JP2004087529A

JP2004087529A - Process for producing semiconductor device and bonding system for use therein

Info

Publication number: JP2004087529A
Application number: JP2002242455A
Authority: JP
Inventors: Koji Katsumata; 勝俣　浩司; Osamu Obata; 小畑　修
Original assignee: Renesas Technology Corp; Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd
Current assignee: Renesas Technology Corp; Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2002-08-22
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2022-08-22
Also published as: JP3995559B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process for producing a semiconductor device in which chips of different sizes are bonded to one wiring board. SOLUTION: The bonder 30 comprises a θ-axis robot 75 for reversing a pickup head 77 picking up a chip, a bonding head 55 for bonding a chip delivered from the pickup head 77 to a wiring board 20, and an image recognizer 79 for recognizing the position of the chip when the bonding head 55 receives the chip from the pickup head. The bonding head 55 receives the chip from the pickup head 77 while shifting it from the center based on the recognition results from the image recognizer 79 and then bonds the chip to the wiring board 20 such that it does not interfere with a previously bonded chip. Since chips of different sizes can be bonded to one wiring board without changing the bonding head, production cost and time of an MCM can be reduced. COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造技術、特に、半導体チップ（ｃｈｉｐ　ｏｆ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　。能動素子、受動素子、これらを電気的に接続する回路を含む集積回路が作り込まれたチップ。以下、チップという。）をキャリア（ｃａｒｒｉｅｒ　）に機械的に接続（ｂｏｎｄ。原子間力が働く程度に密着していない機械的な接続。以下、ボンディングという。）するボンディング技術に関し、例えば、マルチ・チップ・モジュール（以下、ＭＣＭという。）を製造するのに利用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＣＭにおいては、ロジック回路が作り込まれたチップ（以下、ロジックチップという。）やメモリ回路が作り込まれたチップ（以下、メモリチップという。）、トランジスタが作り込まれたチップ（以下、トランジスタチップという。）およびダイオードやレジスタ等の受動素子が作り込まれたチップ（以下、受動素子チップという。）が同一のキャリアである配線基板にボンディングされる場合が、考えられる。
【０００３】
ところで、チップをキャリアにボンディングするボンディング装置として、フリップチップボンダが、普及しつつある。
【０００４】
そこで、フリップチップボンダを使用して、ＭＣＭのキャリアである配線基板にロジックチップやメモリチップ、トランジスタチップおよび受動素子チップを順次にボンディングして行くＭＣＭの製造方法が、考えられる。
【０００５】
なお、ＢＧＡ／ＣＳＰ用ダイボンダおよびフリップチップボンダを述べている例としては、株式会社工業調査会２０００年１１月２７日発行「電子材料２０００年１１月号別冊」Ｐ１２４〜Ｐ１２９、がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フリップチップボンダを使用するＭＣＭの製造方法においては、ロジックチップ、メモリチップ、トランジスタチップおよび受動素子チップはサイズがそれぞれ相違するため、チップを配線基板にボンディングするボンディングヘッドのツールは各チップのサイズに対応して準備しておき、各チップ毎にボンディングヘッドのツールを適宜に交換しなければならないという問題点があることが本発明者によって明らかにされた。
【０００７】
本発明の目的は、サイズの異なる複数個の半導体チップを同一のキャリアにボンディングすることができる半導体装置の製造技術を提供することにある。
【０００８】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通りである。
【００１０】
すなわち、ボンディング装置は、半導体チップをピックアップするピックアップヘッドと、このピックアップヘッドを反転させる反転装置と、前記ピックアップヘッドがピックアップして反転させた半導体チップを受け取ってキャリアの主面にボンディングするボンディングヘッドと、このボンディングヘッドが前記半導体チップを前記ピックアップヘッドから受け取る際に、その半導体チップの位置を認識する画像認識装置とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
前記したボンディング装置においては、ピックアップヘッドによってピックアップされた半導体チップはピックアップヘッドが反転装置によって１８０度反転された後にボンディングヘッドに受け渡される。ボンディングヘッドが半導体チップをピックアップヘッドから受け取る際には、画像認識装置が半導体チップの位置を認識する。この画像認識装置の認識による半導体チップの位置に基づいて、ボンディングヘッドはその中心をその保持する半導体チップをその中心からずらして受け取る。ボンディングヘッドはずらして受け取った半導体チップをキャリアに先にボンディングされた半導体チップに干渉しないようにボンディングする。したがって、前記したボンディング装置によれば、ボンディングヘッドのツールをサイズが異なる半導体チップ毎に交換せずに、サイズが異なる半導体チップを同一のキャリアに順次にボンディングして行くことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【００１３】
本実施の形態において、本発明に係る半導体装置の製造方法は、ＭＣＭを製造する方法として構成されており、その特徴工程であるダイボンディング工程は図３および図４に示されたボンディング装置３０によって実施される。すなわち、ボンディング装置３０は図１に示されたサイズの異なるロジックチップ１０Ａ、トラジスタチップ１０Ｂ、メモリチップ１０Ｃおよび受動素子チップ１０Ｄを、図２に示されたキャリアとしての配線基板２０に順次にボンディングして行くように構成されている。
【００１４】
図１（ａ）および（ａ’）に示されたロジックチップ１０Ａは正方形の平板形状に形成されたサブストレート１１Ａを備えており、サブストレート１１Ａのアクティブエリア側の主面である第一主面１２Ａにはロジック回路が作り込まれている。サブストレート１１Ａの第一主面１２Ａには複数個の電極パッド１３Ａが四辺の端部にそれぞれ一列ずつ整列されて形成されており、ロジックチップ１０Ａの第一主面１２Ａにはパッシベーション膜（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ　ｆｉｌｍ）１４Ａが各電極パッド１３Ａをそれぞれ露出させた状態で全体的に被着されている。電極パッド１３Ａには金材料（金または金合金）からなるバンプ１５Ａがそれぞれ突設されており、バンプ１５Ａの頭部はパッシベーション膜１４Ａの上面から突出した状態になっている。バンプ１５Ａは金線が使用されたワイヤボンディング技術によって略半球形状に形成されている。
【００１５】
図１（ｂ）および（ｂ’）に示されたトラジスタチップ１０Ｂは正方形の平板形状に形成されたサブストレート１１Ｂを備えており、サブストレート１１Ｂのアクティブエリア側の主面である第一主面１２Ｂにはトラジスタ回路が作り込まれている。サブストレート１１Ｂの第一主面１２Ｂには複数個の電極パッド１３Ｂが四辺の端部にそれぞれ一列ずつ整列されて形成されており、トラジスタチップ１０Ｂの第一主面１２Ｂにはパッシベーション膜１４Ｂが各電極パッド１３Ｂをそれぞれ露出させた状態で全体的に被着されている。電極パッド１３Ｂには金材料からなるバンプ１５Ｂがそれぞれ突設されており、バンプ１５Ｂの頭部はパッシベーション膜１４Ｂの上面から突出した状態になっている。
【００１６】
図１（ｃ）および（ｃ’）に示されたメモリチップ１０Ｃは長方形の平板形状に形成されたサブストレート１１Ｃを備えており、サブストレート１１Ｃのアクティブエリア側の主面である第一主面１２Ｃにはメモリ回路が作り込まれている。サブストレート１１Ｃの第一主面１２Ｃには複数個の電極パッド１３Ｃが両長辺の端部にそれぞれ一列ずつ整列されて形成されており、メモリチップ１０Ｃの第一主面１２Ｃにはパッシベーション膜１４Ｃが各電極パッド１３Ｃをそれぞれ露出させた状態で全体的に被着されている。電極パッド１３Ｃには金材料からなるバンプ１５Ｃがそれぞれ突設されており、バンプ１５Ｃの頭部はパッシベーション膜１４Ｃの上面から突出した状態になっている。
【００１７】
図１（ｄ）および（ｄ’）に示された受動素子チップ１０Ｄは直方体形状に形成された表面実装形のパッケージ１１Ｄを備えており、パッケージ１１Ｄの両端には一対の電極パッド１３Ｄ、１３Ｄが形成されている。
【００１８】
本実施の形態においては、ロジックチップ１０Ａおよびメモリチップ１０Ｃは多数個が所謂ＩＣの製造方法の前工程において、ウエハシート１７およびウエハリング１８に装着された状態でボンディング装置３０に供給される。すなわち、図３および図４で参照されるように、チップ１０は多数個がＩＣの製造方法の前工程においてウエハ１６にマトリックス状に配列されて作り込まれる。ウエハ１６のアクティブエリア側主面である第一主面とは反対側の第二主面にはウエハシート１７が貼付され、ウエハシート１７の外周辺部にはウエハリング１８が貼付される。ウエハシート１７が貼付された状態で、ウエハ１６はダイシング工程においてスクライビイングラインに沿って正四角形の平板形状に分断され、多数個のチップ１０が製造された状態になる。分断されたチップ１０はウエハ１６にウエハシート１７が貼付されているため、ばらばらになることはない。そして、ウエハ１６はウエハシート１７およびウエハリング１８に保持された状態で、ボンディング装置３０のウエハローディング・アンローディング装置に供給される。
【００１９】
他方、トラジスタチップ１０Ｂおよび受動素子チップ１０Ｄは多数個が、図３で参照されるように、トレイ３９に収納された状態でボンディング装置３０の機台３１の上に供給される。
【００２０】
ボンディング装置３０の他方のワークである図２に示された配線基板２０は、基板本体（以下、本体という。）２１を備えており、本体２１はガラス含浸エポキシ樹脂やセラミック等の絶縁材料が使用されて長方形の平板形状に形成されている。本体２１の表裏両主面における一方の長辺の端部には多数個の外部端子２２が、互いに平行に並べられて形成されている。本体２１の表裏両面における外部端子２２群を除く領域には、ロジックチップ１０Ａがボンディングされるボンディングエリア２３Ａ、トラジスタチップ１０Ｂがボンディングされるボンディングエリア２３Ｂ、メモリチップ１０Ｃがボンディングされるボンディングエリア２３Ｃ、受動素子チップ１０Ｄがボンディングされるボンディングエリア２３Ｄがそれぞれ仮想的に設定されている。各ボンディングエリア２３Ａ〜２３Ｄには各チップ１０Ａ〜１０Ｄを機械的かつ電気的に接続するためのランド２４が複数個、それぞれ形成されており、各ランド２４は本体２１の主面や内部に配線された電気配線２０によって所定の各外部端子２２に互いに絶縁されてそれぞれ接続されている。
