JP2013045987A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、ボンディングワイヤーが接続された第1のチップ上に第2のチップを積層した半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device in which a second chip is stacked on a first chip to which a bonding wire is connected.
関連する半導体装置の製造方法は、上側半導体チップに絶縁性フィルム状接着層を貼り付け、上側半導体チップを下側半導体チップの表面に徐々に近づけ、下側半導体チップの表面にあるボンディングワイヤーを絶縁性フィルム状接着層に内在させながら、上下の半導体チップを接着する、というものです(例えば、特許文献1参照)。 The related semiconductor device manufacturing method is to apply an insulating film adhesive layer to the upper semiconductor chip, gradually bring the upper semiconductor chip closer to the surface of the lower semiconductor chip, and insulate the bonding wires on the surface of the lower semiconductor chip. The upper and lower semiconductor chips are bonded while being present in the adhesive film-like adhesive layer (for example, see Patent Document 1).
絶縁性フィルム状接着層を用い、その層中にボンディングワイヤーを内在させつつ上下の半導体チップを接着する場合、両チップ間の距離が小さくなり過ぎて、ボンディングワイヤーが上側半導体チップの裏面に接触してショートする恐れがある。 When an insulating film adhesive layer is used and the upper and lower semiconductor chips are bonded while the bonding wire is embedded in the layer, the distance between the two chips becomes too small and the bonding wire comes into contact with the back surface of the upper semiconductor chip. There is a risk of short circuit.
特許文献1には、ボンディングワイヤと上側半導体チップとの接触を防止するために、粘度の異なる二種類の接着層を用いたり、更にそれらの間に別の層を設けたりする方法が記載されている。 Patent Document 1 describes a method of using two types of adhesive layers having different viscosities and further providing another layer between them in order to prevent contact between the bonding wire and the upper semiconductor chip. Yes.
しかしながら、接着層の数や種類を増やすことは、装置の大型化を招くとともに、材料コストの増加を招くという問題点がある。 However, increasing the number and types of adhesive layers causes problems that the apparatus is increased in size and the material cost is increased.
本発明の一形態に係る半導体装置の製造方法は、第1の半導体チップの一方の面にボンディングワイヤを接続し、第2の半導体チップの一方の面に接着部材を形成し、コレットを用いて前記第2の半導体チップの他方の面を保持し、前記第2の半導体チップを保持した状態で前記コレットを冷却し、前記コレットを冷却した後に、前記コレットを移動させて、前記接着部材を前記第1の半導体チップの一面に密着させ、前記第1の半導体チップと前記第2の半導体チップとを前記接着部材を介して接着する、ことを特徴とする。 In a method for manufacturing a semiconductor device according to an aspect of the present invention, a bonding wire is connected to one surface of a first semiconductor chip, an adhesive member is formed on one surface of a second semiconductor chip, and a collet is used. Holding the other surface of the second semiconductor chip, cooling the collet while holding the second semiconductor chip, cooling the collet, moving the collet, and It is characterized in that the first semiconductor chip and the second semiconductor chip are adhered to each other through the adhesive member, in close contact with one surface of the first semiconductor chip.
本発明によれば、コレットを冷却した後、第2の半導体チップの一面に形成された接着部材を用いて、第2の半導体チップを第1の半導体チップに接着するようにしたことで、接着部材の厚みを増加させたり材料コストの増加を招くことなく、第1の半導体チップに接続されたボンディングワイヤと第2の半導体チップとの接触を抑制することができる。 According to the present invention, after the collet is cooled, the second semiconductor chip is bonded to the first semiconductor chip using the adhesive member formed on one surface of the second semiconductor chip. Contact between the bonding wire connected to the first semiconductor chip and the second semiconductor chip can be suppressed without increasing the thickness of the member or increasing the material cost.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について詳細に説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、第1の半導体チップの一方の面にボンディングワイヤを接続し、第2の半導体チップの一方の面に接着部材を形成し、コレットを用いて第2の半導体チップの他方の面を保持し、第2の半導体チップを保持した状態でコレットを冷却し、コレットを冷却した後に、コレットを移動させて、接着部材を第1の半導体チップの一面に密着させ、第1の半導体チップと第2の半導体チップとを接着部材を介して接着する、というものである。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, a bonding wire is connected to one surface of the first semiconductor chip, an adhesive member is formed on one surface of the second semiconductor chip, The collet is used to hold the other surface of the second semiconductor chip, the collet is cooled while holding the second semiconductor chip, the collet is cooled, the collet is moved, and the adhesive member is moved to the first member. The first semiconductor chip and the second semiconductor chip are adhered to one surface of the semiconductor chip via an adhesive member.
