JP2014056908A - Bonding tool and semiconductor device manufacturing method using the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bonding tool which enabled mounting without voids when using a bonding tool larger than an area of a semiconductor chip, and provide a semiconductor device manufacturing method.SOLUTION: A bonding tool comprises a semiconductor chip sucking surface which includes a center part having thermal conductivity of not less than 50 W/mK and not more than 1000 W/mK and a peripheral part having thermal conductivity of less than 50 W/mK, in which the thermal conductivity of the center part is larger than thermal conductivity of the peripheral part by 50 W/mK and over. And provided is a semiconductor device manufacturing method using the bonding tool.

Description

本発明は、半導体チップと回路基板を熱圧着する際に使用するボンディングツールおよびこれを用いた半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a bonding tool used when thermocompression bonding a semiconductor chip and a circuit board and a method for manufacturing a semiconductor device using the bonding tool.

近年、半導体装置の小型化と高密度化に伴い、半導体チップを回路基板に実装する方法としてフリップチップ実装、さらにはチップを貫通する貫通電極によって3次元的に積層する3次元積層実装が急速に広まってきている。半導体チップの接合部分の接続信頼性を確保するための方法としては、半導体チップ上に形成されたバンプと回路基板の電極パッドを接合した後に、半導体チップと回路基板との隙間に液状封止接着剤を注入し硬化させることが一般的な方法として採られていた。   In recent years, with the miniaturization and high density of semiconductor devices, flip chip mounting as a method of mounting a semiconductor chip on a circuit board, and further three-dimensional stack mounting in which three-dimensional stacking is performed by through electrodes penetrating the chip are rapidly performed. It is spreading. As a method for ensuring the connection reliability of the joining portion of the semiconductor chip, after bonding the bump formed on the semiconductor chip and the electrode pad of the circuit board, the liquid sealing adhesion is performed in the gap between the semiconductor chip and the circuit board. It has been a common method to inject and cure the agent.

最近では、接合部分の接続信頼性向上のため、半導体チップ上に形成されたバンプと配線基板のパッド電極の間に熱硬化性の接着剤ペーストや接着剤フィルムを介在させてボンディングを行うことが検討されている。接着剤量のコントロールや、フィレット量制御による実装面積の極少化、信頼性を損なうボイドの除去等の点で、接着剤フィルムが優れている。こうした接着剤フィルムを用いた実装方法として、バンプ付き半導体ウェハに接着剤シートを仮接着した後、ダイシングにより半導体ウェハを接着剤フィルム付き半導体チップとし、この半導体チップを回路基板にフリップチップ接続し、電気的接合と樹脂封止を同時に行う方法や、接着剤フィルムを配線基板に貼り付けたのち、半導体チップを熱圧着して接着する方法が用いられる(特許文献1および2参照)。また、このような実装方法において、半導体チップ外周部分のフィレット上面を平坦にする等の目的で半導体チップよりも大きなボンディングツールを用いることが検討されている(特許文献3参照)。   Recently, in order to improve the connection reliability of the joint portion, bonding is performed by interposing a thermosetting adhesive paste or adhesive film between the bump formed on the semiconductor chip and the pad electrode of the wiring board. It is being considered. Adhesive films are superior in terms of controlling the amount of adhesive, minimizing the mounting area by controlling the amount of fillets, and removing voids that impair reliability. As a mounting method using such an adhesive film, after temporarily bonding an adhesive sheet to a semiconductor wafer with bumps, the semiconductor wafer is made into a semiconductor chip with an adhesive film by dicing, and this semiconductor chip is flip-chip connected to a circuit board, A method of performing electrical bonding and resin sealing at the same time, or a method of bonding a semiconductor chip by thermocompression bonding after adhering an adhesive film to a wiring board is used (see Patent Documents 1 and 2). Further, in such a mounting method, use of a bonding tool larger than that of the semiconductor chip has been studied for the purpose of flattening the upper surface of the fillet at the outer peripheral portion of the semiconductor chip (see Patent Document 3).

特許第3995022号Japanese Patent No. 3995022 特開2007−305812号公報JP 2007-305812 A 特開2012−44071号公報JP 2012-44071 A

しかしながら、半導体チップよりも大きなボンディングツールを用いる場合には、半導体チップの外側にはみ出した接着剤がボンディングツールの熱によって硬化し流路が塞がれるため、ボンディング中に半導体チップ下部に生じたボイドや余剰の接着剤フィルムの排除が困難となる場合があった。   However, when using a bonding tool that is larger than the semiconductor chip, the adhesive that protrudes outside the semiconductor chip is cured by the heat of the bonding tool and the flow path is blocked, so that voids generated at the bottom of the semiconductor chip during bonding In some cases, it may be difficult to eliminate the excess adhesive film.

本発明は、半導体チップの吸着面が、熱伝導率50W/mK以上1000W/mK以下の中心部と、熱伝導率50W/mK未満の外周部で構成されており、かつ中心部の熱伝導率が外周部の熱伝導率より50W/mK以上大きいことを特徴とするボンディングツール、およびこれを用いた半導体装置の製造方法である。   In the present invention, the adsorption surface of the semiconductor chip is composed of a central part having a thermal conductivity of 50 W / mK or more and 1000 W / mK or less, and an outer peripheral part having a thermal conductivity of less than 50 W / mK, and the thermal conductivity of the central part. Is a bonding tool characterized in that is larger than the thermal conductivity of the outer peripheral portion by 50 W / mK or more, and a method of manufacturing a semiconductor device using the same.

本発明のボンディングツールを用いることで、ボイドの無い半導体装置を高い歩留りで製造することが可能となる。   By using the bonding tool of the present invention, it becomes possible to manufacture a semiconductor device without voids at a high yield.

本発明のボンディングツールの説明図Illustration of the bonding tool of the present invention 一般的なボンディングツールを用いた熱圧着工程の説明図Explanatory drawing of thermocompression bonding process using a general bonding tool 本発明のボンディングツールを用いた熱圧着工程の説明図Explanatory drawing of the thermocompression bonding process using the bonding tool of the present invention 実施例1〜4で用いたボンディングツールの説明図Explanatory drawing of the bonding tool used in Examples 1-4 比較例1、2で用いたボンディングツールの説明図Illustration of bonding tool used in Comparative Examples 1 and 2

本発明のボンディングツールは、半導体チップの吸着面が、熱伝導率50W/mK以上1000W/mK以下の中心部と、熱伝導率50W/mK未満の外周部で構成されており、かつ中心部の熱伝導率が外周部の熱伝導率より50W/mK以上大きいことを特徴とする。   In the bonding tool of the present invention, the suction surface of the semiconductor chip is composed of a central portion having a thermal conductivity of 50 W / mK or more and 1000 W / mK or less, and an outer peripheral portion having a thermal conductivity of less than 50 W / mK, The thermal conductivity is 50 W / mK or more larger than the thermal conductivity of the outer peripheral portion.

