JP2020021966A - Joint method of semiconductor chip and joint device of semiconductor chip - Google Patents

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Abstract

To provide a joint method of a semiconductor chip capable of mounting the chip on a board while restraining heat deformation of the semiconductor chip.SOLUTION: In a joint method of a chip, a holding mechanism holds a second region, around a first region of a sheet, where the reverse face of the chip is bonded. Relative position of the holding mechanism can be changed for the sheet, in a direction not perpendicular to the front face of the board. In the joint method of the chip, the reverse face of the chip is pressed via the region and the front face of the chip is bonded to the front face of the board, in a state where the second region in the sheet is held by the holding mechanism. In the joint method of the chip, adhesion force to the reverse face of the chip is lowered in the first region of the sheet. In the joint method of the chip, pressing of the reverse face of the chip via the first region of the sheet is released in a state where the adhesion force to the reverse face of the chip is lowered, and the sheet is exfoliated from the reverse face of the chip.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

実施形態は、半導体チップの接合方法及び半導体チップの接合装置に関する。   Embodiments relate to a method for bonding semiconductor chips and a device for bonding semiconductor chips.

半導体装置を得るために、半導体チップが基板上に搭載・接合されることがある。このとき、半導体チップの熱変形を抑制したり、半導体チップと基板との熱膨張率の差に起因した接合の位置ずれを抑制しながら半導体チップを基板上に搭載させることが望まれる。   In order to obtain a semiconductor device, a semiconductor chip may be mounted and bonded on a substrate. At this time, it is desired that the semiconductor chip be mounted on the substrate while suppressing thermal deformation of the semiconductor chip and suppressing displacement of a joint caused by a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor chip and the substrate.

特表2008−535275号公報JP 2008-535275 A 特開2014−103291号公報JP 2014-103291 A

一つの実施形態は、半導体チップの熱変形を抑制したり半導体チップと基板との熱膨張率の差に起因した接合の位置ずれや接合後の残留応力を抑制・低減しながら半導体チップを基板上に搭載できる半導体チップの接合方法及び半導体チップの接合装置を提供することを目的とする。   In one embodiment, a semiconductor chip is placed on a substrate while suppressing thermal deformation of the semiconductor chip and suppressing / reducing bonding displacement and residual stress after bonding due to a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor chip and the substrate. It is an object of the present invention to provide a semiconductor chip bonding method and a semiconductor chip bonding apparatus that can be mounted on a semiconductor chip.

一つの実施形態によれば、チップの接合方法が提供される。チップの接合方法では、保持機構によって、シートにおけるチップの裏面が接着された第1の領域の周囲の第2の領域を保持する。保持機構は、基板の表面に垂直でない方向に、シートに対して相対的な位置が変更可能である。チップの接合方法では、シートにおける第2の領域が保持機構で保持された状態で第1の領域を介してチップの裏面を押圧してチップの表面を基板の表面に密着させる。チップの接合方法では、シートの第1の領域におけるチップの裏面への接着力を低下させる。チップの接合方法では、チップの裏面への接着力が低下された状態でシートの第1の領域を介したチップの裏面の押圧を解除し、シートをチップの裏面から剥離する。   According to one embodiment, a method for bonding chips is provided. In the chip joining method, the holding mechanism holds the second region around the first region of the sheet to which the back surface of the chip is adhered. The holding mechanism can change its position relative to the sheet in a direction that is not perpendicular to the surface of the substrate. In the chip bonding method, the back surface of the chip is pressed through the first region while the second region of the sheet is held by the holding mechanism, and the surface of the chip is brought into close contact with the surface of the substrate. In the chip bonding method, the adhesive strength to the back surface of the chip in the first region of the sheet is reduced. In the chip bonding method, the pressing of the chip back surface through the first region of the sheet is released in a state where the adhesive force to the chip back surface is reduced, and the sheet is peeled from the chip back surface.

実施形態にかかる半導体チップの接合方法を示す断面図。FIG. 4 is an exemplary sectional view showing the method of bonding semiconductor chips according to the embodiment; 実施形態にかかる半導体チップの接合装置の構成を示す断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a semiconductor chip bonding apparatus according to an embodiment. 実施形態にかかる半導体チップの接合方法を示す断面図。FIG. 4 is an exemplary sectional view showing the method of bonding semiconductor chips according to the embodiment; 実施形態にかかる半導体チップの接合方法を示す断面図。FIG. 4 is an exemplary sectional view showing the method of bonding semiconductor chips according to the embodiment; 実施形態にかかる半導体チップの接合方法を示す断面図。FIG. 4 is an exemplary sectional view showing the method of bonding semiconductor chips according to the embodiment; 実施形態におけるプラズマ活性化接合のメカニズムを示す説明図。FIG. 4 is an explanatory view showing a mechanism of plasma activated bonding in the embodiment. 実施形態の変形例にかかる半導体チップの接合方法を示す断面図。Sectional drawing which shows the joining method of the semiconductor chip concerning the modification of embodiment.

以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる半導体チップの接合方法を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, a method for bonding semiconductor chips according to an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited by this embodiment.

(実施形態)
実施形態にかかる半導体チップの接合方法について説明する。半導体チップの接合方法は、半導体チップを基板上に搭載させるための方法である。
(Embodiment)
A method for bonding semiconductor chips according to the embodiment will be described. The semiconductor chip bonding method is a method for mounting a semiconductor chip on a substrate.

例えば、積層型のデバイスを得るためには、デバイスのパッケージング工程において、複数のチップを積層する必要がある。このとき、積層させるべき複数のチップにおいてチップサイズの異なるチップが混在している場合、2つの基板同士を接合させてから一括して個片化して積層型のデバイスを得ることが困難である。このため、2つの基板の一方の基板(半導体基板)を複数の半導体チップに個片化してから半導体チップを他方の基板上に搭載する必要がある。   For example, in order to obtain a stacked device, it is necessary to stack a plurality of chips in a device packaging process. At this time, when chips having different chip sizes are mixed in a plurality of chips to be stacked, it is difficult to obtain a stacked device by joining the two substrates and then collectively separating the chips. Therefore, it is necessary to divide one substrate (semiconductor substrate) of the two substrates into a plurality of semiconductor chips and then mount the semiconductor chip on the other substrate.

あるいは、光デバイスを得るためには、光素子をテンプレート基板上に積層する必要がある。このとき、複数の光素子に個片化させるべき光素子用の基板と複数のテンプレート基板に個片化されるべきテンプレート基板用の基板との基板サイズが異なる場合、2つの基板同士を接合させると、光デバイスを得ることに寄与しない無駄な領域が発生する。このため、2つの基板の一方の光素子用の基板(半導体基板)を複数の半導体チップに個片化してからチップを他方の基板上に搭載する必要がある。   Alternatively, in order to obtain an optical device, it is necessary to laminate an optical element on a template substrate. At this time, when the substrate size of the optical element substrate to be divided into a plurality of optical elements and the substrate for the template substrate to be divided into a plurality of template substrates are different, the two substrates are joined to each other. Then, a useless area that does not contribute to obtaining an optical device is generated. For this reason, it is necessary to divide one optical element substrate (semiconductor substrate) of the two substrates into a plurality of semiconductor chips and then mount the chips on the other substrate.

このとき、仮に、半導体チップのパッド電極と基板のパッド電極との間にハンダバンプを介在させて導通を取る場合を考える。   At this time, let us consider a case where conduction is established by interposing a solder bump between the pad electrode of the semiconductor chip and the pad electrode of the substrate.

この場合、半導体チップのパッド電極と基板のパッド電極とのそれぞれにハンダバンプをハンダ接合するために、半導体チップ及び基板を高温(例えば、350〜400℃)に加熱する必要があるので、半導体チップ及び基板が熱変形する可能性がある。半導体チップ及び基板が互いに熱膨張率の異なる材料で形成されている場合、半導体チップ及び基板が熱変形すると、半導体チップのパッド電極と基板のパッド電極との接合の位置合わせ精度が低下しやすく互いに導通が取れなくなる可能性がある。   In this case, it is necessary to heat the semiconductor chip and the substrate to a high temperature (for example, 350 to 400 ° C.) in order to solder-bond the solder bumps to the pad electrodes of the semiconductor chip and the pad electrodes of the substrate. The substrate may be thermally deformed. When the semiconductor chip and the substrate are formed of materials having different coefficients of thermal expansion from each other, if the semiconductor chip and the substrate are thermally deformed, the alignment accuracy of the bonding between the pad electrode of the semiconductor chip and the pad electrode of the substrate is likely to be reduced, and the semiconductor chip and the substrate are likely to be mutually deformed. There is a possibility that conduction cannot be established.

本実施形態では、図1〜図5に示すように、半導体チップの基板へのプラズマ活性化接合(Plasma Activated Bonding)することで、半導体チップを基板上に常温で搭載させる。すなわち、半導体チップの表面と基板の表面とをそれぞれプラズマにより活性化して半導体チップを基板に密着させることで、半導体チップを基板上に常温で仮接合させる。その後、半導体チップを加熱加圧して基板に本接合させる。基板上における半導体チップの接合位置は仮接合でほぼ固定できるので、本接合では、半導体チップの接合の位置合わせ精度を容易に向上できる。   In this embodiment, as shown in FIGS. 1 to 5, the semiconductor chip is mounted on the substrate at room temperature by plasma-activated bonding of the semiconductor chip to the substrate. That is, the surface of the semiconductor chip and the surface of the substrate are activated by plasma, respectively, and the semiconductor chip is brought into close contact with the substrate, whereby the semiconductor chip is temporarily bonded to the substrate at room temperature. Thereafter, the semiconductor chip is heated and pressurized to be permanently bonded to the substrate. Since the bonding position of the semiconductor chip on the substrate can be substantially fixed by the temporary bonding, the accuracy of the alignment of the bonding of the semiconductor chip can be easily improved in the main bonding.

