について説明した
が、必ずしも加圧部側加熱部を備える必要はない。

【００３６】尚、この発明の載置工程は、例えば、この
実施の形態のステップＳ１を実行することにより行われ
る。また、この発明の加圧載置工程は、例えば、この実
施の形態のステップＳ２及びＳ３を実行することにより
行われる。また、この発明の加圧後載置工程は、例え
ば、この実施の形態のステップＳ４を実行することによ
り行われる。さらに、この発明の加圧工程は、この実施
の形態のステップＳ５を実行することにより行われる。
しかし、必ずしもこれらの方法に限る物ではない。ま
た、この実施の形態では、ステップＳ１の載置工程の
際、ダイパッド１８に、既に接合材が載せられている場
合について説明した。しかし、これに限るものではな
く、載置工程においてリードフレーム１６がヒートブロ
ック４に載置された後に、接合材を、ダイパッド１８の
上に載せてもよい。また、ゴムリング３が貼られている
部分に、別のヒートブロックを設け、このヒートブロッ
ク上で接合材をダイパッド１８の上に載せた後、フレー
ム１６を、ゴムリング３により、ヒートブロック４に搬
送する場合なども考えられる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、半導体チップを最初に接着した後、反り返った状態
を矯正して、半導体チップ全体を半導体チップ搭載用基
板に接着することができる。従って、チップの外側部分
まで、全体に確実な接合を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態で使用される接着用の
半導体製造装置の構成を示す概念図である。

【図２】 半導体製造装置１００を用いた半導体チップ
の取り付け方法を示すフロー図である。

【図３】 半導体チップを取り付ける方法を説明するた
めの概念図である。

【図４】 半導体チップを取り付ける方法を説明するた
めの概念図である。

【図５】 半導体チップを取り付ける方法を説明するた
めの概念図である。

【図６】 従来の方法により、半導体チップを、半導体
チップ搭載基板に接着する方法を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１００ 半導体製造装置、 １１０ 載置装置部、 １
２０ 加圧装置部、２ 回転円盤、 ３ ゴムリング、
４ ヒートブロック、 ６ ヒートブロック、 ８
コレッタ、 １０ ヒートツール、 １２ 半導体ウェ
ーハ、 １４半導体チップ、 １６ フレーム、 １８
ダイパッド、 ２０ ダイボンディング用の接合剤。

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 AA17 BA00 BB18 FA08 FA31 FA52

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップを半導体装置の半導体チッ
   プ搭載基板に取り付ける半導体製造装置であって、 前記半導体チップ搭載基板に前記半導体チップを加圧し
   て載置する載置装置部と、 加圧後の前記半導体チップ全体を加圧する加圧装置部と
   を備え、 前記載置装置部は、 前記半導体チップ搭載基板と前記半導体チップとを載置
   するための載置装置部側載置部と、 前記半導体チップを保持して移動し、前記加圧前載置部
   に加圧して載置する保持部と、を含み、 前記加圧装置部は、 前記載置装置部において前記半導体チップの載置された
   前記半導体チップ搭載基板を載置する加圧装置部側載置
   部と、 前記半導体チップ搭載基板と前記半導体チップとを加圧
   する加圧部と、を含むことを特徴とする半導体製造装
   置。
2. 【請求項２】 前記載置装置部側載置部及び／または前
   記加圧装置部側載置部は、前記半導体チップ搭載基板と
   前記半導体チップとを加熱するための載置部側加熱部を
   有することを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装
   置。
3. 【請求項３】 前記加圧部の前記半導体チップの表面に
   対向する面は、前記半導体チップの表面より大きいこと
   を特徴とする請求項１または２に記載の半導体製造装
   置。
4. 【請求項４】 前記加圧部を、複数備えることを特徴と
   する請求項１から３のいずれかに記載の半導体製造装
   置。
5. 【請求項５】 前記加圧部は、前記半導体チップを加熱
   するための加圧部側加熱部を備えることを特徴とする請
   求項１から４のいずれかに記載の半導体製造装置。
6. 【請求項６】 半導体チップを半導体チップ搭載基板に
   載置するために用いる半導体装置の載置装置部側載置部
   に、所定の接合剤を載せた前記半導体チップ搭載基板を
   載置する載置工程と、 前記載置工程において載置された前記半導体チップ搭載
   基板に、前記半導体チップを加圧して載置する加圧載置
   工程と、 前記加圧載置工程において加圧された前記半導体チップ
   と前記半導体チップ搭載基板とを載置部に移送して載置
   する加圧後載置工程と、 前記加圧後載置工程において載置された前記半導体チッ
   プの表面全体を加圧する加圧工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 【請求項７】 前記加圧工程は、前記半導体チップを加
   熱しながら行うことを特徴とする請求項６に記載の半導
   体装置の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項６または７に記載の半導体装置の
   製造方法を用いて製造された半導体装置。