図1は本発明のボンディングツールの説明例である。1aは半導体チップの吸着面から見たボンディングツールの平面図であり、1bはボンディングツールのA線断面図である。半導体チップの吸着面12と、ヒーター等を備えるボンディングヘッドへの取り付け面13を有する。本発明のボンディングツールは半導体チップの吸着面が2種の熱伝導率を有する材料から成り、中心部11は熱伝導率50W/mK以上1000W/mK以下、外周部12は熱伝導率50W/mK未満であり、かつ中心部の熱伝導率が外周部の熱伝導率より50W/mK以上大きい。このような構成とすることで、半導体チップ吸着面の中心部と外周部とに温度差が生じ、外周部の温度が低くなる。このため、図3に示すとおり半導体チップの外側にはみ出した接着剤が硬化しにくくなりボイドが容易に半導体チップの外側へと排除される。一方、半導体チップは十分に加熱を行うことができ、はんだの溶融と接合が進んで良好な実装状態が得られる。一般的なボンディングツールを用いた場合には、半導体チップの外側にはみ出した接着剤がボンディングツールの熱により硬化するため、ボイドは半導体チップの外側へ移動できずチップ下部に留まりやすくなる(図2)。   FIG. 1 is an explanatory example of the bonding tool of the present invention. 1a is a plan view of the bonding tool viewed from the suction surface of the semiconductor chip, and 1b is a cross-sectional view of the bonding tool taken along line A. FIG. It has a semiconductor chip suction surface 12 and a mounting surface 13 to a bonding head equipped with a heater or the like. The bonding tool of the present invention is made of a material in which the adsorption surface of the semiconductor chip has two types of thermal conductivity, the central portion 11 has a thermal conductivity of 50 W / mK to 1000 W / mK, and the outer peripheral portion 12 has a thermal conductivity of 50 W / mK. And the thermal conductivity of the central portion is 50 W / mK or greater than the thermal conductivity of the outer peripheral portion. By setting it as such a structure, a temperature difference arises in the center part and outer peripheral part of a semiconductor chip adsorption surface, and the temperature of an outer peripheral part becomes low. For this reason, as shown in FIG. 3, the adhesive that protrudes to the outside of the semiconductor chip is hard to be cured, and voids are easily removed to the outside of the semiconductor chip. On the other hand, the semiconductor chip can be sufficiently heated, and melting and joining of the solder progresses and a good mounting state is obtained. When a general bonding tool is used, the adhesive protruding outside the semiconductor chip is cured by the heat of the bonding tool, so that the void cannot move to the outside of the semiconductor chip and tends to stay below the chip (FIG. 2). ).

中心部11の形状は、ボンディングを行う半導体チップと相似形状である長方形とすることが一般的であるが、バンプの配置等により任意に設計される。中心部11の各辺の長さに特に制限がないが、半導体チップの対応する各辺の長さの90%以上、100%未満とすることが一般的である。バンプの配置にもよるが、90%以上とすることでチップ端部のバンプに十分に熱を伝え、接続することができる。また100%未満とすることにより、半導体チップの外側にはみ出した接着剤がボンディングツールの熱により硬化しにくくなり、ボイドが排除されやすくなる。   The shape of the central portion 11 is generally a rectangle that is similar to a semiconductor chip to be bonded, but is arbitrarily designed depending on the arrangement of bumps. The length of each side of the central portion 11 is not particularly limited, but is generally 90% or more and less than 100% of the length of each side corresponding to the semiconductor chip. Although it depends on the arrangement of the bumps, if it is 90% or more, heat can be sufficiently transferred to and connected to the bumps at the end of the chip. Moreover, by setting it to less than 100%, the adhesive protruding outside the semiconductor chip is hardly cured by the heat of the bonding tool, and voids are easily removed.

中心部11は熱伝導率50W/mK以上1000W/mK以下の公知の材料を用いることができる。中心部11の熱伝導率は高いほどよいが、コストや加工の容易さの点で当該用途に用いられうる一般的な固体材料は1000W/mK以下である。例として、炭化ケイ素、窒化アルミ、超硬合金(WC−Co合金)などが挙げられるが、これらに限定されない。熱伝導率は100W/mK以上であることが、接合信頼性の点でより好ましい。   For the central portion 11, a known material having a thermal conductivity of 50 W / mK or more and 1000 W / mK or less can be used. The higher the thermal conductivity of the central portion 11, the better. However, a general solid material that can be used for the application is 1000 W / mK or less in terms of cost and ease of processing. Examples include, but are not limited to, silicon carbide, aluminum nitride, cemented carbide (WC-Co alloy), and the like. The thermal conductivity is more preferably 100 W / mK or more from the viewpoint of bonding reliability.

外周部12は、中心部11を取り囲むように配され、幅xは0.1mmから5mm程度であることが一般的である。   The outer peripheral part 12 is generally arranged so as to surround the central part 11, and the width x is generally about 0.1 mm to 5 mm.

外周部12は熱伝導率50W/mK未満の公知の材料を用いることができる。例として、ステンレス鋼、ジルコニア、窒化ケイ素、ポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEとする。)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(以下、PFAとする。)、ポリビニリデンフルオライド(以下、PVDFとする。)などのフッ素樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられるがこれらに限定されない。外周部12の熱伝導率は5W/mK以下であることが、ボイド除去の点でより好ましい。また、フッ素樹脂を用いることで、ボンディングツールへの接着剤の付着を防止することができ、より好ましい。   A known material having a thermal conductivity of less than 50 W / mK can be used for the outer peripheral portion 12. Examples include stainless steel, zirconia, silicon nitride, polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as PTFE), tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (hereinafter referred to as PFA), polyvinylidene fluoride (hereinafter referred to as PTFE). , PVDF.) And the like, but not limited thereto. The thermal conductivity of the outer peripheral portion 12 is more preferably 5 W / mK or less from the viewpoint of void removal. In addition, the use of a fluororesin is more preferable because adhesion of the adhesive to the bonding tool can be prevented.

外周部12に熱伝導率の低い材料を用いることで、中心部に対して外周部のツール温度を下げることができる。これにより、半導体チップの外側にはみ出した接着剤がボンディングツールの熱によって硬化するのを防ぎ、接着剤やボイドの流動性を確保することで、半導体チップと回路基板の間に生じたボイドや、余剰の接着剤が半導体チップの外へと排除される。   By using a material having low thermal conductivity for the outer peripheral portion 12, the tool temperature of the outer peripheral portion can be lowered with respect to the central portion. This prevents the adhesive that protrudes from the outside of the semiconductor chip from being cured by the heat of the bonding tool, and ensures the fluidity of the adhesive and voids, resulting in voids generated between the semiconductor chip and the circuit board, Excess adhesive is removed out of the semiconductor chip.

外周部12の部材は、ねじ留め等の方法によりボンディングツールへ固定してもよい。   You may fix the member of the outer peripheral part 12 to a bonding tool by methods, such as screwing.

以下、本発明のボンディングツールを用いた半導体装置の製造方法について説明する。   Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor device using the bonding tool of the present invention will be described.

