JP2010177604A - Semiconductor manufacturing method and manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置、電子機器などの製造方法に関し、特に、半導体チップと基板との接続(実装)方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, an electronic device, and the like, and more particularly to a method for connecting (mounting) a semiconductor chip and a substrate.
電子機器の小型化、高機能化に伴い、使用される電子部品の小型・高密度化が進んでいる。例えば、従来の半導体パッケージの構造は、QFP(Quad Flat Package)、SOP(Small Outline Package)、TSOP(Thin Small Outline Package)等の構造、即ち、リードフレームを使用し、半導体チップを封止した樹脂の外側の2方向あるいは4方向に、ガルウィング形状などのリードを形成した構造である。これは、本来の機能を司る半導体チップ部だけでなく、電極であるリードを基板へ接続する面積までを含めると、基板上で非常に大きな面積を必要としていた(全体で実装面積とする)。 With the downsizing and high functionality of electronic devices, the electronic components used are becoming smaller and more dense. For example, the structure of a conventional semiconductor package is a structure such as QFP (Quad Flat Package), SOP (Small Outline Package), TSOP (Thin Small Outline Package), that is, a resin in which a semiconductor chip is sealed using a lead frame. This is a structure in which a gull wing-shaped lead or the like is formed in two or four directions on the outside. This requires a very large area on the substrate (including the mounting area as a whole), including not only the semiconductor chip portion that controls the original function but also the area where the lead that is an electrode is connected to the substrate.
そこで、基板上での実装面積を小さくするために、半導体チップを封止した樹脂と基板との間にはんだボールを用いて電極を形成した、BGA(Ball Grid Array)が多く使用されるようになってきている。さらに最近では、半導体チップの大きさと実装面積をほぼ同程度にできるCSP(Chip Size Package)、さらに、WLP(Wafer Level Package)と呼ばれる、半導体チップの能動素子面上にリソグラフィー技術などを用いて再配線を行って電極を形成した構造の半導体装置も多く用いられている。 Therefore, in order to reduce the mounting area on the substrate, a BGA (Ball Grid Array) in which an electrode is formed using a solder ball between the resin sealing the semiconductor chip and the substrate is often used. It has become to. More recently, CSP (Chip Size Package), which enables the size and mounting area of a semiconductor chip to be approximately the same, and WLP (Wafer Level Package), which is re-used on the active element surface of a semiconductor chip using lithography technology, etc. A semiconductor device having a structure in which electrodes are formed by performing wiring is also often used.
また、特に携帯用の電子機器においては、電子部品の占有面積・体積の制約が大きいため、1つの半導体チップだけではなく、複数枚の半導体チップなどを一緒に組み入れて高密度化を図った積層構造、SiP(System in Package)構造等の半導体装置が多く使用されるようになってきている。 In particular, in portable electronic devices, the occupied area and volume of electronic components are greatly restricted, so that not only one semiconductor chip but also a plurality of semiconductor chips are combined together to increase the density. Semiconductor devices such as structures and SiP (System in Package) structures are increasingly used.
これらの積層構造、SiP構造等では、一般的に内部にインターポーザー基板などと呼ばれる中間基板があり、半導体チップを中間基板に対し能動素子面を上にして搭載(接続)し、Au線などを用いて半導体チップの電極と中間基板の電極の間をワイヤボンディングにより接続していた。 In these laminated structures, SiP structures, etc., there is an intermediate substrate generally called an interposer substrate, and a semiconductor chip is mounted (connected) with the active element surface facing up to the intermediate substrate, and Au wire or the like is mounted. The electrode of the semiconductor chip and the electrode of the intermediate substrate were connected by wire bonding.
しかし、ワイヤボンディングによる接続方式では、接続部の面積を含めると、半導体チップ本来の面積より大きい面積を必要とするため、小型化が必須な携帯用の電子機器などでは、この構造はあまり望ましくない。そこで、半導体装置の更なる小型化のため、半導体チップの能動素子面を基板側に向けて搭載(接続)して当該電極間を接続する、フリップチップ接続による半導体装置が多くなってきている。 However, the connection method using wire bonding requires an area larger than the original area of the semiconductor chip when the area of the connection portion is included, so this structure is not very desirable for portable electronic devices that require downsizing. . Therefore, in order to further reduce the size of semiconductor devices, there are an increasing number of semiconductor devices by flip chip connection in which the active element surface of a semiconductor chip is mounted (connected) toward the substrate side to connect the electrodes.
このフリップチップ接続による方式では、ワイヤボンディングによる接続方式より実装面積を小さくできる。この方式における接続部の構造としては様々ある。例えば、めっき、ワイヤボンディング技術などにより半導体チップの電極にAuバンプを形成し、基板の電極に形成したはんだ層と接続した構造がある。また、上記Auバンプを基板の電極に直接、超音波接合などによって接続した構造がある。また、導電微粒子を有する樹脂を介して接続した構造などがある。 In this flip-chip connection method, the mounting area can be made smaller than in the wire bonding connection method. There are various structures of the connecting portion in this system. For example, there is a structure in which Au bumps are formed on the electrodes of the semiconductor chip by plating, wire bonding technology, etc., and connected to the solder layer formed on the electrodes of the substrate. Further, there is a structure in which the Au bump is directly connected to the electrode of the substrate by ultrasonic bonding or the like. In addition, there is a structure in which conductive fine particles are connected through a resin.
この他に、半導体素子の能動素子面の電極に、はんだペースト印刷、はんだボール搭載、めっき等の方式によってはんだバンプを形成し、これを基板の電極に接続した、はんだバンプを用いた構造などもある。この構造はC4接続と呼ばれることもある。 In addition to this, solder bumps are formed on the active element surface electrodes of the semiconductor element by solder paste printing, solder ball mounting, plating, etc., and this is connected to the electrodes on the board, using a solder bump structure, etc. is there. This structure is sometimes referred to as a C4 connection.
一方、上記方式に関して、加熱加圧を行う熱圧着装置は、フリップチップボンダなどの名称で多く市販されている。この熱圧着装置は、基本的に、基板を保持するステージ機構、及び半導体チップを保持し所定のプロファイルで加熱加圧を行うことができる加熱ツール機構を有している。加熱ヘッド(加熱ツール)とステージは、平行になるように調整される。そして、加熱ヘッド(加熱ツール)の先端の平面部分に半導体チップを保持し、基板を保持したステージに向けて加熱ヘッド(加熱ツール)を下降させる。そして、半導体チップ側の電極と基板側の電極とを接触させ、所定の温度に加熱、及び所定の圧力に加圧することにより、両者を接続させる。このとき、加熱ヘッド(加熱ツール)は、パルスヒート、あるいはコンスタントヒートで設定した温度プロファイルに従って加熱が行われる。基板を保持するステージも、接続性を向上させるために、温度を変えることができる。半導体チップや基板の保持は、真空吸着によることが多く、その場合、加熱ヘッド先端部やステージ上に真空吸着用の穴が開いている。また、両者の接続(接触)の際の荷重は、荷重計(ロードセル)によって制御されている。また、半導体チップの電極、基板の電極を位置合わせする機構も付属している。 On the other hand, with respect to the above system, many thermocompression bonding apparatuses that perform heating and pressurization are commercially available under names such as flip chip bonders. This thermocompression bonding apparatus basically has a stage mechanism for holding a substrate and a heating tool mechanism for holding a semiconductor chip and performing heating and pressurization with a predetermined profile. The heating head (heating tool) and the stage are adjusted to be parallel. Then, the semiconductor chip is held on the flat portion at the tip of the heating head (heating tool), and the heating head (heating tool) is lowered toward the stage holding the substrate. Then, the electrode on the semiconductor chip side and the electrode on the substrate side are brought into contact with each other, and the two are connected by heating to a predetermined temperature and pressurizing to a predetermined pressure. At this time, the heating head (heating tool) is heated in accordance with a temperature profile set by pulse heat or constant heat. The stage holding the substrate can also be changed in temperature to improve connectivity. The semiconductor chip and the substrate are often held by vacuum suction. In that case, a vacuum suction hole is opened on the tip of the heating head or on the stage. Moreover, the load in the case of connection (contact) of both is controlled by the load meter (load cell). A mechanism for aligning the electrodes of the semiconductor chip and the electrodes of the substrate is also attached.
SiP構造の半導体装置については、例えば「SiP技術のすべて」工業調査会(非特許文献1)に記載されている。 The semiconductor device having the SiP structure is described in, for example, “All about SiP technology” industrial research group (Non-patent Document 1).
しかしながら、半導体装置の高機能化・高密度化・低背化のために半導体チップの電極の狭ピッチ化が要求され、Auバンプ、はんだバンプともに電極が微小になり接続が難しくなる。それと共に、半導体チップと基板の間のギャップも狭くなっている。このため、半導体チップと基板の電極間を接続した後に、半導体チップと基板(中間基板)の間の隙間にアンダーフィル材料を均一に注入することが難しく、ボイドが発生しやすくなっている。当該電極間のアンダーフィル部分にボイドが存在すると、その後のリフロープロセスなどの加熱工程において、断線不良が発生したり、使用時の熱疲労信頼性、絶縁信頼性などの低下を起こしやすい。 However, in order to increase the functionality, density, and height of a semiconductor device, it is required to reduce the pitch of the electrodes of the semiconductor chip, and both the Au bumps and the solder bumps become very small, making connection difficult. At the same time, the gap between the semiconductor chip and the substrate is narrowed. For this reason, it is difficult to uniformly inject the underfill material into the gap between the semiconductor chip and the substrate (intermediate substrate) after connecting the electrodes of the semiconductor chip and the substrate, and voids are easily generated. If a void exists in the underfill portion between the electrodes, a disconnection failure is likely to occur in a subsequent heating step such as a reflow process, and thermal fatigue reliability and insulation reliability during use are likely to decrease.
