JP2003142518A - 半導体製造装置、半導体製造方法、半導体装置及び電子装置 - Google Patents

半導体製造装置、半導体製造方法、半導体装置及び電子装置

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JP2003142518A JP2001337917A JP2001337917A JP2003142518A JP 2003142518 A JP2003142518 A JP 2003142518A JP 2001337917 A JP2001337917 A JP 2001337917A JP 2001337917 A JP2001337917 A JP 2001337917A JP 2003142518 A JP2003142518 A JP 2003142518A
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直治 仙波
Koji Soejima
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Abstract

(57)【要約】 【課題】汎用性の高い半導体装置を得ることができる半
導体製造装置、半導体製造方法及び半導体装置を提供す
ること。 【解決手段】半導体製造装置において、両面にそれぞれ
ボンディングパッドを有する基板を着脱可能に挟み込ん
で保持するホルダと、基板の一の板面に配された第１の
ボンディングパッドとその反対側の板面に配された第２
のボンディングパッドとの間を線材によりワイヤボンデ
ィングを行なうボンディングツールと、ボンディングツ
ールを装着するとともに、ボンディングツールの三次元
方向の駆動を行ない、ボンディングツールの軸心に対す
る垂直軸を中心にボンディングツールの回転駆動を行な
うボンディングヘッドと、を備えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置、
半導体製造方法、半導体装置及び電子装置に関し、特
に、半導体装置の汎用性が高く、低コスト化を実現する
半導体製造装置、半導体製造方法、半導体装置及び電子
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子機器の小型化・軽量化に伴い、半導
体装置の高密度化が進められている。半導体装置の高密
度化の一つの方法として、半導体装置内に複数の半導体
ベアチップを積み重ねたものが知られている。このよう
に積み重ねられた半導体ベアチップは、半導体ベアチッ
プ同士或いはマザーボードへの実装に用いられる。積み
重ねられた各半導体ベアチップ間を電気的に接続する手
法として、半導体ベアチップを積み重ねたユニットの側
端面に薄膜再配線層を形成した半導体装置がある。
【０００３】このような薄膜再配線層を形成する従来の
半導体装置の製造方法について図面を用いて説明する。
図１１〜１４は、従来の一例に係る半導体装置の製造方
法を模式的に示した工程断面図若しくは工程斜視図であ
る。
【０００４】まず、図１１（ａ）を参照すると、チップ
１０２が形成されている拡散済み（或いは特性チェック
済み）のウェハ１０１の上面（必要に応じて上下両面）
に薄膜絶縁層１０５を形成し、リソグラフィー技術によ
って埋め込み電極１０４を形成するのに必要な箇所の薄
膜絶縁層１０５及びチップ電極１０６を除去し、その箇
所に埋め込み電極１０４を形成する。次に、埋め込み電
極１０４及び薄膜絶縁層１０５の上層に、チップ電極１
０６と電気的にも機械的にも接続する薄膜導体層１０３
を形成する。次に、チップ単品にするとともにダイシン
グ性を向上させるため、リソグラフィ技術を用いて薄膜
絶縁層１０５及び薄膜導体層１０３の一部を除去し、ダ
イシングライン１０７を形成する。
【０００５】次に、図１２（ｂ）を参照すると、ダイヤ
モンドブレード等を用いてダイシングラインに沿ってダ
イシング部１０８をフルカットダイシングし、チップ１
０２単位に分割する。ここで、フルカットダイシングの
み行なわれたチップ１０２は、図１２（ｃ）を参照する
と、そのダイシング面１０９の面粗度が大きく、薄膜が
形成できるレベルの面ではない。
【０００６】次に、図１３（ｄ）を参照すると、各チッ
プ１０２の端面が揃うようにして並置し、各チップ１０
２の薄膜導体層同士の固定を行い、固定されたチップユ
ニット（以下、半導体装置とする）の端面（図１２
（ｃ）のダイシング面１０９に相当する面）を薄膜形成
が可能になるまで研削或いは研磨する（例えば、研削及
び研磨面１１０の面粗度が、０．１μｍ以下になるまで
研削或いは研磨加工を行う）。
【０００７】次に、図１３（ｅ）を参照すると、半導体
装置の研削及び研磨面の上層に端面絶縁層１１１を形成
し、その後、リソグラフィー技術を用いて、薄膜導体層
１０３に対応する部分について薄膜導体層１０３が露出
するまで端面絶縁層１１１を除去し、端面絶縁層開口部
１１２を形成する。次に、リソグラフィー技術及びメタ
ル形成技術（蒸着スパッタ等）を用いて、半導体装置の
端面絶縁層１１１上に端面薄膜配線となる端面薄膜導体
層１１３を形成する。これにより、端面薄膜導体層１１
３は、端面絶縁層開口部１１２を通って薄膜導体層１０
３と電気的にも機械的にも接続する。
【０００８】このときの半導体装置の端面薄膜配線形成
完了品１１４の斜視図を図１４（ｆ）に示す。また、こ
の端面薄膜配線形成完了品１１４を４段スタックした場
合の三次元半導体装置に係る４段スタック品１１５の斜
視図を図１４（ｇ）に示す。このように、従来の前記半
導体製造プロセスにおいてリソグラフィー技術を多用
（前記従来例では少なくとも４回）して半導体装置を形
成している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の端面
配線を有する半導体装置の製造方法では、リソグラフィ
ー技術、チップ間の位置合わせ、端面研削或いは端面研
磨及び薄膜形成技術を用いて、半導体装置に端面配線を
形成している。ここで、リソグラフィー技術を用いるた