ここで、コレットの冷却は、その温度が第1の所定温度以下となるように行われる。コレットの冷却は、例えば、ノズルから噴出する空気を用いて行われる。コレットは、ノズルから噴出する空気を通過させ、コレットの冷却効率を上げる通気孔を有してもよい。 Here, the cooling of the collet is performed such that the temperature is equal to or lower than the first predetermined temperature. The cooling of the collet is performed using, for example, air ejected from a nozzle. The collet may have a vent hole that allows air ejected from the nozzle to pass therethrough and increases the cooling efficiency of the collet.
一方、第1の半導体チップは第2の所定温度以上に加熱されており、接近・接触する接着部材の粘度を低下させる。 On the other hand, the first semiconductor chip is heated to a temperature equal to or higher than the second predetermined temperature, and decreases the viscosity of the adhesive member that approaches and contacts.
接着部材は、第1の半導体チップ側では粘度が低く、第2の半導体チップ側では粘度が高くなる。これにより、第1の半導体チップに接続されたボンディングワイヤは、接着部材内に容易に進入するものの、第2の半導体チップには到達し難い状態となる。こうして、ワイヤボンディングと第2の半導体チップとの接触が抑制される。しかも、接着部材の厚さや層数を増やしたりする必要がなく、原料コストの増加もない。 The adhesive member has a low viscosity on the first semiconductor chip side and a high viscosity on the second semiconductor chip side. As a result, the bonding wire connected to the first semiconductor chip easily enters the adhesive member, but is difficult to reach the second semiconductor chip. Thus, contact between the wire bonding and the second semiconductor chip is suppressed. In addition, there is no need to increase the thickness or number of layers of the adhesive member, and there is no increase in raw material costs.
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法により製造される半導体装置の一例を示す断面構成図である。 FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram illustrating an example of a semiconductor device manufactured by the method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
図示の半導体装置10は、MCP(Multi Chip Package)タイプの半導体装置である。この半導体装置10は、配線基板11と、配線基板11の一面上に第1の接着部材(例えば、DAF:Die Attach Film)12により接着された第1の半導体チップ(下段チップ)13、第1の半導体チップ13の一面上に第2の接着部材(例えば、FOW:Film On Wire)14により接着された第2の半導体チップ(上段チップ)15、第1及び第2の半導体チップ13,15と配線基板11との間を電気的に接続する複数の第1及び第2のボンディングワイヤ16−1,16−2、第1及び第2の半導体チップ13,15をボンディングワイヤ16−1,16−2とともに配線基板11上に封止する封止体(絶縁樹脂)17、及び配線基板11の他面に搭載される複数の半田ボール18とを有している。
The illustrated
配線基板11は、略矩形板状のガラスエポキシ基板であってよい。配線基板11は、絶縁基材111と、その一面及び他面に形成された配線層112,113と、絶縁基材111を貫き、配線層112,113間を電気的に接続するビア114と、配線層112,113のを覆うように絶縁基材の一面及び他面に形成された絶縁膜(ソルダーレジスト)115,116を有している。
The