このため、アンダーフィル材料をボイドの発生を抑えて注入するためには、半導体チップと基板(中間基板)の間における間隔が、量産時に安定して、適正な間隔になるように、精度良く接続する必要がある。 For this reason, in order to inject the underfill material while suppressing the generation of voids, the gap between the semiconductor chip and the substrate (intermediate substrate) is connected accurately so that the gap is stable and suitable for mass production. There is a need to.
また、アンダーフィル部にボイドが生じなかった接続部においても、半導体チップと基板(中間基板)の間隔は重要である。これは、電子機器を使用した時に内部の温度が上昇し、半導体チップと基板の熱膨張係数の差によって当該接続部に応力が発生するが、基板上からの半導体チップの実装(接続)高さが異なると、当該接続部に生じる応力の大きさが変わり、所望の信頼性が得られない可能性がある。例えば、実装高さが低くなった場合には、当該接続部への応力が増大し、全く同じ使用環境でも信頼性を確保できない場合がある。従って、当該接続部の信頼性確保の面からも、半導体チップと基板(中間基板)の間隔は、量産時に安定して、一定の適正な間隔となるように、接続する必要がある。 In addition, the distance between the semiconductor chip and the substrate (intermediate substrate) is also important in the connection portion where no void is generated in the underfill portion. This is because the internal temperature rises when an electronic device is used, and stress is generated in the connection part due to the difference in the thermal expansion coefficient between the semiconductor chip and the substrate, but the mounting (connection) height of the semiconductor chip from the substrate is high. If they are different from each other, the magnitude of the stress generated in the connection portion changes, and the desired reliability may not be obtained. For example, when the mounting height is lowered, the stress on the connection portion increases, and reliability may not be ensured even in exactly the same use environment. Therefore, also from the viewpoint of ensuring the reliability of the connection portion, it is necessary to connect the semiconductor chip and the substrate (intermediate substrate) so that the interval between the semiconductor chip and the substrate (intermediate substrate) is stable and constant at the time of mass production.
また、上記方式に関して、はんだバンプによる電極を用いた場合、従来では半導体チップが厚かったため、基板上に半導体チップを搭載し、リフロー炉に通して加熱することにより接続できた。この場合には、最終的に、はんだの表面張力により自然に決められた形状になるため、ある程度の実装高さの均一性を確保できた。しかし、低背化への要求のため半導体チップが薄くなり、リフロー炉による加熱では、はんだバンプが溶融してもチップの反りのために物理的に基板の電極と接触できず、リフロー炉による加熱接続が困難になってきている。特に、中間基板などの薄い基板やチップでは、反りが生じやすい。 Further, regarding the above method, when an electrode using solder bumps was used, the semiconductor chip was conventionally thick, so that the semiconductor chip was mounted on the substrate and connected by heating through a reflow furnace. In this case, since the shape is finally determined by the surface tension of the solder, a certain level of mounting height uniformity can be secured. However, due to the demand for low profile, the semiconductor chip becomes thinner, and when heated by a reflow furnace, even if the solder bump melts, it cannot physically contact the substrate electrodes due to warping of the chip. Connection is getting difficult. In particular, a thin substrate such as an intermediate substrate or a chip is likely to warp.
そこで、上記はんだバンプによる電極を有する半導体チップを加熱加圧方式(フリップチップ接続方式)で接続する方法が求められている。このはんだバンプの加熱加圧接続では、チップの反りの問題は、先端が平らな部分(チップに接する平面部)を持つ加熱ツールへの吸着により解消できる。しかし、高温ではんだが溶融するため、荷重によりはんだバンプが潰れて隣接バンプ間でブリッジ(ショート)が生じてしまう問題がある。 Therefore, there is a demand for a method of connecting a semiconductor chip having electrodes with the solder bumps by a heating and pressing method (flip chip connection method). In the solder bump heat-press connection, the problem of chip warpage can be solved by adsorption to a heating tool having a flat tip portion (a flat portion in contact with the chip). However, since the solder melts at a high temperature, there is a problem that the solder bumps are crushed by a load and a bridge (short) is generated between adjacent bumps.
このため、上記ブリッジを防止できる必要がある。そのための対策としては、例えば50g以下の低荷重を精度良く制御できる特殊な加熱ツール機構を有する熱圧着装置が必要である。 For this reason, it is necessary to prevent the bridge. As a countermeasure for that, for example, a thermocompression bonding apparatus having a special heating tool mechanism capable of accurately controlling a low load of 50 g or less is required.
しかしながら、上記装置では、低荷重の領域の制御が難しく、最終的な接続部のはんだの高さのバラツキを生じる場合がある。また、専用の装置が必要であるので、コストの増加につながる。 However, in the above apparatus, it is difficult to control the low-load region, and there may be variations in the solder height of the final connection portion. In addition, since a dedicated device is required, the cost increases.
本発明は以上のような問題に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、小型化(電極微小化)の傾向にある半導体装置における半導体チップ等(素子)と基板とを接続する技術に係わり、特に、はんだバンプ等による電極を有する半導体チップにおける隣接電極(バンプ)のブリッジを確実に防止でき、かつ、基板上の半導体チップの接続(実装)の高さを安定化すること(言い換えれば接続高さのバラツキを低減して精度良く接続すること)ができる技術を提供することである。 The present invention has been made in view of the problems as described above, and its main purpose is to connect a semiconductor chip or the like (element) in a semiconductor device that tends to be miniaturized (electrode miniaturization) and a substrate. In particular, it is possible to reliably prevent bridging of adjacent electrodes (bumps) in a semiconductor chip having electrodes such as solder bumps, and to stabilize the height of connection (mounting) of the semiconductor chip on the substrate (in other words, For example, it is possible to provide a technology capable of reducing the connection height variation and connecting with high accuracy.
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簡単に説明すれば、次の通りである。前記目的を達成するために、本発明の代表的な実施の形態は、電極を有する半導体チップ等の素子を基板に対して加熱加圧方式等で接続(実装)することによって所定の半導体装置を製造する方法(半導体製造方法)及びその装置(半導体製造装置)などの技術であって、以下に示す構成を有することを特徴とする。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows. In order to achieve the above object, a typical embodiment of the present invention is to connect a predetermined semiconductor device by connecting (mounting) an element such as a semiconductor chip having electrodes to a substrate by a heating and pressing method or the like. A technique such as a manufacturing method (semiconductor manufacturing method) and an apparatus thereof (semiconductor manufacturing apparatus) has the following configuration.
チップと基板の接続及び加熱加圧方式に関して、本発明者は、接続(接触)の際の荷重を変えて加熱し、どの程度の荷重の場合に隣接の電極(バンプ)とのブリッジが発生するか等を調べた。その結果、電極が例えばSn−Ag系はんだバンプの場合、ブリッジを確実に起こさないためには、荷重を約50g程度以下にすること、また、はんだバンプ形状(数、ピッチ、バンプ大きさ等)によっては、20g、10g以下のような非常に低荷重の領域での正確な制御が必要であることがわかった。このような低荷重の領域での正確な制御は、一般的には技術的に難しい課題である。 Regarding the connection between the chip and the substrate and the heating and pressurizing method, the present inventor changes the load at the time of connection (contact) and heats, and at what load the bridge with the adjacent electrode (bump) is generated. I investigated. As a result, when the electrode is, for example, a Sn-Ag solder bump, the load should be about 50 g or less in order not to cause the bridge reliably, and the solder bump shape (number, pitch, bump size, etc.) It was found that accurate control in a very low load region such as 20 g or 10 g or less is necessary depending on the case. Accurate control in such a low load region is generally a technically difficult task.
また、対策としては、電極(はんだバンプ)が隣接間でブリッジしないように、荷重で制御するのではなく、加熱ツール(加熱ヘッド)の位置(高さ)を制御することも考えられる。これは原理的には可能であるが、実際には、適正な接続(実装)高さを達成することは困難である。即ち、それぞれの部材には厚みバラツキがあり、特に基板の厚みバラツキの割合が大きいこともあるため、電極(はんだバンプ)が非常に狭ピッチで微細でありチップと基板の間の適正な間隙範囲が狭い場合には、上記加熱ツール(加熱ヘッド)の位置制御だけでは、適正な接続(実装)高さを達成することができない。 As a countermeasure, it is also conceivable to control the position (height) of the heating tool (heating head) instead of controlling it with a load so that the electrodes (solder bumps) do not bridge between adjacent ones. This is possible in principle, but in practice it is difficult to achieve a proper connection (mounting) height. That is, each member has a thickness variation, and in particular, since the ratio of the substrate thickness variation may be large, the electrodes (solder bumps) are very narrow and fine, and an appropriate gap range between the chip and the substrate. In the case where the distance is narrow, an appropriate connection (mounting) height cannot be achieved only by controlling the position of the heating tool (heating head).
そこで、本形態では、半導体チップ等の素子と基板との接続(実装)の高さ(位置)を正確に制御するための手段、及び素子と基板の接続(接触)の際の荷重による制御(特に低荷重の領域での正確な制御)のための手段として、以下の構成を設けるものである。特に、本形態は、加熱加圧方式及びフリップチップ接続方式における、はんだバンプ等の電極を用いた構造などに適用可能である。 Therefore, in this embodiment, means for accurately controlling the height (position) of connection (mounting) between an element such as a semiconductor chip and the substrate, and control by a load at the time of connection (contact) between the element and the substrate ( In particular, as a means for accurate control in a low load region, the following configuration is provided. In particular, this embodiment can be applied to a structure using electrodes such as solder bumps in the heating and pressurization method and the flip chip connection method.