めには、設備及び適用環境確立のために莫大なリソース
が必要となる。また、チップ間の位置合わせには、ミク
ロン単位以下の高精度位置合わせが必要となり、容易に
実現するのは難しい。さらに、チップ端面の切断面に薄
膜を形成するためには、表面粗度をミクロン単位以下の
高精度な研削或いは研磨が必要であり、容易に実現する
ことは難しい。このように、従来技術にはリソース、位
置合わせ、高平面粗度出し等に大きな技術的問題点があ
るため、半導体装置の接続信頼性の低下とコスト高をも
たらしている。
【００１０】本発明の第１の目的は、汎用性の高く信頼
性の高い半導体装置を得ることができる半導体製造装
置、半導体製造方法、半導体装置及び電子装置を提供す
ることである。
【００１１】本発明の第２の目的は、プロセス数が少な
く半導体装置の低コスト化を図ることができる半導体製
造装置、半導体製造方法、半導体装置及び電子装置を提
供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の視点にお
いては、半導体製造装置において、両面にそれぞれボン
ディングパッドを有する基板を着脱可能に挟み込んで保
持するホルダと、前記基板の一の板面に配された第１の
ボンディングパッドとその反対側の板面に配された第２
のボンディングパッドとの間を線材によりワイヤボンデ
ィングを行なうボンディングツールと、前記ボンディン
グツールを装着するとともに、前記ボンディングツール
の三次元方向の駆動を行ない、前記ボンディングツール
の軸心に対する垂直軸を中心に前記ボンディングツール
の回転駆動を行なうボンディングヘッドと、を備えるこ
とを特徴とする。
【００１３】本発明の第２の視点においては、半導体製
造装置において、両面にそれぞれボンディングパッドを
有する基板を着脱可能に挟み込んで保持するホルダと、
前記基板の上面側に配されるとともに、先端部を前記基
板の板面側に向け、前記基板の上面側ボンディングパッ
ドについて線材によりボンディング接続を行なう第１の
ボンディングツールと、前記基板の下面側に配されると
ともに、先端部を前記基板の板面側に向け、前記基板の
下面側ボンディングパッドについて線材によりボンディ
ング接続を行なう第２のボンディングツールと、前記第
１のボンディングツールを装着するとともに、前記第１
のボンディングツールの三次元方向の駆動を行ない、前
記第１のボンディングツールの軸心に対する垂直軸を中
心に前記第１のボンディングツールの回転駆動を行なう
第１のボンディングヘッドと、前記第２のボンディング
ツールを装着するとともに、前記第１のボンディングヘ
ッドと協働しつつ、前記第２のボンディングツールの三
次元方向の駆動を行ない、前記第２のボンディングツー
ルの軸心に対する垂直軸を中心に前記第２のボンディン
グツールの回転駆動を行なう第２のボンディングヘッド
と、前記第１のボンディングツールの上方に配されると
ともに、前記第１のボンディングヘッドに付随して三次
元方向の駆動を行ない、線材の供給及び切断を制御し、
前記第１及び第２のボンディングツール間に張られた線
材を張力調整可能に摘む第１のクランパと、前記第２の
ボンディングツールの下方に配されるとともに、前記第
２のボンディングヘッドに付随して三次元方向の駆動を
行ない、線材の供給及び切断を制御し、前記第１及び第
２のボンディングツール間に張られた線材を張力調整可
能に摘む第２のクランパと、を備えることを特徴とす
る。
【００１４】本発明の第３の視点においては、半導体製
造装置において、両面にそれぞれボンディングパッドを
有する基板を着脱可能に挟み込んで保持するホルダと、
１又は２以上のコの字状の線材を有する線材ユニットを
着脱可能に保持し開閉する開閉機構部を有するととも
に、前記線材ユニットの凹部にその底面近傍まで前記基
板の側端部を挿入させるように前記開閉機構部を三次元
方向の駆動及び一定の軸を中心に回転駆動を行なう駆動
部を有し、前記線材ユニットにおける線材の両端部とこ
れらに対応する前記基板の上下面のボンディングパッド
とをボンディング接続させる接続用ツールを有する接続
用ツールヘッドと、を備えることを特徴とする。
【００１５】本発明の第４の視点においては、半導体装
置の製造方法において、両面にそれぞれボンディングパ
ッドを有する基板を挟み込んで保持する工程と、前記基
板の第１のボンディングパッドについて線材で第１ボン
ドを行なう工程と、前記線材に張力を付与しつつ、前記
第１のボンディングパッドからその近傍の前記基板側端
面の外側近傍を通って前記第１のボンディングパッドと
対応するその反対側の板面に配された第２のボンディン
グパッドへ配線し、前記第２のボンディングパッドにつ
いて前記線材で第２ボンドを行なう工程と、前記第２ボ
ンド後前記線材を切断する工程と、を含むことを特徴と
する。
【００１６】本発明の第５の視点においては、半導体装
置の製造方法において、両面にそれぞれボンディングパ
ッドを有する基板を挟み込んで保持する工程と、張力が
付与された線材を前記基板の側端面に当接させ、前記線
材の一端側を第１のボンディングパッドに位置を合わ
せ、前記線材の他端側を前記第１のボンディングパッド
と対応するその反対側の板面に配された第２のボンディ
ングパッドに位置を合わせ、前記第１のボンディングパ
ッド及び前記第２のボンディングパッドそれぞれについ
て前記線材でボンディングを行なう工程と、前記ボンデ
ィング後前記線材を切断する工程と、を含むことを特徴
とする。
【００１７】本発明の第６の視点においては、半導体装
置の製造方法において、両面にそれぞれボンディングパ
ッドを有する基板を挟み込んで保持する工程と、１又は
２以上のコの字状の線材を有する線材ユニットの凹部に
その底面近傍まで前記基板の側端部を挿入させ、前記線
材ユニットの両端部とこれに対応する前記基板両面の各
ボンディングパッドとの位置合わせを行ない、前記線材
ユニットと前記ボンディングパッドとのボンディングを
行なう工程と、を含むことを特徴とする。
【００１８】本発明の第７の視点においては、半導体装
置において、基板の一の面に配された１又は２以上の第