【００２１】
図３に示されているように、ボンディング装置３０は機台３１を備えており、機台３１の略中央部には配線基板２０を一方向（以下、右方向とする。）にピッチ送りするフィーダ３２が敷設されている。機台３１のフィーダ３２の上流側端部の位置と下流側端部の位置とには、配線基板２０をフィーダ３２に供給するためのローディング装置３３と、ボンディング済みの配線基板２０をフィーダ３２から排出するためのアンローディング装置３４とがそれぞれ設備されている。フィーダ３２の中間部には配線基板２０にチップをボンディングするボンディングステージ３５が設定されている。機台３１のボンディングステージ３５の前側の位置にはチップをピックアップするピックアップ装置３６が設置されており、ピックアップ装置３６のピックアップする位置にはウエハシート１７およびウエハリング１８に装着されたウエハ１６を保持するウエハホルダ３７が設置されている。機台３１のウエハホルダ３７の左側の位置にはウエハローディング・アンローディング装置３８が設置されており、ウエハローディング・アンローディング装置３８はウエハシート１７およびウエハリング１８に装着されたウエハ１６をウエハホルダ３７にローディングおよびアンローディングするように構成されている。機台３１のウエハローディング・アンローディング装置３８の後側にはトラジスタチップ１０Ｂおよび受動素子チップ１０Ｄを収納したトレイ３９がセットされている。
【００２２】
図３および図４に示されているように、ボンディングステージ３５における機台３１の上にはＹ軸ロボット４１が前後方向（以下、Ｙ方向という。）に敷設されており、Ｙ軸ロボット４１はＸ軸ロボット４２をＹ方向に往復移動させるように構成されている。Ｘ軸ロボット４２はその上に設置されたＺ軸ロボット４３をフィーダ３２の送り方向である左右方向（以下、Ｘ方向という。）に往復移動させるように構成されており、Ｚ軸ロボット４３はその上に設置されたヒートブロック４４を垂直方向（以下、Ｚ方向という。）に往復移動させるように構成されている。ヒートブロック４４は配線基板２０を加熱するように構成されている。
【００２３】
ボンディングステージ３５のフィーダ３２の後脇には、第二のＹ軸ロボット５１がＹ方向に敷設されており、第二のＹ軸ロボット５１は第二のＸ軸ロボット５２をＹ方向に往復移動させるように構成されている。第二のＸ軸ロボット５２はその前端に設置された第二のＺ軸ロボット５３をＸ方向に往復移動させるように構成されており、第二のＺ軸ロボット５３はその前端に設置された昇降台５４をＺ方向に往復移動させるように構成されている。昇降台５４にはボンディングヘッド５５がＺ方向下向きに設置されており、ボンディングヘッド５５はロジックチップ１０Ａ、トラジスタチップ１０Ｂ、メモリチップ１０Ｃおよび受動素子チップ１０Ｄを全て共通して真空吸着して保持し得るように構成されている。すなわち、ボンディングヘッド５５のツールの保持面５６のサイズは最大サイズの被保持チップであるロジックチップ１０Ａのサイズよりも大きく設定されており、保持面５６の中心に開設された吸引口５７のサイズは最小サイズの被保持チップである受動素子チップ１０Ｄのサイズよりも小さく設定されている。
【００２４】
ボンディングステージ３５の第二のＹ軸ロボット５１の下側には第三のＹ軸ロボット６１がＹ方向に敷設されており、第三のＹ軸ロボット６１は第三のＸ軸ロボット６２をＹ方向に往復移動させるように構成されている。第三のＸ軸ロボット６２はその前端に設置された画像認識装置６３をＸ方向に往復移動させるように構成されている。画像認識装置６３はフィーダ３２に保持された配線基板２０の上面の特徴パターンとボンディングヘッド５５に保持されたチップ１０の特徴パターンとを認識するように構成されている。
【００２５】
図３に示されているように、ピックアップ装置３６は機台３１の上に敷設されたＹ軸ロボット７１を備えており、Ｙ軸ロボット７１はＸ軸ロボット７２をＹ方向に往復移動させるように構成されている。Ｘ軸ロボット７２はその上に立脚されたスタンド７３をＸ方向に往復移動させるように構成されており、スタンド７３にはＺ軸ロボット７４が設置されている。Ｚ軸ロボット７４は反転装置としてのΘ軸ロボット７５をＺ方向に往復移動させるように構成されており、Θ軸ロボット７５はアーム７６を垂直面内において１８０度往復回動させるように構成されている。アーム７６の先端部にはピックアップヘッド７７が直角に設置されており、ピックアップヘッド７７はウエハ１６のチップおよびトレイ３９のチップを一個ずつ真空吸着保持してピックアップするように構成されている。
【００２６】
ウエハホルダ３７およびトレイ３９の真上にはウエハ１６に貼付されたロジックチップ１０Ａおよびメモリチップ１０Ｃ、トレイ３９に収納されたトランジスタチップ１０Ｂおよび受動素子チップ１０Ｄを認識するための画像認識装置７８が垂直方向下向きに設置されている。また、ピックアップ装置３６のピックアップヘッド７７の受け渡し位置８０の真上には受け取り用の画像認識装置７９が垂直方向下向きに設置されており、この画像認識装置７９はボンディングヘッド５５がチップをピックアップヘッド７７から受け取る際にチップの位置を認識するように構成されている。
【００２７】
次に、前記構成に係るボンディング装置による本発明の一実施の形態であるＭＣＭの製造方法のダイボンディング工程を説明する。
【００２８】
ローディング装置３３からフィーダ３２に供給された配線基板２０がボンディングステージ３５の画像認識装置６３の位置に対向すると、配線基板２０は間欠停止される。
【００２９】
他方、図４に示されているように、ウエハホルダ３７においてはウエハ１６における良品のロジックチップ１０Ａが画像認識装置７８によって選定され、ピックアップヘッド７７の真下にウエハホルダ３７のＸＹテーブルの操作によって相対的に対向される。このロジックチップ１０Ａがウエハホルダ３７の突き上げ棒によって突き上げられると、このロジックチップ１０Ａの真上で待機したピックアップヘッド７７が突き上げられたロジックチップ１０Ａを真空吸着保持する。この際、ピックアップヘッド７７はロジックチップ１０Ａのバンプ１５Ａ側である第一主面１２Ａの中心を真空吸着する。
【００３０】
ロジックチップ１０Ａをピックアップすると、Θ軸ロボット７５がアーム７６を１８０度回動させることにより、ロジックチップ１０Ａは図５に示されているように受け渡し位置８０に搬送される。受け渡し位置８０に搬送されたロジックチップ１０Ａは、バンプ１５Ａ側である第一主面１２Ａが下向きになった状態になっている。ロジックチップ１０Ａが受け渡し位置８０に搬送されると、受け取り用の画像認識装置７９はロジックチップ１０Ａの中心を認識する。また、第二のＹ軸ロボット５１が第二のＸ軸ロボット５２を前進させることにより、ボンディングヘッド５５が受け渡し位置８０に移動されてピックアップヘッド７７に保持されたロジックチップ１０Ａに対向され、ロジックチップ１０Ａを真空吸着保持する。この際、ボンディングヘッド５５はロジックチップ１０Ａを、画像認識装置７９のロジックチップ１０Ａの中心の認識結果に基づいてボンディングヘッド５５の保持面５６の中心に開口した吸引口５７をロジックチップ１０Ａの中心に整合させて受け取る。
【００３１】
ロジックチップ１０Ａを受け取って真空吸着保持したボンディングヘッド５５は第二のＹ軸ロボット５１により、図６に示されているように、フィーダ３２の真上位置のボンディングステージ３５に移動される。
【００３２】
ボンディングヘッド５５のロジックチップ１０Ａがボンディングステージ３５において配線基板２０のロジックチップボンディングエリア２３Ａに対向されると、第三のＹ軸ロボット６１が第三のＸ軸ロボット６２を前進させることにより、図７に示されているように、画像認識装置６３がフィーダ３２に保持された配線基板２０の上面とボンディングヘッド５５に保持されたロジックチップ１０Ａとの間に挿入される。画像認識装置６３は配線基板２０のロジックチップボンディングエリア２３Ａの特徴パターンとボンディングヘッド５５に保持されたロジックチップ１０Ａの特徴パターンとを認識することにより、配線基板２０の上面のランド２４とボンディングヘッド５５のロジックチップ１０Ａのバンプ１５Ａとを位置合わせする。位置合わせが終了すると、画像認識装置６３は第三のＹ軸ロボット６１によって元の位置に戻される。
【００３３】
画像認識装置６３に基づく位置合わせが終了すると、図８に示されているように、ヒートブロック４４が第一のＺ軸ロボット４３によって上昇されるとともに、ボンディングヘッド５５が第二のＺ軸ロボット５３によって下降されることにより、ボンディングヘッド５５のロジックチップ１０Ａが配線基板２０のロジックチップボンディングエリア２３Ａにボンディングされる。この際、配線基板２０のロジックチップボンディングエリア２３Ａの各ランド２４とボンディングヘッド５５のロジックチップ１０Ａの各バンプ１５Ａとが予め位置合わせされているため、ボンディングヘッド５５のロジックチップ１０Ａは配線基板２０のロジックチップボンディングエリア２３Ａに適正にボンディングされる。また、配線基板２０には他のチップ１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄがボンディングされていないため、ボンディングヘッド５５がロジックチップ１０Ａを配線基板２０に、吸引口５７がロジックチップ１０Ａの中心に配置された状態でボンディングしても、ボンディングヘッド５５が他のチップに干渉することは必然的に起こらない。
【００３４】
翻って、ロジックチップ１０Ａをボンディングヘッド５５に受け渡したピックアップヘッド７７はΘ軸ロボット７５によって逆方向に１８０度回動されることにより、ウエハホルダ３７の位置に戻される。ウエハホルダ３７の位置に戻されたピックアップヘッド７７はＹ軸ロボット７１およびＸ軸ロボット７２によってＸＹ方向に適宜に移動されることにより、図７に示されているように、トレイ３９の真上に移動される。続いて、ピックアップヘッド７７はＺ軸ロボット７４によって下降されることにより、画像認識装置７９の認識により指定されたトラジスタチップ１０Ｂを真空吸着保持してピックアップする。この際、ピックアップヘッド７７はトラジスタチップ１０Ｂのバンプ１５Ｂ側である第一主面１２Ｂの中心を真空吸着保持する。トラジスタチップ１０Ｂを真空吸着保持すると、ピックアップヘッド７７はΘ軸ロボット７５によって１８０度反転されることにより、図８に示されているように受け渡し位置８０に搬送される。受け渡し位置８０に搬送されたトラジスタチップ１０Ｂはバンプ１５Ｂ側である第一主面１２Ｂが下向きになった状態になっている。なお、このステップはボンディングステージ３５において前述したロジックチップ１０Ａのロジックチップボンディングエリア２３Ａへのボンディングステップが実行されている間に同時に進行される。
【００３５】
トラジスタチップ１０Ｂが受け渡し位置８０に搬送されると、受け取り用の画像認識装置７９はトラジスタチップ１０Ｂの中心を認識する。一方、前述したボンディングステップが終了すると、ボンディングヘッド５５はＺ軸ロボット５３によって上昇された後にＹ軸ロボット５１によって受け渡し位置８０に移動されることにより、ピックアップヘッド７７に保持されたトラジスタチップ１０Ｂに対向され、続いて、トラジスタチップ１０Ｂを真空吸着保持する（図５参照）。この際、ボンディングヘッド５５はトラジスタチップ１０Ｂを、画像認識装置７９のトラジスタチップ１０Ｂの中心の認識結果に基づいてボンディングヘッド５５の保持面５６の中心に開口した吸引口５７をトラジスタチップ１０Ｂの中心に整合させて受け取る。
【００３６】
トラジスタチップ１０Ｂを受け取って真空吸着保持したボンディングヘッド５５は第二のＹ軸ロボット５１により、フィーダ３２の真上位置のボンディングステージ３５に移動される（図６参照）。ボンディングヘッド５５のトラジスタチップ１０Ｂがボンディングステージ３５において配線基板２０のトランジスタチップボンディングエリア２３Ｂに対向されると、第三のＹ軸ロボット６１が第三のＸ軸ロボット６２を前進させることにより、画像認識装置６３がフィーダ３２に保持された配線基板２０の上面とボンディングヘッド５５に保持されたトラジスタチップ１０Ｂとの間に挿入される（図７参照）。画像認識装置６３は配線基板２０のトラジスタチップボンディングエリア２３Ｂの特徴パターンとボンディングヘッド５５に保持されたトラジスタチップ１０Ｂの特徴パターンとを認識することにより、配線基板２０の上面のランド２４とボンディングヘッド５５のトラジスタチップ１０Ｂのバンプ１５Ｂとを位置合わせする。
【００３７】