本発明の半導体装置の製造方法は、電極を有する回路基板とバンプを有する半導体チップを熱圧着する半導体装置の製造方法であって、前記回路基板の電極部分および/または前記半導体チップのバンプ部分にはんだを有しており、
(A)前記回路基板の電極を有する面に、熱硬化性接着剤フィルムをラミネートする工程、
(B)上記のボンディングツールを用いて、前記半導体チップのバンプ側の面を前記回路基板の電極側の面と合わせて熱圧着し、はんだ接合と接着剤フィルムの硬化を行う工程、
をこの順に有することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device in which a circuit board having electrodes and a semiconductor chip having bumps are thermocompression bonded, and is applied to the electrode part of the circuit board and / or the bump part of the semiconductor chip. Have solder,
(A) Laminating a thermosetting adhesive film on the surface of the circuit board having the electrodes,
(B) Using the bonding tool described above, a step of thermocompression bonding the bump side surface of the semiconductor chip with the electrode side surface of the circuit board, and solder bonding and curing of the adhesive film;
In this order in a semiconductor device manufacturing method.

本発明の半導体装置の製造方法では、回路基板の電極部分および/または半導体チップのバンプ部分にはんだを有しており、これにより回路基板の電極部分と半導体チップのバンプ部分が電気的に接続される。   In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the electrode portion of the circuit board and / or the bump portion of the semiconductor chip has solder, whereby the electrode portion of the circuit board and the bump portion of the semiconductor chip are electrically connected. The

次に(A)前記回路基板の電極を有する面に、熱硬化性接着剤フィルムをラミネートする工程について説明する。ラミネートの方法としては、プラスチックフィルム上に熱硬化性接着剤フィルムを形成させて積層体とし、これを所望の形状、サイズに切断して回路基板上の所望の箇所に置いた後、ラミネートを行えばよい。熱硬化性接着剤フィルムは、パンチ金型での打ち抜きやピナクル刃、トムソン刃などを用いて切断すること所望の形状、サイズにすることができる。また、特開2010―251652号公報や特開2010―251346号公報などに記載された公知の方法を用いることもできる。半導体チップの実装位置を完全に被覆するため、熱硬化性接着剤フィルムの貼付けサイズは半導体チップのサイズ以上であることが好ましい。熱硬化性接着剤フィルムと回路基板の間にボイドが生じないようラミネートされることが好ましく、真空中でラミネートすることが好ましい。真空中でラミネートできる装置としては、例えば、真空加圧ラミネーター(ニチゴー・モートン株式会社製、CVP300等)がある。ラミネート温度は、貼り合わせ面の凹凸への追従性の点から60℃以上が好ましい。また、貼り付け時の接着剤フィルムの硬化を防ぐために、貼り付け温度は100℃以下とすることが好ましい。貼り付け時の圧力は、基板の凹凸に追従できるよう0.1MPa以上で行うことが好ましい。最後に、プラスチックフィルムを剥がして熱硬化性接着剤フィルムがラミネートされた回路基板を得ることができる。   Next, (A) the process of laminating a thermosetting adhesive film on the surface of the circuit board having electrodes will be described. As a laminating method, a thermosetting adhesive film is formed on a plastic film to form a laminate, which is cut into a desired shape and size, placed at a desired location on a circuit board, and then laminated. Just do it. The thermosetting adhesive film can be formed into a desired shape and size by punching with a punch mold or cutting with a pinnacle blade, a Thomson blade or the like. Moreover, the well-known method described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2010-251652, Unexamined-Japanese-Patent No. 2010-251346, etc. can also be used. In order to completely cover the mounting position of the semiconductor chip, the pasting size of the thermosetting adhesive film is preferably equal to or larger than the size of the semiconductor chip. It is preferable to laminate so as not to generate a void between the thermosetting adhesive film and the circuit board, and it is preferable to laminate in a vacuum. As an apparatus capable of laminating in a vacuum, for example, there is a vacuum pressure laminator (manufactured by Nichigo Morton, CVP300, etc.). The laminating temperature is preferably 60 ° C. or higher from the viewpoint of the ability to follow the unevenness of the bonded surface. Moreover, in order to prevent hardening of the adhesive film at the time of affixing, it is preferable that affixing temperature shall be 100 degrees C or less. The pressure at the time of attachment is preferably 0.1 MPa or more so as to follow the unevenness of the substrate. Finally, the plastic film is peeled off to obtain a circuit board on which the thermosetting adhesive film is laminated.

次に(B)上記のボンディングツールを用いて、前記半導体チップのバンプ側の面を前記回路基板の電極側の面と合わせて熱圧着し、はんだ接合と接着剤フィルムの硬化を行う工程について説明する。   Next, (B) using the above-described bonding tool, the process of solder bonding and curing of the adhesive film by thermocompression bonding the bump-side surface of the semiconductor chip with the electrode-side surface of the circuit board will be described. To do.

熱圧着工程では、フリップチップボンダーなどのボンディング装置を用いることが一般的である。熱圧着工程は、はんだ融点以下の温度で仮固定を行う仮圧着工程と、はんだ融点以上の温度での本圧着工程とに分けて実施してもよいし、本圧着工程のみを行ってもよい。また、仮圧着工程と本圧着工程を分けて実施する場合、仮圧着工程と本圧着工程を連続して実施してもよいし、仮圧着工程を実施した後に室温に戻し、別途本圧着工程を行ってもよい。   In the thermocompression bonding process, it is common to use a bonding apparatus such as a flip chip bonder. The thermocompression bonding process may be performed separately in a temporary crimping process in which temporary fixing is performed at a temperature equal to or lower than the solder melting point and a final crimping process in a temperature equal to or higher than the solder melting point, or only the final crimping process may be performed. . Moreover, when performing the temporary press-bonding process and the main press-bonding process separately, the temporary press-bonding process and the main press-bonding process may be performed continuously, or after the temporary press-bonding process is performed, the temperature is returned to room temperature. You may go.

仮圧着工程での温度は80〜180℃の温度範囲が好ましい。また仮圧着時の圧力は0.01〜10MPaの範囲が好ましい。時間は0.1秒〜数分が好ましい。仮圧着は、常圧下で行ってもよいし、気泡の噛み込みなどを防ぐため真空中で実施してもよい。   The temperature in the temporary press bonding step is preferably in the temperature range of 80 to 180 ° C. Moreover, the pressure at the time of temporary pressure bonding has the preferable range of 0.01-10 MPa. The time is preferably 0.1 seconds to several minutes. Temporary pressure bonding may be performed under normal pressure, or may be performed in a vacuum in order to prevent entrapment of bubbles and the like.