１のボンディングパッドと、前記第１のボンディングパ
ッドと電気的に対応するとともに前記一の面と反対側の
面に配された１又は２以上の第２のボンディングパッド
と、前記第１のボンディングパッドと接続するととも
に、前記第１のボンディングパッドから前記基板の側端
面の外側近傍を通って前記第２のボンディングパッドと
接続する１又は２以上の線材と、を備えることを特徴と
する。
【００１９】本発明の第８の視点においては、半導体装
置において、基板の一の面に配された１又は２以上の第
１のボンディングパッドと、前記第１のボンディングパ
ッドと電気的に対応するとともに前記一の面と反対側の
面に配された１又は２以上の第２のボンディングパッド
と、コの字状の１又は２以上の線材を有するとともに、
前記線材の凹部に前記基板の側端部が挿入され、ある一
の線材の一端部で前記第１のボンディングパッドと接続
し、他端部で前記第２のボンディングと接続する線材ユ
ニットと、を備えることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】半導体製造装置において、両面に
それぞれボンディングパッド（図１の８ａ、８ｂ）を有
する基板（図１の７）を着脱可能に挟み込んで保持する
ホルダ（図１の４ａ、４ｂ）と、前記基板の一の板面に
配された第１のボンディングパッド（図１の８ａ）とそ
の反対側の板面に配された第２のボンディングパッド
（図１の８ｂ）との間を線材（図１の９）によりワイヤ
ボンディングを行なうボンディングツール（図１の２）
と、前記ボンディングツール（図１の２）を装着すると
ともに、前記ボンディングツールの三次元方向の駆動を
行ない、前記ボンディングツールの軸心に対する垂直軸
を中心に前記ボンディングツールの回転駆動を行なうボ
ンディングヘッド（図１の１）と、を備えることによ
り、リソースが小さく済むとともに、プロセス数を削減
することができる。
【００２１】
【実施例】本発明の実施例１について図面を用いて説明
する。図１は、本発明の実施例１に係る半導体製造装置
の構成を示した模式図である。
【００２２】この半導体製造装置は、ボンディングヘッ
ド１と、ボンディングツール２と、クランパ３と、ホル
ダ４と、カメラツール５と、制御部６と、を有する。
【００２３】ボンディングヘッド１は、ボンディングツ
ール２を装着した機構部であり、制御部６からの制御情
報に基づいて、両面ベアチップ７を保持している時にそ
の両面及び側端面の外側近傍を通るように、クランパ３
と連動して前記ボンディングツールの三次元方向（ＸＹ
Ｚ軸方向）の駆動を行ない、前記ボンディングツールの
軸心に対する垂直軸を中心に前記ボンディングツールの
回転（Ｚ軸と軸心のなす角度θ軸方向）駆動を行なう
（以下、ＸＹＺθ軸方向の駆動という）。また、ボンデ
ィングヘッド１は、ＸＹＺθ軸方向の駆動により、これ
に装着されたボンディングツール２の軸心がθ軸方向に
３６０度あらゆる方向に向けて動作することが可能であ
る。また、ボンディングヘッド１は、両面ベアチップ７
におけるボンディングパッドの位置合わせの際、ホルダ
４と協働する。
【００２４】ボンディングツール２は、線材９で両面ベ
アチップ７のボンディングパッド８ａ、８ｂ間のボンデ
ィングを行なうツールであり、線材９（例えば、φ１０
μｍ）が通る開口部（図示せず）が形成され、先端が円
錐形である。この他に先端が楔形のウェッジツールを用
いる場合がある。ボンディングツール２は、超音波発信
機、スプリング、電圧制御発振器或いはヒータ等を備え
ており、熱、超音波振動、圧力、スクラブ、溶接等（或
いはこれらのうちいずれかの併用）を線材９に付加でき
るようになっている。線材９が通る開口部には、綿等の
線材通過抵抗増大物質を有し、線材９の張力のバランス
を確保する場合がある。なお、線材９の張力のバランス
を確保する他の方法として、線材９に圧縮エアを吹き付
けて張力のバランスを確保するエアテンション法があ
り、エア吹出口を別途備えてもよい。
【００２５】クランパ３は、線材９の供給や切断のため
に線材９を掴む機構部品であり、線材９の供給量を制御
し、線材９に張力を与え、制御部６からの制御情報に基
づいてボンディングヘッド１と連動してＸＹＺθ軸方向
に駆動する。
【００２６】ホルダ４（４ａ、４ｂ）は、両面ベアチッ
プ７の両板面を狭み込んで保持する部品であり、上面側
ホルダ４ａと下面側ホルダ４ｂに分かれており、両面ベ
アチップ７が着脱可能に開閉動作（上下動作）する。上
面側ホルダ４ａと下面側ホルダ４ｂのサイズは同一の構
造に限らず、異なる構造であってもよい。ホルダ４と両
面ベアチップ７との接触面は、両面ベアチップ７のボン
ディングパッド８ａ、８ｂ以外の活性領域を覆う大きさ
若しくは形状であり、接触面に衝撃荷重、過荷重が付加
されない構成となっている。ホルダ４は、制御部６から
の制御により電気、高圧エアー、高圧窒素等を基にし
て、荷重、熱、冷却、ＸＹＺ軸方向の駆動、Ｚ軸を中心
とした回転（例えば、角度９０度ごとの回転）ができる
ようになっている。また、ホルダ４は、両面ベアチップ
７を機械的に保持するものに限らず、真空吸着若しくは
真空吸着及び機械的保持の両者を用いて保持するもので
あってもよい。特に、両面ベアチップ７の活性領域を両
面から挟んでホールドする構成となっているため、衝撃
荷重、過荷重が付加されないように、上面側ホルダ及び
下面側ホルダの上下動作スピードの多段階切り替え機能
及び上下動作スピード切り替え位置の設定機能とのコン
ビネーション或いは最大荷重の設定機能を有しており、
微小荷重調整が可能である。ホルダ４は、両面ベアチッ
プ７のボンディングパッド８ａ、８ｂの位置合わせの
際、ボンディングヘッド１と協働する。また、ホルダ４
は、上面側ホルダ４ａと下面側ホルダ４ｂで両面ベアチ
ップ７を挟み込むことで、両面ベアチップ７の厚さを測
定する機能を有してもよい。
【００２７】カメラツール５は、ボンディングツール２
の軸心、ボンディングパッド８ａ、８ｂ、クランパ３、
ホルダ４、線材９、ボンディング部分などの位置ないし
距離を監視する部品であり、ＣＣＤなどのカメラツール