画像認識装置６３に基づく位置合わせが終了すると、図９に示されているように、ヒートブロック４４が第一のＺ軸ロボット４３によって上昇されるとともに、ボンディングヘッド５５が第二のＺ軸ロボット５３によって下降されることにより、ボンディングヘッド５５のトラジスタチップ１０Ｂが配線基板２０のトラジスタチップボンディングエリア２３Ｂにボンディングされる。この際、配線基板２０のトラジスタチップボンディングエリア２３Ｂの各ランド２４とボンディングヘッド５５のトラジスタチップ１０Ｂの各バンプ１５Ｂとが予め位置合わせされているため、ボンディングヘッド５５のトラジスタチップ１０Ｂは配線基板２０のトラジスタチップボンディングエリア２３Ｂに適正にボンディングされる。また、図１０に示されているように、配線基板２０にはロジックチップ１０Ａだけがボンディングされている状態であるため、ボンディングヘッド５５がトラジスタチップ１０Ｂを配線基板２０に、吸引口５７がトラジスタチップ１０Ｂの中心に配置された状態でボンディングしても、トランジスタチップ１０Ｂをボンディングするボンディングヘッド５５がロジックチップ１０Ａに干渉することはない。
【００３８】
翻って、トラジスタチップ１０Ｂをボンディングヘッド５５に受け渡したピックアップヘッド７７はΘ軸ロボット７５によって逆方向に１８０度回動されることにより、ウエハホルダ３７の位置に戻される。この際、図９で参照されるように、ウエハホルダ３７にはメモリチップ１０Ｃ群のウエハ１６Ｃがセットされた状態になっている。なお、ウエハホルダ３７におけるロジックチップ１０Ａ群のウエハとメモリチップ１０Ｃ群のウエハ１６Ｃとの交換ステップはトラジスタチップ１０Ｂの搬送ステップやボンディングステップの間に同時に進行される。
【００３９】
ウエハホルダ３７の真上に移動されたピックアップヘッド７７は、画像認識装置７９の認識により指定されたメモリチップ１０Ｃを真空吸着保持してピックアップする。この際、ピックアップヘッド７７はメモリチップ１０Ｃのバンプ１５Ｃ側である第一主面１２Ｃの中心を真空吸着保持する。メモリチップ１０Ｃを真空吸着保持すると、ピックアップヘッド７７はΘ軸ロボット７５によって１８０度反転されることにより受け渡し位置８０に搬送される（図９参照）。受け渡し位置８０に搬送されたメモリチップ１０Ｃはバンプ１５Ｃ側である第一主面１２Ｃが下向きになった状態になっている。なお、このステップはボンディングステージ３５において前述したトラジスタチップ１０Ｂのトラジスタチップボンディングエリア２３Ｂへのボンディングステップが実行されている間に同時に進行される。
【００４０】
メモリチップ１０Ｃが受け渡し位置８０に搬送されると、受け取り用の画像認識装置７９はメモリチップ１０Ｃの中心を認識する。一方、前述したトラジスタチップ１０Ｂのボンディングステップが終了すると、ボンディングヘッド５５はＺ軸ロボット５３によって上昇された後にＹ軸ロボット５１によって受け渡し位置８０に移動されることにより、ピックアップヘッド７７に保持されたメモリチップ１０Ｃに対向され、続いて、メモリチップ１０Ｃを真空吸着保持する（図５参照）。この際、ボンディングヘッド５５はメモリチップ１０Ｃを、画像認識装置７９のメモリチップ１０Ｃの中心の認識結果に基づいてボンディングヘッド５５の保持面５６の中心に開口した吸引口５７をメモリチップ１０Ｃの中心から後述する干渉を防止可能な予め設定された所定の方向および距離だけずらして受け取る。
【００４１】
メモリチップ１０Ｃを受け取って真空吸着保持したボンディングヘッド５５は第二のＹ軸ロボット５１により、フィーダ３２の真上位置のボンディングステージ３５に移動される（図６参照）。ボンディングヘッド５５のメモリチップ１０Ｃがボンディングステージ３５において配線基板２０のメモリチップボンディングエリア２３Ｃに対向されると、Ｙ軸ロボット６１がＸ軸ロボット６２を前進させることにより、画像認識装置６３がフィーダ３２に保持された配線基板２０の上面とボンディングヘッド５５に保持されたメモリチップ１０Ｃとの間に挿入される（図７参照）。画像認識装置６３は配線基板２０のメモリチップボンディングエリア２３Ｃの特徴パターンとボンディングヘッド５５に保持されたメモリチップ１０Ｃの特徴パターンとを認識することにより、配線基板２０の上面のランド２４とボンディングヘッド５５のメモリチップ１０Ｃのバンプ１５Ｃとを位置合わせする。
【００４２】
画像認識装置６３に基づく位置合わせが終了すると、図１１に示されているように、ヒートブロック４４が第一のＺ軸ロボット４３によって上昇されるとともに、ボンディングヘッド５５が第二のＺ軸ロボット５３によって下降されることにより、ボンディングヘッド５５のメモリチップ１０Ｃが配線基板２０のメモリチップボンディングエリア２３Ｃにボンディングされる。この際、配線基板２０のメモリチップボンディングエリア２３Ｃの各ランド２４と、ボンディングヘッド５５のメモリチップ１０Ｃの各バンプ１５Ｃとが予め位置合わせされているため、ボンディングヘッド５５のメモリチップ１０Ｃは配線基板２０のトラジスタチップボンディングエリア２３Ｃに適正にボンディングされる。
【００４３】
この際、配線基板２０にはロジックチップ１０Ａおよびトラジスタチップ１０Ｂが先にボンディングされていることにより、図１２（ａ）に示されているように、メモリチップ１０Ｃを配線基板２０のメモリチップボンディングエリア２３Ｃにボンディングするボンディングヘッド５５がロジックチップ１０Ａおよびトラジスタチップ１０Ｂに干渉する危険性がある。
【００４４】
本実施の形態においては、ボンディングヘッド５５がメモリチップ１０Ｃをピックアップヘッド７７から受け取る際に、ボンディングヘッド５５の保持面５６の中心に開口した吸引口５７をメモリチップ１０Ｃの中心からずらして受け取っているため、図１２（ｂ）に示されているように、メモリチップ１０Ｃを配線基板２０のメモリチップボンディングエリア２３Ｃにボンディングするボンディングヘッド５５が先にボンディングされたロジックチップ１０Ａおよびトラジスタチップ１０Ｂに干渉することはない。
【００４５】
翻って、メモリチップ１０Ｃをボンディングヘッド５５に受け渡したピックアップヘッド７７はΘ軸ロボット７５によって逆方向に１８０度回動されることにより、ウエハホルダ３７の位置に戻される。ウエハホルダ３７の位置に戻されたピックアップヘッド７７はＹ軸ロボット７１およびＸ軸ロボット７２によってＸＹ方向に適宜に移動されることにより、図１１に示されているように、トレイ３９の真上に移動される。続いて、ピックアップヘッド７７はＺ軸ロボット７４によって下降されることにより、画像認識装置７９の認識により指定された受動素子チップ１０Ｄを真空吸着保持してピックアップする。この際、ピックアップヘッド７７は受動素子チップ１０Ｄのバンプ１５Ｄ側である第一主面１２Ｄの中心を真空吸着保持する。受動素子チップ１０Ｄを真空吸着保持すると、ピックアップヘッド７７はΘ軸ロボット７５によって１８０度反転されることにより、図１１に示されているように受け渡し位置８０に搬送される。なお、このステップはボンディングステージ３５において前述したメモリチップ１０Ｃのメモリチップボンディングエリア２３Ｃへのボンディングステップが実行されている間に実施される。
【００４６】
受動素子チップ１０Ｄが受け渡し位置８０に搬送されると、受け取り用の画像認識装置７９は受動素子チップ１０Ｄの中心を認識する。一方、前述したボンディングステップが終了すると、ボンディングヘッド５５はＺ軸ロボット５３によって上昇された後にＹ軸ロボット５１によって受け渡し位置８０に移動されることにより、ピックアップヘッド７７に保持された受動素子チップ１０Ｄに対向され、続いて、受動素子チップ１０Ｄを真空吸着保持する（図５参照）。この際、ボンディングヘッド５５は受動素子チップ１０Ｄを、画像認識装置７９の受動素子チップ１０Ｄの中心の認識結果に基づいてボンディングヘッド５５の保持面５６の中心に開口した吸引口５７を受動素子チップ１０Ｄの中心から後述する干渉を防止可能な予め設定された所定の方向かつ距離だけずらして受け取る。
【００４７】
受動素子チップ１０Ｄを真空吸着保持したボンディングヘッド５５は第二のＹ軸ロボット５１により、フィーダ３２の真上位置のボンディングステージ３５に移動される（図６参照）。ボンディングヘッド５５の受動素子チップ１０Ｄがボンディングステージ３５において配線基板２０の受動素子チップボンディングエリア２３Ｄに対向されると、第三のＹ軸ロボット６１が第三のＸ軸ロボット６２を前進させることにより、画像認識装置６３がフィーダ３２に保持された配線基板２０の上面とボンディングヘッド５５に保持された受動素子チップ１０Ｄとの間に挿入される（図７参照）。画像認識装置６３は配線基板２０の受動素子チップボンディングエリア２３Ｄの特徴パターンとボンディングヘッド５５に保持された受動素子チップ１０Ｄの特徴パターンとを認識することにより、配線基板２０の上面のランド２４とボンディングヘッド５５の受動素子チップ１０Ｄの電極パッド１３Ｄとを位置合わせする。
【００４８】
位置合わせが終了すると、図１３に示されているように、ヒートブロック４４が第一のＺ軸ロボット４３によって上昇されるとともに、ボンディングヘッド５５が第二のＺ軸ロボット５３によって下降されることにより、ボンディングヘッド５５の受動素子チップ１０Ｄが配線基板２０の受動素子チップボンディングエリア２３Ｄにボンディングされる。この際、配線基板２０の受動素子チップボンディングエリア２３Ｄのランド２４とボンディングヘッド５５の受動素子チップ１０Ｄの電極パッド１３Ｄとが予め位置合わせされているため、ボンディングヘッド５５の受動素子チップ１０Ｄは配線基板２０の受動素子チップボンディングエリア２３Ｄに適正にボンディングされる。
【００４９】
この際、配線基板２０にはロジックチップ１０Ａ、トラジスタチップ１０Ｂおよびメモリチップ１０Ｃが先にボンディングされていることにより、図１４（ａ）に示されているように、受動素子チップ１０Ｄを配線基板２０の受動素子チップボンディングエリア２３Ｄにボンディングするボンディングヘッド５５がロジックチップ１０Ａ、トラジスタチップ１０Ｂおよびメモリチップ１０Ｃに干渉する危険性がある。
【００５０】
本実施の形態においては、ボンディングヘッド５５が受動素子チップ１０Ｄをピックアップヘッド７７から受け取る際に、ボンディングヘッド５５の保持面５６の中心に開口した吸引口５７を受動素子チップ１０Ｄの中心からずらして受け取っているため、図１４（ｂ）に示されているように、受動素子チップ１０Ｄを配線基板２０の受動素子チップボンディングエリア２３Ｄにボンディングするボンディングヘッド５５が先にボンディングされたロジックチップ１０Ａ、トラジスタチップ１０Ｂおよびメモリチップ１０Ｃに干渉することはない。
【００５１】
翻って、受動素子チップ１０Ｄをボンディングヘッド５５に受け渡したピックアップヘッド７７はΘ軸ロボット７５によって逆方向に１８０度回動されることにより、ウエハホルダ３７の位置に戻される。この際、図１３で参照されるように、ウエハホルダ３７にはロジックチップ１０Ａ群のウエハ１６Ａがセットされた状態になっている。なお、ウエハホルダ３７におけるメモリチップ１０Ｃ群のウエハ１６Ｃからロジックチップ１０Ａ群のウエハ１６Ａへの交換ステップは、受動素子チップ１０Ｄの搬送ステップやボンディングステップの間に同時に進行される。
【００５２】
以上の作動が繰り返されることにより、サイズの異なるロジックチップ１０Ａ、トラジスタチップ１０Ｂ、メモリチップ１０Ｃおよび受動素子チップ１０Ｄが配線基板２０に同一のボンディングヘッド５５のツールによって順次にボンディングされて行き、図１５に示されたＭＣＭ２５が順次に製造される。なお、ボンディング装置３０において、ロジックチップ１０Ａ、トラジスタチップ１０Ｂ、メモリチップ１０Ｃおよび受動素子チップ１０Ｄが配線基板２０にボンディングされると、ボンディング済みの配線基板２０がボンディングステージ３５から排出され、次の配線基板２０がボンディングステージ３５に自動的に供給されて来る状態になる。
【００５３】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００５４】
１）　ボンディングヘッドがピックアップヘッドからチップを受け取る際に、画像認識装置の認識結果に基づいてボンディングヘッドのツールの中心を当該チップの中心からずらしてボンディングヘッドがチップを受け取ることにより、ボンディングヘッドが当該チップを配線基板にボンディングするに際して、ボンディングヘッドが配線基板に先にボンディングされたチップに干渉するのを回避することができるため、サイズが異なる複数個のチップを同一の配線基板に、サイズが異なる各チップ毎にボンディングヘッドのツールを交換せずに順次にボンディングして行くことができる。
【００５５】
２）　サイズが異なる複数個のチップを同一の配線基板にサイズが異なる各チップ毎にボンディングヘッドのツールを交換せずに順次にボンディングして行くことにより、サイズが異なる各チップ毎にボンディングヘッドのツールを交換してサイズが異なる複数個のチップを同一の配線基板に順次にボンディングして行くＭＣＭの製造方法に比べて、サイズが異なる複数個のチップを同一の配線基板にボンディングされたＭＣＭの製造方法の製造コストや製造時間を低減することができる。