本形態では、半導体チップの電極(例えばはんだバンプ)を基板(例えば中間基板)の電極に接続する工程を有する半導体製造方法及びその装置(特に加熱加圧方式による熱圧着装置)において、以下のように実現される。本製造装置は、半導体チップの吸着保持及び加熱加圧を行う加熱ツール(加熱ヘッドを含む加熱ツール機構)、及び基板を載置及び保持するステージ機構などを備える。本加熱ツールの先端(チップ保持側)の平面には、チップ保持領域以外の箇所に、1つ以上の突起が形成されている構造である。この突起の形成については、あらかじめ加熱ツール(加熱ヘッド)と突起が一体的に加工形成される構成や、個別の部品が接続固定される構成などが可能である。 In the present embodiment, in a semiconductor manufacturing method and its apparatus (particularly, a thermocompression bonding apparatus using a heating and pressing method) including a step of connecting an electrode (for example, a solder bump) of a semiconductor chip to an electrode of a substrate (for example, an intermediate substrate), To be realized. This manufacturing apparatus includes a heating tool (heating tool mechanism including a heating head) that performs adsorption holding and heating and pressing of a semiconductor chip, a stage mechanism that mounts and holds a substrate, and the like. The heating tool has a structure in which one or more protrusions are formed on a plane other than the chip holding area on the plane of the tip (chip holding side). As for the formation of the protrusion, a configuration in which the heating tool (heating head) and the protrusion are integrally formed in advance, a configuration in which individual components are connected and fixed, and the like are possible.
本装置及び方法において、加熱ツールにおける突起の無い箇所の平面部(チップ保持領域)にチップの裏面側が保持され、ステージ上に保持された基板の電極と、チップの表面側の電極(例えばはんだバンプによる)とを位置合わせ(カメラ等による)した後、加熱ツールを下降する。その際、上記突起によって、基板側の上面と接触することで、チップの接続高さを正確に制御することが実現される。その後、加熱を行ってチップの電極と基板の電極を接続した後、加熱ツールを上昇するものである。 In this apparatus and method, the back side of the chip is held in a flat portion (chip holding region) where there is no protrusion in the heating tool, and the substrate electrode held on the stage and the chip surface side electrode (for example, solder bump) )) Is aligned (by a camera or the like), and then the heating tool is lowered. At that time, it is possible to accurately control the connection height of the chip by contacting the upper surface on the substrate side by the protrusion. Then, after heating and connecting the electrode of a chip | tip and the electrode of a board | substrate, a heating tool is raised.
また他の形態では、上記突起の代わりの手段として、基板上、チップ接続領域以外の位置に、1つ以上のスペーサーを搭載(配置または形成)する。一方、チップの裏面を加熱ツールの平面部に保持し、チップの電極と基板の電極との位置合わせの後、加熱ツールを下降させ、基板上のスペーサーに接触するまで下降させて、加熱加圧を行い、これによりチップと基板を接続するものである。 In another embodiment, one or more spacers are mounted (arranged or formed) on the substrate at a position other than the chip connection region as a means instead of the protrusion. On the other hand, hold the back of the chip on the flat part of the heating tool, align the chip electrode with the substrate electrode, lower the heating tool until it contacts the spacer on the substrate, and heat and press Thus, the chip and the substrate are connected.
本形態の半導体製造方法及び装置は例えば以下の構成である。半導体製造装置は、基板を保持するステージと、半導体チップを保持し加熱加圧を行う加熱装置とを有し、加熱装置の平面(下側面)に、半導体チップの裏面を保持(真空吸着)する半導体チップ保持領域を有し、半導体チップ保持領域以外の箇所に、所定高さの1つ以上の突起が形成されており、突起の高さ(厚み)は、半導体チップとその電極の高さ(厚み)に合わせて設計されている。そして、本製造方法では、本半導体製造装置を用いて、半導体チップの電極を基板の電極に接続する接続工程において、ステージ上に基板を保持し、加熱装置の平面の半導体チップ保持領域に半導体チップの裏面(上面)を保持し、半導体チップの表面(下面)の電極と基板の上面の電極とを位置合わせし、基板及び半導体チップの平面に対する垂直方向で、加熱装置の下降を含む移動及び加熱加圧を制御し、加熱装置の下降の際に突起が基板に接触することを利用して、半導体チップと基板との接続の高さ(位置)を制御し、半導体チップの電極に対し加熱装置による加熱加圧を行うことにより、半導体チップと基板とを接続する。 The semiconductor manufacturing method and apparatus of this embodiment have the following configuration, for example. A semiconductor manufacturing apparatus has a stage that holds a substrate and a heating device that holds and heat-presses a semiconductor chip, and holds (vacuum suction) the back surface of the semiconductor chip on a flat surface (lower surface) of the heating device. The semiconductor chip holding region has one or more protrusions having a predetermined height at locations other than the semiconductor chip holding region, and the height (thickness) of the protrusion is the height of the semiconductor chip and its electrodes ( (Thickness). And in this manufacturing method, in the connection process which connects the electrode of a semiconductor chip to the electrode of a board | substrate using this semiconductor manufacturing apparatus, a board | substrate is hold | maintained on a stage and a semiconductor chip is set | placed on the semiconductor chip holding area | region of the plane of a heating apparatus. Holding the back surface (upper surface) of the semiconductor chip, aligning the electrode on the front surface (lower surface) of the semiconductor chip with the electrode on the upper surface of the substrate, and moving and heating in a direction perpendicular to the plane of the substrate and the semiconductor chip, including lowering of the heating device By controlling the pressurization, the height (position) of the connection between the semiconductor chip and the substrate is controlled by utilizing the fact that the protrusion contacts the substrate when the heating device is lowered, and the heating device is applied to the electrodes of the semiconductor chip. The semiconductor chip and the substrate are connected to each other by performing heating and pressurization.
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以下の通りである。本発明の代表的な実施の形態によれば、小型化(電極微小化)の傾向にある半導体装置における半導体チップ等と基板とを接続する技術に係わり、特に、はんだバンプ等による電極を有する半導体チップにおける隣接電極のブリッジを確実に防止でき、かつ、基板上の半導体チップの接続(実装)の高さを安定化すること(言い換えれば接続高さのバラツキを低減して精度良く接続すること)ができる。 The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. According to a typical embodiment of the present invention, the present invention relates to a technique for connecting a semiconductor chip or the like and a substrate in a semiconductor device that tends to be miniaturized (electrode miniaturization), and in particular, a semiconductor having electrodes by solder bumps or the like. The bridge of adjacent electrodes on the chip can be surely prevented, and the height of the connection (mounting) of the semiconductor chip on the substrate can be stabilized (in other words, the connection height can be reduced and the connection can be made accurately). Can do.
特に、加熱ツールに突起を設けた構成の場合には、突起が基板に接触した時点(荷重が所定値以上になる時点)で、加熱ツールの下降が止まり、接続高さを正確に制御できる。そのため、基板上の一定、均一な高さで半導体チップを接続することが可能である。 In particular, in the case of a configuration in which the heating tool is provided with a protrusion, the heating tool stops descending when the protrusion comes into contact with the substrate (when the load reaches a predetermined value or more), and the connection height can be accurately controlled. Therefore, it is possible to connect the semiconductor chips at a constant and uniform height on the substrate.
また、基板上にスペーサーを搭載した構成の場合には、同様にこのスペーサーにより加熱ツールの下降が止まるため、やはり基板上の一定、均一な高さで半導体チップを接続することが可能である。 Further, in the case of a configuration in which a spacer is mounted on the substrate, the lowering of the heating tool is similarly stopped by this spacer, so that it is possible to connect the semiconductor chips at a constant and uniform height on the substrate.
また、特に半導体チップの電極がはんだバンプの場合に上記方法を用いた場合には、低荷重の範囲を精密に制御できる特殊な加熱ツールを有する熱圧着装置(設備)を用いること無く、隣接電極(はんだバンプ)間のブリッジを防ぐことが可能である。また、一定の接続高さで、量産時に安定して接続できるため、その後のアンダーフィル注入工程において、ボイドの発生を防止でき、接続部の信頼性の向上に寄与できる。 In particular, when the above method is used when the electrode of the semiconductor chip is a solder bump, the adjacent electrode can be used without using a thermocompression bonding apparatus (equipment) having a special heating tool capable of precisely controlling the low load range. It is possible to prevent bridging between (solder bumps). In addition, since the connection can be stably performed at the time of mass production with a constant connection height, the generation of voids can be prevented in the subsequent underfill injection process, and the reliability of the connection portion can be improved.
また特に、低荷重制御を必要とするSiP等の半導体装置の製造においては、一定の接続高さで安定して量産することができる。 In particular, in the manufacture of a semiconductor device such as SiP that requires low load control, it can be stably mass-produced with a constant connection height.