なお、上記のハンダバップを用いた半導体チップと基板との接合のように半導体チップと基板との間に電気的道通が必要な場合は、活性化する半導体チップと基板との表面の一部に導体電極を設けておき、プラズマ活性化による接合とは別に導体同士の電気的接続を取っても構わない。例えば、半導体チップ及び基板のそれぞれにおいて、表面に、絶縁膜(シリコン酸化膜)に囲まれたハンダ電極を用意しておく。半導体チップ及び基板のそれぞれにおける絶縁膜同士の接合後に加熱してハンダ電極を溶融させてハンダ電極同士を互いに接合させてもよい。   When electrical connection is required between the semiconductor chip and the substrate, as in the case of bonding the semiconductor chip and the substrate using the above-described solder vap, a part of the surface of the semiconductor chip and the substrate to be activated is provided. A conductor electrode may be provided, and electrical connection between conductors may be made separately from the joining by plasma activation. For example, a solder electrode surrounded by an insulating film (silicon oxide film) is prepared on the surface of each of the semiconductor chip and the substrate. After joining the insulating films of the semiconductor chip and the substrate, the solder electrodes may be heated to melt the solder electrodes, and the solder electrodes may be joined to each other.

図1(a)〜(g)、図3(a)〜(c)、図4(a)〜(c)は、半導体チップの接合方法を示す工程断面図である。図2(a)は、半導体チップの接合装置の構成を示す断面図である。図2(b)は、接合装置における押圧ヘッドの下面図である。   1 (a) to 1 (g), 3 (a) to 3 (c), and 4 (a) to 4 (c) are process cross-sectional views showing a method for bonding semiconductor chips. FIG. 2A is a cross-sectional view illustrating a configuration of a semiconductor chip bonding apparatus. FIG. 2B is a bottom view of the pressing head in the joining device.

なお、プラズマ活性化接合における活性化とは、半導体チップの表面と基板の表面とをそれぞれ水酸基で終端させ水分子が結合されやすい状態にすることを指すものとする。また、プラズマ活性化接合は、酸化膜接合(Oxide Bonding)、フュージョン接合(Fusion Bonding)、又は自発接合などと呼ばれることもある。   Note that activation in plasma-activated bonding refers to terminating the surface of the semiconductor chip and the surface of the substrate with hydroxyl groups, respectively, so that water molecules are easily bonded. Further, the plasma activated bonding is sometimes called oxide film bonding (Oxide Bonding), fusion bonding (Fusion Bonding), spontaneous bonding, or the like.

半導体チップの接合方法では、プラズマ活性化接合における仮接合の前処理として、図1(a)〜(d)に示す工程と図1(e)〜(g)に示す工程とが並行して行われる。   In the method of bonding semiconductor chips, the steps shown in FIGS. 1A to 1D and the steps shown in FIG. 1E to FIG. Will be

図1(a)に示す工程では、複数の半導体チップ11−1〜11−6(図1(b)参照)に個片化されるべき半導体基板10を準備する。半導体基板10における表面10a近傍の(パッド電極を除く)部分は、シリコン、シリコン酸化物、III−V族半導体、及びIII−V族半導体の酸化物のいずれかを主成分とする材料で形成されている。半導体基板10における表面10a近傍の部分がシリコン酸化物を主成分とする材料で形成されている場合、半導体基板10における表面10a近傍の部分より深い領域は、シリコンを主成分とする材料、もしくはIII−V族半導体を主成分とする材料で形成されていてもよい。半導体基板10における表面10a近傍の部分がIII−V族半導体の酸化物を主成分とする材料で形成されている場合、半導体基板10における表面10a近傍の部分より深い領域は、III−V族半導体を主成分とする材料で形成されていてもよい。III−V族半導体は、例えば、InP、GaAs、GaNを含む。   In the step shown in FIG. 1A, a semiconductor substrate 10 to be divided into a plurality of semiconductor chips 11-1 to 11-6 (see FIG. 1B) is prepared. The portion of the semiconductor substrate 10 near the surface 10a (excluding the pad electrode) is formed of a material mainly containing any of silicon, silicon oxide, a III-V semiconductor, and an oxide of a III-V semiconductor. ing. When the portion of the semiconductor substrate 10 near the surface 10a is formed of a material containing silicon oxide as a main component, a region deeper than the portion of the semiconductor substrate 10 near the surface 10a contains a material containing silicon as a main component or III. It may be formed of a material containing a group V semiconductor as a main component. When the portion of the semiconductor substrate 10 near the surface 10a is formed of a material mainly containing an oxide of a III-V semiconductor, the region of the semiconductor substrate 10 deeper than the portion near the surface 10a is a III-V semiconductor. May be formed of a material mainly containing. III-V semiconductors include, for example, InP, GaAs, and GaN.

半導体基板10における表面10aは、1nm以下、より好ましくは、0.3nm以下の平坦度を有することができる。仮に、表面10aの平坦度が0.3nm以下になると、個片化された各半導体チップ11の表面11aの平坦度も0.3nm以下になる。各半導体チップ11の表面11aの平坦度が0.3nm以下になると、本接合の工程(図5(d)に示す工程)において、半導体チップ11を基板20に仮接合した際に接合界面にボイド(エアギャップ)が形成され、本接合の接合強度が要求される強度に満たなくなることを抑制できる。   The surface 10a of the semiconductor substrate 10 can have a flatness of 1 nm or less, more preferably 0.3 nm or less. If the flatness of the surface 10a becomes 0.3 nm or less, the flatness of the surface 11a of each singulated semiconductor chip 11 also becomes 0.3 nm or less. When the flatness of the surface 11a of each semiconductor chip 11 becomes 0.3 nm or less, voids are formed at the bonding interface when the semiconductor chip 11 is temporarily bonded to the substrate 20 in the main bonding step (the step shown in FIG. 5D). (Air gap) is formed, and it can be suppressed that the joining strength of the main joining does not reach the required strength.

例えばCMP法などにより、半導体基板10の表面10aを研磨しておくことで、表面10aの平坦度を1nm以下にすることができ、あるいは、0.3nm以下にすることができる。   For example, by polishing the surface 10a of the semiconductor substrate 10 by a CMP method or the like, the flatness of the surface 10a can be reduced to 1 nm or less, or 0.3 nm or less.

次に、準備された半導体基板10の裏面10bを接着シート(ダイシングテープ)1の表面1aに貼り付ける。すなわち、半導体基板10は表面10aが露出された状態(フェイスアップの状態)で接着シート1に貼り付けられる。接着シート1は、その表面1aに接着剤が形成されている。接着剤は、例えば、UV硬化性を有する接着剤を用いることができる。接着シート1は、環状のフラットリング2の枠内に張られてフラットリング2に固定されている。接着シート1は、例えば、光透過性を有する透明樹脂で形成されている。   Next, the back surface 10b of the prepared semiconductor substrate 10 is attached to the front surface 1a of the adhesive sheet (dicing tape) 1. That is, the semiconductor substrate 10 is attached to the adhesive sheet 1 with the surface 10a exposed (face-up state). The adhesive sheet 1 has an adhesive formed on its surface 1a. As the adhesive, for example, an adhesive having UV curability can be used. The adhesive sheet 1 is stretched in the frame of the annular flat ring 2 and fixed to the flat ring 2. The adhesive sheet 1 is formed of, for example, a transparent resin having optical transparency.

図1(b)に示す工程では、半導体基板10を分割して、複数の半導体チップ11−1〜11−6に個片化する。例えば、半導体基板10をダイシングラインに沿ってダイシング加工する。ダイシング加工は、ダイシングラインに沿ってダイシングブレードで切削することで行ってもよい。このとき、水を細く噴射することにより形成したウォータージェットを切削箇所に導入しながらダイシングブレードで切削してもよい。これにより、切削屑(パーティクル)が半導体チップ11の表面11aに付着することを防止できる。あるいは、ダイシング加工は、ダイシングラインに沿ってレーザーを照射してレーザー加工することで行ってもよい。   In the step shown in FIG. 1B, the semiconductor substrate 10 is divided into individual semiconductor chips 11-1 to 11-6. For example, the semiconductor substrate 10 is diced along a dicing line. Dicing may be performed by cutting with a dicing blade along a dicing line. At this time, the water jet formed by finely spraying water may be cut with a dicing blade while being introduced into the cut portion. Thereby, it is possible to prevent cutting chips (particles) from adhering to the surface 11a of the semiconductor chip 11. Alternatively, the dicing may be performed by irradiating a laser along a dicing line to perform laser processing.

その後、接着シート1に裏面1b側からUV照射を行って、接着シート1の表面1aに形成されている接着剤を硬化させてその接着力を低下させる。   Thereafter, UV irradiation is performed on the adhesive sheet 1 from the back surface 1b side to cure the adhesive formed on the front surface 1a of the adhesive sheet 1 and reduce its adhesive force.

また、各半導体チップ11が接着シート1に貼り付けられた状態のまま、各半導体チップ11の表面11aに対して、洗浄(例えば、超音波洗浄)と乾燥処理とを順次に行う。これにより、各半導体チップ11の表面11aにパーティクルが付着している場合に、付着しているパーティクルを除去することができる。   In addition, cleaning (for example, ultrasonic cleaning) and a drying process are sequentially performed on the surface 11a of each semiconductor chip 11 while each semiconductor chip 11 is attached to the adhesive sheet 1. Accordingly, when particles are attached to the surface 11a of each semiconductor chip 11, the attached particles can be removed.

図1(c)に示す工程では、接着シート1上における複数の半導体チップ11−1〜11−6の間隔を広げる。   In the step shown in FIG. 1C, the interval between the plurality of semiconductor chips 11-1 to 11-6 on the adhesive sheet 1 is increased.

例えば、接着シート1をいったんフラットリング2から外してから、複数の半導体チップ11−1〜11−6が貼り付けられた状態のまま接着シート1を周囲に向けて広げるように引っ張る。これにより、隣接する半導体チップ11−1〜11−6の間隔を広げることができる。   For example, once the adhesive sheet 1 is detached from the flat ring 2, the adhesive sheet 1 is pulled toward the periphery while the plurality of semiconductor chips 11-1 to 11-6 are attached. Thereby, the interval between the adjacent semiconductor chips 11-1 to 11-6 can be increased.