【００５６】
３）　チップをピックアップするピックアップヘッドと、このピックアップヘッドを反転させる反転装置と、ピックアップヘッドがピックアップして反転させたチップを受け取って配線基板の主面にボンディングするボンディングヘッドと、ボンディングヘッドがチップをピックアップヘッドから受け取る際にチップの位置を認識する画像認識装置とをボンディング装置に設置することにより、サイズが異なる複数個のチップを同一の配線基板にサイズが異なる各チップ毎にボンディングヘッドのツールを交換せずに順次にボンディングして行くことができるため、サイズが異なる各チップ毎にボンディングヘッドのツールを交換してサイズが異なる複数個のチップを同一の配線基板に順次にボンディングして行くボンディング装置に比べて、段取り時間や工数を低減することができ、サイズが異なる複数個のチップを同一の配線基板にボンディングされたＭＣＭの製造コストや製造時間を低減することができる。
【００５７】
以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００５８】
例えば、吸引口はボンディングヘッドの保持面の中心に配置するに限らず、複数個の吸引口をボンディングヘッドの保持面に分散して配置し、チップのサイズ毎に吸引口を電磁弁等によって切り換えて使用するように構成してもよい。
【００５９】
ピックアップヘッドが反転する垂直平面は、ピックアップヘッドの移動線を含む垂直平面に限らず、移動線を含む平面と直角の垂直平面であってもよいし、場合によっては水平面であってもよい。また、ピックアップヘッドを反転させる反転装置は、Θ軸ロボットとアームとによって構成するに限らない。
【００６０】
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるＭＣＭの製造技術について説明したが、それに限定されるものではなく、ＭＣＣ（ｍｉｃｒｏ　ｃａｒｒｉｅｒ　ｆｏｒ　ＬＳＩ　ｃｈｉｐ）　や混成集積回路装置等の半導体装置の製造技術全般に適用することができる。
【００６１】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次の通りである。
【００６２】
ボンディングヘッドがピックアップヘッドから半導体チップを受け取る際に、画像認識装置の認識結果に基づいてボンディングヘッドの中心を当該半導体チップの中心からずらしてボンディングヘッドが半導体チップを受け取ることにより、ボンディングヘッドが当該半導体チップをキャリアにボンディングするに際して、ボンディングヘッドがキャリアに先にボンディングされた半導体チップに干渉するのを回避することができるため、サイズが異なる複数個の半導体チップを同一のキャリアに、サイズが異なる各半導体チップ毎にボンディングヘッドのツールを交換せずに順次にボンディングして行くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるＭＣＭの製造方法に使用される各チップを示しており、（ａ）および（ａ’）はロジックチップの平面図およびａ’−ａ’線に沿う断面図、（ｂ）および（ｂ’）はトラジスタチップの平面図およびｂ’−ｂ’線に沿う断面図、（ｃ）および（ｃ’）はメモリチップの平面図およびｃ’−ｃ’線に沿う断面図、（ｄ）および（ｄ’）は受動素子チップの平面図および正面図である。
【図２】同じく配線基板を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う正面断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿う側面断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態であるボンディング装置を示す斜視図である。
【図４】同じく一部省略側面断面図である。
【図５】ロジックチップのボンディングヘッドへの受け渡しステップを示す一部省略側面断面図である。
【図６】ロジックチップのボンディングステージへの搬送ステップを示す一部省略側面断面図である。
【図７】位置合わせステップを示す一部省略側面断面図である。
【図８】ロジックチップのボンディングステップを示す一部省略側面断面図である。
【図９】トラジスタチップのボンディングステップを示す一部省略側面断面図である。
【図１０】トラジスタチップのボンディングステップを示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う正面断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿う側面断面図である。
【図１１】メモリチップのボンディングステップを示す一部省略側面断面図である。
【図１２】メモリチップのボンディングステップを示す各平面図であり、（ａ）は中心を吸着した場合を示しており、（ｂ）は中心をずらして吸着した場合を示している。
【図１３】受動素子チップのボンディングステップを示す一部省略側面断面図である。
【図１４】受動素子チップのボンディングステップを示す各平面図であり、（ａ）は中心を吸着した場合を示しており、（ｂ）は中心をずらして吸着した場合を示している。
【図１５】ＭＣＭを示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う正面断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿う側面断面図である。
【符号の説明】
１０…チップ、１０Ａ…ロジックチップ、１０Ｂ…トラジスタチップ、１０Ｃ…メモリチップ、１０Ｄ…受動素子チップ、１１Ａ〜１１Ｃ…サブストレート、１１Ｄ…パッケージ、１２Ａ〜１２Ｃ…第一主面、１３Ａ〜１３Ｄ…電極パッド、１４Ａ〜１４Ｃ…パッシベーション膜、１５Ａ〜１５Ｃ…バンプ、１６…ウエハ、１７…ウエハシート、１８…ウエハリング、２０…配線基板、２１…基板本体（本体）、２２…外部端子、２３Ａ〜２３Ｄ…ボンディングエリア、２４…ランド、２５…ＭＣＭ（半導体装置）、３０…ボンディング装置、３１…機台、３２…フィーダ、３３…ローディング装置、３４…アンローディング装置、３５…ボンディングステージ、３６…ピックアップ装置、３７…ウエハホルダ、３８…ウエハローディング・アンローディング装置、３９…トレイ、４１…Ｙ軸ロボット、４２…Ｘ軸ロボット、４３…Ｚ軸ロボット、４４…ヒートブロック、５１…第二のＹ軸ロボット、５２…第二のＸ軸ロボット、５３…第二のＺ軸ロボット、５４…昇降台、５５…ボンディングヘッド、５６…保持面、５７…吸引口、６１…第三のＹ軸ロボット、６２…第三のＸ軸ロボット、６３…画像認識装置、７１…Ｙ軸ロボット、７２…Ｘ軸ロボット、７３…スタンド、７４…Ｚ軸ロボット、７５…Θ軸ロボット（反転装置）、７６…アーム、７７…ピックアップヘッド、７８、７９…画像認識装置、８０…受け渡し位置。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device manufacturing technique, in particular, a semiconductor chip (a chip in which an integrated circuit including an active element, a passive element, and a circuit for electrically connecting the active element and the passive element is formed; hereinafter, referred to as a chip). Regarding a bonding technique of mechanically connecting to a carrier (bond; mechanical connection that is not in close contact with the force of an atomic force; hereinafter, referred to as bonding), for example, a multi-chip module (hereinafter, referred to as MCM) ) That are effective in producing the same.
[0002]
[Prior art]
In the MCM, a chip in which a logic circuit is formed (hereinafter, referred to as a logic chip), a chip in which a memory circuit is formed (hereinafter, referred to as a memory chip), and a chip in which transistors are formed (hereinafter, a transistor chip) It is conceivable that a chip in which passive elements such as a diode and a resistor are formed (hereinafter, referred to as a passive element chip) is bonded to a wiring substrate that is the same carrier.
[0003]
By the way, as a bonding device for bonding a chip to a carrier, a flip chip bonder is becoming widespread.
[0004]
Therefore, a method of manufacturing an MCM in which a logic chip, a memory chip, a transistor chip, and a passive element chip are sequentially bonded to a wiring substrate, which is a carrier of the MCM, using a flip chip bonder is conceivable.
[0005]
Examples of the BGA / CSP die bonder and the flip chip bonder include “Electronic Materials November 2000 Separate Volume” published on November 27, 2000 by the Industrial Research Institute, Ltd., P124 to P129.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the MCM manufacturing method using the flip chip bonder, the size of the logic chip, the memory chip, the transistor chip, and the passive element chip are different from each other, and therefore, the tool of the bonding head for bonding the chip to the wiring board is required for each chip. It has been clarified by the present inventors that there is a problem that a tool of a bonding head must be prepared for each size and a tool of a bonding head must be appropriately changed for each chip.
[0007]
An object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing technique capable of bonding a plurality of semiconductor chips having different sizes to the same carrier.
[0008]
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The outline of a typical invention disclosed in the present application will be described as follows.