配線層112には、ボンディングワイヤ16−1,16−2が接続される接続パッド117が含まれる。また、配線層113には、半田ボール18が搭載されるランド118が含まれる。
The
第1の半導体チップ13及び第2の半導体チップ15には、それぞれ所定の回路が形成されている。これらの半導体チップ13,15は回路形成面を図の情報に向ける、いわゆるフェースアップの状態で、配線基板11上に搭載される。半導体チップ13,15は、どのような回路が形成されたものであってもよい。
A predetermined circuit is formed in each of the
第1の接着部材12及び第2の接着部材14は、いずれもエポキシ系樹脂を主成分とする絶縁性接着フィルムである。但し、第1の半導体チップ13を配線基板11に搭載した状態で、第2の半導体チップ15を第1の半導体チップ13に接着できるようにするため、第2の接着部材14の方が第1の接着部材12よりも融点が低い。
Each of the first
ボンディングワイヤ16−1,16−2は、AuやCu等の導電性金属配線である。フェースアップの状態で配線基板11上に搭載された第1及び第2の半導体チップ13,15の回路形成面の電極パッドと、配線基板11の接続パッドとの間を電気的に接続する。
The bonding wires 16-1 and 16-2 are conductive metal wirings such as Au and Cu. The electrode pads on the circuit formation surfaces of the first and
封止体17は、第1及び第2の半導体チップ13,15をボンディングワイヤ16−1,16−2とともに配線基板11上に封止し、半導体チップを保護する。封止樹脂もまた、エポキシ系樹脂を主成分とする。
The sealing
次に、図2(a)〜(f)及び図3(a)〜(f)を参照して、図1の半導体装置の製造方法について説明する。 1 will be described with reference to FIGS. 2A to 2F and FIGS. 3A to 3F.
まず、図2(a)に示すように、半導体ウエハ20の一面側に複数の第2の半導体チップ15にそれぞれ対応する複数の所定の回路、例えば、複数のメモリ回路を形成する。図2(a)には、複数の第2の半導体チップ15を区画するダイシングライン21と、形成された所定の回路の外部接続端子となる複数の電極パッド22とが示されている。
First, as shown in FIG. 2A, a plurality of predetermined circuits, for example, a plurality of memory circuits, respectively corresponding to the plurality of
次に、ウエハBG(Back Grinding)工程を行うため、半導体ウエハ20の一面側にBGテープ23(図2(b))を貼り付ける。続いて、BG用砥石(図示せず)を用いて半導体ウエハ20の他面側を研削し、図2(b)に示すように、半導体ウエハ20の厚さを減少させる。このBG工程により、半導体ウエハ20は、例えば、100μm厚程度にまで薄型化される。
Next, in order to perform a wafer BG (Back Grinding) process, a BG tape 23 (FIG. 2B) is attached to one surface side of the
次に、図2(c)に示すように、半導体ウエハ20の他面側全面に、第2の接着部材14となる接着材層24、例えば、FOW(Film On Wire)フィルム、を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 2C, an
続いて、図2(d)に示すように、接着材層24の側にダイシングテープ25を貼り付ける。また、半導体ウエハ20の一面側に貼り付けられているBGテープ23を除去する。こうして、接着材層24を介してダイシングテープ25に裏面側が保持された半導体ウエハ20が準備される。
Subsequently, as shown in FIG. 2D, a dicing tape 25 is attached to the
次に、ダイシング工程を行う。ダイシング工程では、半導体ウエハ20を、図示しないダイシング装置のステージ上に保持させ、ダイシング装置に半導体ウエハ20の一面のダイシングラインを認識させる。ダイシング装置は、高速回転するダイシングブレードを用い、認識したダイシングラインに沿って、半導体ウエハ20の一面側から半導体ウエハ20を切断する。ダイシングブレードの切断深さは、ダイシングテープを一部切断する深さに調整されている。これにより、図2(e)に示すように、半導体ウエハ20は、接着材層24と一体に切断される。
Next, a dicing process is performed. In the dicing process, the
ダイシング工程完了後、図示しない紫外線(UV)照射機構により、ダイシングテープ25にUV光を照射して、ダイシングテープ25の粘着力を低下させる。そして、図示しないピックアップ装置により、個々に切断された半導体チップ15をダイシングテープ25からピックアップする。こうして、図2(f)に示すような、裏面に第2の接着部材14が設けられた複数の第2の半導体チップ15が得られる。