このとき、図1(c)に示すように、隣接する半導体チップ11−1〜11−6の間隔を各半導体チップ11の厚みより大きく広げることができる。仮に、隣接する半導体チップ11−1〜11−6の間隔が各半導体チップ11の厚み以下である場合、半導体チップ11を接着シート1越しに押圧する工程(図5(a)に示す工程)において、押圧される半導体チップ11の側面11cが隣接する半導体チップ11の側面11cに接触して、パーティクルを発生させる可能性がある。発生したパーティクルが仮接合されるべき面に付着すると、半導体チップ11を基板20に仮接合した際に接合界面にパーティクルを起点としたボイド(エアギャップ)が形成され、仮接合の接合強度が要求される強度に満たなくなる可能性がある。例えば、直径1μmのパーティクルが接合面に介在すると、接合界面に沿った方向の幅が約1000μmのボイドが形成される可能性がある。   At this time, as shown in FIG. 1C, the interval between the adjacent semiconductor chips 11-1 to 11-6 can be made larger than the thickness of each semiconductor chip 11. If the interval between the adjacent semiconductor chips 11-1 to 11-6 is smaller than the thickness of each semiconductor chip 11, in the step of pressing the semiconductor chip 11 over the adhesive sheet 1 (the step shown in FIG. 5A). There is a possibility that the side surface 11c of the semiconductor chip 11 to be pressed comes into contact with the side surface 11c of the adjacent semiconductor chip 11 to generate particles. When the generated particles adhere to the surface to be temporarily bonded, voids (air gaps) starting from the particles are formed at the bonding interface when the semiconductor chip 11 is temporarily bonded to the substrate 20, and the bonding strength of the temporary bonding is required. May be less than the required strength. For example, when particles having a diameter of 1 μm intervene in the bonding surface, a void having a width of about 1000 μm in the direction along the bonding interface may be formed.

図1(d)に示す工程では、複数の半導体チップ11−1〜11−6の表面11aを一括して活性化する。例えば、複数の半導体チップ11−1〜11−6が貼り付けられ接着シート1を固定するフラットリング2をプラズマ処理装置(図示せず)の処理室内のステージ上に載置する。このとき、各半導体チップ11は表面11aが上側になっている。そして、減圧下で複数の半導体チップ11−1〜11−6の表面11aにプラズマPL1を照射すると、各半導体チップ11−1〜11−6の表面11aが活性化される。その後、複数の半導体チップ11−1〜11−6が貼り付けられ接着シート1を固定するフラットリング2を処理室外に搬出する。   In the step shown in FIG. 1D, the surfaces 11a of the plurality of semiconductor chips 11-1 to 11-6 are collectively activated. For example, a flat ring 2 to which a plurality of semiconductor chips 11-1 to 11-6 are attached and which fixes the adhesive sheet 1 is placed on a stage in a processing chamber of a plasma processing apparatus (not shown). At this time, the surface 11a of each semiconductor chip 11 is on the upper side. When the surface 11a of each of the semiconductor chips 11-1 to 11-6 is irradiated with the plasma PL1 under reduced pressure, the surface 11a of each of the semiconductor chips 11-1 to 11-6 is activated. Thereafter, the flat ring 2 to which the plurality of semiconductor chips 11-1 to 11-6 are attached and which fixes the adhesive sheet 1 is carried out of the processing chamber.

これにより、各半導体チップ11の表面11aに付着していた有機物等の汚染物を除去でき、表面11aを水酸基で終端させることができる。例えば、各半導体チップ11の表面11a近傍の(パッド電極を除く)部分は、シリコン、シリコン酸化物、III−V族半導体、及びIII−V族半導体の酸化物のいずれかを主成分とする材料で形成されている。いずれの場合でも、図1(c)に示す工程により表面11aを活性化して表面11aを水酸基で終端させることができる。   This makes it possible to remove contaminants such as organic substances attached to the surface 11a of each semiconductor chip 11, and terminate the surface 11a with a hydroxyl group. For example, the portion (excluding the pad electrode) near the surface 11a of each semiconductor chip 11 is made of a material mainly containing any of silicon, silicon oxide, a III-V semiconductor, and an oxide of a III-V semiconductor. It is formed with. In any case, the surface 11a can be activated by the step shown in FIG. 1C to terminate the surface 11a with a hydroxyl group.

なお、各半導体チップ11の表面11aの活性化は、各半導体チップ11の表面11aにプラズマを照射する代わりに、各半導体チップ11の表面11aにAr等の原子又はイオンのエネルギービーム(ボンバートメント)を照射することでおこなってもよい。   The surface 11a of each semiconductor chip 11 is activated by irradiating the surface 11a of each semiconductor chip 11 with an energy beam (bombardment) of atoms or ions of Ar or the like instead of irradiating the surface 11a of each semiconductor chip 11 with plasma. Irradiation may be performed.

一方、図1(e)に示す工程では、半導体チップ11が搭載されるべき基板20を準備する。基板20は、例えば、半導体基板又はガラス基板を含む。基板20が半導体基板である場合、基板20における表面20a近傍の(パッド電極を除く)部分は、シリコン、シリコン酸化物、III−V族半導体、及びIII−V族半導体の酸化物のいずれかを主成分とする材料で形成されている。基板20における表面20a近傍の部分がシリコン酸化物を主成分とする材料で形成されている場合、基板20における表面20a近傍の部分より深い領域は、シリコンを主成分とする材料、もしくはIII−V族半導体を主成分とする材料で形成されていてもよい。半導体基板10における表面10a近傍の部分がIII−V族半導体の酸化物を主成分とする材料で形成されている場合、半導体基板10における表面10a近傍の部分より深い領域は、III−V族半導体を主成分とする材料で形成されていてもよい。III−V族半導体は、例えば、InP、GaAs、GaNを含む。基板20がガラス基板である場合、基板20における表面20a近傍の(パッド電極を除く)部分は、例えば、シリコン酸化物又はサファイアを主成分とする材料で形成されている。   On the other hand, in the step shown in FIG. 1E, a substrate 20 on which the semiconductor chip 11 is to be mounted is prepared. The substrate 20 includes, for example, a semiconductor substrate or a glass substrate. When the substrate 20 is a semiconductor substrate, the portion of the substrate 20 near the surface 20a (excluding the pad electrode) is made of any of silicon, silicon oxide, III-V semiconductor, and III-V semiconductor oxide. It is formed of a material as a main component. When the portion of the substrate 20 near the surface 20a is formed of a material containing silicon oxide as a main component, a region deeper than the portion of the substrate 20 near the surface 20a contains a material containing silicon as a main component or III-V It may be formed of a material containing a group III semiconductor as a main component. When the portion of the semiconductor substrate 10 near the surface 10a is formed of a material mainly containing an oxide of a III-V semiconductor, the region of the semiconductor substrate 10 deeper than the portion near the surface 10a is a III-V semiconductor. May be formed of a material mainly containing. III-V semiconductors include, for example, InP, GaAs, and GaN. When the substrate 20 is a glass substrate, a portion (excluding the pad electrode) of the substrate 20 near the surface 20a is formed of, for example, a material mainly containing silicon oxide or sapphire.

基板20における表面20aは、1nm以下、より好ましくは、0.3nm以下の平坦度を有することができる。仮に、表面20aの平坦度が0.3n以下になると、本接合の工程(図5(d)に示す工程)において、半導体チップ11を基板20に仮接合した際に接合界面にボイド(エアギャップ)が形成され、本接合の接合強度が要求される強度に満たなくなることを抑制できる。   The surface 20a of the substrate 20 can have a flatness of 1 nm or less, more preferably 0.3 nm or less. If the flatness of the surface 20a becomes 0.3n or less, voids (air gaps) are formed in the bonding interface when the semiconductor chip 11 is temporarily bonded to the substrate 20 in the main bonding step (the step shown in FIG. 5D). ) Is formed, and it can be suppressed that the joining strength of the final joining becomes less than the required strength.

例えばCMP法などにより、基板20の表面20aを研磨しておくことで、表面20aの平坦度を1nm以下にすることができ、あるいは、0.3nm以下にすることができる。   For example, by polishing the surface 20a of the substrate 20 by a CMP method or the like, the flatness of the surface 20a can be reduced to 1 nm or less, or 0.3 nm or less.

準備された基板20の表面20aに対して、洗浄(例えば、超音波洗浄)と乾燥処理とを順次に行う。これにより、基板20の表面20aにパーティクルが付着している場合に、付着しているパーティクルを除去することができる。   Cleaning (for example, ultrasonic cleaning) and a drying process are sequentially performed on the prepared surface 20a of the substrate 20. Thereby, when particles are attached to the surface 20a of the substrate 20, the attached particles can be removed.

図1(f)に示す工程では、基板20の表面20aを活性化する。例えば、基板20を表面20aが上側になるようにプラズマ処理装置(図示せず)の処理室内のステージ上に載置する。そして、減圧下で基板20の表面20aにプラズマPL2を照射すると、基板20の表面20aが活性化される。その後、基板20を処理室外に搬出する。   In the step shown in FIG. 1F, the surface 20a of the substrate 20 is activated. For example, the substrate 20 is placed on a stage in a processing chamber of a plasma processing apparatus (not shown) such that the surface 20a is on the upper side. Then, when plasma PL2 is irradiated on surface 20a of substrate 20 under reduced pressure, surface 20a of substrate 20 is activated. After that, the substrate 20 is carried out of the processing chamber.

これにより、基板20の表面20aに付着していた有機物等の汚染物を除去でき、表面20aを水酸基で終端させることができる。基板20の表面20a近傍の(パッド電極を除く)部分は、シリコン、シリコン酸化物、III−V族半導体、及びIII−V族半導体の酸化物のいずれかを主成分とする材料で形成されている。いずれの場合でも、図1(f)に示す工程により表面20aを活性化して表面20aを水酸基で終端させることができる。   This makes it possible to remove contaminants such as organic substances attached to the surface 20a of the substrate 20, and to terminate the surface 20a with a hydroxyl group. The portion near the surface 20a of the substrate 20 (excluding the pad electrode) is formed of a material mainly containing any of silicon, silicon oxide, a III-V semiconductor, and an oxide of a III-V semiconductor. I have. In any case, the surface 20a can be activated by the step shown in FIG. 1F to terminate the surface 20a with a hydroxyl group.