[0010]
That is, the bonding apparatus includes a pickup head that picks up the semiconductor chip, an inversion device that inverts the pickup head, and a bonding head that receives the semiconductor chip picked up by the pickup head and bonds it to the main surface of the carrier. An image recognition device for recognizing the position of the semiconductor chip when the bonding head receives the semiconductor chip from the pickup head.
[0011]
In the above-described bonding apparatus, the semiconductor chip picked up by the pickup head is delivered to the bonding head after the pickup head is turned 180 degrees by the turning device. When the bonding head receives the semiconductor chip from the pickup head, the image recognition device recognizes the position of the semiconductor chip. Based on the position of the semiconductor chip recognized by the image recognition device, the bonding head receives the semiconductor chip with its center shifted from the center. The bonding head bonds the shifted semiconductor chip so as not to interfere with the semiconductor chip previously bonded to the carrier. Therefore, according to the above-described bonding apparatus, semiconductor chips having different sizes can be sequentially bonded to the same carrier without replacing the tool of the bonding head for each semiconductor chip having different sizes.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
In the present embodiment, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is configured as a method for manufacturing an MCM, and the die bonding step, which is a characteristic step thereof, is performed by the bonding apparatus 30 shown in FIGS. Will be implemented. That is, the bonding apparatus 30 sequentially bonds the logic chip 10A, the transistor chip 10B, the memory chip 10C, and the passive element chip 10D having different sizes shown in FIG. 1 to the wiring board 20 as a carrier shown in FIG. It is configured to go.
[0014]
The logic chip 10A shown in FIGS. 1A and 1A includes a substrate 11A formed in a square plate shape, and a first main surface which is a main surface on the active area side of the substrate 11A. A logic circuit is built in 12A. A plurality of electrode pads 13A are formed on the first main surface 12A of the substrate 11A so as to be aligned in a row at each of the four ends, and a passivation film (passivation film) is formed on the first main surface 12A of the logic chip 10A. ) 14A are entirely attached with the respective electrode pads 13A exposed. Bumps 15A made of a gold material (gold or gold alloy) are projected from the electrode pads 13A, and the heads of the bumps 15A project from the upper surface of the passivation film 14A. The bump 15A is formed in a substantially hemispherical shape by a wire bonding technique using a gold wire.
[0015]
The transistor chip 10B shown in FIGS. 1B and 1B includes a substrate 11B formed in the shape of a square flat plate, and a first main surface which is a main surface on the active area side of the substrate 11B. A transistor circuit is formed on the surface 12B. A plurality of electrode pads 13B are formed on the first main surface 12B of the substrate 11B so as to be aligned in a row at each of the four edges, and a passivation film 14B is formed on the first main surface 12B of the transistor chip 10B. The electrode pads 13B are entirely covered with the respective electrode pads 13B exposed. A bump 15B made of a gold material is projected from the electrode pad 13B, and the head of the bump 15B projects from the upper surface of the passivation film 14B.
[0016]
The memory chip 10C shown in FIGS. 1C and 1C includes a substrate 11C formed in a rectangular flat plate shape, and a first main surface which is a main surface on the active area side of the substrate 11C. A memory circuit is built in 12C. A plurality of electrode pads 13C are formed on the first main surface 12C of the substrate 11C so as to be aligned in a row at the ends of both long sides, and the passivation film 14C is formed on the first main surface 12C of the memory chip 10C. Are entirely covered with the respective electrode pads 13C exposed. Bumps 15C made of a gold material are protruded from the electrode pads 13C, and the heads of the bumps 15C protrude from the upper surface of the passivation film 14C.
[0017]
The passive element chip 10D shown in FIGS. 1D and 1D includes a surface mounting package 11D formed in a rectangular parallelepiped shape, and a pair of electrode pads 13D, 13D are provided at both ends of the package 11D. Is formed.
[0018]
In the present embodiment, a large number of the logic chips 10A and the memory chips 10C are supplied to the bonding apparatus 30 in a state of being mounted on the wafer sheet 17 and the wafer ring 18 in a pre-process of a so-called IC manufacturing method. That is, as shown in FIGS. 3 and 4, a large number of chips 10 are formed in a matrix on a wafer 16 in a pre-process of an IC manufacturing method. A wafer sheet 17 is attached to a second main surface of the wafer 16 opposite to the first main surface which is an active area side main surface, and a wafer ring 18 is attached to an outer peripheral portion of the wafer sheet 17. In a state in which the wafer sheet 17 is stuck, the wafer 16 is cut into a regular square plate shape along a scribing line in a dicing process, and a state in which many chips 10 are manufactured is obtained. The divided chips 10 are not separated because the wafer sheet 17 is attached to the wafer 16. Then, the wafer 16 is supplied to the wafer loading / unloading device of the bonding device 30 while being held by the wafer sheet 17 and the wafer ring 18.
