JP2006253208A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 空気の巻き込みを最小限に抑えてダイボンドフィルムを基板の上に貼り付けることのできるコレットを用いた半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 コレット１は、ダイボンドフィルム３を押圧する押圧部４と、押圧部４を保持する保持部５とを有し、押圧部４と保持部５との間には弾性部６が設けられている。弾性部６の幅方向の寸法Ｗ_１と押圧部４の幅方向の寸法Ｗ_２との間には、Ｗ_１＜Ｗ_２の関係が成立する。また、押圧部４の押圧面４ａが所定の位置に設置された基板２に接触しない状態において、押圧面４ａと基板２の表面２ａとがなす角度θは２度以上５度以下である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、より詳しくは、コレットにより押圧して基板にダイボンドフィルムを貼り付ける工程を有する半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置の製造工程の１つであるダイボンド工程は、基板上にダイボンドフィルムを介して半導体チップを貼り付ける工程である。具体的には、まず、基板にダイボンドフィルムを貼り付けた後、この上に半導体チップがダイボンドされる。

ダイボンドフィルムは、コレットに吸着された状態で基板上の所定位置まで搬送された後、コレットで押圧されることによって基板に貼り付けられる。しかし、従来は、ダイボンドフィルムが空気を巻き込んだ状態で貼り付けられるという問題があった。

ダイボンドフィルムと基板との間に空気が入ると、この部分でダイボンドフィルムは基板に接着していないことになる。このため、ダイボンド工程の後に行われる高温熱処理工程で、基板に吸湿された水分が水蒸気となってこの部分に集まり、半導体チップの浮きを生じるという問題があった。また、水蒸気が膨張することによってダイボンドフィルムが破裂し、これによって配線が断線したり、基板にクラックが生じたりするなどの問題もあった。

こうした問題に対しては、コレットの吸着面とダイボンドフィルムの貼り付け位置との間の平行度に着目し、コレット本体と吸着部との接合部に弾性体を用いることによって、ダイボンドフィルムの全面を略均一な力で押圧する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０００−２５２３０７号公報

しかしながら、この技術によっても、上記の問題を十分に解決するには至っていない。このため、従来は、ダイボンドフィルムと基板との間に入った空気を押し出すために、ダイボンドフィルムを貼り付けた後で高温かつ長時間の熱処理を必要としていた。このため、ダイボンドフィルムの材質が低下するという問題も生じていた。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものである。即ち、本発明の目的は、空気の巻き込みを最小限に抑えつつダイボンドフィルムを基板の上に貼り付けることのできるコレットを用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。

本発明は、コレットにより押圧して基板にダイボンドフィルムを貼り付ける工程を有する半導体装置の製造方法において、コレットは、ダイボンドフィルムを押圧する押圧部と、この押圧部を保持する保持部とを有し、押圧部と保持部との間には弾性部が設けられていて、弾性部の幅方向の寸法Ｗ_１と押圧部の幅方向の寸法Ｗ_２との間にＷ_１＜Ｗ_２の関係が成立し、押圧部の押圧面は、所定の位置に設置された基板に接触しない状態でこの基板の表面に対し２度以上５度以下の傾きを有していることを特徴とする半導体装置の製造方法に関する。

本発明によれば、ダイボンドフィルムを基板の上に貼り付ける工程において、空気の巻き込みを最小限に抑えることができる。

図１〜図６を参照しながら、本実施の形態におけるコレットを用いて半導体装置を製造する方法について説明する。尚、図３〜図６において、図１と同じ符号を付した部分は同じものであることを示している。

図１に示すように、コレット１は、基板２にダイボンドフィルム３を押圧する押圧部４と、押圧部４を保持する保持部５とを有する。ダイボンドフィルム３は、例えば、エポキシやポリイミドなどの樹脂を含む熱硬化性樹脂のフィルムとすることができる。

本実施の形態においては、押圧部４と保持部５との間に弾性部６が設けられていて、押圧部４の押圧面４ａが、所定の位置に設置された基板２に接触しない状態で、基板２の表面２ａに対し２度以上５度以下の傾きを有していることを特徴とする。ここで、弾性部６は、例えば、軟質のゴムまたはバネなどからなるものとする。

このように、本発明は、予めコレットの押圧面を基板の表面に対し傾けておく点で、押圧面と基材の表面との平行度を保とうとする従来技術と異なる。換言すると、本発明では、ステージ７について、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸における各値を設定した上で基板２を載置し、基板２に対して、押圧部４の押圧面４ａが２度以上５度以下の角度θをなすようにする。したがって、本発明の押圧面４ａと基板２とのなす角度θは、ステージ７が所定の位置から傾くことによって生じる角度とは明確に区別される。