図1(g)に示す工程では、基板20の表面20aに対して、洗浄(例えば、超音波洗浄)と乾燥処理とを順次に行う。これにより、基板20の表面20aにパーティクルが付着している場合に、付着しているパーティクルを除去することができる。   In the step shown in FIG. 1G, cleaning (for example, ultrasonic cleaning) and a drying process are sequentially performed on the surface 20a of the substrate 20. Thereby, when particles are attached to the surface 20a of the substrate 20, the attached particles can be removed.

次に、半導体チップの接合方法では、プラズマ活性化接合における仮接合を行う。   Next, in the semiconductor chip bonding method, temporary bonding in plasma activated bonding is performed.

半導体チップ11を基板20へ仮接合させる場合、仮に、各半導体チップ11をピックアップして接着シート1から外して基板20へ搭載する場合を考える。この場合、半導体チップ11の表面11a又は側面11cに触れた際に、半導体チップ11の一部が欠けてパーティクルが発生し、発生したパーティクルが半導体チップ11の表面11aに付着する可能性がある。発生したパーティクルが表面11aに付着すると、半導体チップ11を基板20に仮接合した際に接合界面にパーティクルを起点としたボイド(エアギャップ)が形成され、仮接合の接合強度が要求される強度に満たなくなる可能性がある。例えば、直径1μmのパーティクルが接合界面に介在すると、接合界面に沿った方向の幅が約1000μmのボイドが形成される可能性がある。   When the semiconductor chips 11 are temporarily bonded to the substrate 20, a case is considered in which each semiconductor chip 11 is temporarily picked up, removed from the adhesive sheet 1, and mounted on the substrate 20. In this case, when the front surface 11a or the side surface 11c of the semiconductor chip 11 is touched, a part of the semiconductor chip 11 is chipped to generate particles, and the generated particles may adhere to the surface 11a of the semiconductor chip 11. When the generated particles adhere to the surface 11a, when the semiconductor chip 11 is temporarily bonded to the substrate 20, a void (air gap) originating from the particles is formed at the bonding interface, and the bonding strength of the temporary bonding is required. May not be enough. For example, when particles having a diameter of 1 μm are interposed at the bonding interface, a void having a width of about 1000 μm in a direction along the bonding interface may be formed.

そこで、本実施形態では、半導体チップ11を基板20へ仮接合させる際に半導体チップ11の活性化された表面11aに触れずに半導体チップ11をハンドリングするための工夫を行う。すなわち、接着シート1に貼り付けられた半導体チップ11の活性化された表面11aと基板20の活性化された表面20aとを対向配置させ、接着シート1越しに半導体チップ11の裏面11bを押圧して半導体チップ11を基板20に仮接合させることでパーティクルの発生を抑制しながら仮接合を行う。   Therefore, in the present embodiment, when the semiconductor chip 11 is temporarily bonded to the substrate 20, a device for handling the semiconductor chip 11 without touching the activated surface 11a of the semiconductor chip 11 is performed. That is, the activated surface 11a of the semiconductor chip 11 attached to the adhesive sheet 1 and the activated surface 20a of the substrate 20 are arranged to face each other, and the back surface 11b of the semiconductor chip 11 is pressed through the adhesive sheet 1. By temporarily bonding the semiconductor chip 11 to the substrate 20 in this manner, the temporary bonding is performed while suppressing generation of particles.

具体的には、プラズマ活性化接合の仮接合は、図2(a),(b)に示す接合装置100を用いて行われる。   Specifically, the temporary bonding of the plasma activated bonding is performed using a bonding apparatus 100 shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b).

接合装置100は、図2(a)に示すように、配置機構110、アライメント機構120、押圧機構130、保持機構140、認識機構150、減圧機構160、及びコントローラ170を備える。図2(a),(b)において、基板ステージ112の上面112aに垂直な方向をZ方向として、上面112aに平行な平面内で互いに直交する2方向をX方向及びY方向とする。   As shown in FIG. 2A, the joining apparatus 100 includes an arrangement mechanism 110, an alignment mechanism 120, a pressing mechanism 130, a holding mechanism 140, a recognition mechanism 150, a decompression mechanism 160, and a controller 170. 2A and 2B, a direction perpendicular to the upper surface 112a of the substrate stage 112 is defined as a Z direction, and two directions orthogonal to each other in a plane parallel to the upper surface 112a are defined as an X direction and a Y direction.

コントローラ170は、接合装置100の各部を全体的に制御する。   The controller 170 controls each part of the bonding apparatus 100 as a whole.

配置機構110は、各半導体チップ11の裏面11bが接着シート1の表面1aに貼り付けられた状態で、各半導体チップ11の活性化された表面11aと基板20の活性化された表面20aとを対向させて配置する。例えば、配置機構110は、シートステージ111及び基板ステージ112を有する。   The arrangement mechanism 110 moves the activated surface 11a of each semiconductor chip 11 and the activated surface 20a of the substrate 20 in a state where the back surface 11b of each semiconductor chip 11 is attached to the front surface 1a of the adhesive sheet 1. Place them facing each other. For example, the arrangement mechanism 110 has a sheet stage 111 and a substrate stage 112.

シートステージ111は、フラットリング2に対応して、Z方向から見た場合に略リング形状を有している。フラットリング2は、各半導体チップ11の表面11aが下側になる向きで、シートステージ111の上面111aに載置される。シートステージ111は、真空吸着又は静電吸着によりフラットリング2を吸着して保持してもよい。   The seat stage 111 has a substantially ring shape when viewed from the Z direction, corresponding to the flat ring 2. The flat ring 2 is placed on the upper surface 111a of the sheet stage 111 with the surface 11a of each semiconductor chip 11 facing downward. The sheet stage 111 may suck and hold the flat ring 2 by vacuum suction or electrostatic suction.

基板ステージ112は、基板20に対応して、Z方向から見た場合に基板20を内側に含む平面形状を有している。基板20は、表面20aが上側になる向きで、基板ステージ112の上面112aに載置される。基板ステージ112は、真空吸着又は静電吸着により基板20を吸着して保持してもよい。   The substrate stage 112 has a planar shape corresponding to the substrate 20 and including the substrate 20 inside when viewed from the Z direction. The substrate 20 is placed on the upper surface 112a of the substrate stage 112 with the front surface 20a facing upward. The substrate stage 112 may suck and hold the substrate 20 by vacuum suction or electrostatic suction.

アライメント機構120は、コントローラ170による制御のもと、半導体チップ11及び基板20の相対的な位置をアライメントする。例えば、アライメント機構120は、駆動機構121,122を有する。駆動機構121は、コントローラ170から受けた駆動量の指令に従って、シートステージ111をX方向、Y方向、及びθ方向に駆動する。θ方向は、Z軸回りの回転方向である。駆動機構122は、コントローラ170から受けた駆動量の指令に従って、基板ステージ112をX方向、Y方向、及びθ方向に駆動する。   The alignment mechanism 120 aligns the relative positions of the semiconductor chip 11 and the substrate 20 under the control of the controller 170. For example, the alignment mechanism 120 has drive mechanisms 121 and 122. The drive mechanism 121 drives the sheet stage 111 in the X direction, the Y direction, and the θ direction according to a drive amount command received from the controller 170. The θ direction is a rotation direction about the Z axis. The driving mechanism 122 drives the substrate stage 112 in the X direction, the Y direction, and the θ direction in accordance with a driving amount command received from the controller 170.

なお、アライメント機構120は、半導体チップ11及び基板20の相対的な位置をアライメント可能であれば、駆動機構121及び駆動機構122の一方が省略された構成であってもよい。   The alignment mechanism 120 may have a configuration in which one of the driving mechanisms 121 and 122 is omitted as long as the relative positions of the semiconductor chip 11 and the substrate 20 can be aligned.

減圧機構160は、真空ポンプ161及び真空排気路162,163−1,163−2を有する。   The pressure reducing mechanism 160 has a vacuum pump 161 and vacuum exhaust paths 162, 163-1 and 163-2.

押圧機構130は、コントローラ170による制御のもと、接着シート1を介して半導体チップ11の裏面11bを押圧して半導体チップ11の活性化された表面11aを基板20の活性化された表面20aに密着させる(図5(a)参照)。これにより、半導体チップ11を基板20に仮接合させる。また、押圧機構130は、半導体チップ11の活性化された表面11aが基板20の活性化された表面20aに密着された状態を維持しながら接着シート1を半導体チップ11の裏面11bから剥離させる(図5(b)、(c)参照)。例えば、押圧機構130は、押圧ヘッド131、ヘッド駆動部132、ピン135、及びピン駆動部136を有する。   Under the control of the controller 170, the pressing mechanism 130 presses the back surface 11 b of the semiconductor chip 11 via the adhesive sheet 1 to change the activated surface 11 a of the semiconductor chip 11 to the activated surface 20 a of the substrate 20. Adhere (see FIG. 5A). Thereby, the semiconductor chip 11 is temporarily bonded to the substrate 20. Further, the pressing mechanism 130 peels the adhesive sheet 1 from the back surface 11b of the semiconductor chip 11 while maintaining the state where the activated surface 11a of the semiconductor chip 11 is in close contact with the activated surface 20a of the substrate 20 ( (See FIGS. 5B and 5C). For example, the pressing mechanism 130 includes a pressing head 131, a head driving unit 132, a pin 135, and a pin driving unit 136.

押圧ヘッド131は、半導体チップ11の裏面11bに対応した押圧面131fを有する。押圧面131fは、Z方向から見た場合に、押圧すべき半導体チップ11の裏面11bを含み隣接する半導体チップ11に干渉しない平面形状を有する。押圧面131fは、例えば、半導体チップ11の裏面11bに均等な平面形状を有していてもよい。ヘッド駆動部132は、コントローラ170による制御のもと、押圧ヘッド131をZ方向に駆動させる。これにより、押圧ヘッド131は、接着シート1を介して半導体チップ11の裏面11bを押圧できる。   The pressing head 131 has a pressing surface 131f corresponding to the back surface 11b of the semiconductor chip 11. The pressing surface 131f has a planar shape that includes the back surface 11b of the semiconductor chip 11 to be pressed and does not interfere with the adjacent semiconductor chip 11 when viewed from the Z direction. The pressing surface 131f may have, for example, an even planar shape on the back surface 11b of the semiconductor chip 11. The head driving unit 132 drives the pressing head 131 in the Z direction under the control of the controller 170. Thereby, the pressing head 131 can press the back surface 11 b of the semiconductor chip 11 via the adhesive sheet 1.