本圧着工程では、200℃から400℃の温度を加えて絶縁性樹脂組成物を硬化膜にするとともに、はんだバンプを溶融させて接合を行う。この加熱処理は温度を選び、段階的に昇温するか、ある温度範囲を選び連続的に昇温しながら1秒から数分実施する。一例としては、100℃から250℃まで5秒間で昇温し、250℃で20秒間熱処理する。あるいは室温より300℃まで30秒かけて直線的に昇温するなどの方法が挙げられる。この際、加熱温度は200℃以上、350℃以下の温度が好ましく、220℃以上、280℃以下であることがさらに好ましい。また本圧着時の圧力は0.01〜10MPaの範囲が好ましい。該加熱処理は、常圧下で行ってもよいし、真空中で実施してもよい。また、空気による酸化劣化を防ぐため、窒素雰囲気下で実施してもよい。   In the main press-bonding step, a temperature of 200 ° C. to 400 ° C. is applied to make the insulating resin composition a cured film, and the solder bumps are melted to perform bonding. This heat treatment is performed by selecting a temperature and raising the temperature stepwise, or selecting a certain temperature range and continuously raising the temperature for 1 second to several minutes. As an example, the temperature is raised from 100 ° C. to 250 ° C. in 5 seconds, and heat treatment is performed at 250 ° C. for 20 seconds. Alternatively, a method such as linearly raising the temperature from room temperature to 300 ° C. over 30 seconds can be mentioned. At this time, the heating temperature is preferably 200 ° C. or higher and 350 ° C. or lower, and more preferably 220 ° C. or higher and 280 ° C. or lower. Moreover, the pressure at the time of this press-fit has the preferable range of 0.01-10 MPa. The heat treatment may be performed under normal pressure or in a vacuum. Moreover, in order to prevent the oxidative deterioration by air, you may implement in nitrogen atmosphere.

熱圧着工程では、半導体チップのバンプと回路基板の電極パッドの接続位置が一致するよう、半導体チップに形成されたアライメントマークと基板上のアライメントマークを確認した後、機械的に搭載位置を補正し圧着する。   In the thermocompression bonding process, after confirming the alignment mark formed on the semiconductor chip and the alignment mark on the substrate so that the connection positions of the bumps on the semiconductor chip and the electrode pads on the circuit board match, the mounting position is mechanically corrected. Crimp.

本発明でいう半導体装置とは、半導体素子の特性を利用することで機能し得る装置全般を指し、半導体チップを基板に接続した電気光学装置、半導体回路基板及びこれらを含む電子部品は全て半導体装置に含まれる。また、貫通電極TSV(スルーシリコンビア)を有するシリコンの両面にパッドやバンプ等の接続端子を形成した半導体チップを用い、3次元積層されたものも半導体装置に含まれる。   The semiconductor device referred to in the present invention refers to all devices that can function by utilizing the characteristics of semiconductor elements. An electro-optical device in which a semiconductor chip is connected to a substrate, a semiconductor circuit substrate, and electronic components including these are all semiconductor devices. include. Further, a semiconductor device includes a semiconductor chip in which semiconductor chips in which connection terminals such as pads and bumps are formed on both sides of silicon having through electrodes TSV (through silicon vias) are three-dimensionally stacked.

本発明の半導体装置の製造方法において用いられる半導体チップとしては、例えば、集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード等が挙げられ、特に限定されるものではない。シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)といった半導体や、ガリウム砒素(GaAs)、ガリウム燐(GaP)、インジウム燐(InP)、炭化珪素(SiC)等の化合物半導体チップを用いることもできる。本発明の製造方法で用いられる半導体チップにはバンプが形成されている。バンプには、銅、金、ニッケル、はんだ等が用いられる。バンプの狭ピッチ化と信頼性の両立のため、金属のピラー、特に銅ピラー上にはんだが形成されたバンプが好ましい。はんだの材質としては、特に限定されないが、人体や環境への影響の観点から、SnAgCu系、SnCu系、SnAg系、SnAgCuBi系、SnZnBi系、SnAgInBi系などの鉛フリーはんだを用いることが好ましい。また、樹脂やフィラーがバンプとパッドの間に噛み難いという観点から、はんだの形状は半球状であることが好ましい。   Examples of the semiconductor chip used in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention include an integrated circuit, a large-scale integrated circuit, a transistor, a thyristor, and a diode, and are not particularly limited. Semiconductors such as silicon (Si) and germanium (Ge), and compound semiconductor chips such as gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (GaP), indium phosphide (InP), and silicon carbide (SiC) can also be used. Bumps are formed on the semiconductor chip used in the manufacturing method of the present invention. Copper, gold, nickel, solder or the like is used for the bump. In order to achieve both the narrow pitch of the bump and the reliability, a metal pillar, particularly a bump in which solder is formed on a copper pillar is preferable. The material of the solder is not particularly limited, but it is preferable to use a lead-free solder such as SnAgCu-based, SnCu-based, SnAg-based, SnAgCuBi-based, SnZnBi-based, SnAgInBi-based from the viewpoint of influence on the human body and the environment. Moreover, it is preferable that the shape of the solder is hemispherical from the viewpoint that the resin or filler is difficult to bite between the bump and the pad.

半導体チップにあるバンプの高さはすべて均等に揃っていることが好ましく、バンプ高さのバラツキは2μm以下であることが好ましい。   It is preferable that the bumps on the semiconductor chip have all the same height, and the variation in the bump height is preferably 2 μm or less.

本発明の半導体装置の製造方法において用いられる基板としては、シリコン基板、TSV構造を有する半導体チップや半導体ウェハ、セラミックス類、化合物半導体、有機系回路基板、無機系回路基板、およびこれらの基板に回路の構成材料が配置されたものが挙げられる。有機系回路基板の例としては、ガラス布・エポキシ銅張積層板などのガラス基材銅張積層板、ガラス不織布・エポキシ銅張積層板などのコンポジット銅張積層板、ポリエーテルイミド樹脂基板、ポリエーテルケトン樹脂基板、ポリサルフォン系樹脂基板などの耐熱・熱可塑性基板、ポリエステル銅張フィルム基板、ポリイミド銅張フィルム基板などのフレキシブル基板が挙げられる。無機系回路基板としては、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板、炭化ケイ素基板などのセラミック基板、アルミニウムベース基板、鉄ベース基板などの金属系基板が例として挙げられる。   As a substrate used in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a silicon substrate, a semiconductor chip or semiconductor wafer having a TSV structure, ceramics, a compound semiconductor, an organic circuit substrate, an inorganic circuit substrate, and a circuit on these substrates are used. The one in which the constituent materials are arranged. Examples of organic circuit boards include glass-based copper-clad laminates such as glass cloth / epoxy copper-clad laminates, composite copper-clad laminates such as glass nonwoven fabrics / epoxy copper-clad laminates, polyetherimide resin substrates, Examples include heat-resistant / thermoplastic substrates such as ether ketone resin substrates and polysulfone resin substrates, polyester copper-clad film substrates, and polyimide copper-clad film substrates. Examples of the inorganic circuit board include ceramic substrates such as an alumina substrate, an aluminum nitride substrate, and a silicon carbide substrate, and metal substrates such as an aluminum base substrate and an iron base substrate.

回路の構成材料の例は、銀、金、銅、アルミニウムなどの金属を含有する導体、無機系酸化物などを含有する抵抗体、ガラス系材料および/または樹脂などを含有する低誘電体、樹脂や高誘電率無機粒子などを含有する高誘電体、ガラス系材料などを含有する絶縁体などが挙げられる。   Examples of circuit constituent materials include conductors containing metals such as silver, gold, copper, and aluminum, resistors containing inorganic oxides, low dielectrics and resins containing glass materials and / or resins, etc. And high dielectric materials containing high dielectric constant inorganic particles, insulators containing glass-based materials, and the like.