で監視（測定）した画像情報（映像情報）を処理して制
御部６に送信する。
【００２８】制御部６は、所定のプログラムに基づいて
ボンディングヘッド１、クランパ３についてのＸＹＺθ
軸方向の駆動や機能（加熱、加圧、超音波出力、スクラ
ブ、溶接等の機能）を制御する。また、制御部６は、カ
メラツール５から送信された画像情報に基づいて、両面
ベアチップ７の大きさやパッドの間隔に合わせて、ボン
ディングヘッド１若しくはホルダ４の軌道若しくは位置
を修正する。また、制御部６は、セルフティーチング機
能、すなわち両面ベアチップ７の大きさ及びそのボンデ
ィングパッドの位置を撮影（測定）したカメラツール５
からの映像情報に基づいて、ヘッド（ボンディングヘッ
ド１、クランパ３その他のヘッド）若しくはホルダ４の
動作を制御するプログラムを生成する生成手段を備えて
もよい。ここで、プログラムは、予め設定されたプログ
ラムと、生成手段により生成したプログラムと、があ
る。
【００２９】なお、ホルダ４に挟まれた両面ベアチップ
７は、半導体製造装置を構成するものではないが、両面
にそれぞれ拡散層、絶縁層、金属層等の配線層を有する
半導体チップであり、その両面それぞれに１又は２以上
の上面側ボンディングパッド８ａ及び下面側ボンディン
グパッド８ｂを有する。両面ベアチップ７以外にも両面
にボンディングパッドを有する回路基板に適用してもよ
い。
【００３０】線材９は、アルミ、金、銅などの金属線で
あり、その表面に熱や超音波などで破壊可能な絶縁被覆
を有する被覆線材を用いてもよい（以下同じ）。
【００３１】次に、実施例１に係る半導体製造装置の動
作（半導体装置の製造方法）について図面を用いて説明
する。図２〜３は、本発明の実施例１に係る半導体製造
装置の動作を模式的に示した工程図である。
【００３２】まず、図２の（Ａ１）を参照すると、ボン
ディングツール２に線材９を通し、チップ両面のボンデ
ィングパッド８ａ、８ｂが覆われないようにして両面ベ
アチップ７をホルダ４ａ、４ｂに固定する（ステップＡ
１）。
【００３３】次に、図２の（Ａ２）を参照すると、両面
ベアチップ７の下面側ボンディングパッド８ｂとボンデ
ィングツール２との位置合わせを行い、ボンディングツ
ール２における加熱、荷重、超音波或いはいずれかの併
用によって線材９を一部熔かして第１ボンド（被覆線材
の場合、被覆を熱や超音波などで破壊しながら第１ボン
ド）を行なう（ステップＡ２）。
【００３４】次に、図２の（Ａ３）を参照すると、ボン
ディングツール２は、線材９に張力を付与しつつ、下面
側ボンディングパッド８ｂから、その近傍の両面ベアチ
ップ７側端面の外側近傍を回動して、下面側ボンディン
グパッド８ｂに対応する上面側ボンディングパッド８ａ
へ移動し、上面側ボンディングパッド８ａとの位置合わ
せを行い、ボンディングツール２における加熱、荷重、
超音波或いはいずれかの併用によって線材９を熔かして
第２ボンド（被覆線材の場合、被覆を熱や超音波などで
破壊しながら第２ボンド）を行なう（ステップＡ３）。
【００３５】ここで、線材９に張力を付与する方法は、
以下のものがある。（１）高圧エアーの吹き出し圧力
（エアーテンション）によって線材に張力を付与する方
法、（２）両面ベアチップを保持するホルダ４の移動に
よって線材に張力を付与する方法、（３）ボンディング
ツール２の移動及びその速度によって線材の張力を付与
する方法、（４）線材をクランパ３や線材供給部で機械
的に引っ張って線材に張力を付与する方法、（５）ボン
ディングヘッド１及びホルダ４の両者の位置関係によっ
て線材に張力を付与する方法、（６）ボンディングツー
ル２、クランパ３若しくは線材供給部における通過抵抗
を示す物質中に線材９を通して通過抵抗を増大させるこ
とによって線材に張力を付与する方法、（７）ボンディ
ングヘッド１、ボンディングツール２、クランパ３及び
ホルダ４のうち複数以上の手段を移動させることによっ
て線材に張力を付与する方法等。
【００３６】また、ここでの位置合わせも、カメラツー
ル５からの画像情報（位置情報）に基づいて制御部６の
制御により、ホルダ４とボンディングツール２との協働
によって行なわれる。第２ボンドの際、ホルダ４におい
ても適宜加熱と冷却が行なわれる。
【００３７】また、この位置合わせは、カメラツール５
からの位置情報に基づいて制御部（図示せず）の制御に
より、ホルダ４ａ、４ｂとボンディングツール２との協
働によって行なわれる。なお、ここでは、第１ボンドを
下面側ボンディングパッド８ｂから行なっているが、上
面側ボンディングパッド８ａから行なってもよい。第１
ボンドの際、ホルダ４においても加熱と冷却が行なわれ
る。
【００３８】次に、図３の（Ａ４）を参照すると、上面
側ボンディングパッド８ａからボンディングツール２を
少し上昇（約１００μｍ程度）させた後、クランパ３で
線材９を摘み、ボンディングツール２及びクランパ３を
両面ベアチップ７上方に連動させて線材９に対して張力
を与えて線材９を切断（引き千切り）する（ステップＡ
４）。これにより、第１の端面配線の接続が完了する。
【００３９】ここで、線材を切断する方法には、以下の
ものがある。（１）線材をクランパ３で摘んで引き千切
りする方法、（２）ボンディングツール２から線材９の
ボンディング部分に超音波を付与してから断線させる方
法、（３）ボンディングツール２に取り付けられたエッ
ジで線材を断線をさせる方法、（４）これら複数以上の
方法を併用して、ボンディング部近傍から線材を切断す
る方法等。
【００４０】次に、図３の（Ａ５）を参照すると、第２
の端面配線（例えば、第１の端面配線の隣）の接続の準
備を行なうべく、ボンディングツール２は、第１の配線
に係る上面側ボンディングパッド８ａの上方から、その
近傍の両面ベアチップ７側端面の外側を回動（ステップ
Ａ３の回動方向の逆方向）して、第２の配線に係る下面
側ボンディングパッド８ｂへ移動する（ステップＡ
５）。
【００４１】以降、ステップＡ２〜Ａ５の工程と同様の
工程を必要に応じて繰り返し行い、１つの両面ベアチッ
プ７における全ての配線を完了させる。