押圧ヘッド131は、押圧面131fに緩衝部材131aを有する。緩衝部材131aは、押圧ヘッド131が接着シート1越しに半導体チップ11の裏面11bを押圧する際に半導体チップ11の裏面11bに加わる力を緩衝させると同時に、チップ表面と基板表面との平行度のズレを吸収することで活性化面に均一に圧力が加わる事を可能にする。緩衝部材131aは、例えば、ゴムなどの弾性体で形成することができる。   The pressing head 131 has a cushioning member 131a on the pressing surface 131f. The buffer member 131a buffers the force applied to the back surface 11b of the semiconductor chip 11 when the pressing head 131 presses the back surface 11b of the semiconductor chip 11 over the adhesive sheet 1, and at the same time, measures the degree of parallelism between the chip surface and the substrate surface. By absorbing the displacement, it becomes possible to apply pressure uniformly to the activation surface. The buffer member 131a can be formed of, for example, an elastic body such as rubber.

押圧ヘッド131は、押圧ヘッド131が接着シート1越しに半導体チップ11の裏面11bを押圧する際に接着シート1を吸着するための吸着構造131bを有する。吸着構造131bは、図2(b)に示すように、孔134とピン135との隙間と連通路137とにより形成されている。孔134とピン135との隙間は、連通路137を介して真空排気路162に連通されており、真空排気路162を介して真空ポンプ161により真空排気され得る。これにより、吸着構造131bは、接着シート1を真空吸着することができる。なお、吸着構造131bは、押圧ヘッド131の押圧面131fに接着シート1を真空吸着することができれば、他の形態であってもよい。例えば、吸着構造131bは、ピン135が挿通される孔とは別に押圧面131fから連通路137まで連通された孔と連通路137とにより形成されていてもよい。   The pressing head 131 has a suction structure 131b for sucking the adhesive sheet 1 when the pressing head 131 presses the back surface 11b of the semiconductor chip 11 over the adhesive sheet 1. As shown in FIG. 2B, the suction structure 131b is formed by a gap between the hole 134 and the pin 135 and a communication path 137. The gap between the hole 134 and the pin 135 is communicated with the vacuum exhaust path 162 via the communication path 137, and can be evacuated by the vacuum pump 161 via the vacuum exhaust path 162. Thus, the suction structure 131b can vacuum-suction the adhesive sheet 1. The suction structure 131b may have another form as long as the adhesive sheet 1 can be vacuum-sucked to the pressing surface 131f of the pressing head 131. For example, the suction structure 131b may be formed by a hole communicated from the pressing surface 131f to the communication passage 137 and the communication passage 137 separately from the hole into which the pin 135 is inserted.

ピン135は、押圧面131fより押圧ヘッド131側へ引っ込んだ状態と押圧面131fから突出した状態との間で変更可能である。ピン135は、孔134内をZ方向に移動可能である。孔134は、押圧ヘッド131内をZ方向に延びている。ピン駆動部136は、コントローラ170による制御のもと、ピン135を孔134に沿ってZ方向に移動させる。これにより、ピン135は、押圧面131fより押圧ヘッド131側へ引っ込んだり、押圧面131fから突出したりする。   The pin 135 can be changed between a state of being retracted from the pressing surface 131f toward the pressing head 131 and a state of protruding from the pressing surface 131f. The pin 135 is movable in the Z direction in the hole 134. The hole 134 extends inside the pressing head 131 in the Z direction. The pin driving section 136 moves the pin 135 in the Z direction along the hole 134 under the control of the controller 170. Thus, the pin 135 is retracted from the pressing surface 131f toward the pressing head 131 or protrudes from the pressing surface 131f.

保持機構140は、押圧機構130の周囲に配されている。保持機構140は、接着シート1における押圧機構130で押圧すべき領域の周囲の領域を保持する。保持機構140は、接着シート1における押圧機構130で押圧すべき領域の周囲の領域を真空吸着する。例えば、保持機構140は、保持するための構成を複数セット有する。複数セットの構成は、Z方向から見た場合に、押圧機構130に関して互いに回転対称となる位置に配されている。複数セットの構成のそれぞれは、保持ヘッド141−1,141−2、及びヘッド駆動部142−1,142−2を有する。   The holding mechanism 140 is arranged around the pressing mechanism 130. The holding mechanism 140 holds an area around the area to be pressed by the pressing mechanism 130 on the adhesive sheet 1. The holding mechanism 140 vacuum-adsorbs an area around the area to be pressed by the pressing mechanism 130 on the adhesive sheet 1. For example, the holding mechanism 140 has a plurality of sets for holding. The plurality of configurations are arranged at positions that are rotationally symmetric with respect to the pressing mechanism 130 when viewed from the Z direction. Each of the multiple sets of configurations has holding heads 141-1 and 141-2 and head driving units 142-1 and 142-2.

ヘッド駆動部142−1,142−2は、コントローラ170による制御のもと、保持ヘッド141−1,141−2をZ方向に駆動させる。これにより、保持ヘッド141−1,141−2は、接着シート1を真空吸着できる。   The head driving units 142-1 and 142-2 drive the holding heads 141-1 and 141-2 in the Z direction under the control of the controller 170. Thereby, the holding heads 141-1 and 141-2 can vacuum-suction the adhesive sheet 1.

各保持ヘッド141−1,141−2は、接着シート1に接触する面141fに緩衝部材141a−1,141a−2を有する。緩衝部材141a−1,141a−2は、各保持ヘッド141−1,141−2が接着シート1を真空吸着する際に半導体チップ11の裏面11bに加わる力を緩衝させる。緩衝部材141a−1,141a−2は、例えば、ゴムなどの弾性体で形成することができる。   Each of the holding heads 141-1 and 141-2 has cushioning members 141a-1 and 141a-2 on a surface 141f that comes into contact with the adhesive sheet 1. The buffer members 141a-1 and 141a-2 buffer the force applied to the back surface 11b of the semiconductor chip 11 when each of the holding heads 141-1 and 141-2 vacuum-adheres the adhesive sheet 1. The buffer members 141a-1 and 141a-2 can be formed of an elastic body such as rubber, for example.

各保持ヘッド141−1,141−2は、接着シート1を吸着するための吸着構造141b−1,141b−2を有する。吸着構造141b−1,141b−2は、孔144−1,144−2と連通路147−1,147−2とにより形成されている。孔144−1,144−2は、連通路147−1,147−2を介して真空排気路163−1,163−2に連通されており、真空排気路163−1,163−2を介して真空ポンプ161により真空排気され得る。これにより、吸着構造141b−1,141b−2は、接着シート1を真空吸着することができる。   Each of the holding heads 141-1 and 141-2 has suction structures 141b-1 and 141b-2 for sucking the adhesive sheet 1. The suction structures 141b-1 and 141b-2 are formed by holes 144-1 and 144-2 and communication paths 147-1 and 147-2. The holes 144-1 and 144-2 are connected to the vacuum exhaust paths 163-1 and 163-2 via the communication paths 147-1 and 147-2, respectively, and are connected via the vacuum exhaust paths 163-1 and 163-2. The air can be evacuated by the vacuum pump 161. Thus, the suction structures 141b-1 and 141b-2 can vacuum-suction the adhesive sheet 1.

認識機構150は、半導体チップ11及び基板20をそれぞれ認識する。例えば、認識機構150は、半導体チップ11の位置と基板20上における半導体チップ11を搭載すべき位置とをそれぞれ認識する。認識機構150は、例えば、鏡筒151、カメラ152、及びリング照明153を有する。認識機構150は、リング照明153で被写体(例えば、半導体チップ11及び基板20)を照明し、その反射光を鏡筒151経由でカメラ152により受光する。これにより、認識機構150は、半導体チップ11及び基板20を撮像し、撮像して得られた画像をコントローラ170へ供給できる。   The recognition mechanism 150 recognizes the semiconductor chip 11 and the substrate 20 respectively. For example, the recognition mechanism 150 recognizes the position of the semiconductor chip 11 and the position on the substrate 20 where the semiconductor chip 11 is to be mounted. The recognition mechanism 150 has, for example, a lens barrel 151, a camera 152, and a ring illumination 153. The recognition mechanism 150 illuminates the subject (for example, the semiconductor chip 11 and the substrate 20) with the ring illumination 153, and receives the reflected light from the camera 152 via the lens barrel 151. As a result, the recognition mechanism 150 can capture an image of the semiconductor chip 11 and the substrate 20, and supply the captured image to the controller 170.

例えば、認識機構150は、半導体チップ11及び基板20のそれぞれの輪郭を認識することで半導体チップ11及び基板20のそれぞれの位置を認識することができる。あるいは、例えば、半導体チップ11及び基板20のそれぞれにアライメントマークが形成されている場合、認識機構150は、半導体チップ11及び基板20のそれぞれのアライメントマークを認識することで半導体チップ11及び基板20のそれぞれの位置を認識することができる。   For example, the recognition mechanism 150 can recognize the respective positions of the semiconductor chip 11 and the substrate 20 by recognizing the respective contours of the semiconductor chip 11 and the substrate 20. Alternatively, for example, when alignment marks are formed on each of the semiconductor chip 11 and the substrate 20, the recognition mechanism 150 recognizes the respective alignment marks on the semiconductor chip 11 and the substrate 20 to recognize the alignment marks on the semiconductor chip 11 and the substrate 20. Each position can be recognized.

なお、認識機構150は、リング照明153に代えて、同軸照明を有していてもよい。同軸照明は、例えば鏡筒151内に設けられ、その光軸がカメラ152の光軸と同軸になっている。あるいは、認識機構150は、リング照明153に代えて、下方(例えば、基板ステージ112の上面112a)に設けられた照明を有していてもよい。例えば、基板20がガラス基板である場合、照明は、基板ステージ112の上面112aにおける基板20が載置される領域に設けられていてもよい。例えば、基板20が半導体基板である場合、照明は、基板ステージ112の上面112aにおける基板20が載置される領域の周囲に設けられていてもよい。   Note that the recognition mechanism 150 may have coaxial illumination instead of the ring illumination 153. The coaxial illumination is provided, for example, in a lens barrel 151, and its optical axis is coaxial with the optical axis of the camera 152. Alternatively, the recognition mechanism 150 may have illumination provided below (for example, the upper surface 112a of the substrate stage 112) instead of the ring illumination 153. For example, when the substrate 20 is a glass substrate, the illumination may be provided in a region on the upper surface 112a of the substrate stage 112 where the substrate 20 is placed. For example, when the substrate 20 is a semiconductor substrate, the illumination may be provided on the upper surface 112a of the substrate stage 112 around the region where the substrate 20 is placed.