[0019]
On the other hand, a large number of the transistor chips 10B and the passive element chips 10D are supplied onto the machine base 31 of the bonding apparatus 30 in a state of being stored in the tray 39 as shown in FIG.
[0020]
The wiring board 20 shown in FIG. 2, which is the other work of the bonding apparatus 30, includes a board main body (hereinafter, referred to as a main body) 21. The main body 21 uses an insulating material such as an epoxy resin impregnated with glass or ceramic. It is formed in a rectangular flat plate shape. A large number of external terminals 22 are formed parallel to each other at the end of one long side of both main surfaces of the main body 21. Except for the external terminals 22 on both sides of the main body 21, bonding areas 23A to which the logic chip 10A is bonded, bonding areas 23B to which the transistor chips 10B are bonded, bonding areas 23C to which the memory chips 10C are bonded, The bonding area 23D to which the passive element chip 10D is bonded is virtually set. A plurality of lands 24 for mechanically and electrically connecting the chips 10A to 10D are formed in each of the bonding areas 23A to 23D, and each of the lands 24 is wired on the main surface or inside of the main body 21. Each of the external terminals 22 is insulated from each other and connected to the respective external terminals 22 by the electric wiring 20.
[0021]
As shown in FIG. 3, the bonding apparatus 30 includes a machine base 31, and the wiring board 20 is pitch-fed in one direction (hereinafter referred to as a right direction) at a substantially central portion of the machine base 31. A feeder 32 is laid. The position of the upstream end and the position of the downstream end of the feeder 32 of the machine base 31 include a loading device 33 for supplying the wiring board 20 to the feeder 32, and An unloading device 34 for discharging is provided. At an intermediate portion of the feeder 32, a bonding stage 35 for bonding a chip to the wiring board 20 is set. A pickup device 36 for picking up a chip is installed at a position in front of the bonding stage 35 of the machine base 31, and holds the wafer 16 mounted on the wafer sheet 17 and the wafer ring 18 at a position where the pickup device 36 picks up the chip. A wafer holder 37 is provided. A wafer loading / unloading device 38 is provided at a position on the left side of the wafer holder 37 of the machine base 31, and the wafer loading / unloading device 38 transfers the wafer 16 mounted on the wafer sheet 17 and the wafer ring 18 to the wafer holder 37. It is configured for loading and unloading. On the rear side of the wafer loading / unloading device 38 of the machine base 31, a tray 39 storing the transistor chips 10B and the passive element chips 10D is set.
[0022]
As shown in FIGS. 3 and 4, a Y-axis robot 41 is laid on the machine base 31 in the bonding stage 35 in a front-rear direction (hereinafter, referred to as a Y-direction). The X-axis robot 42 is configured to reciprocate in the Y direction. The X-axis robot 42 is configured to reciprocate a Z-axis robot 43 mounted thereon in a left-right direction (hereinafter, referred to as an X direction) which is a feed direction of the feeder 32. The heat block 44 installed above is configured to reciprocate in a vertical direction (hereinafter, referred to as a Z direction). The heat block 44 is configured to heat the wiring board 20.
[0023]
Behind the feeder 32 of the bonding stage 35, a second Y-axis robot 51 is laid in the Y direction, and the second Y-axis robot 51 reciprocates the second X-axis robot 52 in the Y direction. It is configured as follows. The second X-axis robot 52 is configured to reciprocate a second Z-axis robot 53 installed at its front end in the X direction, and the second Z-axis robot 53 is configured to move up and down at the front end. The table 54 is configured to reciprocate in the Z direction. A bonding head 55 is installed on the elevating table 54 so as to face downward in the Z direction. The bonding head 55 holds all of the logic chip 10A, the transistor chip 10B, the memory chip 10C, and the passive element chip 10D by vacuum suction in common. Is configured to obtain. That is, the size of the holding surface 56 of the tool of the bonding head 55 is set to be larger than the size of the logic chip 10A, which is the largest held chip, and the size of the suction port 57 formed at the center of the holding surface 56 is The size is set to be smaller than the size of the passive element chip 10D, which is the held chip of the minimum size.
[0024]
Below the second Y-axis robot 51 of the bonding stage 35, a third Y-axis robot 61 is laid in the Y direction, and the third Y-axis robot 61 moves the third X-axis robot 62 in the Y direction. It is configured to be reciprocated. The third X-axis robot 62 is configured to reciprocate the image recognition device 63 installed at its front end in the X direction. The image recognition device 63 is configured to recognize the characteristic pattern on the upper surface of the wiring substrate 20 held by the feeder 32 and the characteristic pattern of the chip 10 held by the bonding head 55.
[0025]
As shown in FIG. 3, the pickup device 36 includes a Y-axis robot 71 laid on the machine base 31, and the Y-axis robot 71 moves the X-axis robot 72 back and forth in the Y direction. It is configured. The X-axis robot 72 is configured to reciprocate a stand 73 erected thereon in the X direction, and a Z-axis robot 74 is installed on the stand 73. The Z-axis robot 74 is configured to reciprocate a Θ-axis robot 75 as a reversing device in the Z direction. The Θ-axis robot 75 is configured to reciprocally rotate the arm 76 by 180 degrees in a vertical plane. I have. A pickup head 77 is mounted at a right angle to the tip of the arm 76, and the pickup head 77 is configured to vacuum-hold and pick up the chips of the wafer 16 and the chips of the tray 39 one by one.
[0026]
Immediately above the wafer holder 37 and the tray 39, an image recognition device 78 for recognizing the logic chip 10A and the memory chip 10C attached to the wafer 16, the transistor chip 10B and the passive element chip 10D stored in the tray 39 is provided in a vertical direction. It is installed facing downward. A receiving image recognition device 79 is provided vertically above the transfer position 80 of the pickup head 77 of the pickup device 36 in a vertically downward direction. It is configured to recognize the position of the chip when receiving the chip.
[0027]
Next, a die bonding step of the method of manufacturing an MCM according to an embodiment of the present invention using the bonding apparatus having the above-described configuration will be described.
[0028]
When the wiring substrate 20 supplied from the loading device 33 to the feeder 32 faces the position of the image recognition device 63 on the bonding stage 35, the wiring substrate 20 is intermittently stopped.
[0029]
On the other hand, as shown in FIG. 4, in the wafer holder 37, a non-defective logic chip 10A on the wafer 16 is selected by the image recognition device 78, and is positioned directly below the pickup head 77 by operating the XY table of the wafer holder 37. Faced. When the logic chip 10A is pushed up by the push-up bar of the wafer holder 37, the pickup head 77 waiting just above the logic chip 10A holds the pushed-up logic chip 10A by vacuum suction. At this time, the pickup head 77 vacuum-adsorbs the center of the first main surface 12A on the bump 15A side of the logic chip 10A.
[0030]
When the logic chip 10A is picked up, the Θ-axis robot 75 rotates the arm 76 by 180 degrees, so that the logic chip 10A is transported to the transfer position 80 as shown in FIG. The logic chip 10A transported to the transfer position 80 has a state in which the first main surface 12A on the bump 15A side faces downward. When the logic chip 10A is transported to the transfer position 80, the receiving image recognition device 79 recognizes the center of the logic chip 10A. Further, when the second Y-axis robot 51 advances the second X-axis robot 52, the bonding head 55 is moved to the transfer position 80 and is opposed to the logic chip 10A held by the pickup head 77. 10A is held by vacuum suction. At this time, the bonding head 55 moves the logic chip 10A so that the suction port 57 opened at the center of the holding surface 56 of the bonding head 55 is centered on the logic chip 10A based on the recognition result of the center of the logic chip 10A by the image recognition device 79. Receive aligned.
[0031]
The bonding head 55 receiving the logic chip 10A and holding it by vacuum suction is moved to the bonding stage 35 just above the feeder 32 by the second Y-axis robot 51, as shown in FIG.
[0032]
When the logic chip 10A of the bonding head 55 is opposed to the logic chip bonding area 23A of the wiring board 20 at the bonding stage 35, the third Y-axis robot 61 advances the third X-axis robot 62, thereby causing the third X-axis robot 62 to move forward. As shown in (2), the image recognition device 63 is inserted between the upper surface of the wiring board 20 held by the feeder 32 and the logic chip 10A held by the bonding head 55. The image recognizing device 63 recognizes the characteristic pattern of the logic chip bonding area 23A of the wiring board 20 and the characteristic pattern of the logic chip 10A held by the bonding head 55, so that the land 24 on the upper surface of the wiring board 20 and the bonding head 55 Is aligned with the bump 15A of the logic chip 10A. When the positioning is completed, the image recognition device 63 is returned to the original position by the third Y-axis robot 61.
[0033]
When the positioning based on the image recognition device 63 is completed, the heat block 44 is raised by the first Z-axis robot 43 and the bonding head 55 is moved to the second Z-axis robot 53 as shown in FIG. As a result, the logic chip 10A of the bonding head 55 is bonded to the logic chip bonding area 23A of the wiring board 20. At this time, since each land 24 of the logic chip bonding area 23A of the wiring board 20 and each bump 15A of the logic chip 10A of the bonding head 55 are aligned in advance, the logic chip 10A of the bonding head 55 is It is properly bonded to the logic chip bonding area 23A. Further, since the other chips 10B, 10C, and 10D are not bonded to the wiring board 20, the bonding head 55 places the logic chip 10A on the wiring board 20 and the suction port 57 is placed at the center of the logic chip 10A. Even if bonding is performed, the bonding head 55 does not necessarily interfere with other chips.