【００４２】次に、本発明の実施例２について図面を用
いて説明する。図４は、本発明の実施例２に係る半導体
製造装置の構成を示した模式図である。
【００４３】この半導体製造装置は、ホルダ４及び制御
部６について実施例１（図１参照）と同様であるが、ボ
ンディングヘッド１、ボンディングツール２、クランパ
３及びカメラツール５については、それぞれ２個ずつ有
し、保持された両面ベアチップ７に対する上面側と下面
側にそれぞれ１つずつ有する点で実施例１と異なる。ま
た、ボンディングヘッド１ａ、１ｂ、ボンディングツー
ル２ａ、２ｂ及びクランパ３ａ、３ｂは、動作範囲及び
動作方法が実施例１と異なる。なお、ボンディングヘッ
ド１ａ、１ｂ、ボンディングツール２ａ、２ｂ、クラン
パ３ａ、３ｂ、ホルダ４、カメラツール５ａ、５ｂ及び
制御部６の各構成部品に係る機能の説明については、実
施例１における説明を参照されたい。
【００４４】次に、実施例２に係る半導体製造装置の動
作（半導体装置の製造方法）について図面を用いて説明
する。図５〜６は、本発明の実施例２に係る半導体製造
装置の動作を模式的に示した工程図である。
【００４５】まず、図５の（Ｂ１）を参照すると、上面
側ボンディングツール２ａから下面側ボンディングツー
ル２ｂに線材９を供給し、チップ両面のボンディングパ
ッド８ａ、８ｂが覆われないようにして両面ベアチップ
７をホルダ４に固定する（ステップＢ１）。ここで、線
材９の供給は、上面側カメラツール５ａ又は下面側カメ
ラツール５ｂからの位置情報に基づいて制御部６の制御
により、上面側ボンディングツール２ａ及び下面側ボン
ディングツール２ｂのそれぞれの開口部を上下で一直線
になるように調整し、上面側ボンディングツール２ａ内
にある線材９を上面側クランパ３ａを開にして自由落下
或いは強制落下させて送り、下面側ボンディングツール
２ｂの開口部に線材９を通して下面側クランパ３ｂを閉
にして固定する。なお、線材９の通し方は、下面側ボン
ディングツール２ｂから上面側ボンディングツール２ａ
に通すものであってもよい。
【００４６】次に、図５の（Ｂ２）を参照すると、クラ
ンパ３ａ、３ｂを閉にして線材に適当な張力を付与しな
がら、上下面側の各ボンディングツール２ａ、２ｂの間
に張られた線材９の中央近傍を両面ベアチップ７の側端
面に当接させるように上下面側の各ボンディングツール
２ａ、２ｂ、クランパ３ａ、３ｂ及びカメラツール５
ａ、５ｂを各ボンディングツール２ａ、２ｂが担当する
ボンディングパッド８ａ、８ｂ近傍まで移動させ、両面
ベアチップ７の下面側ボンディングパッド８ｂと下面側
ボンディングツール２ｂとの位置合わせを行うととも
に、両面ベアチップ７の上面側ボンディングパッド８ａ
と上面側ボンディングツール２ａとの位置合わせを行
い、各ボンディングツール２ａ、２ｂにおける加熱、加
圧、超音波等或いはいずれかの併用によって、各ボンデ
ィングパッド８ａ、８ｂについてボンド（被覆線材の場
合、被覆を熱や超音波などで破壊しながらボンド）を行
なう（ステップＢ２）。
【００４７】ここでは、クランパ３ａ、３ｂは閉の状態
であるが、線材９が両面ベアチップ７の側端面に接触し
た時から線材の張力に応じた開に近い状態となる。
【００４８】また、ここでの位置合わせは、カメラツー
ル５ａ、５ｂからの位置情報に基づいて制御部６の制御
により、ホルダ４とボンディングツール２ａ、２ｂとの
協働によって行なわれる。ここで、この位置合わせのと
きに、線材９と両面ベアチップ７側端面との間に隙間を
開けるように位置調整してもよい。ボンドの際、ホルダ
４におても加熱と冷却が行なわれる。
【００４９】次に、図６の（Ｂ３）を参照すると、各ボ
ンディングパッド８ａ、８ｂから各ボンディングツール
２ａ、２ｂを少し間隔（約１００μｍ程度）を開けた
後、各ボンディングツール２ａ、２ｂに係るクランパ３
ａ、３ｂで線材９を摘み、ボンディングツール２ａ、２
ｂ及びクランパ３ａ、３ｂを両面ベアチップ７から離れ
るように連動させて線材９に対して張力を与えて線材９
を切断（引き千切り）する（ステップＢ３）。これによ
り、第１の端面配線の接続が完了する。
【００５０】次に、図６の（Ｂ４）を参照すると、第２
の端面配線の接続の準備を行なうべく、下面側ボンディ
ングツール２ｂに残った線材９をクランパ３ｂを開いて
排出し、上面側ボンディングツール２ａから下面側ボン
ディングツール２ｂに線材９を供給する（ステップＢ
４）。なお、線材９の供給方法についてはステップＢ１
の場合と同様である。
【００５１】以降、ステップＢ２〜Ｂ４の工程と同様の
工程を必要に応じて繰り返し行い、１つの両面ベアチッ
プ７における全ての配線を完了させる。
【００５２】なお、上記実施例２に係る半導体製造装置
の動作は、上下面側のボンディングツール２ａ、２ｂに
よる同時ボンドの場合を説明したが、一方のボンディン
グツールによるボンディングの後、他方のボンディング
ツールによるボンディングを行なうようにしてもよい。
【００５３】次に、本発明の実施例３について図面を用
いて説明する。図７は、本発明の実施例３に係る半導体
製造装置の構成を示した模式図である。
【００５４】この半導体製造装置は、接続用ツールヘッ
ド１０〜１４と、挿入用ヘッド１５と、ホルダ４と、カ
メラツール５ａ、５ｂと、制御部６と、を有する。
【００５５】接続用ツールヘッド１０〜１４は、クリッ
プ線ユニット１６を着脱可能に保持し、クリップ線ユニ
ット１６と両面ベアチップ７との位置合わせをし、クリ
ップ線ユニット１６を両面ベアチップ７に接続するため
の機能を備えたツールヘッドであり、上面側機構部材１
０と、下面側機構部材１１と、ガイド部材１２と、挿入
駆動部材１３と、接続用ツール１４と、を有し、制御部
６からの制御により上面側機構部材１０、下面側機構部
材１１及び挿入駆動部材１３は動作する。
【００５６】上面側機構部材１０は、上下動可能にガイ
ド部材１２と接続し、両面ベアチップ７をクリップ線ユ
ニット１６に挿入した時に下面における上面側ボンディ
ングパッド８ａと対応する位置に１又は２以上の接続用
ツール１４を有する。
【００５７】下面側機構部材１１は、上下動可能にガイ