以下、本発明の実施の形態(半導体製造装置、半導体製造方法)を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments (semiconductor manufacturing apparatus, semiconductor manufacturing method) of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
(実施の形態1)
図1〜図7を用いて、本発明の実施の形態1の半導体製造装置(熱圧着装置)及び半導体製造方法について説明する。実施の形態1では、加熱ツール(加熱ヘッド)側に突起が形成された構成である。
(Embodiment 1)
A semiconductor manufacturing apparatus (thermocompression bonding apparatus) and a semiconductor manufacturing method according to
<概要>
図1は、本発明の実施の形態の半導体製造装置である熱圧着装置1の概要構成について示す。図1は、本熱圧着装置1を横から見た断面である。説明のため、水平面の方向(x,y)と垂直方向(z)を有する。
<Overview>
FIG. 1 shows a schematic configuration of a
図1において、熱圧着装置1は、ステージ2(ステージ機構)と、加熱ツール(加熱ヘッドを含む加熱ツール機構)3とを含む。図1の熱圧着装置1の状態は、接続の対象である基板23と半導体チップ21とを保持した状態である。即ち、ステージ2上に基板23が載置及び保持され、加熱ツール3に半導体チップ21が保持された状態である。
In FIG. 1, the
図2は、説明のため、図1の熱圧着装置1及び接続対象(基板23、半導体チップ21)に関する各要素を個別に示している。
FIG. 2 individually shows each element relating to the
基板23は、上面(cで示す)側に、ソルダーレジスト24や電極25が形成されている。
The
半導体チップ21は、能動素子面(表面)である下面(aで示す)側に、はんだバンプ22(はんだバンプによる電極)が付けられる(はんだバンプ22形成状態の半導体チップ20とする)。裏面である上面(bで示す)側は平らであり、加熱ツール3側の領域(半導体チップ保持領域8)に保持される。
The
加熱ツール3は、本体7と、突起5とを有する構成である。本体7部分は、剛体であり、断面が矩形の場合である。本体7は、中央に、半導体チップ21の保持のための真空吸着用の穴6が設けられている。穴6は、平面中央に直径1mmである。加熱ツール3(本体7)の先端の下面(dで示す)側は、半導体チップ21保持側である。加熱ツール3(本体7)の下面(d)においては、穴6の位置とも対応して、半導体チップ21(その上面b)を保持することが可能な平面部(半導体チップ保持領域)8を含む。
The
また、加熱ツール3(本体7)の平面(d)に対して、半導体チップ保持領域8とは異なる箇所(突起形成領域9)に、突起5が形成される。本特徴である突起5は、所定の高さhを持ち、高さhは、半導体チップ21の高さよりも少し大きい。
Further, the
加熱ツール3の形状としては、先端の平面(d)における半導体チップ保持領域8は、15mm角である。平面(d)の四隅の突起形成領域9に、突起5が、2mm角、高さhが0.45mmの角柱形状で形成されている。
As a shape of the
加熱ツール3(本体7)の材質はセラミックであり、本加熱ツール3の製造時、本体7に対し突起5の部分を残すように加工することで製作した。なお、突起5の形成は、本体7と一体的な形態としたが、図2のような形で個別の部品を接続して成る形態としてもよい。
The material of the heating tool 3 (main body 7) is ceramic, and was manufactured by processing the
<半導体チップ>
本実施の形態の熱圧着装置1(加熱ツール3)を用いて、半導体チップ21と基板23とを接続する方法について以下順を追って説明する。
<Semiconductor chip>
A method for connecting the
まず、図3において、本実施の形態(及び接続実験)で用いた半導体チップ21の水平面方向(x−y)での形状を示している。半導体チップ21の能動素子面側の平面(a)において、はんだバンプ22が付けられた状態を示している。半導体チップ21の大きさは8.5mm角、Siの厚みが0.4mmである。半導体チップ21の能動素子面において、はんだバンプ22が、外周付近に6列で形成されている。
First, FIG. 3 shows the shape of the
はんだバンプ22の組成は、Sn−Ag系の鉛フリーはんだであり、はんだバンプ22の高さが約100μm、はんだバンプ22のピッチが260μmである。本はんだバンプ22は、Sn−Ag系のはんだペーストをメタルマスクを用いて印刷し、リフロー加熱、洗浄することにより形成した。 The composition of the solder bumps 22 is Sn-Ag lead-free solder. The height of the solder bumps 22 is about 100 μm, and the pitch of the solder bumps 22 is 260 μm. The solder bumps 22 were formed by printing Sn-Ag solder paste using a metal mask, reflow heating, and washing.
<基板>
図4において、上記半導体チップ21に対応して接続の対象となる基板23の水平面方向(x−y)での形状を示している。基板23の形状は15mm角、厚みは1mmである。基板23の材質はガラスエポキシ基材であり、表面はソルダーレジスト24により電極25部が開口されている。電極25の材料は、Cu上にNi、その上にAuめっきの構成である。
<Board>
In FIG. 4, the shape in the horizontal plane direction (xy) of the
基板23の上面(c)(ソルダーレジスト24)において、半導体チップ21が接続(実装)される概略平面部(半導体チップ接続領域)26を有する。その半導体チップ接続領域26の外側には、ワイヤボンディング用の電極27が配置されている。このワイヤボンディング用の電極27は、例えば基板23の外周付近、図4では基板23の四隅の領域(突起当接領域28)を除く四辺付近に配置されている。
On the upper surface (c) of the substrate 23 (solder resist 24), there is a substantially planar portion (semiconductor chip connection region) 26 to which the
本実施の形態(図4)では、基板23の四隅に、破線で示す突起当接領域28を有する。突起当接領域28は、接続の際に加熱ツール3の突起5が接する部分(ソルダーレジスト24の一部)である。
In the present embodiment (FIG. 4),
<接続プロセス>
次に、図5を用いて本実施の形態の半導体製造方法における接続プロセス(熱圧着プロセス)について説明する。図5と図6のプロファイルは対応している。
<Connection process>
Next, a connection process (thermocompression process) in the semiconductor manufacturing method of the present embodiment will be described with reference to FIG. The profiles in FIGS. 5 and 6 correspond to each other.
始め、図5(a)は、熱圧着装置1のステージ2上に載置及び保持された基板23に対し、半導体チップ21を保持した状態の加熱ツール3を下降する前の状態である。加熱ツール3の半導体チップ保持領域8に、真空吸着により半導体チップ21を固定させた。eで示すように、保持状態の半導体チップ21のはんだバンプ22の先端の位置(z軸方向高さ)は、fで示す突起5の先端の位置(高さ)よりも少し下にある。
First, FIG. 5A shows a state before the
基板23、半導体チップ21、及び加熱ツール3は、水平面方向(x,y)で位置合わせされて配置される。また、高さ方向である垂直方向(z)では、特徴的な接続の制御がなされる。
The
次に、図5(b)は、図5(a)からの下降後、半導体チップ21のはんだバンプ22の先端が基板23側の電極25に接した状態である。この時、fで示すように、突起5の先端の位置は、基板23の上面(c)(ソルダーレジスト24、突起当接領域28)には達していない。
Next, FIG. 5B shows a state in which the tip of the
次に、図5(c)は、図5(b)から僅かに下降して、はんだバンプ22が潰れると共に、突起5の先端(f)が基板23の上面(c)(ソルダーレジスト24、突起当接領域28)に接触した状態である。この状態ではんだバンプ22の加熱処理により電極(22,25)が接続される。
Next, FIG. 5C is slightly lowered from FIG. 5B, the
最後に、図5(d)は、図5(c)の接続後に、加熱ツール3を上昇した状態である。ステージ2上には、基板23と半導体チップ21との接続後における半導体装置30の形状となっている。
Finally, FIG.5 (d) is the state which raised the
図5(a)で、加熱ツール3に対する半導体チップ21(はんだバンプ22付着状態の半導体チップ20)の保持(真空吸着)の際においては、半導体チップ21を所定の位置に置いたチップトレイに並べ、このチップトレイから、加熱ツール3の先端の平面(d)の半導体チップ保持領域8に、半導体チップ21の裏面(上面b)を吸着させた。
5A, when the semiconductor chip 21 (the
この半導体チップ21のはんだバンプ22による電極と、ステージ2上の基板23の電極25とをカメラ及びマーク等により位置合わせを行い、加熱ツール3を下降させる。
The electrodes of the solder bumps 22 of the
<制御プロファイル>
図6には、本接続の制御(プロセス)の際における加熱ツール3のz軸方向の動き(高さ)と、荷重、及び温度などの関係(制御プロファイル)を示している。横軸は時間(t1等は時刻)である。縦軸において、「高さ(z)」の線(601)は、加熱ツール3(及びその突起5や保持される半導体チップ20)のz軸方向の動き(高さ、位置)である。また、「温度」の線(602)は、加熱ツール3の温度である。また、「荷重」の線(603)は、基板23との接触などによって加熱ツール3に検出される荷重である。
<Control profile>
FIG. 6 shows the relationship (control profile) between the movement (height) of the
高さ(z)の線(601)において、(1)は、加熱ツール3の下降(t1〜t3)を示し、(2)は、はんだバンプ22の接触の時点(t2)を示し、(3)は、突起5の接触の時点(t3)を示す。(4)は、一定の高さの状態(t3〜t9)である。(5)は、加熱ツール3の上昇(t9以降)を示す。
In the line (601) of the height (z), (1) indicates the lowering (t1 to t3) of the
温度の線(602)において、aは、加熱開始の時点(t4)を示す。bは、最高温度到達の時点(t5)を示す。cは、温度下降開始の時点(t7)を示す。 In the temperature line (602), a indicates the heating start time (t4). b shows the time (t5) at which the maximum temperature is reached. c indicates the time point (t7) at which the temperature starts to decrease.
荷重の線(603)において、Aは、荷重上昇開始の時点(t2)を示す。これは、(2)のはんだバンプ22接触の時点に対応する。Bは、荷重の急な上昇の時点(t3)を示す。これは、(3)の突起5の接触の時点に対応する。ここでaのように加熱開始される。Cは、はんだバンプ22の溶融による荷重下降の状態(t6以降)を示す。
In the load line (603), A indicates the time point (t2) at which the load increase starts. This corresponds to the point of contact of the
<接続制御(1)>
図5(a)の状態から加熱ツール3が下降し、図5(b)のように、はんだバンプ22の先端(e)が基板23の電極25に接触する(t2)。この接触により、加熱ツール3の上部に取り付けてある荷重計(ロードセル)で荷重の上昇が検知される。なお、この荷重計は公知技術である。
<Connection control (1)>
The
しかしながら、ここで、はんだバンプ22(個々のバンプ)が小さいこと、はんだ材料は一般にやわらかいこと、及びはんだバンプ22の高さにバラツキがあること、等の理由から、上記荷重の変化は非常に小さく、接触し始めた点の正確な検知は難しい。 However, the change in the load is very small because the solder bumps 22 (individual bumps) are small, the solder material is generally soft, and the height of the solder bumps 22 varies. It is difficult to accurately detect the point where contact has begun.