[0034]
In turn, the pickup head 77 that has transferred the logic chip 10A to the bonding head 55 is returned to the position of the wafer holder 37 by being rotated 180 degrees in the opposite direction by the Θ-axis robot 75. The pickup head 77 returned to the position of the wafer holder 37 is appropriately moved in the X and Y directions by the Y-axis robot 71 and the X-axis robot 72, so as to move right above the tray 39 as shown in FIG. Is done. Subsequently, the pickup head 77 is moved down by the Z-axis robot 74, and picks up the transistor chip 10B specified by the recognition of the image recognition device 79 while holding it by vacuum suction. At this time, the pickup head 77 holds the center of the first main surface 12B on the bump 15B side of the transistor chip 10B by vacuum suction. When the transistor chip 10B is held by vacuum suction, the pickup head 77 is turned 180 degrees by the Θ-axis robot 75, and is conveyed to the transfer position 80 as shown in FIG. The transistor chip 10B conveyed to the transfer position 80 has a state in which the first main surface 12B on the bump 15B side faces downward. This step is performed simultaneously while the above-described bonding step to the logic chip bonding area 23A of the logic chip 10A is being performed in the bonding stage 35.
[0035]
When the transistor chip 10B is transported to the delivery position 80, the receiving image recognition device 79 recognizes the center of the transistor chip 10B. On the other hand, when the above-described bonding step is completed, the bonding head 55 is raised by the Z-axis robot 53 and then moved to the transfer position 80 by the Y-axis robot 51, so that the bonding of the transistor chip 10B held by the pickup head 77 is completed. Then, the transistor chip 10B is held by vacuum suction (see FIG. 5). At this time, based on the recognition result of the center of the transistor chip 10B by the image recognition device 79, the bonding head 55 attaches the suction port 57 opened at the center of the holding surface 56 of the bonding head 55 to the transistor chip 10B. Receive aligned with the center.
[0036]
The bonding head 55 receiving the transistor chip 10B and holding it by vacuum suction is moved to the bonding stage 35 just above the feeder 32 by the second Y-axis robot 51 (see FIG. 6). When the transistor chip 10B of the bonding head 55 is opposed to the transistor chip bonding area 23B of the wiring board 20 on the bonding stage 35, the third Y-axis robot 61 advances the third X-axis robot 62, thereby displaying an image. The recognition device 63 is inserted between the upper surface of the wiring board 20 held by the feeder 32 and the transistor chip 10B held by the bonding head 55 (see FIG. 7). The image recognition device 63 recognizes the characteristic pattern of the transistor chip bonding area 23B of the wiring substrate 20 and the characteristic pattern of the transistor chip 10B held by the bonding head 55, thereby bonding with the land 24 on the upper surface of the wiring substrate 20. The head 55 is aligned with the bump 15B of the transistor chip 10B.
[0037]
When the positioning based on the image recognition device 63 is completed, the heat block 44 is raised by the first Z-axis robot 43 and the bonding head 55 is moved to the second Z-axis robot 53 as shown in FIG. As a result, the transistor chip 10B of the bonding head 55 is bonded to the transistor chip bonding area 23B of the wiring board 20. At this time, since each land 24 of the transistor chip bonding area 23B of the wiring board 20 and each bump 15B of the transistor chip 10B of the bonding head 55 are aligned in advance, the transistor chip 10B of the bonding head 55 is It is properly bonded to the transistor chip bonding area 23B of the substrate 20. Also, as shown in FIG. 10, since only the logic chip 10A is bonded to the wiring board 20, the bonding head 55 connects the transistor chip 10B to the wiring board 20 and the suction port 57 connects the Even when bonding is performed in a state of being arranged at the center of the star chip 10B, the bonding head 55 for bonding the transistor chip 10B does not interfere with the logic chip 10A.
[0038]
In turn, the pickup head 77 that has delivered the transistor chip 10B to the bonding head 55 is returned to the position of the wafer holder 37 by being rotated 180 degrees in the opposite direction by the Θ-axis robot 75. At this time, as shown in FIG. 9, the wafer 16C of the memory chip 10C group is set in the wafer holder 37. The step of exchanging the wafers of the logic chips 10A and the wafers 16C of the memory chips 10C in the wafer holder 37 is simultaneously performed during the transfer step of the transistor chips 10B and the bonding step.
[0039]
The pickup head 77 moved right above the wafer holder 37 picks up the memory chip 10 C designated by the recognition of the image recognition device 79 while holding it by vacuum suction. At this time, the pickup head 77 holds the center of the first main surface 12C on the bump 15C side of the memory chip 10C by vacuum suction. When the memory chip 10C is held by vacuum suction, the pickup head 77 is conveyed to the transfer position 80 by being turned 180 degrees by the Θ-axis robot 75 (see FIG. 9). The memory chip 10C conveyed to the transfer position 80 is in a state where the first main surface 12C on the bump 15C side faces downward. This step is performed simultaneously while the bonding step of the transistor chip 10B to the transistor chip bonding area 23B is being performed in the bonding stage 35.
[0040]
When the memory chip 10C is transported to the transfer position 80, the receiving image recognition device 79 recognizes the center of the memory chip 10C. On the other hand, when the bonding step of the transistor chip 10B described above is completed, the bonding head 55 is lifted by the Z-axis robot 53 and then moved to the transfer position 80 by the Y-axis robot 51, so that the bonding head 55 is held by the pickup head 77. After being opposed to the memory chip 10C, the memory chip 10C is held by vacuum suction (see FIG. 5). At this time, the bonding head 55 moves the suction port 57 opened at the center of the holding surface 56 of the bonding head 55 from the center of the memory chip 10C based on the recognition result of the center of the memory chip 10C by the image recognition device 79. It is received while being shifted by a predetermined direction and distance that can prevent interference described later.
[0041]
The bonding head 55 receiving the memory chip 10C and holding it by vacuum suction is moved by the second Y-axis robot 51 to the bonding stage 35 just above the feeder 32 (see FIG. 6). When the memory chip 10C of the bonding head 55 is opposed to the memory chip bonding area 23C of the wiring board 20 on the bonding stage 35, the Y-axis robot 61 advances the X-axis robot 62 so that the image recognition device 63 It is inserted between the upper surface of the held wiring board 20 and the memory chip 10C held by the bonding head 55 (see FIG. 7). The image recognition device 63 recognizes the characteristic pattern of the memory chip bonding area 23 C of the wiring board 20 and the characteristic pattern of the memory chip 10 C held by the bonding head 55, so that the land 24 on the upper surface of the wiring board 20 and the bonding head 55. Is aligned with the bump 15C of the memory chip 10C.
[0042]
When the positioning based on the image recognition device 63 is completed, the heat block 44 is raised by the first Z-axis robot 43 and the bonding head 55 is moved to the second Z-axis robot 53 as shown in FIG. As a result, the memory chip 10C of the bonding head 55 is bonded to the memory chip bonding area 23C of the wiring board 20. At this time, since each land 24 of the memory chip bonding area 23C of the wiring board 20 and each bump 15C of the memory chip 10C of the bonding head 55 are aligned in advance, the memory chip 10C of the bonding head 55 is Is properly bonded to the transistor chip bonding area 23C.
[0043]
At this time, since the logic chip 10A and the transistor chip 10B are bonded to the wiring board 20 first, as shown in FIG. There is a risk that the bonding head 55 for bonding to the area 23C may interfere with the logic chip 10A and the transistor chip 10B.
[0044]
In the present embodiment, when the bonding head 55 receives the memory chip 10C from the pickup head 77, the suction port 57 opened at the center of the holding surface 56 of the bonding head 55 is received while being shifted from the center of the memory chip 10C. Therefore, as shown in FIG. 12B, the bonding head 55 for bonding the memory chip 10C to the memory chip bonding area 23C of the wiring board 20 interferes with the previously bonded logic chip 10A and transistor chip 10B. I will not.
[0045]
In turn, the pickup head 77 that has delivered the memory chip 10C to the bonding head 55 is returned to the position of the wafer holder 37 by being rotated 180 degrees in the opposite direction by the Θ-axis robot 75. The pickup head 77 returned to the position of the wafer holder 37 is appropriately moved in the XY directions by the Y-axis robot 71 and the X-axis robot 72, so that the pickup head 77 moves right above the tray 39 as shown in FIG. Is done. Subsequently, the pickup head 77 is moved down by the Z-axis robot 74 to pick up the passive element chip 10 D specified by the recognition of the image recognition device 79 while holding it by vacuum suction. At this time, the pickup head 77 holds the center of the first main surface 12D on the bump 15D side of the passive element chip 10D by vacuum suction. When the passive element chip 10D is held by vacuum suction, the pickup head 77 is turned 180 degrees by the Θ-axis robot 75, and is conveyed to the transfer position 80 as shown in FIG. This step is performed while the above-described bonding step to the memory chip bonding area 23C of the memory chip 10C is being performed in the bonding stage 35.
[0046]
When the passive element chip 10D is transported to the transfer position 80, the receiving image recognition device 79 recognizes the center of the passive element chip 10D. On the other hand, when the above-described bonding step is completed, the bonding head 55 is raised by the Z-axis robot 53 and then moved to the transfer position 80 by the Y-axis robot 51, so that the passive element chip 10D held by the pickup head 77 is moved. Then, the passive element chip 10D is held by vacuum suction (see FIG. 5). At this time, based on the recognition result of the center of the passive element chip 10D by the image recognition device 79, the bonding head 55 attaches the suction port 57 opened at the center of the holding surface 56 of the bonding head 55 to the passive element chip 10D. And received by being shifted from the center by a predetermined direction and distance that can prevent interference described later.
[0047]
The bonding head 55 holding the passive element chip 10D by vacuum suction is moved to the bonding stage 35 just above the feeder 32 by the second Y-axis robot 51 (see FIG. 6). When the passive element chip 10D of the bonding head 55 is opposed to the passive element chip bonding area 23D of the wiring board 20 on the bonding stage 35, the third Y-axis robot 61 advances the third X-axis robot 62, The image recognition device 63 is inserted between the upper surface of the wiring board 20 held by the feeder 32 and the passive element chip 10D held by the bonding head 55 (see FIG. 7). The image recognition device 63 recognizes the characteristic pattern of the passive element chip bonding area 23D of the wiring substrate 20 and the characteristic pattern of the passive element chip 10D held by the bonding head 55, thereby bonding with the land 24 on the upper surface of the wiring substrate 20. The head 55 is aligned with the electrode pad 13D of the passive element chip 10D.