本発明の半導体装置の製造方法において用いられる基板は、半導体チップのバンプの位置に対応した電極パッドを有する。電極パッドは、平坦な形状でもよいし、いわゆるピラー形状(柱状)の突起であってもよい。また、円形、四角形、八角形などの多角形のいずれでもよい。電極パッドの材質に特に制限は無く、アルミニウム、銅、チタン、タングステン、クロム、ニッケル、金、すず、はんだ、それらを用いた合金など、半導体装置において一般的に用い得る金属を使用することができ、複数の金属を積層することもできる。電極パッドもバンプと同様、高さのバラツキは2μm以下であることが好ましい。   The substrate used in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention has electrode pads corresponding to the positions of the bumps of the semiconductor chip. The electrode pad may be flat or may be a so-called pillar-shaped (columnar) protrusion. Moreover, any of polygons, such as a circle, a rectangle, and an octagon, may be sufficient. There are no particular restrictions on the material of the electrode pad, and metals that can be generally used in semiconductor devices such as aluminum, copper, titanium, tungsten, chromium, nickel, gold, tin, solder, and alloys using them can be used. A plurality of metals can be laminated. As with the bump, the electrode pad preferably has a height variation of 2 μm or less.

本発明で用いられる熱硬化性接着剤フィルムは、絶縁性樹脂のみからなるものであってもよいし、絶縁性樹脂に他の成分が含まれているものであってもよい。また、複数の種類の絶縁性樹脂を混合してもよい。絶縁性樹脂としては、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂などを用いることができるが、これらに限らない。エポキシ樹脂などの硬化剤や、イミダゾール、酸無水物などの硬化促進剤などをさらに含有していてもよい。硬化剤、硬化促進剤としては公知のものを用いることができる。   The thermosetting adhesive film used in the present invention may be composed only of an insulating resin, or may contain other components in the insulating resin. A plurality of types of insulating resins may be mixed. As the insulating resin, a polyimide resin, an epoxy resin, an acrylic resin, a phenoxy resin, a polyethersulfone resin, or the like can be used, but is not limited thereto. You may further contain hardening agents, such as an epoxy resin, hardening accelerators, such as imidazole and an acid anhydride. A well-known thing can be used as a hardening | curing agent and a hardening accelerator.

熱硬化性接着剤フィルムは、絶縁信頼性や温度サイクルに対する信頼性の観点から絶縁性無機フィラーを含むものが好ましい。ここでいう絶縁性無機フィラーとしては、シリカ、窒化ケイ素、アルミナ、窒化アルミ、酸化チタン、窒化チタン、チタン酸バリウムなどを用いることができる。   The thermosetting adhesive film preferably contains an insulating inorganic filler from the viewpoint of insulation reliability and reliability with respect to temperature cycles. As the insulating inorganic filler, silica, silicon nitride, alumina, aluminum nitride, titanium oxide, titanium nitride, barium titanate, or the like can be used.

また、必要に応じ架橋剤、界面活性剤、分散剤などが熱硬化性接着剤フィルムに含まれていてもよい。熱硬化性接着剤フィルムは感光性を有していてもよい。感光性を有する場合は、被膜の形成後またはシートの貼り付け後に露光、現像によりパターン加工を行い、バンプ形成部等の必要な部分を開口させることができる。   Moreover, a crosslinking agent, surfactant, a dispersing agent, etc. may be contained in the thermosetting adhesive film as needed. The thermosetting adhesive film may have photosensitivity. In the case of having photosensitivity, after forming a film or attaching a sheet, pattern processing can be performed by exposure and development to open a necessary portion such as a bump forming portion.

本発明で用いられる熱硬化性接着剤フィルムには、例えば特開2004−319823号公報、特開2008−94870号公報、特許3995022号公報、特開2009−262227号公報などに開示されている接着剤樹脂組成物を用いることができる。   Examples of the thermosetting adhesive film used in the present invention include those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-319823, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-94870, Japanese Patent No. 3995022, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-262227, and the like. An agent resin composition can be used.

熱硬化性接着剤フィルムの厚さに制限はなく、作製する半導体装置の仕様に応じて任意に調整することができるが、5μmから100μm程度が一般的である。   The thickness of the thermosetting adhesive film is not limited and can be arbitrarily adjusted according to the specifications of the semiconductor device to be manufactured, but is generally about 5 μm to 100 μm.

また本発明の半導体装置の製造方法においては、ボンディングツールの中心部の形状が長方形であって、中心部の各辺の長さが、半導体チップの対応する各辺の長さの90%以上、100%未満であることが好ましい。バンプの配置にもよるが、90%以上とすることでチップ端部のバンプに十分に熱を伝え、接続することができる。また100%未満とすることにより、半導体チップの外側にはみ出した接着剤がボンディングツールの熱により硬化しにくくなり、ボイドが排除されやすくなる。   In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the shape of the center portion of the bonding tool is rectangular, and the length of each side of the center portion is 90% or more of the length of each corresponding side of the semiconductor chip, Preferably it is less than 100%. Although it depends on the arrangement of the bumps, if it is 90% or more, heat can be sufficiently transferred to and connected to the bumps at the end of the chip. Moreover, by setting it to less than 100%, the adhesive protruding outside the semiconductor chip is hardly cured by the heat of the bonding tool, and voids are easily removed.

また、ボンディングツールへの接着剤の付着を防ぐため、防着フィルムを用いてもよい。防着フィルムに特に制限はないが、フッ素樹脂フィルム、ポリイミドフィルムなどの耐熱樹脂フィルムや、アルミ箔、銅箔などの金属箔等を使用することができる。   Moreover, in order to prevent adhesion of the adhesive to the bonding tool, a deposition film may be used. Although there is no restriction | limiting in particular in a deposition film, Metal foil, such as heat resistant resin films, such as a fluororesin film and a polyimide film, aluminum foil, copper foil, etc. can be used.

本発明の半導体装置の製造方法では、上記の工程の後、追加キュアを行ってもよい。追加キュアの条件は、用いる熱硬化性接着剤フィルムの特性に応じて任意に設定することができる。   In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, additional curing may be performed after the above steps. The conditions for the additional curing can be arbitrarily set according to the characteristics of the thermosetting adhesive film to be used.

以下、本発明のボンディングツールおよびこれを用いた半導体装置の製造方法についてより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, although the bonding tool of this invention and the manufacturing method of a semiconductor device using the same are demonstrated more concretely, this invention is not limited to these.

以下実施例等をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。実施例1〜4、比較例1、2に用いた材料と評価方法を下記に示す。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples and the like, but the present invention is not limited to these examples. The materials and evaluation methods used in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 are shown below.