After the dicing process is completed, the dicing tape 25 is irradiated with UV light by an unillustrated ultraviolet (UV) irradiation mechanism to reduce the adhesive strength of the dicing tape 25. Then, the individually cut
以上のように第2の半導体チップ15を製造する一方で、複数の配線基板11に切断分割される配線母基板と複数の第1の半導体チップ13を用意する。これら配線母基板及び第1の半導体チップ13の製造は、公知の方法を用いて行われる。
While manufacturing the
次に、図3(a)〜(f)を参照して、半導体装置10の組立工程について説明する。
Next, an assembly process of the
まず、図3(a)に示すように、配線母基板30の一面に複数の第1の半導体チップ13を搭載する。配線母基板30には、ダイシングライン31に沿って切断分離される複数の製品形成領域が規定されており、各領域に第1の半導体チップ13がそれぞれ搭載される。第1の半導体チップ13は、第1の接着部材12を用いて、配線母基板30に接着固定される。続いて、図示しないボンディング装置を用いて、配線母基板30に搭載された第1の半導体チップ13の電極パッドと配線母基板30の対応する接続パッド117とを第1のボンディングワイヤ16−1により電気的に接続する。
First, as shown in FIG. 3A, a plurality of
尚、第1の半導体チップ13として、第2の半導体チップ15と同様に、裏面にFOWフィルムが形成された半導体チップを用いてもよい。その場合、第1の接着部材12として、FOWフィルムをそのまま利用する。
Note that, as the
次に、図3(b)に示すように、配線母基板30上に搭載された第1の半導体チップ11上に、それぞれ、第2の半導体チップ15を積層搭載する。第2の半導体チップ15の他面側に形成されている第2の接着部材14を、第1の半導体チップ13の一面に密着させるとともに、第1のボンディングワイヤ16−1を第2の接着部材14内に内蔵させる。この工程については、後に図4を参照して詳細に説明する。
Next, as shown in FIG. 3B, the
次に、図3(c)に示すように、第2の半導体チップ15の電極パッドと配線母基板30の対応する接続パッド117とを第2のボンディングワイヤ16−2により電気的に接続する。
Next, as shown in FIG. 3C, the electrode pads of the
次に、図3(d)に示すように、配線母基板30の一面側に、一括モールドにより封止樹脂層32を形成する。これにより、第1の半導体チップ13及び第2の半導体チップ15は、第1及び第2のボンディングワイヤー16−1,16−2と共に封止樹脂層32により封止される。封止樹脂層32は、後に切断され封止体17となる。
Next, as shown in FIG. 3D, a sealing
次に、図3(e)に示すように、配線母基板30の他面側に露出する複数のランド118にそれぞれ半田ボール18を搭載する。半田ボール18は、配線母基板30に形成された配線パターン及びボンディングワイヤ16−1,16−2を介して第1の半導体チップ13または第2の半導体チップ15に電気的に接続される。そして、半田ボール18は、半導体装置10の外部端子として利用される。
Next, as shown in FIG. 3E,
複数の半田ボール18の搭載は、例えば、複数のランド118に対応して配列形成された複数の吸着孔を備える吸着機構(図示せず)を用いて行なうことができる。この場合、吸着機構に複数個の半田ボール18を吸着保持させ、保持された複数個の半田ボール18にフラックスを転写形成して、配線母基板30の複数のランド118に一括搭載する。その後、リフロー処理により、複数の半田ボール18と複数のランド118との間を接続固定する。
The mounting of the plurality of
次に、図示しないダイシングブレードを用いて、配線母基板30及び封止樹脂層32をダイシングライン31に沿って切断する。これにより、図3(f)に示すように、複数の半導体装置10が得られる。
Next, the
次に、第2の半導体チップ15を第1の半導体装置13上に積層する工程(ダイボンディング工程)について、図4(a)〜(c)を参照して説明する。
Next, a process of stacking the
図4(a)に示すように、配線母基板30の一面上に搭載され、ボンディングワイヤ16−1が接続された第1の半導体チップ13の上方に、第2の半導体チップ15を位置させる。
As shown in FIG. 4A, the
ここで、配線母基板30は、ボンディングステージ41上に搭載保持されている。ボンディングステージ41にはヒータ42が設けられており、配線母基板30は、所定のボンディング温度(第2の所定温度)、例えば、150℃に加熱されている。ワイヤボンディング工程終了後もこの温度が維持され、ボンディングワイヤ16−1の温度もほぼ同温度に維持される。
Here, the