更に、図5(b)の状態から、そのまま加熱ツール3を下降すると、荷重は徐々に上昇し、図5(c)のように、加熱ツール3の先端の平面(d)に形成されている突起5が、基板23の表面のソルダーレジスト24(突起当接領域9)に接する(t3)。
Furthermore, when the
すると、図6のB,(3)に示したように、荷重が大幅に上昇すると同時に、加熱ツール3の下降が止まり、加熱ツール3の位置が固定される。
Then, as shown in B and (3) of FIG. 6, the load increases significantly, and at the same time, the
この時点で、はんだバンプ22は、基板23の電極25に接触し、固体状態で若干変形している。
At this point, the
次に、この加熱ツール3の位置で、所定に設定しておいた図6の線(602)のような温度プロファイルに従って熱を加える(a,b)。すると、はんだバンプ22が溶融し(C)、はんだバンプ22からの反発力は無くなると共に、基板23の電極25に接続される。
Next, heat is applied at the position of the
はんだバンプ22が溶融しても、加熱ツール3の先端の平面(d)には突起5が形成されているため、半導体チップ21の高さは変化しない。そのため、はんだバンプ22が潰れることは無く、隣接のはんだバンプ22間のブリッジは起きない。
Even when the solder bumps 22 are melted, the height of the
その後、加熱ツール3への熱の供給を止めると、加熱ツール3の温度、及び半導体チップ21の温度が下がり(t7)、はんだバンプ22が凝固する。
Thereafter, when the supply of heat to the
その後、加熱ツール3の真空吸着を解除し、図5(d)のように、加熱ツール3を上昇させる(t9)。
Thereafter, the vacuum suction of the
以上のような制御の工程によって、半導体チップ21の電極であるはんだバンプ22が、基板23の電極25に接続された。
The solder bumps 22 that are electrodes of the
本接続の制御方法に用いた温度プロファイルとしては、加熱ツール3を280℃で8秒間保持し(t5〜t7)、その後、10秒間強制的に冷却させたものである。また、荷重としては、150gまで荷重を加えるように(t3〜t6)、設定した。
As a temperature profile used in the control method of this connection, the
<接続制御(2)>
また、接続の前処理としては、Arプラズマ処理を行った。Arプラズマ処理では表面酸化膜がある程度除去できるため接続性の向上が期待でき、Arイオンスパッタと同様に、これらの前処理機構を熱圧着装置に付属させておくことは、品質向上に大変効果がある。
<Connection control (2)>
Further, as a pretreatment for connection, Ar plasma treatment was performed. Ar plasma treatment can remove the surface oxide film to some extent, so improvement in connectivity can be expected. Like Ar ion sputtering, attaching these pretreatment mechanisms to the thermocompression bonding equipment is very effective for quality improvement. is there.
この他、フラックスを用いる前処理方式も検討した。具体的には、半導体チップ21のはんだバンプ22にフラックスを転写により供給した。フラックスは、はんだバンプ22への転写性の良いロジン系のフラックスを用い、SUS板上に前記フラックスをメタルのスキージ2で30μmの厚みに供給した。その後、半導体チップ21のはんだバンプ22が形成されている面(a)を、上記フラックス面にSUS板に接するまで浸漬し、はんだバンプ22先端にフラックスを転写させた。このフラックスの転写は、熱圧着装置1内で行い、このはんだバンプ22の先端にフラックスを転写した状態の半導体チップ21は、半導体チップ21の反転機構を設けることで、加熱ツール3の先端の平面(d)の領域(8)に真空吸着させることができた。
In addition, a pretreatment method using flux was also examined. Specifically, the flux was supplied to the solder bumps 22 of the
<接続制御(3)>
図5(d)にも示したように、基板23と半導体チップ21との接続後における半導体装置30の形状としては、基板23上の半導体チップ21上面(b)までの高さは、略0.45mmであった。
<Connection control (3)>
As shown in FIG. 5D, the shape of the
また、上記熱圧着プロセスにおいて、前記図2,図4のような配置関係の場合における加熱ツール3の突起5と基板23上面(c)との接触においては、基板23上面のソルダーレジスト24(突起当接領域28)に特に大きなダメージはみられず問題無かった。
In the thermocompression bonding process, the solder resist 24 (protrusion) on the upper surface of the
また、基板23と半導体チップ21との接続部(半導体チップ接続領域26)に関しては、X線観察から、隣接のはんだバンプ22間のブリッジはみられず、断面観察からも、はんだバンプ22は確実に基板23の電極25に接続されていることを確認できた。
Further, with respect to the connection portion (semiconductor chip connection region 26) between the
このように加熱ツール3の突起5を利用して半導体チップ21と基板23の接続を行ったが、例えばチップ30個の接続において、接続高さのバラツキは殆ど無かった。
As described above, the connection between the
また、接続の際のプロファイルとしては、加熱ツール3を下降させて突起5が接触した位置で止めて加熱し(t4)、その後加熱ツール3を上昇(t9)させたものであるが、高さバラツキのあるはんだバンプ22を基板23の電極25に確実にぬれさせるために、以下のようにしてもよい。即ち、突起5の高さを例えば0.43mmのように低くして、はんだバンプ22を基板23の電極25に接触させ、はんだバンプ22を大きく変形させてから加熱し、十分に溶融したのち、最終的な目標の接続高さ、例えば基板23上面(c)から0.46mmの位置などに加熱ツール3を引き上げてから冷却してもよい。これは、最終的なはんだ(22)の高さが高いと、半導体チップ21と基板23との間の熱膨張差による応力が小さくなる効果があるためである。
In addition, as a profile at the time of connection, the
<積層型のSiP構造の半導体装置>
図7には、積層型のSiP構造の半導体装置36(前記半導体装置30を含んで成る)を示している。前記プロセスで、フラックス残渣を洗浄後、図7に示したように、基板23と半導体チップ(第1の半導体チップ)21の電極間にアンダーフィル31を注入して硬化した。そして、超音波探傷装置を用いてボイドの有無を調べたが、電極間のアンダーフィル31材料内にボイドは殆ど見られなかった。
<Laminated SiP Structure Semiconductor Device>
FIG. 7 shows a semiconductor device 36 (including the semiconductor device 30) having a stacked SiP structure. After the flux residue was washed in the above process, as shown in FIG. 7, an
更に、この後、他の半導体チップ(第2の半導体チップ)32の積層、ワイヤボンディング33による接続、樹脂封止(樹脂)34、裏面はんだバンプ35接続、などの各種工程を有する。これら工程においても、上記半導体チップ21と基板23の接続部に問題は生じず、図7の積層型のSiP構造の半導体装置36を組み立てることができた。積層型のSiP構造については公知技術である。
Furthermore, after this, there are various steps such as lamination of another semiconductor chip (second semiconductor chip) 32, connection by
以上のように、本実施の形態の熱圧着装置1及び製造方法による基板23と半導体チップ21の接続において、加熱ツール3の先端の平面(d)の一部に突起5が形成されていることによって、通常(従来)、50g程度以下の荷重でブリッジしてしまう可能性のある狭ピッチのはんだバンプの場合であっても、100g程度以上の制御しやすい荷重によってブリッジを起こさずに安定した接続が可能である。また、はんだバンプ間のブリッジを防止しながら、面均一で高さバラツキ無しの接続を実現できる。
As described above, in the connection between the
本実施の形態の熱圧着装置1及び製造方法については、上記形態に限らず、基板23や半導体チップ21の形態などにも対応して様々な形態が可能である。以下に各種の変形例を示す。
The
<変形例(1)>
例えば、加熱ツール3に対する突起5の形成については、以下が可能である。まず、図4のような、1つの半導体チップ接続領域26に対し、四隅の4つの突起5(突起当接領域28)には限定されず、最低1つの位置及び数であっても有効である。例えば1つ、2つ、3つの突起5、あるいは多数の突起5とすることが可能である。
<Modification (1)>
For example, the formation of the
また、突起5の形状についても、角柱以外にも、円柱状・棒状や、角錐・円錐状や、球状などの形状も適用可能である。当該突起5のz方向の中心線における突起5の高さ(h)が適切に設計されていれば問題無い。
In addition to the prism, the shape of the
また、突起5部は、そのエッジの部分を面取りしておく形状としてもよい。その場合、接続の際に、基板23、半導体チップ21が若干でも平行に接触しなかった場合に、基板21(突起当接領域28)へのダメージを軽減、防止することが可能である。面取りは、突起5の中心高さ(h)が所定の高さとなるのであれば、いずれの形状としてもよい。
Further, the
<変形例(2)>
また、図8に示したように、他の変形例として、加熱ツール3の下面(d)側における周囲全体に、主要平面よりも高い枠形状の突起41を形成し、これによって前述の形態と同様に高さ制御することも可能である。また、枠形状の突起41は、四辺すべて有する形状に限らず、一辺、二辺、または三辺の部分からなる形状としてもよい。
<Modification (2)>
Further, as shown in FIG. 8, as another modification, a frame-shaped
<変形例(3)>
また、図9に示したように、他の変形例として、ワイヤボンディング用の電極27(パッド)やソルダーレジスト24などを保護するために、基板23上における半導体チップ21が搭載される部分(半導体チップ接続領域26)以外で、少なくとも突起5の接する部分(突起当接領域28)に対し、保護部材(緩衝部材)42を設ける形態としてもよい。保護部材42は、高耐熱のフィルムやシート、薄い金属板などを用いる。基板23上面(c)の突起当接領域28を覆って保護部材42を載せ、これに対し加熱ツール3の突起5を接触させる形態である。なお、この場合、保護部材42の厚みと、突起5の高さ(h)とを合わせて設計する必要がある。当該保護部材42として薄い金属板を用いた場合には、突起5からの荷重を基板23の大きな面積に分散することができ、基板23へのダメージを軽減、防止できる。
<Modification (3)>
As another modification, as shown in FIG. 9, a portion (semiconductor) on which a
<変形例(4)>
また、前記実施の形態では、加熱ツール3の突起5を基板23の表面(c)に接触させることで制御していたが、熱によるダメージが起きやすい基板の場合や、周囲のワイヤボンディング用の電極27などの配置の関係で、突起5を接触できるスペース(突起当接領域28)が基板23上にあまり無い場合などでは、他の変形例として、図10に示したような形態が可能である。
<Modification (4)>
Moreover, in the said embodiment, although it controlled by making the processus |
図10の構成では、加熱ツール3を前記図1等の大きさよりも横方向(x,y)に大きくし、且つ、突起5を、本突起43のように、基板23の厚みを含む高さ(h’)に設計した構成である。これにより、基板23の周囲のステージ2上に突起43を接触させて接続高さを制御することが前述同様に可能である。なお、この場合、半導体チップ21の厚みのバラツキに加え、基板23の厚みのバラツキが加算されるため、突起43の高さの設定が難しい場合もある。
In the configuration of FIG. 10, the
また、他の変形例として、突起5の形成(配置)を、加熱ツール3(本体7)の下側の平面(d)からではなく、加熱ツール3(本体7)の横側の面に対して形成(配置)する形態としてもよい。この場合、突起5に対しあまり熱が加わらない構造とすることができる。
As another modification, the formation (arrangement) of the
<変形例(5)>
また、前記突起5を有する加熱ツール3は、前記基板23の電極25に対するはんだバンプ22(電極)のある半導体チップ20の接続部以外にも、様々な接続部の構造に対して適用可能である。
<Modification (5)>
Further, the
例えば、図11に示したように、Auバンプ51を形成した半導体チップ21を、薄いはんだ層52を形成してある基板23に、熱圧着により接続する場合にも適用可能である。この場合にも、薄いはんだ層52による隣接電極間のはんだブリッジを防止でき、且つ、接続高さが一定となるため、アンダーフィル材が均一に注入でき、ボイドの発生を抑えることが可能である。
For example, as shown in FIG. 11, the present invention can also be applied to the case where the
また、基板23に関しても、有機基板のみが対象ではなく、Si基板、Siチップへの接続にも適用可能である。他には、ACF接続等のような、はんだを用いない、導電粒子を電極間に挟み込んで接続する場合にも適用可能である。
Further, the
熱圧着による接続方式の他に、BGA部品の実装などにも利用可能である。また、局所加熱であることも、他の基板部を加熱したくない場合に有効である。 In addition to the connection method by thermocompression bonding, it can also be used for mounting BGA parts. Also, local heating is effective when it is not desired to heat other substrate portions.