<ボンディングツール>
図4記載の本発明のボンディングツール1、2と、図5記載の一般的なボンディングツール3を用いた。なお図4、図5において、それぞれの図の上部に記載したものは断面図を、それぞれの図の下部に記載したものは平面図を示す。なお、ボンディングツール1に用いたステンレス鋼SUS304の熱伝導率は16.7W/mK、ボンディングツール2に用いたフッ素樹脂(PTFE)の熱伝導率は0.25W/mK、ボンディングツール1から3の窒化アルミの熱伝導率は170W/mKである。
<Bonding tool>
The bonding tools 1 and 2 of the present invention shown in FIG. 4 and the general bonding tool 3 shown in FIG. 5 were used. In FIGS. 4 and 5, the upper part of each figure shows a cross-sectional view, and the lower part of each figure shows a plan view. The thermal conductivity of the stainless steel SUS304 used for the bonding tool 1 is 16.7 W / mK, the thermal conductivity of the fluororesin (PTFE) used for the bonding tool 2 is 0.25 W / mK, and the bonding tools 1 to 3 The thermal conductivity of aluminum nitride is 170 W / mK.

<半導体チップの構造>
シリコン基板上の酸化膜上に厚さ1μmのアルミニウム配線が形成され、その上に形成された厚さ1μmの窒化シリコン絶縁膜の開口部にクロムが形成され、銅の高さ10μmのポストと5μmのはんだ(SnAg)が形成された半導体チップを作製した。バンプ径は、25、30、35、40μm、バンプピッチは、それぞれのバンプ径に対して75、80、85、90μmのものが形成されている。また、バンプ数は、各ピッチに対して、138個、150個、162個、174個形成されている。基板への実装後に、各バンプ構造に対して接続抵抗が測定できるようアルミニウム配線がパターニングされている。チップサイズは、7mm×7mm、チップ厚は100μmである。
<Semiconductor chip structure>
An aluminum wiring having a thickness of 1 μm is formed on an oxide film on a silicon substrate, chromium is formed in an opening of a silicon nitride insulating film having a thickness of 1 μm formed thereon, a post having a height of 10 μm and a copper of 5 μm. A semiconductor chip on which the solder (SnAg) was formed was produced. The bump diameter is 25, 30, 35, 40 μm, and the bump pitch is 75, 80, 85, 90 μm for each bump diameter. Further, 138, 150, 162, and 174 bumps are formed for each pitch. The aluminum wiring is patterned so that the connection resistance can be measured for each bump structure after mounting on the substrate. The chip size is 7 mm × 7 mm, and the chip thickness is 100 μm.

<基板>
基板として、シリコン基板(厚さ100μm)の酸化膜上に厚さ1μmのアルミニウム配線が形成され、その上に形成された厚さ1μmの窒化シリコン絶縁膜の開口部にクロムが形成され、その上に形成された銅(膜厚5μm)にニッケルと金(膜厚1μm)を形成した電極パッドを有するチップを作製した。電極パッドは全て半導体チップのバンプに対応するよう形成されており、電極パッドの径も等しく形成されている。上記半導体チップを実装することにより、ディジーチェーンを形成し、引き出し電極を通じてバンプと電極パッドとの接合抵抗が測定できる。基板サイズは、12mm×12mm、基板厚は100μmであり、チップが搭載されていない領域にディジーチェーンの導通抵抗を測定するための2mm角の引き出し電極のパッドが形成されている。
<Board>
As a substrate, an aluminum wiring having a thickness of 1 μm is formed on an oxide film of a silicon substrate (thickness of 100 μm), and chromium is formed in an opening of a silicon nitride insulating film having a thickness of 1 μm formed thereon. A chip having an electrode pad in which nickel and gold (film thickness: 1 μm) were formed on copper (film thickness: 5 μm) formed on was prepared. The electrode pads are all formed so as to correspond to the bumps of the semiconductor chip, and the electrode pads have the same diameter. By mounting the semiconductor chip, a daisy chain is formed, and the junction resistance between the bump and the electrode pad can be measured through the lead electrode. The substrate size is 12 mm × 12 mm, the substrate thickness is 100 μm, and a 2 mm square lead electrode pad for measuring the conduction resistance of the daisy chain is formed in a region where no chip is mounted.

<熱硬化性接着剤フィルム>
合成例1 有機溶剤可溶性ポリイミドの合成
乾燥窒素気流下、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(以下、BAHFとする)24.54g(0.067モル)、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(以下、SiDAとする)4.97g(0.02モル)、末端封止剤として、アニリン1.86g(0.02モル)をN−メチルピロリドン(以下、NMPとする)80gに溶解させた。ここにビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物(以下、ODPAとする)31.02g(0.1モル)をNMP20gとともに加えて、20℃で1時間反応させ、次いで50℃で4時間撹拌した。その後、キシレンを15g添加し、水をキシレンとともに共沸させながら、180℃で5時間攪拌した。攪拌終了後、溶液を水3Lに投入して白色沈殿したポリマーを得た。この沈殿をろ過して回収し、水で3回洗浄した後、真空乾燥機を用いて80℃、20時間乾燥した。得られたポリマー固体の赤外吸収スペクトルを測定したところ、1780cm−1付近、1377cm−1付近にポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピークが検出された。このようにして有機溶剤可溶性ポリイミドを得た。
<Thermosetting adhesive film>
Synthesis Example 1 Synthesis of Organic Solvent-Soluble Polyimide Under a nitrogen stream, 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane (hereinafter referred to as BAHF) 24.54 g (0.067 mol), 1 , 3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane (hereinafter referred to as SiDA) 4.97 g (0.02 mol), and 1.86 g (0.02 mol) of aniline as an end-capping agent were added N- It was dissolved in 80 g of methylpyrrolidone (hereinafter referred to as NMP). Here, 31.02 g (0.1 mol) of bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride (hereinafter referred to as ODPA) was added together with 20 g of NMP and reacted at 20 ° C. for 1 hour, and then at 50 ° C. Stir for 4 hours. Thereafter, 15 g of xylene was added, and the mixture was stirred at 180 ° C. for 5 hours while water was azeotroped with xylene. After the stirring was completed, the solution was poured into 3 L of water to obtain a white precipitated polymer. The precipitate was collected by filtration, washed with water three times, and then dried at 80 ° C. for 20 hours using a vacuum dryer. When the resulting measuring the infrared absorption spectrum of the polymer solids, 1780 cm around -1, absorption peaks of an imide structure caused by a polyimide was detected near 1377 cm -1. In this way, an organic solvent-soluble polyimide was obtained.

<固形エポキシ化合物>
157S70(商品名、三菱化学(株)製)
EP1032H60(商品名、三菱化学(株)製)
<液状エポキシ化合物>
EP828(商品名、三菱化学(株)製)
<硬化促進剤>
イミダゾール系硬化促進剤 キュアゾール2PHZ(商品名、四国化成工業(株)製)
マイクロカプセル型硬化促進剤 ノバキュアHX−3792(商品名、旭化成イーマテリアルズ(株)製)ノバキュアHX−3792は、マイクロカプセル型硬化促進剤/液状ビスフェノールA型エポキシ化合物を重量比1/2の割合で含有する。
<Solid epoxy compound>
157S70 (trade name, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
EP1032H60 (trade name, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
<Liquid epoxy compound>
EP828 (trade name, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
<Curing accelerator>
Imidazole-based curing accelerator Curesol 2PHZ (trade name, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.)
Microcapsule type curing accelerator NovaCure HX-3792 (trade name, manufactured by Asahi Kasei E-Materials Co., Ltd.) NovaCure HX-3792 is a ratio of weight ratio of microcapsule type curing accelerator / liquid bisphenol A type epoxy compound to 1/2. Contains.