例えば、ステージ７または基板２が所定の位置から傾くことによって角度が生じた場合には、ステージ７の表面に対して押圧面４ａが傾くだけでなく、押圧部４を移動させる際の動作方向の軸であるｘ軸およびｙ軸によって形成される平面も傾くことになる。このように、ステージ７が所定の位置から傾くことによって角度が生じた場合には、動作方向の軸がステージ７に対して傾いてしまうために、動作時の制御がより困難となる。これに比較して、本実施の形態においては、ステージ７に対して、動作方向の軸であるｘ軸およびｙ軸を含む平面の傾きを最小限に抑えつつ、押圧面４ａを所定の角度、例えば２度以上５度以下に傾けることによって、動作時の制御を容易にし且つダイボンドフィルムを貼り付ける際の空気の巻き込みを最小限に抑えることができる。本実施の形態においては、ステージ７または基板２の表面２ａに対して、コレット１の押圧面４ａの傾きは、コレット１の動作方向の軸であるｘ軸およびｙ軸を含む面の傾きよりも大きくすることが好ましい。

本発明によれば、押圧部４と保持部５との間に弾性部６があり、押圧面４ａが基板２の表面２ａに対し２度以上５度以下の角度θをなしているので、保持部５を介して押圧部４に荷重をかけることによって、ダイボンドフィルム３の端から徐々に全体に渡って押圧していくことができる。したがって、ダイボンドフィルムの全面を同時に押圧する従来技術に比較して、基板とダイボンドフィルムとの間にある空気を確実に押し出しながら、ダイボンドフィルムを基板に貼り付けることが可能となる。

図１で、コレット１の押圧面４ａには複数の吸着孔（図示せず）が設けられており、ダイボンドフィルム３を吸着搬送できるようになっている。

ダイボンド工程では、まず、ダイボンドフィルム３をコレット１の押圧面４ａで吸着し、基板２の上の所定位置まで搬送する。

次に、コレット１でダイボンドフィルム３を押圧して、基板２にダイボンドフィルム３を貼り付ける。このとき、図１で見て、コレット１は、まず、押圧部４の左端部でダイボンドフィルム３に接触する。続いて、保持部５を介して押圧部４に荷重をかけると、弾性部６が変形することによって、図の左端から右端に向かって、徐々に押圧部４がダイボンドフィルム３を押圧していく。これにより、基板１とダイボンドフィルム３との間にある空気を確実に押し出しながら、ダイボンドフィルム３を基板１に貼り付けることが可能となる。

尚、上記の工程では、２００℃以上２５０℃以下に保持したステージ７の上に基板２を載置し、コレット１の温度を常温（２５℃程度）にした状態でダイボンドフィルム３に押圧することができる。

本実施の形態において、コレットにより押圧して基板にダイボンドフィルムを貼り付ける工程は、押圧部４にかける荷重が時間とともに増大する第１のステップと、押圧部４にかける荷重が一定の値に保持される第２のステップとに分けることができる。

図２は、コレットにかける荷重の経時変化を示したものである。図に示すように、第１のステップでは、荷重が徐々に大きくなっていく。すなわち、この段階では、コレットが、端から徐々に全体に渡ってダイボンドフィルムを押圧していくので、基板とダイボンドフィルムとの間にある空気が押し出されていく。続いて、第２のステップでは、荷重が一定の値に保持される。これにより、基板表面の微小な凹凸に沿って、ダイボンドフィルムを密着させることができる。

第１のステップに要する時間は０．０５秒以上０．５秒以下であることが好ましく、第２のステップに要する時間は１秒以上であることが好ましい。また、第２のステップでダイボンドフィルム３にかける荷重は、例えば、１ｋｇ重／ｃｍ^２以上４ｋｇ重／ｃｍ^２以下とすることができる。

また、本実施の形態においては、弾性部６の幅方向の寸法Ｗ_１と、押圧部４の幅方向の寸法Ｗ_２との間に、Ｗ_１＜Ｗ_２の関係が成立するものとする。これにより、Ｗ_１＝Ｗ_２の場合に比べると、弾性部６の変形を容易にして、基板２に垂直な方向に大きな力を生じさせることができるので、ダイボンドフィルム３を基板２に十分に密着させることが可能となる。

尚、本実施の形態において、θを２度以上５度以下とするのがより好ましいとしたのは次の理由による。すなわち、θが２度より小さい場合には、機械的な誤差によりステージ７が設定位置からずれることによって傾きが生じた場合に、その傾きの状態によっては押圧面４ａと基板２の表面２ａとの傾きが極端に小さくなり、本発明の効果を十分に得ることができなくなる場合がある。一方、θが５度より大きい場合には、弾性部６の特性次第では、押圧部４を完全にダイボンドフィルム３に密着させるのに多大な荷重が必要となる場合があるので好ましくない。