あるいは、認識機構150は、リング照明153に代えて、図2(a)に一点鎖線で示すIR照明154を有していてもよい。この場合、カメラ152は、IRカメラであってもよい。これにより、認識機構150は、IR照明154から出射されたIR光(赤外光)で被写体(例えば、半導体チップ11及び基板20)を照明し、その透過光(IR光)を鏡筒151経由でカメラ152により受光することができる。   Alternatively, the recognition mechanism 150 may include an IR illumination 154 indicated by a dashed line in FIG. 2A instead of the ring illumination 153. In this case, the camera 152 may be an IR camera. Accordingly, the recognition mechanism 150 illuminates the subject (for example, the semiconductor chip 11 and the substrate 20) with the IR light (infrared light) emitted from the IR illumination 154, and transmits the transmitted light (IR light) via the lens barrel 151. And can be received by the camera 152.

あるいは、図示しないが、認識機構150は、カメラ152に代えて、上下同時認識カメラを有していてもよい。上下同時認識カメラは、複数の半導体チップ11−1〜11−6と基板20との間の空間に挿入され、半導体チップ11と基板20とを同時に撮像可能である。これにより、認識機構150は、半導体チップ11及び基板20のそれぞれの位置を同時に認識することができる。   Alternatively, although not shown, the recognition mechanism 150 may include a vertical simultaneous recognition camera instead of the camera 152. The upper and lower simultaneous recognition camera is inserted into a space between the plurality of semiconductor chips 11-1 to 11-6 and the substrate 20, and can simultaneously image the semiconductor chip 11 and the substrate 20. Accordingly, the recognition mechanism 150 can simultaneously recognize the respective positions of the semiconductor chip 11 and the substrate 20.

また、半導体チップの接合方法では、プラズマ活性化接合における仮接合として、図3(a)〜(c)、図4(a)〜(c)、図5(a)〜(c)に示す工程が行われる。   In the method of bonding semiconductor chips, the steps shown in FIGS. 3A to 3C, 4A to 4C, and 5A to 5C are used as temporary bonding in plasma activated bonding. Is performed.

図3(a)に示す工程では、配置機構110が、複数の半導体チップ11−1〜11−6の活性化された表面11aと基板20の活性化された表面20aとを対向させて配置する。複数の半導体チップ11−1〜11−6の裏面11bは、接着シート1の表面1aに貼り付けられた状態になっている。   In the step shown in FIG. 3A, the arrangement mechanism 110 arranges the activated surfaces 11a of the plurality of semiconductor chips 11-1 to 11-6 and the activated surface 20a of the substrate 20 so as to face each other. . The back surfaces 11b of the plurality of semiconductor chips 11-1 to 11-6 are attached to the front surface 1a of the adhesive sheet 1.

このとき、半導体チップ11の活性化された表面11aと基板20の活性化された表面20aとは、それぞれ水酸基で終端されているが、図6(a)に示すように、水酸基(−O−H)に水分子(H−O−H)が水素結合で結合されていることが多い。なお、図6(a)〜(d)は、プラズマ活性化接合のメカニズムを示す図である。図6(a)〜(d)では、半導体チップ11において表面11a近傍がシリコン酸化膜11iでありシリコン酸化膜11iより深い位置にシリコン領域11jが配されており、基板20において表面20a近傍がシリコン酸化膜21でありシリコン酸化膜21より深い位置にシリコン領域22が配されている場合について例示されている。   At this time, the activated surface 11a of the semiconductor chip 11 and the activated surface 20a of the substrate 20 are each terminated with a hydroxyl group. However, as shown in FIG. 6A, a hydroxyl group (-O- Water molecules (HOH) are often bonded to H) by hydrogen bonds. FIGS. 6A to 6D are diagrams showing the mechanism of plasma activated bonding. 6A to 6D, in the semiconductor chip 11, the silicon oxide film 11i is located near the surface 11a, and the silicon region 11j is disposed deeper than the silicon oxide film 11i. The case where the silicon region 22 is arranged at a position deeper than the silicon oxide film 21 as the oxide film 21 is illustrated.

そして、図3(a)に示すように、認識機構150は、基板20における半導体チップ11が搭載されるべき位置を認識する。例えば、認識機構150は、リング照明153で基板20を照明し、その反射光を鏡筒151経由でカメラ152により受光する。これにより、認識機構150は、基板20を撮像し、図3(a)に破線で示す位置を、基板20における半導体チップ11−4が搭載されるべき位置として認識できる。認識機構150は、認識結果をコントローラ170へ供給する。   Then, as shown in FIG. 3A, the recognition mechanism 150 recognizes a position on the substrate 20 where the semiconductor chip 11 is to be mounted. For example, the recognition mechanism 150 illuminates the substrate 20 with the ring illumination 153, and receives the reflected light from the camera 152 via the lens barrel 151. Thereby, the recognition mechanism 150 can image the substrate 20 and recognize the position indicated by the broken line in FIG. 3A as the position on the substrate 20 where the semiconductor chip 11-4 is to be mounted. The recognition mechanism 150 supplies the recognition result to the controller 170.

図3(b)に示す工程では、保持機構140が、接着シート1における押圧機構130により押圧されるべき領域の周囲の領域を保持する。例えば、コントローラ170は、吸着構造141b−1,141b−2を真空吸着できる状態にさせるとともに、ヘッド駆動部142−1,142−2を制御して、保持ヘッド141−1,141−2を−Z方向に移動させる(図2(a)参照)。これにより、複数の半導体チップ11−1〜11−6のうち半導体チップ11−4が押圧されるべき半導体チップとして選択された場合、接着シート1における半導体チップ11−4に対応した領域の周囲の領域が保持機構140により真空吸着される。図3(b)では、保持ヘッド141−1,141−2で接着シート1における半導体チップ11−2,11−3,11−5,11−6に対応した領域を保持ヘッド141−1,141−2で真空吸着する場合が例示されているが、半導体チップ11−4に対応した領域の周囲であれば、半導体チップ11−2,11−3,11−5,11−6に対応した領域に限定されない。これにより、接着シート1における押圧機構130により押圧されるべき領域の撓みを制御できる。   In the step illustrated in FIG. 3B, the holding mechanism 140 holds an area around the area of the adhesive sheet 1 to be pressed by the pressing mechanism 130. For example, the controller 170 causes the suction structures 141b-1 and 141b-2 to be in a state capable of vacuum suction, and controls the head driving units 142-1 and 142-2 to change the holding heads 141-1 and 141-2 to-. It is moved in the Z direction (see FIG. 2A). Thereby, when the semiconductor chip 11-4 is selected as the semiconductor chip to be pressed among the plurality of semiconductor chips 11-1 to 11-6, the area around the area corresponding to the semiconductor chip 11-4 in the adhesive sheet 1 is determined. The area is vacuum-sucked by the holding mechanism 140. In FIG. 3B, regions corresponding to the semiconductor chips 11-2, 11-3, 11-5, and 11-6 in the adhesive sheet 1 are held by the holding heads 141-1 and 141-2. Although the case where vacuum suction is performed at −2 is illustrated, the area corresponding to the semiconductor chips 11-2, 11-3, 11-5, and 11-6 is provided around the area corresponding to the semiconductor chip 11-4. It is not limited to. This makes it possible to control the bending of the region of the adhesive sheet 1 to be pressed by the pressing mechanism 130.

図3(c)に示す工程では、認識機構150が、接着シート1における押圧機構130により押圧されるべき位置を認識する。例えば、認識機構150は、リング照明153で接着シート1及び半導体チップ11−4を照明し、その反射光を鏡筒151経由でカメラ152により受光する。これにより、認識機構150は、接着シート1及び半導体チップ11−4を撮像し、図3(c)に破線で示す位置を、接着シート1における押圧機構130により押圧されるべき位置として認識できる。認識機構150は、認識結果をコントローラ170へ供給する。   In the step shown in FIG. 3C, the recognition mechanism 150 recognizes the position of the adhesive sheet 1 to be pressed by the pressing mechanism 130. For example, the recognition mechanism 150 illuminates the adhesive sheet 1 and the semiconductor chip 11-4 with the ring illumination 153, and receives the reflected light from the camera 152 via the lens barrel 151. Thereby, the recognition mechanism 150 can image the adhesive sheet 1 and the semiconductor chip 11-4, and can recognize the position indicated by the broken line in FIG. 3C as the position of the adhesive sheet 1 to be pressed by the pressing mechanism 130. The recognition mechanism 150 supplies the recognition result to the controller 170.

なお、図3(b)に示す工程で保持機構140が接着シート1を真空吸着する際に接着シート1及び半導体チップ11−4の位置(絶対位置、又は基板20に対する相対位置)がずれる可能性があるが、図3(c)に示す工程では、ずれた後の位置を認識できるので、認識される位置は、ずれの影響を受けにくい。   When the holding mechanism 140 vacuum-adheres the adhesive sheet 1 in the step shown in FIG. 3B, the positions of the adhesive sheet 1 and the semiconductor chip 11-4 (absolute position or relative position with respect to the substrate 20) may be shifted. However, in the process shown in FIG. 3C, since the position after the shift can be recognized, the recognized position is hardly affected by the shift.