[0048]
When the positioning is completed, as shown in FIG. 13, the heat block 44 is raised by the first Z-axis robot 43, and the bonding head 55 is lowered by the second Z-axis robot 53. Then, the passive element chip 10D of the bonding head 55 is bonded to the passive element chip bonding area 23D of the wiring board 20. At this time, since the lands 24 of the passive element chip bonding area 23D of the wiring board 20 and the electrode pads 13D of the passive element chip 10D of the bonding head 55 are aligned in advance, the passive element chip 10D of the bonding head 55 is It is properly bonded to the twenty passive element chip bonding areas 23D.
[0049]
At this time, since the logic chip 10A, the transistor chip 10B, and the memory chip 10C are bonded to the wiring board 20 first, as shown in FIG. There is a risk that the bonding head 55 for bonding to the 20 passive element chip bonding areas 23D may interfere with the logic chip 10A, the transistor chip 10B, and the memory chip 10C.
[0050]
In the present embodiment, when the bonding head 55 receives the passive element chip 10D from the pickup head 77, the suction port 57 opened at the center of the holding surface 56 of the bonding head 55 is received shifted from the center of the passive element chip 10D. Therefore, as shown in FIG. 14B, a bonding head 55 for bonding the passive element chip 10D to the passive element chip bonding area 23D of the wiring board 20 is firstly bonded to the logic chip 10A and the transistor. There is no interference with the chip 10B and the memory chip 10C.
[0051]
In turn, the pickup head 77 that has delivered the passive element chip 10D to the bonding head 55 is returned to the position of the wafer holder 37 by being rotated 180 degrees in the opposite direction by the Θ-axis robot 75. At this time, as shown in FIG. 13, the wafer 16A of the logic chip 10A group is set on the wafer holder 37. The step of replacing the wafer 16C of the group of memory chips 10C with the wafer 16A of the group of logic chips 10A in the wafer holder 37 proceeds simultaneously during the step of transporting the passive element chips 10D and the step of bonding.
[0052]
By repeating the above operation, the logic chip 10A, the transistor chip 10B, the memory chip 10C, and the passive element chip 10D having different sizes are sequentially bonded to the wiring board 20 by the same tool of the bonding head 55. The MCMs 25 shown in FIG. In the bonding apparatus 30, when the logic chip 10A, the transistor chip 10B, the memory chip 10C, and the passive element chip 10D are bonded to the wiring board 20, the bonded wiring board 20 is ejected from the bonding stage 35, and the next. The wiring board 20 is automatically supplied to the bonding stage 35.
[0053]
According to the embodiment, the following effects can be obtained.
[0054]
1) When the bonding head receives a chip from the pickup head, the bonding head receives the chip by shifting the center of the tool of the bonding head from the center of the chip based on the recognition result of the image recognition device. When bonding a chip to a wiring board, a bonding head can be prevented from interfering with a chip previously bonded to the wiring board, so that a plurality of chips having different sizes are differently mounted on the same wiring board. Bonding can be performed sequentially without changing the tool of the bonding head for each chip.
[0055]
2) A plurality of chips having different sizes are sequentially bonded to the same wiring board without changing the tool of the bonding head for each chip having a different size. Compared to the method of manufacturing an MCM in which a plurality of chips having different sizes are sequentially bonded to the same wiring board by exchanging a tool, an MCM in which a plurality of chips having different sizes are bonded to the same wiring board is compared. The manufacturing cost and manufacturing time of the manufacturing method can be reduced.
[0056]
3) a pickup head for picking up a chip, a reversing device for reversing the pickup head, a bonding head for receiving the inverted chip picked up by the pickup head and bonding the chip to the main surface of the wiring board; By installing an image recognition device that recognizes the position of the chip when receiving it from the pickup head and a bonding device, a plurality of chips having different sizes can be mounted on the same wiring board, and a bonding head tool can be used for each chip having a different size. Since bonding can be performed sequentially without replacement, the bonding head tool is replaced for each chip having a different size, and a plurality of chips having different sizes are sequentially bonded to the same wiring board. Compared to the device, The setup time and man-hours can be reduced, and the manufacturing cost and manufacturing time of an MCM in which a plurality of chips having different sizes are bonded to the same wiring substrate can be reduced.
[0057]
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say.
[0058]
For example, the suction port is not limited to being arranged at the center of the holding surface of the bonding head, but a plurality of suction ports are dispersedly arranged on the holding surface of the bonding head, and the suction port is switched by a solenoid valve or the like for each chip size. May be configured to be used.
[0059]
The vertical plane on which the pickup head is inverted is not limited to the vertical plane including the movement line of the pickup head, and may be a vertical plane perpendicular to the plane including the movement line, or may be a horizontal plane in some cases. Further, the reversing device for reversing the pickup head is not limited to the configuration including the Θ-axis robot and the arm.
[0060]
In the above description, the manufacturing technique of the MCM, which is the field of application that made the invention made by the present inventor the background, has been described. However, the present invention is not limited to this, and it is not limited to the MCC (micro carrier for LSI chip) or the hybrid integrated circuit. The present invention can be applied to general manufacturing techniques for semiconductor devices such as circuit devices.
[0061]
【The invention's effect】
The effect obtained by the representative one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
[0062]
When the bonding head receives the semiconductor chip from the pickup head, the bonding head receives the semiconductor chip by shifting the center of the bonding head from the center of the semiconductor chip based on the recognition result of the image recognition device. When a chip is bonded to a carrier, a bonding head can be prevented from interfering with a semiconductor chip previously bonded to the carrier. Bonding can be performed sequentially without changing the tool of the bonding head for each semiconductor chip.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows each chip used in a method of manufacturing an MCM according to an embodiment of the present invention, wherein (a) and (a ′) are a plan view of a logic chip and a line a′-a ′. (B) and (b ') are plan views of a transistor chip and a cross-sectional view along line b'-b', and (c) and (c ') are plan views of a memory chip and c'-c. Sectional views taken along line ', (d) and (d') are a plan view and a front view of the passive element chip.
2 (a) is a plan view, FIG. 2 (b) is a front sectional view taken along the line bb of FIG. 2 (a), and FIG. 2 (c) is a line cc of FIG. It is a side sectional view along.
FIG. 3 is a perspective view showing a bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a side cross-sectional view partially omitted in the same manner.
FIG. 5 is a partially omitted side sectional view showing a step of delivering a logic chip to a bonding head.
FIG. 6 is a partially omitted side sectional view showing a step of transferring a logic chip to a bonding stage.
FIG. 7 is a partially omitted side sectional view showing an alignment step.
FIG. 8 is a partially omitted side sectional view showing a bonding step of the logic chip.
FIG. 9 is a partially omitted side sectional view showing a bonding step of the transistor chip.
10A and 10B show a bonding step of the transistor chip, wherein FIG. 10A is a plan view, FIG. 10B is a front sectional view taken along line bb of FIG. 10A, and FIG. It is side surface sectional drawing which follows a c line.
FIG. 11 is a partially omitted side sectional view showing a bonding step of the memory chip;
12A and 12B are plan views showing a bonding step of the memory chip, wherein FIG. 12A shows a case where the center is sucked, and FIG. 12B shows a case where the center is shifted and sucked.
FIG. 13 is a partially omitted side sectional view showing a bonding step of the passive element chip.
14A and 14B are plan views showing a bonding step of the passive element chip, wherein FIG. 14A shows a case where the center is sucked, and FIG. 14B shows a case where the center is shifted and sucked.
15A and 15B show an MCM, wherein FIG. 15A is a plan view, FIG. 15B is a front sectional view taken along line bb of FIG. 15A, and FIG. 15C is a side view taken along line cc of FIG. It is sectional drawing.
[Explanation of symbols]
10 chip, 10A logic chip, 10B transistor chip, 10C memory chip, 10D passive element chip, 11A to 11C substrate, 11D package, 12A to 12C first main surface, 13A to 13D Electrode pads, 14A to 14C: Passivation film, 15A to 15C: Bump, 16: Wafer, 17: Wafer sheet, 18: Wafer ring, 20: Wiring board, 21: Substrate body (main body), 22: External terminal, 23A to 23D: bonding area, 24: land, 25: MCM (semiconductor device), 30: bonding device, 31: machine stand, 32: feeder, 33: loading device, 34: unloading device, 35: bonding stage, 36: pickup Equipment, 37: Wafer holder, 38: Wafer loading Loading device, 39: tray, 41: Y axis robot, 42: X axis robot, 43: Z axis robot, 44: heat block, 51: second Y axis robot, 52: second X axis robot, 53 ... second Z-axis robot, 54 ... elevator, 55 ... bonding head, 56 ... holding surface, 57 ... suction port, 61 ... third Y-axis robot, 62 ... third X-axis robot, 63 ... image recognition Device, 71: Y-axis robot, 72: X-axis robot, 73: Stand, 74: Z-axis robot, 75: Θ-axis robot (reversing device), 76: Arm, 77: Pickup head, 78, 79: Image recognition device , 80 ... Delivery position.

Claims

A method of manufacturing a semiconductor device in which a plurality of semiconductor chips having different sizes are bonded to the same carrier,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the plurality of semiconductor chips having different sizes are sequentially held by the same bonding head and sequentially bonded to the carrier.

2. The method according to claim 1, wherein when the bonding head holds the semiconductor chip, the center of the bonding head is shifted from the center of the semiconductor chip holding the semiconductor chip.

3. The method according to claim 2, wherein a position of the semiconductor chip is recognized when the bonding head holds the semiconductor chip.

A pickup head for picking up a semiconductor chip, a reversing device for reversing the pickup head, a bonding head for receiving the inverted semiconductor chip picked up by the pickup head and bonding the semiconductor chip to a main surface of a carrier; An image recognition device for recognizing a position of the semiconductor chip when receiving the semiconductor chip from the pickup head.

When the bonding head receives the semiconductor chip from the pickup head, the bonding head receives the semiconductor chip by shifting the center of the bonding head from the center of the holding semiconductor chip based on a recognition result of the image recognition device. 5. The bonding apparatus according to 4.