ダイボンドフィルム３を基板２の表面２ａに貼り付けた後は、半導体チップ８をダイボンドフィルム３の上に貼り付ける（図３）。例えば、ステージ７の表面温度を２５０℃程度に保持した状態で、２５ｇ重／ｃｍ^２〜５００ｇ重／ｃｍ^２程度の荷重をかけてダイボンドする。本実施の形態においては、一例として、５０ｇ重／ｃｍ^２の荷重をかけてダイボンドする。

続いて、２００℃で１時間程度の熱処理を行い、ダイボンドフィルム３を十分に硬化させる。

図３は、ダイボンド工程を終えた状態の模式図であり、半導体チップ８が、ダイボンドフィルム３を介して基板２にダイボンドされた状態を示している。

ダイボンド工程の後は、図４に示すように、半導体チップ８の上の電極パッド（図示せず）と、基板２の上のランド（図示せず）とを、金線などのボンディングワイヤ９で接続するワイヤボンディング工程が行われる。

次に、樹脂１０で半導体チップ８を封止した後（図５）、基板２の裏面２ｂに半田ボール１１を設けて図６の構造とする。

以上述べたように、本発明によれば、コレットの押圧部と保持部との間に弾性部があり、押圧部の押圧面が、所定の位置に設置された基板に接触しない状態でこの基板の表面に対し傾きを有しているので、荷重をかけることによって、コレットがダイボンドフィルムの端から徐々に全体に押圧していくようにすることができる。また、弾性部の幅方向の寸法Ｗ_１と、押圧部の幅方向の寸法Ｗ_２との間にＷ_１＜Ｗ_２の関係が成立するので、コレットの基板に垂直な方向に大きな力を生じさせて、ダイボンドフィルムを基板に十分に密着させることが可能となる。

したがって、本発明によれば、ダイボンドフィルムを基板の上に貼り付ける際に、空気の巻き込みを最小限に抑えることができるので、ダイボンド工程の後に行われる高温熱処理工程で、基板に吸湿された水分が水蒸気となることによって起こる半導体チップの浮きを低減することができる。また、水蒸気が膨張することによって起こるダイボンドフィルムの破裂や、配線の断線および基板へのクラックなどの問題も解消することができる。

さらに、本発明によれば、ダイボンドフィルムを基板の上に貼り付ける工程において、空気の巻き込みを最小限に抑えることができるので、従来行っていた、ダイボンドフィルムを貼り付けた後の熱処理時間を短くしたり、温度を低くしたりするのが容易となる。したがって、ダイボンドフィルムに対する熱履歴による負荷を軽減することで、ダイボンドフィルムの材質低下を防ぐことができる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。例えば、上記実施の形態では、押圧面が平面である例について述べたが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、ダイボンドフィルムを効率よく押圧するために、押圧面をダイボンドフィルムの側に凸状となった形状とすることもできる。

本実施の形態におけるコレットを用いて半導体装置を製造する方法の説明図である。 コレットにかける荷重の経時変化を示す図である。 本実施の形態におけるコレットを用いて半導体装置を製造する方法の説明図である。 本実施の形態におけるコレットを用いて半導体装置を製造する方法の説明図である。 本実施の形態におけるコレットを用いて半導体装置を製造する方法の説明図である。 本実施の形態におけるコレットを用いて半導体装置を製造する方法の説明図である。

符号の説明

１ コレット
２ 基板
３ ダイボンドフィルム
４ 押圧部
５ 保持部
６ 弾性部
７ ステージ
８ 半導体チップ
９ ボンディングワイヤ
１０ 樹脂
１１ 半田ボール

Claims (4)

1. コレットにより押圧して基板にダイボンドフィルムを貼り付ける工程を有する半導体装置の製造方法において、
   前記コレットは、前記ダイボンドフィルムを押圧する押圧部と、
   前記押圧部を保持する保持部とを有し、
   前記押圧部と前記保持部との間には弾性部が設けられていて、
   前記弾性部の幅方向の寸法Ｗ_１と前記押圧部の幅方向の寸法Ｗ_２との間にＷ_１＜Ｗ_２の関係が成立し、
   前記押圧部の押圧面は、所定の位置に設置された前記基板に接触しない状態で該基板の表面に対し２度以上５度以下の傾きを有していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記工程は、前記押圧部にかける荷重が時間とともに増大する第１のステップと、
   前記押圧部にかける荷重が一定の値に保持される第２のステップとを有する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記第１のステップに要する時間は０．０５秒以上０．５秒以下である請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記第２のステップに要する時間は１秒以上である請求項２または３に記載の半導体装置の製造方法。

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