<フィラー>
SO−E2(商品名、アドマテックス(株)製、球形シリカ粒子、平均粒子径0.5μm)
SE6050(商品名、アドマテックス(株)製、球形シリカ粒子、平均粒子径2μm)
<その他樹脂および添加剤>
フェノキシ樹脂FX293(商品名、東都化成株式会社製)
○熱硬化性接着剤フィルム積層体Aの作製
合成例1で得た有機溶剤可溶性ポリイミドを25g、固形エポキシ化合物157S70を20g、硬化促進剤HX−3792を45g、フィラーSO−E2を90g、溶剤メチルイソブチルケトン80gを調合し、ボールミルを用いてフィラーおよび硬化促進剤粒子の分散処理を行った。得られた樹脂組成物ワニスを、スリットダイコーター(塗工機)を用いて剥離性基材である厚さ75μmのポリエチレンテレフタレートフィルム、セラピールHP2(U)(商品名、東レフィルム加工(株)製、非シリコーン系、重剥離グレード)の処理面に塗布し、80℃で10分間乾燥を行って積層体Aを得た。乾燥後の熱硬化性接着剤フィルムの厚みは25μmとした。
<Filler>
SO-E2 (trade name, manufactured by Admatechs Co., Ltd., spherical silica particles, average particle size 0.5 μm)
SE6050 (trade name, manufactured by Admatechs Co., Ltd., spherical silica particles, average particle size 2 μm)
<Other resins and additives>
Phenoxy resin FX293 (trade name, manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.)
Preparation of thermosetting adhesive film laminate A 25 g of organic solvent-soluble polyimide obtained in Synthesis Example 1, 20 g of solid epoxy compound 157S70, 45 g of curing accelerator HX-3792, 90 g of filler SO-E2, solvent methyl 80 g of isobutyl ketone was prepared, and a filler and curing accelerator particles were dispersed using a ball mill. The obtained resin composition varnish was peeled off using a slit die coater (coating machine), and a 75 μm thick polyethylene terephthalate film, Therapy HP2 (U) (trade name, manufactured by Toray Film Processing Co., Ltd.) , Non-silicone, heavy release grade), and dried at 80 ° C. for 10 minutes to obtain a laminate A. The thickness of the thermosetting adhesive film after drying was 25 μm.

○熱硬化性接着剤フィルム積層体Bの作製
フェノキシ樹脂FX293 25重量部、エポキシ化合物として、固形多官能エポキシ樹脂EP1032H60を30重量部及び液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂EP828を45重量部、硬化促進剤として、キュアゾール2PHZを3重量部、球状シリカフィラーとしてSE6050を100質量部をトルエン−酢酸エチル溶媒中に固形分濃度が60重量%になるように調合し、ボールミルを用いてフィラーおよび硬化促進剤粒子の分散処理を行った。得られた樹脂組成物ワニスを、スリットダイコーター(塗工機)を用いて剥離性基材である厚さ75μmのポリエチレンテレフタレートフィルム、セラピールHP2(U)(商品名、東レフィルム加工(株)製、非シリコーン系、重剥離グレード)の処理面に塗布し、80℃で10分間乾燥を行って積層体Bを得た。乾燥後の実装用接着シートの厚みは25μmとした。
Preparation of thermosetting adhesive film laminate B 25 parts by weight of phenoxy resin FX293, 30 parts by weight of solid polyfunctional epoxy resin EP1032H60 and 45 parts by weight of liquid bisphenol A type epoxy resin EP828 as an epoxy compound, as a curing accelerator 3 parts by weight of Curazole 2PHZ and 100 parts by weight of SE6050 as a spherical silica filler were prepared in a toluene-ethyl acetate solvent so that the solid concentration was 60% by weight. Distributed processing was performed. The obtained resin composition varnish was peeled off using a slit die coater (coating machine), and a 75 μm thick polyethylene terephthalate film, Therapy HP2 (U) (trade name, manufactured by Toray Film Processing Co., Ltd.) , Non-silicone, heavy release grade), and dried at 80 ° C. for 10 minutes to obtain a laminate B. The thickness of the mounting adhesive sheet after drying was 25 μm.

<熱硬化性接着剤フィルムの基板へのラミネート>
得られた積層体を、ピナクル刃を用いて打ち抜いて、7.5mm角の実装用接着シートとベースフィルムの積層体を得た。
<Lamination of thermosetting adhesive film to substrate>
The obtained laminate was punched out using a pinnacle blade to obtain a laminate of a 7.5 mm square mounting adhesive sheet and a base film.

この積層体を、実装用接着シート面が配線基板に接するように半導体チップの実装位置にセットし、真空加圧ラミネーター(ニチゴー・モートン株式会社製、CVP300等)にて真空ラミネートし、そののち、ベースフィルムを剥離して実装用接着シート付配線基板を得た。ラミネート温度は80℃、ラミネート時の真空度は100Pa以下、貼付け時の圧力は0.3MPaとした。   This laminated body is set at the mounting position of the semiconductor chip so that the mounting adhesive sheet surface is in contact with the wiring board, and is vacuum laminated with a vacuum pressure laminator (manufactured by Nichigo Morton Co., Ltd., CVP300). The base film was peeled off to obtain a wiring board with an adhesive sheet for mounting. The lamination temperature was 80 ° C., the degree of vacuum during lamination was 100 Pa or less, and the pressure during application was 0.3 MPa.

<ボンディング>
ボンディング装置(東レエンジニアリング(株)製、FC3000S)を用い、半導体チップのバンプと基板上の電極パッドが所定の位置に重なるように位置あわせを行ったのち、熱圧着を行ってボンディングサンプルを作製した。それぞれの実施例、比較例で使用したボンディングツールは表1に記載した。基板ステージ温度は80℃とし、温度140℃、圧力30N/チップ、2秒間仮圧着したのち、ボンディングツールを約100℃/秒で昇温させ、温度260℃、圧力60N/チップで10秒間本圧着を行ってボンディングサンプルを得た。なお、ボンディングツール1および3については、ボンディングツールへ接着剤が付着してボンディングサンプルが取り外せなくなることを防ぐため、厚さ15μmのフッ素樹脂(PTFE)製防着フィルムを用いた。防着フィルムにはチップ吸着のための穴を開け、ボンディングツールと半導体チップの間にシワ無く挟み込んだ。
<Bonding>
Using a bonding apparatus (Toray Engineering Co., Ltd., FC3000S), alignment was performed so that the bumps of the semiconductor chip and the electrode pads on the substrate overlapped with predetermined positions, and then thermocompression bonding was performed to prepare a bonding sample. . The bonding tools used in each example and comparative example are listed in Table 1. The substrate stage temperature is 80 ° C., the temperature is 140 ° C., pressure 30 N / chip, and pre-bonded for 2 seconds. A bonding sample was obtained. For bonding tools 1 and 3, a 15 μm-thick fluororesin (PTFE) deposition film was used in order to prevent the adhesive sample from adhering to the bonding tool and making it impossible to remove the bonding sample. A hole for chip adsorption was made in the adhesion-preventing film, and it was sandwiched between the bonding tool and the semiconductor chip without wrinkles.