(実施の形態2)
次に、図12を用いて、本発明の実施の形態2の半導体製造装置及び方法について説明する。図12において、半導体チップとして、外形が10mm角、厚みが0.12で、150μmピッチのはんだバンプを電極としている半導体チップを、所定の基板(基板シート61、基板個片62)へ接続する例を示す。図12(a)は、従来の複数の基板の配置例、図12(b)は、本実施の形態2における複数の基板の配置である。
(Embodiment 2)
Next, the semiconductor manufacturing apparatus and method according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 12, an example in which a semiconductor chip having an outer shape of 10 mm square, a thickness of 0.12, and solder bumps having a pitch of 150 μm as electrodes is connected to a predetermined substrate (
上記半導体チップに対応する基板(基板個片62)は、15mm角で、厚みは0.4mmであるが、図12(a)に示したように、1枚の基板シート61に、上記15mm角の基板個片62が並んで配置してあり、最終的に切り離すようになっている。
The substrate (substrate piece 62) corresponding to the semiconductor chip is 15 mm square and 0.4 mm thick. As shown in FIG. 12A, the
上記半導体チップを接続する15mm角の基板個片62における矩形の外周付近(前記図4と同様の位置)には、PoP(Package on Package)用の電極部がある。当該電極部に対する加熱ツール3の突起5の接触を避けるために、本実施の形態2では、基板シート61の配置を、図12(b)のように変更している。即ち、縦の列毎に横方向で離すことで、15mm角の基板個片62同士の間にスペース63を設けた。
There is an electrode portion for PoP (Package on Package) near the outer periphery of the rectangle (position similar to FIG. 4) in the 15 mm
加熱ツール3としては、高さ0.15mm、長さ8mmの突起5を左右2辺のスペースに設ける。即ち、水平面の方向(y)で長い線状の突起5である。例えば図12(b)中の基板個片64部分に半導体チップを接続する場合には、その左右のスペース63の部分(突起当接領域65)に加熱ツール3の突起5が接触して接続高さを制御できるようにした。
As the
この場合、熱圧着装置1の荷重は200gの設定とし、加熱は300℃で7秒間行い、荷重高さバラツキ無く接続することができた。また、その後のアンダーフィルの注入性にも問題が無かった。
In this case, the load of the
(実施の形態3)
次に、図13を用いて、本発明の実施の形態3の半導体製造装置及び方法について説明する。実施の形態3は、加熱ツール3側の突起5ではなく、基板23側に代替手段としてスペーサー71を設ける構成である。
(Embodiment 3)
Next, the semiconductor manufacturing apparatus and method according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the third embodiment, a
図13において、実施の形態3の接続方式の模式構成を図1等と同様に示している。基板23上における半導体チップ21が搭載される部分(半導体チップ接続領域26)の周囲に、スペーサー71が配置され、先端(下側の平面d)が平らな加熱ツール72を用いる方式である。
In FIG. 13, the schematic configuration of the connection method of the third embodiment is shown in the same manner as in FIG. In this method, a
本実施の形態で用いた半導体チップ21の形状は、大きさは10mm角、Siの厚みが0.1mmであり、能動素子面の外周付近にはんだバンプ22が5列形成してある。はんだバンプの組成はSn−Ag系の鉛フリーはんだであり、はんだバンプのピッチは100μmである。はんだバンプは、めっきにより作成した。
The shape of the
上記半導体チップ21の接続に対応した基板23は、15mm角であるが、前記図12に示したような基板シートの形状で供給され、最終工程で切り離すようになっている。基板23の厚みは0.4mmであり、Cuによる配線上にソルダーレジスト24により電極25部が開口されている。上記半導体チップが接続される部分(半導体チップ接続領域26)の周囲には、PoP接続用の電極(27)が配置されている。
The
接続に用いた加熱ツール72の形状は、18mm角であり、材質はセラミックである。また、中央に直径1mmの真空吸着用の穴6を設けてある。
The shape of the
スペーサー71の形状は、直径が3mmで厚みが0.13mmの円盤であり、材質はSUS(ステンレス鋼)を用いた。スペーサー71は、基板23中の対角線2方向に1つずつ配置した。
The shape of the
前処理・加熱の条件は、半導体チップ21のはんだバンプ22の面をArプラズマクリーニングを行ったあと、フラックスを転写させた。フラックスはロジン系のフラックスであり、10μmの厚みにスキージでならしておいて、半導体チップ21のはんだバンプ22面を上記フラックスに押し当て、はんだバンプ22の先端に転写させた。このフラックスを転写した半導体チップ21を加熱ツール72の先端の平面(d)(半導体チップ保持領域8)に真空吸着させ、一方、基板23上の所定の位置にスペーサー71を配置した。
The pretreatment and heating conditions were such that after the surface of the
基板23と半導体チップ21の電極間を位置合わせし、加熱ツール72を下降させる。すると、スペーサー71(その上面)が加熱ツール72の先端の平面(d)の一部(スペーサー当接領域76)に接する。その際の荷重が200gになった時点で加熱ツール72の下降を止めた。この位置で、320℃で5秒間の加熱を行い、その後5秒間強制的に冷却させた後、真空吸着を解除し加熱ツール72を上昇させた。
The electrodes of the
これにより、はんだバンプ22は潰れても隣接のはんだバンプとブリッジしないで接続可能であり、複数個の接続サンプルでも接続高さのバラツキはほぼ見られなかった。また、洗浄後のアンダーフィルの注入性も良好であった。 As a result, even if the solder bumps 22 are crushed, they can be connected without bridging adjacent solder bumps, and there is almost no variation in connection height even among a plurality of connection samples. In addition, the underfill injection property after cleaning was also good.