図4(a)に示す工程では、押圧機構130が、接着シート1を真空吸着する。例えば、コントローラ170は、認識機構150による認識結果に応じて、接着シート1における押圧機構130により押圧されるべき位置を押圧機構130の下に位置させるためのシートステージ111の駆動量を求めてアライメント機構120の駆動機構121へ供給する。駆動機構121は、駆動量の指令に従って、シートステージ111を駆動させる。これにより、接着シート1における押圧機構130により押圧されるべき位置が押圧機構130の下に位置決めされる。そして、コントローラ170は、吸着構造131bを真空吸着できる状態にさせるとともに、ヘッド駆動部132を制御して、押圧ヘッド131を−Z方向に移動させる(図2(a)参照)。これにより、押圧ヘッド131の押圧面131fに接着シート1が真空吸着される。このとき、ピン135は、押圧面131fから押圧ヘッド131側に引っ込んだ状態に維持されている。   In the step illustrated in FIG. 4A, the pressing mechanism 130 vacuum-adsorbs the adhesive sheet 1. For example, the controller 170 obtains a driving amount of the sheet stage 111 for positioning a position of the adhesive sheet 1 to be pressed by the pressing mechanism 130 below the pressing mechanism 130 according to a recognition result by the recognition mechanism 150 and performs alignment. It is supplied to the drive mechanism 121 of the mechanism 120. The drive mechanism 121 drives the seat stage 111 in accordance with a drive amount command. Thereby, the position of the adhesive sheet 1 to be pressed by the pressing mechanism 130 is positioned below the pressing mechanism 130. Then, the controller 170 causes the suction structure 131b to be in a state capable of vacuum suction, and controls the head driving unit 132 to move the pressing head 131 in the −Z direction (see FIG. 2A). Thereby, the adhesive sheet 1 is vacuum-sucked to the pressing surface 131f of the pressing head 131. At this time, the pin 135 is maintained in a state of being retracted from the pressing surface 131f toward the pressing head 131.

図4(b)に示す工程では、認識機構150が、半導体チップ11の位置(絶対位置、又は基板20に対する相対位置)を認識する。例えば、認識機構150は、リング照明153で半導体チップ11−4を照明し、その反射光を鏡筒151経由でカメラ152により受光する。これにより、認識機構150は、半導体チップ11−4を撮像し、半導体チップ11の位置を認識できる。認識機構150は、認識結果をコントローラ170へ供給する。   In the step shown in FIG. 4B, the recognition mechanism 150 recognizes the position of the semiconductor chip 11 (absolute position or relative position with respect to the substrate 20). For example, the recognition mechanism 150 illuminates the semiconductor chip 11-4 with the ring illumination 153, and receives the reflected light from the camera 152 via the lens barrel 151. Thereby, the recognition mechanism 150 can image the semiconductor chip 11-4 and recognize the position of the semiconductor chip 11. The recognition mechanism 150 supplies the recognition result to the controller 170.

なお、図4(a)に示す工程で押圧機構130が接着シート1を真空吸着する際に接着シート1及び半導体チップ11−4の位置(絶対位置、又は基板20に対する相対位置)がずれる可能性があるが、図4(b)に示す工程では、ずれた後の位置を認識できるので、認識される位置は、ずれの影響を受けにくい。   4A, when the pressing mechanism 130 vacuum-adsorbs the adhesive sheet 1 in the process illustrated in FIG. However, in the step shown in FIG. 4B, since the position after the shift can be recognized, the recognized position is hardly affected by the shift.

図4(c)に示す工程では、アライメント機構120が、半導体チップ11及び基板20の相対的な位置をアライメントする。例えば、コントローラ170は、図3(a)に示す工程で受けた認識結果と図4(b)に示す工程で受けた認識結果とに基づいて、アライメントのための駆動量を求める。例えば、コントローラ170は、基板20における半導体チップ11−4が搭載されるべき位置と半導体チップ11−4の位置との差分ΔL(図4(b)参照)をX方向、Y方向、θ方向のそれぞれについて求める。コントローラ170は、差分ΔLをキャンセルするようなX方向、Y方向、θ方向のそれぞれの駆動量を求めてアライメント機構120の駆動機構122へ供給する。駆動機構122は、駆動量の指令に従って、基板ステージ112を駆動させる。これにより、半導体チップ11−4の位置と基板20における半導体チップ11−4が搭載されるべき位置とが相対的にアライメントされる。   In the step shown in FIG. 4C, the alignment mechanism 120 aligns the relative positions of the semiconductor chip 11 and the substrate 20. For example, the controller 170 obtains a drive amount for alignment based on the recognition result received in the step shown in FIG. 3A and the recognition result received in the step shown in FIG. 4B. For example, the controller 170 determines the difference ΔL between the position on the substrate 20 where the semiconductor chip 11-4 is to be mounted and the position of the semiconductor chip 11-4 (see FIG. 4B) in the X, Y, and θ directions. Ask for each. The controller 170 obtains the respective drive amounts in the X, Y, and θ directions that cancel the difference ΔL, and supplies the drive amounts to the drive mechanism 122 of the alignment mechanism 120. The drive mechanism 122 drives the substrate stage 112 in accordance with the drive amount command. Thereby, the position of the semiconductor chip 11-4 and the position on the substrate 20 where the semiconductor chip 11-4 is to be mounted are relatively aligned.

図5(a)に示す工程では、押圧機構130が、接着シート1を介して半導体チップ11の裏面11bを押圧する。例えば、コントローラ170は、ヘッド駆動部132を制御して、押圧ヘッド131をさらに−Z方向に移動させる(図2(a)参照)。これにより、押圧ヘッド131が、接着シート1を介して半導体チップ11−4の裏面11bを押圧し、半導体チップ11−4の活性化された表面11aを基板20の活性化された表面20aに密着させる。これにより、半導体チップ11−4が基板20に仮接合される。また、接着シート1は、弾性変形し、押圧機構130で押圧された領域と保持機構140(保持ヘッド141−1,141−2)で保持された領域との間に張力が発生する。   In the step shown in FIG. 5A, the pressing mechanism 130 presses the back surface 11 b of the semiconductor chip 11 via the adhesive sheet 1. For example, the controller 170 controls the head driving unit 132 to further move the pressing head 131 in the −Z direction (see FIG. 2A). As a result, the pressing head 131 presses the back surface 11b of the semiconductor chip 11-4 via the adhesive sheet 1, and brings the activated surface 11a of the semiconductor chip 11-4 into close contact with the activated surface 20a of the substrate 20. Let it. As a result, the semiconductor chip 11-4 is temporarily joined to the substrate 20. Further, the adhesive sheet 1 is elastically deformed, and a tension is generated between the area pressed by the pressing mechanism 130 and the area held by the holding mechanism 140 (holding heads 141-1 and 141-2).

このとき、半導体チップ11の活性化された表面11aと基板20の活性化された表面20aとは、図6(b)に示すように、水酸基に結合された水分子(H−O−H)同士が水素結合で互いに結合されることで仮接合される。   At this time, the activated surface 11a of the semiconductor chip 11 and the activated surface 20a of the substrate 20 are, as shown in FIG. 6B, a water molecule (HOH) bonded to a hydroxyl group. The two are temporarily bonded by being bonded to each other by a hydrogen bond.

図5(b)に示す工程では、押圧機構130は、半導体チップ11の活性化された表面11aが基板20の活性化された表面20aに密着された状態を維持しながら接着シート1を半導体チップ11の裏面11bから剥離する。例えば、コントローラ170は、ピン駆動部136を制御して、ピン135が接着シート1を介して半導体チップ11の裏面11bを押圧するようにする。コントローラ170は、減圧機構160を制御して、吸着構造131bの真空吸着を解除させる。コントローラ170は、ピン駆動部136を制御してピン135が接着シート1を介して半導体チップ11の裏面11bを押圧した状態を維持させながら、ヘッド駆動部132を制御して押圧ヘッド131を+Z方向に移動させる(図2(a)参照)。すなわち、押圧ヘッド131が半導体チップ11の裏面11bから離れて+Z方向に移動するに従い、ピン135は、接着シート1越しに半導体チップ11の裏面11bを押圧した状態を維持しながら、押圧面131fから突出した状態になる。   In the step shown in FIG. 5B, the pressing mechanism 130 applies the adhesive sheet 1 to the semiconductor chip 11 while maintaining the activated surface 11a of the semiconductor chip 11 in close contact with the activated surface 20a of the substrate 20. 11 is peeled off from the back surface 11b. For example, the controller 170 controls the pin driving unit 136 so that the pins 135 press the back surface 11 b of the semiconductor chip 11 via the adhesive sheet 1. The controller 170 controls the pressure reducing mechanism 160 to release the vacuum suction of the suction structure 131b. The controller 170 controls the head driving unit 132 to move the pressing head 131 in the + Z direction while controlling the pin driving unit 136 to maintain the state where the pin 135 presses the back surface 11 b of the semiconductor chip 11 via the adhesive sheet 1. (See FIG. 2A). That is, as the pressing head 131 moves away from the back surface 11b of the semiconductor chip 11 in the + Z direction, the pins 135 move from the pressing surface 131f while maintaining the state of pressing the back surface 11b of the semiconductor chip 11 over the adhesive sheet 1. It will be in a protruding state.

このとき、接着シート1の表面1aに形成された接着剤の接着力が図1(b)に示す工程で低下されている。このため、接着シート1における押圧機構130で押圧された領域と保持機構140で保持された領域との間の張力により、半導体チップ11−4の裏面11bにおけるピン135で押圧された領域の周囲から接着シート1が容易に剥離される。   At this time, the adhesive force of the adhesive formed on the surface 1a of the adhesive sheet 1 has been reduced in the step shown in FIG. For this reason, due to the tension between the area pressed by the pressing mechanism 130 and the area held by the holding mechanism 140 in the adhesive sheet 1, the area around the area pressed by the pin 135 on the back surface 11 b of the semiconductor chip 11-4. The adhesive sheet 1 is easily peeled.

図5(c)に示す工程では、押圧機構130が、接着シート1の半導体チップ11の裏面11bからの剥離を完了させる。例えば、コントローラ170は、ピン駆動部136を制御して、ピン135を+Z方向に移動させ、接着シート1を介して半導体チップ11の裏面11bを押圧した状態を解除する。コントローラ170は、ピン駆動部136を制御して、ピン135を押圧面131fより押圧ヘッド131側へ引っ込んだ状態にしてもよい。   In the step illustrated in FIG. 5C, the pressing mechanism 130 completes the separation of the adhesive sheet 1 from the back surface 11 b of the semiconductor chip 11. For example, the controller 170 controls the pin driving unit 136 to move the pins 135 in the + Z direction, and releases the state where the back surface 11 b of the semiconductor chip 11 is pressed via the adhesive sheet 1. The controller 170 may control the pin driving unit 136 so that the pin 135 is retracted from the pressing surface 131f toward the pressing head 131.