一方、第2の半導体チップ15は、コレット43によって保持されている。換言すると、コレット43は、第2の半導体チップ15の一面側を真空吸着により保持している。また、コレット43の近くには、コレットクーラー44が設けられており、比較的低温のエアー45が、コレット43に向かって噴出している。コレット43は、コレットクーラー44からのエアー45により冷却され、所定の温度(第1の所定温度)以下、例えば、60℃以下に維持される。なお、第2の半導体チップ15の他面側に形成されている第2の接着部材14は、コレット43が冷却されているため、比較的高い粘度を有している。なお、コレット43の冷却温度は、第2の接着部材14に必要とされる粘度に応じて決定すればよい。
On the other hand, the
次に、図4(b)に示すように、第2の半導体チップ15を第1の半導体チップ13に向かって移動させるように、コレット43を下降させる。第2の接着部材14は、配線母基板30や第1の半導体チップ13からの輻射熱により加熱され、第1の半導体チップ13に面する側から徐々に粘度が低下する。その結果、第2の接着部材14には、第2の半導体チップ15側の高粘度部46と、第1の半導体チップ13側の低粘度部47とが形成される。特に、ボンディングワイヤ16−1が接触する部分では、第2の接着部材14の低粘度化が進み、コレットの下降に伴い、ボンディングワイヤ16−1は第2の接着部材14の中に進入する。
Next, as shown in FIG. 4B, the collet 43 is lowered so that the
コレット52をさらに降下させると、第2の接着部材14が第1の半導体チップ13に突き当たる。さらに、適切な押圧力でコレット43を押し下げ、第2の接着部材14を第1の半導体チップ13に押し付け密着させる。前述したように、第2の接着部材14の第1の半導体チップ13側には、高粘度部46が存在する。この高粘度部46は、ボンディングワイヤ16−1の進入を抑制するストッパとして機能する。その結果、ボンディングワイヤ16−1の第1の半導体チップ13の他面への接触は抑制される。
When the
以上のようにして、第1の半導体チップ13と第2の半導体チップ15の間が第2の接着部材14で埋められるように、第2の半導体チップ15が第1の半導体チップ13上に積層される。
As described above, the
尚、上述したダイボンディング工程の間にコレット43の温度が上昇する可能性がある。しかし、コレット43の温度が上昇しても、ダイボンディング工程の実行前にコレットクーラー44により、所定の温度以下に冷却しておくことで、上述した工程を問題なく繰り返すことができる。
Note that the temperature of the collet 43 may rise during the above-described die bonding process. However, even if the temperature of the collet 43 rises, the above-described process can be repeated without any problem by cooling the
また、コレット43の冷却効果を高めるため、放熱手段を設けてもよい。例えば、図5に示すコレット51は、放熱手段として孔部52を備えている。孔部51を備えたことによりコレット51の表面積は、コレット43よりも大きくなり、放熱効率が高くなる。また、孔部52にコレットクーラー44から噴出するエア−45を通過させるようにすることで、さらに効率よくコレット51の温度を低下させることができる。これにより、孔部52を持たないコレット43を用いた場合に比べ、より安定して第1のボンディングワイヤ16−1と第2の半導体チップ15との接触を抑制することができる。
Further, in order to enhance the cooling effect of the collet 43, a heat radiating means may be provided. For example, the
以上のようにして、本実施の形態では、コレット43を冷却し、接着部材14に比較的高い粘度を持たせた状態で、第2の半導体チップ15を第1の半導体チップ13の上に搭載するようにしたことで、接着部材14の厚みを増加させたり、別の層と組み合わせたりすることなく、即ち、半導体装置の大型化や材料コストの増加を招くことなく、ボンディングワイヤ16−1と第2の半導体チップ15との接触を抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, the
以上、本発明についていくつかの実施の形態に基づき説明したが、本発明は上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, although this invention was demonstrated based on some embodiment, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the said embodiment, and can be variously changed in the range which does not deviate from the summary.