<実装性評価>
実装サンプルのボイド、導通、接合断面を以下手順で評価した。
<Mountability evaluation>
The voids, continuity, and bonding cross section of the mounting sample were evaluated by the following procedure.

1.ボイド評価
ボイド評価は、各サンプルを半導体チップ面から平行研磨して半導体チップを削り取り、熱硬化性接着剤フィルムを光学顕微鏡で観察してボイド数を数えた。同一条件のボンディングサンプル5個の平均ボイド数1以下のものを◎、5以下のものを○、6以上のものを×と判定した。
1. Void Evaluation In the void evaluation, each sample was polished in parallel from the semiconductor chip surface to scrape the semiconductor chip, and the number of voids was counted by observing the thermosetting adhesive film with an optical microscope. Five bonding samples under the same conditions were judged as ◎ when the average number of voids was 1 or less, ◯ when 5 or less, and × when 6 or more.

2.導通評価
各実施例の評価で用いた半導体チップと基板は、各バンプピッチに対して、それぞれ138個、150個、162個、174個形成の接続部分を介して電気的に接続されるよう設計されている。バンプと電極パッドが一つでも接触していない部分があれば、接続不良となる。ここでは、DIGITAL VOLTMETER(HEWLETT PACKARD社製、3455A)の測定端子を接続し、その抵抗値を測定した。抵抗値はバンプと電極パッドの接続部分だけでなく、半導体チップ内部の抵抗やリード電極の値を含むものである。各バンプピッチのディジーチェーンに対して、それぞれ測定した抵抗値が全て100kΩ未満であるか否かを判定した。同一条件のボンディングサンプル5個について、5サンプルいずれも測定したディジーチェーンの抵抗値が全て100kΩ未満であった場合を◎、ディジーチェーンの抵抗値が100kΩ以上となるものが2サンプル以下の場合を○、ディジーチェーンの抵抗値が100kΩ以上となるものが3サンプル以上の場合を×と判定した。
2. Conductivity evaluation The semiconductor chip and the substrate used in the evaluation of each example are designed to be electrically connected to each bump pitch via connecting portions of 138, 150, 162, and 174, respectively. Has been. If there is a portion where even one bump and electrode pad are not in contact with each other, connection failure occurs. Here, the measurement terminal of DIGITAL VOLMETER (made by HEWLETT PACKARD, 3455A) was connected, and the resistance value was measured. The resistance value includes not only the connection portion between the bump and the electrode pad but also the resistance inside the semiconductor chip and the value of the lead electrode. It was determined whether or not all measured resistance values were less than 100 kΩ for each bump pitch daisy chain. For all five bonding samples under the same conditions, ◎ when the resistance value of all 5 samples is less than 100 kΩ, ◎ when the resistance value of daisy chain is 100 kΩ or more is less than 2 samples The case where the resistance value of the daisy chain was 100 kΩ or more was 3 or more was determined as x.

Figure 2014056908
Figure 2014056908

10 熱伝導率50W/mK以上1000W/mK以下の中心部
11 熱伝導率50W/mK未満の外周部
12 半導体チップの吸着面
13 ボンディングヘッドへの取り付け面
14 チップ吸着穴
15 半導体チップ
16 熱硬化性接着剤フィルム
17 回路基板
18 ボイド
19 窒化アルミ
20 ステンレス鋼(SUS304)
21 フッ素樹脂(PTFE)
10 Central part 11 having a thermal conductivity of 50 W / mK or more and 1000 W / mK or less 11 An outer peripheral part 12 having a thermal conductivity of less than 50 W / mK 12 A suction surface 13 of a semiconductor chip 14 A mounting face 14 to a bonding head A chip suction hole 15 A semiconductor chip 16 Thermosetting Adhesive film 17 Circuit board 18 Void 19 Aluminum nitride 20 Stainless steel (SUS304)
21 Fluororesin (PTFE)

Claims (5)

半導体チップの吸着面が、熱伝導率50W/mK以上1000W/mK以下の中心部と、熱伝導率50W/mK未満の外周部で構成されており、かつ中心部の熱伝導率が外周部の熱伝導率より50W/mK以上大きいことを特徴とするボンディングツール。 The adsorption surface of the semiconductor chip is composed of a central part with a thermal conductivity of 50 W / mK or more and 1000 W / mK or less and an outer peripheral part with a thermal conductivity of less than 50 W / mK, and the thermal conductivity of the central part is that of the outer peripheral part. A bonding tool characterized by being 50 W / mK or more larger than thermal conductivity. 外周部の熱伝導率が5W/mK以下であることを特徴とする請求項1記載のボンディングツール。 The bonding tool according to claim 1, wherein the outer peripheral portion has a thermal conductivity of 5 W / mK or less. 外周部にフッ素樹脂を用いることを特徴とする請求項1または2記載のボンディングツール。 The bonding tool according to claim 1, wherein a fluororesin is used for the outer peripheral portion. 電極を有する回路基板とバンプを有する半導体チップを熱圧着する半導体装置の製造方法であって、前記回路基板の電極部分および/または前記半導体チップのバンプ部分にはんだを有しており、
(A)前記回路基板の電極を有する面に、熱硬化性接着剤フィルムをラミネートする工程、
(B)請求項1〜3のいずれか記載のボンディングツールを用いて、前記半導体チップのバンプ側の面を前記回路基板の電極側の面と合わせて熱圧着し、はんだ接合と接着剤フィルムの硬化を行う工程、
をこの順に有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device in which a circuit board having an electrode and a semiconductor chip having a bump are thermocompression bonded, the electrode part of the circuit board and / or the bump part of the semiconductor chip having solder,
(A) Laminating a thermosetting adhesive film on the surface of the circuit board having the electrodes,
(B) Using the bonding tool according to any one of claims 1 to 3, the bump-side surface of the semiconductor chip is thermocompression-bonded with the electrode-side surface of the circuit board, and solder bonding and adhesive film A step of curing,
In this order, a method for manufacturing a semiconductor device.
前記ボンディングツールの中心部の形状が長方形であって、中心部の各辺の長さが、半導体チップの対応する各辺の長さの90%以上、100%未満であることを特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造方法。 The shape of the center portion of the bonding tool is a rectangle, and the length of each side of the center portion is 90% or more and less than 100% of the length of each corresponding side of the semiconductor chip. Item 5. A method for manufacturing a semiconductor device according to Item 4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017107926A (en) * 2015-12-08 2017-06-15 株式会社新川 Electronic component mounting device
TWI655699B (en) * 2015-12-08 2019-04-01 日商新川股份有限公司 Electronic component mounting device

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