ド部材１２と接続し、両面ベアチップ７をクリップ線ユ
ニット１６に挿入した時に部材上面における下面側ボン
ディングパッド８ｂと対応する位置に１又は２以上の接
続用ツール１４を有する。
【００５８】接続用ツール１４は、両面ベアチップ７の
ボンディングパッド８ａ、８ｂとクリップ線ユニット１
６における対応クリップ線とを接続させる超音波発信
機、スプリング、電圧制御発振器或いはヒータ等であ
り、熱、超音波振動、圧力等をクリップ線ユニット１６
に付加する。
【００５９】ガイド部材１２は、上面側機構部材１０及
び下面側機構部材１１のスライド動作をガイドする部材
であり、中央近傍で挿入駆動部材１３と接続する。
【００６０】挿入駆動部材１３は、制御部６の制御によ
って、各機構部材によって形成される凹部に挿入された
クリップ線ユニット１６の凹部を両面ベアチップ７の側
面に嵌め込むように、ＸＹＺθ軸方向に駆動する。挿入
駆動部材１３は、クリップ線ユニット１６の両端部をこ
れらに対応する両面ベアチップ７におけるボンディング
パッド８ａ、８ｂとの位置合わせの際、ホルダ４と協働
する。また、挿入駆動部材１３は、ＸＹＺθ軸方向の駆
動により、上面側機構部材１０、下面側機構部材１１及
びガイド部材１２を含むユニットの水平方向の一定の軸
がθ軸方向に３６０度あらゆる方向に向けて動作するこ
とが可能である。
【００６１】挿入用ヘッド１５は、ユニット接続用ツー
ル１０〜１４の凹部にクリップ線ユニット１６をセット
するためのヘッドである。
【００６２】クリップ線ユニット１６は、本半導体製造
装置を構成するものではないが、先端部間の幅が両面ベ
アチップ７の厚さと対応するコの字状（Ｕの字でもよ
い）の１又は２以上のクリップ線（端面配線となるも
の）が樹脂などでユニット化されたものである。クリッ
プ線自体は、アルミ、金、銅などの金属線を用いてお
り、その表面に熱や超音波などで破壊可能な絶縁被覆を
有する被覆線材を用いてもよい。被覆線材であれば、両
面ベアチップ７の側端面にクリップ線が当接していても
よい。
【００６３】ホルダ４、カメラツール５ａ、５ｂ及び制
御部６は、実施例１のものと同様である。これらの機能
的な説明は実施例１の記載を参照されたい。
【００６４】次に、実施例３に係る半導体製造装置の動
作（半導体装置の製造方法）について図面を用いて説明
する。図８〜９は、本発明の実施例３に係る半導体製造
装置の動作を模式的に示した工程図である。
【００６５】まず、図８（Ｃ１）を参照すると、クリッ
プ線ユニット１６をユニット挿入用ヘッド１５にセット
する（ステップＣ１）。次に、図８（Ｃ２）を参照する
と、クリップ線ユニット１６を挿入用ヘッド１５から接
続用ツールヘッドに係る上面側機構部材１０と下面側機
構部材１１との間の凹部にセットする（ステップＣ
２）。
【００６６】このとき、クリップ線ユニット１６におけ
る先端部の幅や両面ベアチップの厚さに応じて、上面側
機構部材１０及び下面側機構部材１１がバランス良く均
等に開閉し、自動的にクリップ線の張力が調整される。
【００６７】一方で、図８（Ｃ３）を参照すると、両面
ベアチップ７をホルダ４ａ、４ｂに固定する（ステップ
Ｃ３）。
【００６８】次に、図９（Ｃ４）を参照すると、接続用
ツールヘッド１０〜１４を動作させることで、上面側機
構部材１０と下面側機構部材１１との間にセットしたク
リップ線ユニット１６の凹部にその底面に当接ないしそ
の近傍まで両面ベアチップ７の側端部を挿入させ、クリ
ップ線ユニット１６の両端部と各ボンディングパッド８
ａ、８ｂとの位置合わせを行い、上面側機構部材１０と
下面側機構部材１１でクリップ線ユニット１６及び両面
ベアチップ７を挟み込み、各接続用ツール１４によって
加熱、荷重、超音波或いはいずれかを併用してクリップ
線ユニット１６の被覆を破壊しながら、クリップ線ユニ
ット１６とボンディングパッド８ａ、８ｂとの接続を行
なう（ステップＣ４）。
【００６９】ここで、位置合わせをする時に、カメラツ
ール５ａ、５ｂによってクリップ線ユニット１６の先端
部とボンディングパッド８ａ、８ｂ或いは両面ベアチッ
プ７側端面との位置ないし距離を随時測定しながら、ホ
ルダ４ａ、４ｂと挿入駆動部材１３を連動させてバラン
スをとる。
【００７０】また、上面側機構部材１０と下面側機構部
材１１でクリップ線ユニット１６及び両面ベアチップ７
を挟み込むとき、両面ベアチップ７の厚さに応じてバラ
ンスよく均等な強さで挟み込むようにする。
【００７１】次に、図９（Ｃ５）を参照すると、上面側
機構部材１０と下面側機構部材１１を開いて開放するこ
とにより、第１の端面配線ユニットの接続が完了する
（ステップＣ５）。
【００７２】次に、両面ベアチップ７の反対側の側端面
もステップＣ１〜Ｃ５と同様に動作させることで、上面
側機構部材１０と下面側機構部材１１との間にセットし
た新たなクリップ線ユニット１６と当該両面ベアチップ
７のボンディングパッド８ａ、８ｂとの位置合わせを行
い、加熱、荷重、超音波或いはいずれかを併用してクリ
ップ線ユニット１６の被覆を破壊しながら、クリップ線
ユニット１６とボンディングパッド８ａ、８ｂとの接続
を行なう。これにより、両面ベアチップ７の配線が完了
する。
【００７３】その他の実施例として、図１０を参照する
と、実施例１〜３の半導体製造装置で製造された複数の
半導体装置（線材９で配線された両面ベアチップ７）を
対応するボンディングパッド８ａ、８ｂ間にバンプ１７
などの接続部材を介在させて積層したスタック構造とす
ることができる。また、以上のような半導体装置をＴＡ
Ｂなどの電子装置に搭載してもよい。
【００７４】
【発明の効果】本発明によれば、チップ端面における端
面配線を形成するにあたって、高精度位置合わせ、高精
度研削及び研磨等のプロセスは不要となる。その結果、
リソースも小さく、大きな技術的問題点もなく、プロセ
ス数が少なく、汎用性の高く、接続信頼性の高く、低コ
ストな端面配線を有する半導体装置を実現することがで
きる。
【００７５】また、両面チップ毎に、その上面側ボンデ
ィングパッドと対応する下面側ボンディングパッドとの