また、本実施の形態で用いたスペーサー71の形状は、上記に限らずに様々な応用があり、円盤形状以外に、例えば角柱、円柱、球形状なども可能である。あるいは、各種厚みのスペーサーを用意しておき、組み合わせて使用することで、様々な製品に対応できるようにすることも可能である。
Further, the shape of the
またスペーサー71の変形例としては、図14に示したスペーサー73のように、半導体チップ21の周囲を包囲する形状(枠状、例えば15mm角で内側の12mm部分が穴であり厚みが0.13mm)のものとしてもよい。
Further, as a modified example of the
また、1つの半導体チップ21の接続のために、スペーサー71(73)を毎回配置する工程を簡略化するためには、図15に示したスペーサー74のように、前記基板シートに合わせた、SUS等で製作したメッシュ形状のスペーサー74を用いて効率化を図ってもよい。
Further, in order to simplify the process of arranging the spacer 71 (73) each time for connecting one
さらに、実施の形態3では、半導体チップ21を1個ずつ基板23へ接続する形態としたが、図16に示したような形態としてもよい。即ち、基板23の電極への位置合わせ、及び配置のみを、まず複数個の半導体チップ21について行い、次にスペーサー71を各半導体チップ21の周囲(隣接間の領域)に配置し、これらの複数個の半導体チップ21を同時に加熱加圧が可能な大きめな熱圧着ツール75を用いて加圧加熱を行い、上記スペーサー71によって高さ方向の制御を同時に行う、といった形態である。
Furthermore, in the third embodiment, the
また、他の変形例として、図17に示すように、基板23の構成として、基板23上に樹脂等を用いてスペーサーとなり得る突起(突起81)を作り込み、加熱ツール3(72)の位置制御が可能となるようにしてもよい。
As another modification, as shown in FIG. 17, as a configuration of the
基板23上の突起81としては、例えばソルダーレジスト24層を2層にして当該突起81を形成することで加熱ツール3の高さを制御する。
As the
また、他の変形例として、図18に示すように、基板23の構成として、アンダーフィル材料を、基板23上の半導体チップ接続領域26の中央付近に、ある一定の厚みになるように印刷、硬化等により形成しておく形態、あるいは、既にフィルム状の樹脂材料を判定する形態としてもよい。これにより、このアンダーフィル材料による突起82がスペーサーの役割となって加熱ツール3の位置決めに有効である。
As another modification, as shown in FIG. 18, the underfill material is printed in the vicinity of the center of the semiconductor
また、上述した各形態については、加熱ツール3側にも突起5を有する形態としても同様に可能である。即ち、加熱ツール3側と基板23側の両方において対応する位置に、突起5またはスペーサー71等となる部位を対で設け、当該対の両方の部位を合わせてそれらが接触する状態の高さを所定の高さとした形態である。
Moreover, about each form mentioned above, it is possible similarly as a form which has the
(実施の形態4)
次に、実施の形態4について説明する。前述した実施の形態において、加熱ツール3の先端平面(d)に突起5を設ける方式、あるいは基板23上にスペーサー71等を搭載する方式などを説明した。別の実施の形態4として、これら(突起5、スペーサー71)を補助的に使用することも可能である。
(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment will be described. In the above-described embodiment, the method of providing the
即ち、低荷重制御用の加熱ツール3を用いて半導体チップ21の接続時の動きを制御させるが、実際には前述のように荷重の制御が一般的に非常に難しい。そのため、加熱ツール3が電極の接触点を検知できなくて下降しすぎてしまったときに、上記突起5やスペーサー71により、加熱ツール3の下降を止めるように、補助的な部品(ストッパーの役割)として用いる。
In other words, the
以上のように、各実施の形態では、加熱ツール3側の突起5、あるいは基板23上のスペーサー71等を活用することにより、高さバラツキ無く安定的に接続することが可能となる。半導体装置を高歩留まりで接続し、樹脂の安定的な注入性を確保し、高信頼な接続部を形成することができる。
As described above, in each embodiment, by using the
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言うまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
本発明は、各種の半導体装置の製造に利用可能である。 The present invention can be used for manufacturing various semiconductor devices.
1…熱圧着装置、2…ステージ、3…加熱ツール、5…突起、6…穴、7…本体、8…半導体チップ保持領域、9…突起形成領域、20,21…半導体チップ、22…はんだバンプ、23…基板、24…ソルダーレジスト、25…電極、26…半導体チップ接続(実装)領域、27…ワイヤボンディング用の電極、28…突起当接領域、30…半導体装置、31…アンダーフィル、32…第2の半導体チップ、33…ワイヤボンディング、34…樹脂封止(樹脂)、35…裏面はんだバンプ、36…積層型のSiP構造の半導体装置、41…突起、42…保護部材、43…突起、51…Auバンプ、52…薄いはんだ層、61…基板シート、62,64…基板(基板個片)、63…スペース、65…突起当接領域、71…スペーサー、72…加熱ツール、73…スペーサー、74…スペーサー、75…熱圧着ツール、76…スペーサー当接領域、81…突起、82…突起。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記半導体製造装置は、前記基板を保持するステージと、前記半導体チップを保持し加熱加圧を行う加熱装置とを有し、前記加熱装置の平面に、前記半導体チップを保持する半導体チップ保持領域を有し、前記半導体チップ保持領域以外の箇所に、所定高さの1つ以上の突起が形成されており、前記突起の高さは、前記半導体チップとその電極の高さに合わせて設計されており、
前記半導体製造装置を用いて、前記半導体チップの電極を前記基板の電極に接続する接続工程において、
前記ステージ上に前記基板を保持し、
前記加熱装置の平面の前記半導体チップ保持領域に前記半導体チップを保持し、
前記半導体チップの電極と前記基板の電極とを位置合わせし、
前記基板及び半導体チップの平面に対する垂直方向で、前記加熱装置の下降を含む移動を制御し、前記加熱装置の下降の際に前記突起が前記基板に接触することを利用して前記半導体チップと前記基板との接続の高さを制御し、前記半導体チップの電極を含む部分に対し前記加熱加圧を制御することにより、前記半導体チップの電極を前記基板の電極に接続すること、を特徴とする半導体製造方法。 A semiconductor manufacturing method for connecting a semiconductor chip having an electrode to a substrate having an electrode using a semiconductor manufacturing apparatus,
The semiconductor manufacturing apparatus includes a stage for holding the substrate and a heating device for holding and heating and pressing the semiconductor chip, and a semiconductor chip holding region for holding the semiconductor chip is provided on a plane of the heating device. And at least one protrusion having a predetermined height is formed at a place other than the semiconductor chip holding region, and the height of the protrusion is designed according to the height of the semiconductor chip and its electrode. And
In the connecting step of connecting the electrode of the semiconductor chip to the electrode of the substrate using the semiconductor manufacturing apparatus,
Holding the substrate on the stage;
Holding the semiconductor chip in the semiconductor chip holding region in the plane of the heating device;
Aligning the electrodes of the semiconductor chip and the electrodes of the substrate;
Controlling movement including lowering of the heating device in a direction perpendicular to a plane of the substrate and the semiconductor chip, and utilizing the fact that the protrusion contacts the substrate when the heating device is lowered The height of the connection with the substrate is controlled, and the heating and pressurization is controlled for the portion including the electrode of the semiconductor chip, thereby connecting the electrode of the semiconductor chip to the electrode of the substrate. Semiconductor manufacturing method.
前記接続工程において、前記加熱装置を、前記半導体チップを保持した状態で下降させ、前記突起が前記基板の上面の領域に接触するまで下降させ、当該停止した状態で前記加熱加圧により前記半導体チップの電極と前記基板の電極とを接続させた後、前記半導体チップを離した状態で上昇させること、を特徴とする半導体製造方法。 The semiconductor manufacturing method according to claim 1,
In the connecting step, the heating device is lowered while holding the semiconductor chip, is lowered until the protrusion comes into contact with a region of the upper surface of the substrate, and the semiconductor chip is heated and pressed in the stopped state. After connecting the electrode of this and the electrode of the said board | substrate, it raises in the state which released | separated the said semiconductor chip, The semiconductor manufacturing method characterized by the above-mentioned.
前記加熱装置を前記突起が前記基板の上面に接触するまで下降させる際には、当該接触の時の荷重が所定値以上になったら停止させること、を特徴とする半導体製造方法。 The semiconductor manufacturing method according to claim 1,
A method of manufacturing a semiconductor, comprising: when the heating device is lowered until the protrusion comes into contact with the upper surface of the substrate, the heating device is stopped when a load at the time of the contact becomes a predetermined value or more.
前記半導体チップの電極は、前記基板の電極に対応して当該半導体チップの表面に所定ピッチで付着されるはんだバンプによる電極であること、を特徴とする半導体製造方法。 The semiconductor manufacturing method according to claim 1,
The semiconductor manufacturing method, wherein the electrodes of the semiconductor chip are electrodes formed by solder bumps attached to the surface of the semiconductor chip at a predetermined pitch corresponding to the electrodes of the substrate.
前記加熱装置の突起は、前記半導体チップ保持領域の周りに、少なくとも一辺を持つ線形状あるいは枠形状で形成されていること、を特徴とする半導体製造方法。 The semiconductor manufacturing method according to claim 1,
The protrusion of the heating device is formed in a line shape or a frame shape having at least one side around the semiconductor chip holding region.
前記基板の上面に、前記加熱装置の前記突起が接触する領域を含むようにして、保護部材が載置され、
前記突起の高さは、前記保護部材の厚みの分小さく設計されていること、を特徴とする半導体製造方法。 The semiconductor manufacturing method according to claim 1,
A protective member is placed on the upper surface of the substrate so as to include a region where the protrusion of the heating device comes into contact,
The semiconductor manufacturing method, wherein the height of the protrusion is designed to be smaller by the thickness of the protective member.
前記加熱装置の突起は、前記ステージ上の前記基板の領域に対して外側の箇所に形成されており、当該突起の高さは、前記基板の高さも合わせて設計されており、前記接続工程の際には、前記加熱装置の下降の際に前記突起が前記ステージに接触することを利用して前記半導体チップと前記基板との接続の高さを制御すること、を特徴とする半導体製造方法。 The semiconductor manufacturing method according to claim 1,
The projection of the heating device is formed at a location outside the region of the substrate on the stage, and the height of the projection is designed in accordance with the height of the substrate, In this case, the height of the connection between the semiconductor chip and the substrate is controlled by utilizing the contact of the protrusion with the stage when the heating device is lowered.