例えば、上記実施の形態では、コレットにエアーを噴き付け冷却した後、第2の半導体チップをダイボンディングするように構成したが、コレットにエアーを噴き付けた状態のまま、第2の半導体チップをダイボンディングするように構成してもよい。これにより、第2の半導体チップのダイボンディング後に、次のダイボンディング処理前までのコレットの冷却時間を短縮し、製造効率を向上できる。 For example, in the above-described embodiment, the second semiconductor chip is die-bonded after being cooled by spraying air on the collet. However, the second semiconductor chip is mounted while air is sprayed on the collet. You may comprise so that die bonding may be carried out. As a result, the cooling time of the collet after die bonding of the second semiconductor chip and before the next die bonding process can be shortened, and the manufacturing efficiency can be improved.
また、上記実施の形態では、電極パッドが周辺部に配置された第1の半導体チップ上に第2の半導体チップを積層する場合について説明したが、本発明は、電極パッドが中央部に形成された第1の半導体チップ上に第2の半導体チップを積層する半導体装置の製造にも適用できる。 In the above embodiment, the case where the second semiconductor chip is stacked on the first semiconductor chip in which the electrode pad is arranged in the peripheral portion has been described. However, in the present invention, the electrode pad is formed in the central portion. The present invention can also be applied to the manufacture of a semiconductor device in which the second semiconductor chip is stacked on the first semiconductor chip.
また、上記実施の形態では、コレットにコレットクーラによりエアーを噴き付けて、コレットを冷却する場合について説明したが、コレットを冷却できる構成であればどのように構成しても良く、例えば、コレット自体に冷却機構を設けるように構成してもよい。 In the above embodiment, the case where the collet is cooled by spraying air on the collet by the collet cooler has been described. However, any configuration may be used as long as the collet can be cooled, for example, the collet itself. A cooling mechanism may be provided.
10 半導体装置
11 配線基板
12 第1の接着部材
13 第1の半導体チップ
14 第2の接着部材
15 第2の半導体チップ
16−1 第1のボンディングワイヤ
16−2 第2のボンディングワイヤ
17 封止体
18 半田ボール
111 絶縁基材
112,113 配線層
114 ビア
115,116 絶縁膜
117 接続パッド
118 ランド
20 半導体ウエハ
21 ダイシングライン
22 電極パッド
23 BGテープ
24 接着材層
25 ダイシングテープ
30 配線母基板
31 ダイシングライン
32 封止樹脂層
41 ボンディングステージ
42 ヒータ
43 コレット
44 コレットクーラー
45 エアー
46 高粘度部
47 低粘度部
51 コレット
52 孔部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
第2の半導体チップの一方の面に接着部材を設け、
コレットを用いて前記第2の半導体チップの他方の面を保持し、
前記第2の半導体チップを保持した状態で前記コレットを冷却し、
前記コレットを冷却した後に、前記コレットを移動させて、前記接着部材を前記第1の半導体チップの一面に密着させ、前記第1の半導体チップと前記第2の半導体チップとを前記接着部材を介して接着する、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Connecting a bonding wire to one side of the first semiconductor chip;
An adhesive member is provided on one surface of the second semiconductor chip,
Holding the other surface of the second semiconductor chip using a collet;
Cooling the collet while holding the second semiconductor chip;
After cooling the collet, the collet is moved to bring the adhesive member into close contact with one surface of the first semiconductor chip, and the first semiconductor chip and the second semiconductor chip are interposed via the adhesive member. Glue
A method for manufacturing a semiconductor device.
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