間の配線をワイヤボンディングによって接続しているの
で、チップ自体の大きさとほとんど変わらず、薄型軽量
化に有利であり、汎用性が高い端面配線を有する半導体
装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体製造装置の構成
を示した模式図である。
【図２】本発明の実施例１に係る半導体製造装置の動作
を模式的に示した工程図である（前半）。
【図３】本発明の実施例１に係る半導体製造装置の動作
を模式的に示した工程図である（後半）。
【図４】本発明の実施例２に係る半導体製造装置の構成
を示した模式図である。
【図５】本発明の実施例２に係る半導体製造装置の動作
を模式的に示した工程図である（前半）。
【図６】本発明の実施例２に係る半導体製造装置の動作
を模式的に示した工程図である（後半）。
【図７】本発明の実施例３に係る半導体製造装置の構成
を示した模式図である。
【図８】本発明の実施例３に係る半導体製造装置の動作
を模式的に示した工程図である（前半）。
【図９】本発明の実施例３に係る半導体製造装置の動作
を模式的に示した工程図である（後半）。
【図１０】本発明の実施例４に係る半導体装置の構成を
模式的に示した断面図である。
【図１１】従来の一例に係る半導体装置の製造方法を模
式的に示した工程断面図である（その１）。
【図１２】従来の一例に係る半導体装置の製造方法を模
式的に示した工程断面図である（その２）。
【図１３】従来の一例に係る半導体装置の製造方法を模
式的に示した工程断面図である（その３）。
【図１４】従来の一例に係る半導体装置の製造方法を模
式的に示した工程斜視図である（その４）。
【符号の説明】 １ ボンディングヘッド １ａ 上面側ボンディングヘッド １ｂ 下面側ボンディングヘッド ２ ボンディングツール ２ａ 上面側ボンディングツール ２ｂ 下面側ボンディングツール ３ クランパ ３ａ 上面側クランパ ３ｂ 下面側クランパ ４ ホルダ ４ａ 上面側ホルダ ４ｂ 下面側ホルダ ５ カメラツール ５ａ 上面側カメラツール ５ｂ 下面側カメラツール ６ 制御部 ７ 両面ベアチップ ８ａ 上面側ボンディングパッド ８ｂ 下面側ボンディングパッド ９ 線材 １０ 上面側機構部材 １１ 下面側機構部材 １２ ガイド部材 １３ 挿入駆動部材 １４ 接続用ツール １５ 挿入用ヘッド １６ クリップ線ユニット １７ バンプ １０１ ウェハ １０２ チップ １０３ 薄膜導体層 １０４ 埋め込み電極 １０５ 薄膜絶縁層 １０６ チップ電極 １０７ ダイシングライン １０８ ダイシング部 １０９ ダイシング面 １１０ 研削及び研磨面 １１１ 端面絶縁層 １１２ 端面絶縁層開口部 １１３ 端面薄膜導体層 １１４ 端面薄膜配線形成品 １１５ ４段スタック品
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 25/065 Ｈ０１Ｌ 25/08 Ｂ 25/07 25/18

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】両面にそれぞれボンディングパッドを有す
    る基板を着脱可能に挟み込んで保持するホルダと、 前記基板の一の板面に配された第１のボンディングパッ
    ドとその反対側の板面に配された第２のボンディングパ
    ッドとの間を線材によりワイヤボンディングを行なうボ
    ンディングツールと、 前記ボンディングツールを装着するとともに、前記ボン
    ディングツールの三次元方向の駆動を行ない、前記ボン
    ディングツールの軸心に対する垂直軸を中心に前記ボン
    ディングツールの回転駆動を行なうボンディングヘッド
    と、を備えることを特徴とする半導体製造装置。
  2. 【請求項２】両面にそれぞれボンディングパッドを有す
    る基板を着脱可能に挟み込んで保持するホルダと、 前記基板の上面側に配されるとともに、先端部を前記基
    板の板面側に向け、前記基板の上面側ボンディングパッ
    ドについて線材によりボンディング接続を行なう第１の
    ボンディングツールと、 前記基板の下面側に配されるとともに、先端部を前記基
    板の板面側に向け、前記基板の下面側ボンディングパッ
    ドについて線材によりボンディング接続を行なう第２の
    ボンディングツールと、 前記第１のボンディングツールを装着するとともに、前
    記第１のボンディングツールの三次元方向の駆動を行な
    い、前記第１のボンディングツールの軸心に対する垂直
    軸を中心に前記第１のボンディングツールの回転駆動を
    行なう第１のボンディングヘッドと、 前記第２のボンディングツールを装着するとともに、前
    記第１のボンディングヘッドと協働しつつ、前記第２の
    ボンディングツールの三次元方向の駆動を行ない、前記
    第２のボンディングツールの軸心に対する垂直軸を中心
    に前記第２のボンディングツールの回転駆動を行なう第
    ２のボンディングヘッドと、 前記第１のボンディングツールの上方に配されるととも
    に、前記第１のボンディングヘッドに付随して三次元方
    向の駆動を行ない、線材の供給及び切断を制御し、前記
    第１及び第２のボンディングツール間に張られた線材を
    張力調整可能に摘む第１のクランパと、 前記第２のボンディングツールの下方に配されるととも
    に、前記第２のボンディングヘッドに付随して三次元方
    向の駆動を行ない、線材の供給及び切断を制御し、前記
    第１及び第２のボンディングツール間に張られた線材を
    張力調整可能に摘む第２のクランパと、を備えることを
    特徴とする半導体製造装置。
  3. 【請求項３】両面にそれぞれボンディングパッドを有す
    る基板を着脱可能に挟み込んで保持するホルダと、 １又は２以上のコの字状の線材を有する線材ユニットを
    着脱可能に保持し開閉する開閉機構部を有するととも
    に、前記線材ユニットの凹部にその底面近傍まで前記基
    板の側端部を挿入させるように前記開閉機構部を三次元