前記半導体製造装置は、前記基板を保持するステージと、前記半導体チップを保持し加熱加圧を行う加熱装置とを有し、前記加熱装置の平面に、前記半導体チップを保持する半導体チップ保持領域を有し、
前記基板の平面における前記半導体チップを接続する半導体チップ接続領域以外の箇所に、所定高さの1つ以上のスペーサーが配置されており、
前記スペーサーの高さは、前記半導体チップとその電極の高さに合わせて設計されており、
前記半導体製造装置を用いて、前記半導体チップの電極を前記基板の電極に接続する接続工程において、
前記ステージ上に前記基板を保持し、
前記基板上に前記スペーサーを配置し、
前記加熱装置の平面の前記半導体チップ保持領域に前記半導体チップを保持し、
前記半導体チップの電極と前記基板の電極とを位置合わせし、
前記基板及び半導体チップの平面に対する垂直方向で、前記加熱装置の下降を含む移動を制御し、前記加熱装置の下降の際に前記スペーサーが前記加熱装置の平面に接触することを利用して前記半導体チップと前記基板との接続の高さを制御し、前記半導体チップの電極を含む部分に対し前記加熱加圧を制御することにより、前記半導体チップの電極を前記基板の電極に接続すること、を特徴とする半導体製造方法。 A semiconductor manufacturing method for connecting a semiconductor chip having an electrode to a substrate having an electrode using a semiconductor manufacturing apparatus,
The semiconductor manufacturing apparatus includes a stage for holding the substrate and a heating device for holding and heating and pressing the semiconductor chip, and a semiconductor chip holding region for holding the semiconductor chip is provided on a plane of the heating device. Have
One or more spacers having a predetermined height are arranged in places other than the semiconductor chip connection region for connecting the semiconductor chip in the plane of the substrate,
The height of the spacer is designed according to the height of the semiconductor chip and its electrodes,
In the connecting step of connecting the electrode of the semiconductor chip to the electrode of the substrate using the semiconductor manufacturing apparatus,
Holding the substrate on the stage;
Placing the spacer on the substrate;
Holding the semiconductor chip in the semiconductor chip holding region in the plane of the heating device;
Aligning the electrodes of the semiconductor chip and the electrodes of the substrate;
Controlling movement including lowering of the heating device in a direction perpendicular to the plane of the substrate and the semiconductor chip, and utilizing the fact that the spacer contacts the plane of the heating device when the heating device is lowered Connecting the electrode of the semiconductor chip to the electrode of the substrate by controlling the height of the connection between the chip and the substrate and controlling the heating and pressurizing the portion including the electrode of the semiconductor chip; A semiconductor manufacturing method.
前記スペーサーは、前記半導体チップ接続領域の周りに、少なくとも一辺を持つ線形状あるいは枠形状で配置されていること、を特徴とする半導体製造方法。 The semiconductor manufacturing method according to claim 8.
The semiconductor manufacturing method, wherein the spacer is arranged in a line shape or a frame shape having at least one side around the semiconductor chip connection region.
前記基板を保持するステージと、前記半導体チップを保持し加熱加圧を行う加熱装置とを有し、
前記加熱装置の平面には、前記半導体チップが保持される半導体チップ保持領域を有し、前記半導体チップ保持領域以外の箇所に、所定高さの1つ以上の突起が形成されており、
前記突起の高さは、前記半導体チップとその電極の高さに合わせて設計されており、
前記半導体チップの電極を前記基板の電極に接続する接続工程の際、前記ステージ上に前記基板が保持され、前記加熱装置の平面の前記半導体チップ保持領域に前記半導体チップが保持され、前記半導体チップの電極と前記基板の電極とが位置合わせされ、前記基板及び半導体チップの平面に対する垂直方向で、前記加熱装置の下降を含む移動が制御され、前記加熱装置の下降の際に前記突起が前記基板に接触することを利用して前記半導体チップと前記基板との接続の高さが制御され、前記半導体チップの電極を含む部分に対し前記加熱加圧が制御されることにより、前記半導体チップの電極が前記基板の電極に接続されること、を特徴とする半導体製造装置。 A semiconductor manufacturing apparatus for connecting a semiconductor chip having an electrode to a substrate having an electrode,
A stage that holds the substrate, and a heating device that holds the semiconductor chip and performs heating and pressurization,
The plane of the heating device has a semiconductor chip holding region for holding the semiconductor chip, and one or more protrusions having a predetermined height are formed in places other than the semiconductor chip holding region,
The height of the protrusion is designed according to the height of the semiconductor chip and its electrode,
In the connecting step of connecting the electrode of the semiconductor chip to the electrode of the substrate, the substrate is held on the stage, the semiconductor chip is held in the semiconductor chip holding region on the plane of the heating device, and the semiconductor chip The electrodes of the substrate and the electrodes of the substrate are aligned, and the movement including the lowering of the heating device is controlled in a direction perpendicular to the plane of the substrate and the semiconductor chip, and the protrusions are formed on the substrate when the heating device is lowered. The height of the connection between the semiconductor chip and the substrate is controlled using contact with the substrate, and the heating and pressurization is controlled for the portion including the electrode of the semiconductor chip, whereby the electrode of the semiconductor chip Is connected to the electrode of the substrate.
前記基板を保持するステージと、前記半導体チップを保持し加熱加圧を行う加熱装置とを有し、
前記加熱装置の平面には、前記半導体チップが保持される半導体チップ保持領域を有し、
前記基板の平面における前記半導体チップを接続する半導体チップ接続領域以外の箇所に、所定高さの1つ以上のスペーサーが配置されており、
前記スペーサーの高さは、前記半導体チップとその電極の高さに合わせて設計されており、
前記半導体チップの電極を前記基板の電極に接続する接続工程の際、前記ステージ上に前記基板が保持され、前記加熱装置の平面の前記半導体チップ保持領域に前記半導体チップが保持され、前記半導体チップの電極と前記基板の電極とが位置合わせされ、前記基板及び半導体チップの平面に対する垂直方向で、前記加熱装置の下降を含む移動が制御され、前記加熱装置の下降の際に前記スペーサーが前記加熱装置の平面に接触することを利用して前記半導体チップと前記基板との接続の高さが制御され、前記半導体チップの電極を含む部分に対し前記加熱加圧が制御されることにより、前記半導体チップの電極が前記基板の電極に接続されること、を特徴とする半導体製造装置。 A semiconductor manufacturing apparatus for connecting a semiconductor chip having an electrode to a substrate having an electrode,
A stage that holds the substrate, and a heating device that holds the semiconductor chip and performs heating and pressurization,
The plane of the heating device has a semiconductor chip holding region for holding the semiconductor chip,
One or more spacers having a predetermined height are arranged in places other than the semiconductor chip connection region for connecting the semiconductor chip in the plane of the substrate,
The height of the spacer is designed according to the height of the semiconductor chip and its electrodes,
In the connecting step of connecting the electrode of the semiconductor chip to the electrode of the substrate, the substrate is held on the stage, the semiconductor chip is held in the semiconductor chip holding region on the plane of the heating device, and the semiconductor chip The electrodes of the substrate and the electrodes of the substrate are aligned, and the movement including the lowering of the heating device is controlled in a direction perpendicular to the plane of the substrate and the semiconductor chip, and the spacer is heated when the heating device is lowered. The height of the connection between the semiconductor chip and the substrate is controlled using contact with the plane of the device, and the heating and pressurization is controlled with respect to a portion including the electrode of the semiconductor chip. A semiconductor manufacturing apparatus, wherein an electrode of a chip is connected to an electrode of the substrate.
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015153801A (en) * | 2014-02-12 | 2015-08-24 | デクセリアルズ株式会社 | Method of manufacturing connection body, connection method, and connection body |
JP2017108189A (en) * | 2012-12-19 | 2017-06-15 | インテル コーポレイション | Package having dielectric or anisotropic conductive film (acf) build-up layer |
WO2018116781A1 (en) * | 2016-12-20 | 2018-06-28 | 京セラ株式会社 | Antenna module |
JP6375073B1 (en) * | 2018-02-08 | 2018-08-15 | ハイソル株式会社 | Semiconductor mounting equipment |
CN110214366A (en) * | 2016-11-21 | 2019-09-06 | 株式会社新川 | Electronic component mounting equipment |
CN112309907A (en) * | 2019-08-01 | 2021-02-02 | 信越工程株式会社 | Workpiece transfer device, workpiece transfer chuck, and workpiece transfer method |
CN112490184A (en) * | 2020-11-25 | 2021-03-12 | 通富微电子股份有限公司 | Multi-chip packaging method |
CN112309907B (en) * | 2019-08-01 | 2024-04-26 | 信越工程株式会社 | Workpiece transfer device, workpiece transfer chuck, and workpiece transfer method |
-
2009
- 2009-02-02 JP JP2009021112A patent/JP2010177604A/en active Pending
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017108189A (en) * | 2012-12-19 | 2017-06-15 | インテル コーポレイション | Package having dielectric or anisotropic conductive film (acf) build-up layer |
JP2015153801A (en) * | 2014-02-12 | 2015-08-24 | デクセリアルズ株式会社 | Method of manufacturing connection body, connection method, and connection body |
CN110214366A (en) * | 2016-11-21 | 2019-09-06 | 株式会社新川 | Electronic component mounting equipment |
JPWO2018116781A1 (en) * | 2016-12-20 | 2019-10-24 | 京セラ株式会社 | Antenna module |
WO2018116781A1 (en) * | 2016-12-20 | 2018-06-28 | 京セラ株式会社 | Antenna module |
CN109983619A (en) * | 2016-12-20 | 2019-07-05 | 京瓷株式会社 | Anneta module |
CN109983619B (en) * | 2016-12-20 | 2020-09-01 | 京瓷株式会社 | Antenna module |
JP6375073B1 (en) * | 2018-02-08 | 2018-08-15 | ハイソル株式会社 | Semiconductor mounting equipment |
JP2019140192A (en) * | 2018-02-08 | 2019-08-22 | ハイソル株式会社 | Semiconductor mounting device |
CN112309907A (en) * | 2019-08-01 | 2021-02-02 | 信越工程株式会社 | Workpiece transfer device, workpiece transfer chuck, and workpiece transfer method |
JP2021027098A (en) * | 2019-08-01 | 2021-02-22 | 信越エンジニアリング株式会社 | Work-piece transfer device and work-piece transfer chuck, and work-piece transfer method |
CN112309907B (en) * | 2019-08-01 | 2024-04-26 | 信越工程株式会社 | Workpiece transfer device, workpiece transfer chuck, and workpiece transfer method |
CN112490184A (en) * | 2020-11-25 | 2021-03-12 | 通富微电子股份有限公司 | Multi-chip packaging method |
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