    方向の駆動及び一定の軸を中心に回転駆動を行なう駆動
    部を有し、前記線材ユニットにおける線材の両端部とこ
    れらに対応する前記基板の上下面のボンディングパッド
    とをボンディング接続させる接続用ツールを有する接続
    用ツールヘッドと、を備えることを特徴とする半導体製
    造装置。
  4. 【請求項４】前記線材は、表面が絶縁被覆された被覆線
    材であり、 前記ボンディングツール又は前記接続用ツールは、前記
    線材をボンディングする際に与えるエネルギーにより前
    記被覆線材における電気的接続部分の被覆を破ることを
    特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の半導体
    製造装置。
  5. 【請求項５】前記ホルダは、加熱と、加圧と、保持され
    た前記基板の板面方向の駆動と、保持された前記基板の
    板面に対する垂直軸を中心に回転駆動と、を行なう機能
    を有し、 前記半導体製造装置において、所定のプログラムに基づ
    いて前記ボンディングヘッド又は前記接続用ツールヘッ
    ド若しくは前記ホルダの駆動若しくは機能を制御する制
    御部を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれ
    か一に記載の半導体製造装置。
  6. 【請求項６】前記基板のボンディングパッドと前記線材
    の接続部分を含む部材の位置若しくは距離を監視するカ
    メラツールを備え、 前記制御部は、前記カメラツールからの映像情報に基づ
    いて前記ボンディングヘッド又は前記接続用ツールヘッ
    ド若しくは前記ホルダの軌道若しくは位置を修正するこ
    とを特徴とする請求項５記載の半導体製造装置。
  7. 【請求項７】前記制御部は、前記基板の大きさ及びその
    ボンディングパッドの位置を撮影した前記カメラツール
    からの映像情報に基づいて、前記ボンディングヘッド又
    は前記接続用ツールヘッド若しくは前記ホルダの動作を
    制御するプログラムを生成する生成手段を備えることを
    特徴とする請求項６記載の半導体製造装置。
  8. 【請求項８】両面にそれぞれボンディングパッドを有す
    る基板を挟み込んで保持する工程と、 前記基板の第１のボンディングパッドについて線材で第
    １ボンドを行なう工程と、 前記線材に張力を付与しつつ、前記第１のボンディング
    パッドからその近傍の前記基板側端面の外側近傍を通っ
    て前記第１のボンディングパッドと対応するその反対側
    の板面に配された第２のボンディングパッドへ配線し、
    前記第２のボンディングパッドについて前記線材で第２
    ボンドを行なう工程と、 前記第２ボンド後前記線材を切断する工程と、を含むこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項９】両面にそれぞれボンディングパッドを有す
    る基板を挟み込んで保持する工程と、 張力が付与された線材を前記基板の側端面に当接させ、
    前記線材の一端側を第１のボンディングパッドに位置を
    合わせ、前記線材の他端側を前記第１のボンディングパ
    ッドと対応するその反対側の板面に配された第２のボン
    ディングパッドに位置を合わせ、前記第１のボンディン
    グパッド及び前記第２のボンディングパッドそれぞれに
    ついて前記線材でボンディングを行なう工程と、 前記ボンディング後前記線材を切断する工程と、を含む
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  10. 【請求項１０】両面にそれぞれボンディングパッドを有
    する基板を挟み込んで保持する工程と、 １又は２以上のコの字状の線材を有する線材ユニットの
    凹部にその底面近傍まで前記基板の側端部を挿入させ、
    前記線材ユニットの両端部とこれに対応する前記基板両
    面の各ボンディングパッドとの位置合わせを行ない、前
    記線材ユニットと前記ボンディングパッドとのボンディ
    ングを行なう工程と、を含むことを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
  11. 【請求項１１】基板の一の面に配された１又は２以上の
    第１のボンディングパッドと、 前記第１のボンディングパッドと電気的に対応するとと
    もに前記一の面と反対側の面に配された１又は２以上の
    第２のボンディングパッドと、 前記第１のボンディングパッドと接続するとともに、前
    記第１のボンディングパッドから前記基板の側端面の外
    側近傍を通って前記第２のボンディングパッドと接続す
    る１又は２以上の線材と、を備えることを特徴とする半
    導体装置。
  12. 【請求項１２】基板の一の面に配された１又は２以上の
    第１のボンディングパッドと、 前記第１のボンディングパッドと電気的に対応するとと
    もに前記一の面と反対側の面に配された１又は２以上の
    第２のボンディングパッドと、 コの字状の１又は２以上の線材を有するとともに、前記
    線材の凹部に前記基板の側端部が挿入され、ある一の線
    材の一端部で前記第１のボンディングパッドと接続し、
    他端部で前記第２のボンディングと接続する線材ユニッ
    トと、を備えることを特徴とする半導体装置。
  13. 【請求項１３】請求項１１又は１２記載の半導体装置を
    複数段に積層させ、互いに対応関係にある前記ボンディ
    ングパッド間に接続部材を介在させたことを特徴とする
    半導体装置。
  14. 【請求項１４】請求項１１乃至１３のいずれか一に記載
    の半導体装置を搭載したことを特徴とする電子装置。
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