ここで、仮に、ピン135が接着シート1越しに半導体チップ11の裏面11bを押圧することを行わずに、押圧ヘッド131による押圧を解除して半導体チップ11の裏面11bへの押圧を一気に解除する場合を考える。この場合、半導体チップ11−4の裏面11bの略全面が接着シート1に接着されており、半導体チップ11−4の裏面11bにおける接着シート1に接着された領域の面積が大きい。このため、接着シート1の張力及び接着力で半導体チップ11−4を上向きに引っ張る力が、半導体チップ11−4の基板20への仮接合の力で半導体チップ11−4を下向きに引っ張る力より大きくなる可能性がある。これにより、半導体チップ11−4が基板20へ仮接合された状態を維持できずに半導体チップ11−4が基板20から剥離される可能性がある。   Here, temporarily, the pin 135 does not press the back surface 11b of the semiconductor chip 11 over the adhesive sheet 1, but the pressing by the pressing head 131 is released to release the pressing of the semiconductor chip 11 to the back surface 11b at a stretch. Consider the case. In this case, substantially the entire back surface 11b of the semiconductor chip 11-4 is adhered to the adhesive sheet 1, and the area of the back surface 11b of the semiconductor chip 11-4 adhered to the adhesive sheet 1 is large. Therefore, the force of pulling the semiconductor chip 11-4 upward by the tension and the adhesive force of the adhesive sheet 1 is larger than the force of pulling the semiconductor chip 11-4 downward by the temporary bonding force of the semiconductor chip 11-4 to the substrate 20. Can be large. As a result, there is a possibility that the semiconductor chip 11-4 may be separated from the substrate 20 without maintaining the state in which the semiconductor chip 11-4 is temporarily bonded to the substrate 20.

それに対して、本実施形態では、図5(c)に示す工程において、半導体チップ11−4の裏面11bにおける接着シート1に接着された領域の面積が小さくなっている。このため、半導体チップ11−4の基板20への仮接合の力で半導体チップ11−4を下向きに引っ張る力が接着シート1の張力及び接着力で半導体チップ11−4を上向きに引っ張る力に容易に打ち勝つことができる。これにより、半導体チップ11−4が基板20へ仮接合された状態を維持しながら、接着シート1の半導体チップ11の裏面11bからの剥離を完了させることができる。   On the other hand, in the present embodiment, in the step shown in FIG. 5C, the area of the region adhered to the adhesive sheet 1 on the back surface 11b of the semiconductor chip 11-4 is reduced. For this reason, the force of pulling the semiconductor chip 11-4 downward by the temporary bonding force of the semiconductor chip 11-4 to the substrate 20 is easily changed by the tension of the adhesive sheet 1 and the force of pulling the semiconductor chip 11-4 upward by the adhesive force. Can be overcome. Thereby, the peeling of the adhesive sheet 1 from the back surface 11b of the semiconductor chip 11 can be completed while maintaining the state in which the semiconductor chip 11-4 is temporarily bonded to the substrate 20.

同様に、接着シート1に貼り付けられた他の半導体チップ11−1〜11−3,11−5,11−6についても、図3(a)〜(c)、図4(a)〜(c)、図5(a)〜(c)の工程を行うことで、基板20上へ仮接合させることができる。   Similarly, for the other semiconductor chips 11-1 to 11-3, 11-5, and 11-6 attached to the adhesive sheet 1, FIGS. 3A to 3C and FIGS. c), the steps shown in FIGS. 5A to 5C can be temporarily joined onto the substrate 20.

次に、半導体チップの接合方法では、プラズマ活性化接合における本接合として、図5(d)に示す工程が行われる。   Next, in the method of bonding semiconductor chips, the step shown in FIG. 5D is performed as the main bonding in the plasma activated bonding.

図5(d)に示す工程では、半導体チップ11の裏面11bを物理的に加圧した状態で半導体チップ11を加熱する。例えば、(耐熱材料で形成された)緩衝シートを介して半導体チップ11の裏面11bをホットプレートに熱的に接触させ、例えば250℃以下で加熱する。また、基板20を裏面20b側から別のホットプレートに接触させて250℃以下で加熱することを併せて行ってもよい。加熱温度は半導体チップや基板の材料・構造によって適切に(例えば、最適に)設定する事が望ましく、例えば熱膨張係数の等しい材料同士の場合は1000℃以上にすることが可能で、これにより後記の接合プロセスの時間を短縮でき、生産性を高めることが出来る。一方でシリコンとIII−V族半導体といったように異なる熱膨張係数を持つものの接合では、接合プロセス終了後の温度降下による残留熱応力を低減するため、可能な限り低温、望ましくは150℃以下であることが推奨される。   In the step shown in FIG. 5D, the semiconductor chip 11 is heated while the back surface 11b of the semiconductor chip 11 is physically pressed. For example, the back surface 11b of the semiconductor chip 11 is brought into thermal contact with a hot plate via a buffer sheet (made of a heat-resistant material), and heated at, for example, 250 ° C. or less. Alternatively, the substrate 20 may be brought into contact with another hot plate from the back surface 20b side and heated at 250 ° C. or lower. It is desirable to set the heating temperature appropriately (for example, optimally) according to the material and structure of the semiconductor chip and the substrate. For example, in the case of materials having the same thermal expansion coefficient, it is possible to set the temperature to 1000 ° C. or more. Can shorten the time of the joining process and increase the productivity. On the other hand, in the case of bonding materials having different thermal expansion coefficients such as silicon and III-V semiconductor, the temperature is as low as possible, preferably 150 ° C. or less, in order to reduce residual thermal stress due to a temperature drop after the bonding process. It is recommended that

上記の加圧・加熱のプロセスにおいて、半導体チップ11と基板20との接合界面では、図6(c)に示すように、接合界面から水分子(H−O−H)が抜けて、水分子(H−O−H)同士の水素結合が水酸基(−O−H)同士の水素結合に変わったり、酸素原子(−O−)を介した共有結合に変わったりする。これにより、半導体チップ11の表面11aと基板20の表面20aとは、接合界面幅がG1からG2(<G1)に狭められる。さらに接合プロセスが進むことで、半導体チップ11と基板20との接合界面では、図6(d)に示すように、水酸基(−O−H)同士の水素結合から水分子(H−O−H)が抜けて酸素原子(−O−)を介した共有結合に変わる。これにより、半導体チップ11の表面11aと基板20の表面20aとは、接合界面幅がG2からG3(<<G2)に狭められ、表面の酸化膜11i,21同士がほぼ一体化した形で本接合される。   In the above-described pressurization / heating process, at the bonding interface between the semiconductor chip 11 and the substrate 20, as shown in FIG. A hydrogen bond between (HOH) changes into a hydrogen bond between hydroxyl groups (-OH) or a covalent bond via an oxygen atom (-O-). Thus, the bonding interface width between the surface 11a of the semiconductor chip 11 and the surface 20a of the substrate 20 is reduced from G1 to G2 (<G1). As the bonding process further proceeds, at the bonding interface between the semiconductor chip 11 and the substrate 20, as shown in FIG. 6D, water molecules (H-O-H) are formed by hydrogen bonding between hydroxyl groups (-OH). ) Is replaced by a covalent bond via an oxygen atom (-O-). As a result, the bonding interface width between the surface 11a of the semiconductor chip 11 and the surface 20a of the substrate 20 is reduced from G2 to G3 (<< G2), and the oxide films 11i and 21 on the surface are substantially integrated with each other. Joined.

以上のように、実施形態では、半導体チップの接合方法において、半導体チップ11の表面11aと基板20の表面20aとをそれぞれプラズマにより活性化して半導体チップ11を基板20に密着させる。これにより、ハンダバンプを介在させずに半導体チップ11を基板20上に常温で仮接合させることができるので、半導体チップ11の熱変形を抑制しながら半導体チップ11を基板20上に搭載できる。この結果、仮接合時における半導体チップの接合の位置合わせ精度を容易に向上できる。また、その後に半導体チップ11を加熱加圧して基板20に本接合させるが、基板20上における半導体チップ11の接合位置は仮接合でほぼ固定できるので、本接合における半導体チップの接合の位置合わせ精度を容易に向上できる。   As described above, in the embodiment, in the semiconductor chip bonding method, the surface 11a of the semiconductor chip 11 and the surface 20a of the substrate 20 are activated by plasma, respectively, and the semiconductor chip 11 is brought into close contact with the substrate 20. Thus, the semiconductor chip 11 can be temporarily bonded to the substrate 20 at room temperature without intervening the solder bumps, so that the semiconductor chip 11 can be mounted on the substrate 20 while suppressing thermal deformation of the semiconductor chip 11. As a result, the alignment accuracy of the bonding of the semiconductor chips during the temporary bonding can be easily improved. After that, the semiconductor chip 11 is heated and pressurized to be fully bonded to the substrate 20. Since the bonding position of the semiconductor chip 11 on the substrate 20 can be substantially fixed by temporary bonding, the alignment accuracy of the bonding of the semiconductor chip in the full bonding is performed. Can be easily improved.

また、実施形態では、半導体チップの接合方法において、ハンダバンプを介在させずに半導体チップ11を基板20上に接合させることができるので、半導体チップ11におけるパッド電極の配置密度を向上させることが容易である。例えば、半導体チップにおけるパッド電極の配置ピッチを数μm程度にすることができる。これにより、半導体チップ11の実装密度を容易に向上できる。   Further, in the embodiment, in the method of bonding semiconductor chips, the semiconductor chip 11 can be bonded onto the substrate 20 without intervening solder bumps, so that the arrangement density of pad electrodes on the semiconductor chip 11 can be easily improved. is there. For example, the arrangement pitch of the pad electrodes in the semiconductor chip can be reduced to about several μm. Thereby, the mounting density of the semiconductor chip 11 can be easily improved.

また、実施形態では、半導体チップの接合方法において、接着シート1に貼り付けられた半導体チップ11の活性化された表面11aと基板20の活性化された表面20aとを対向配置させ、接着シート1越しに半導体チップ11の裏面11bを押圧して半導体チップ11を基板20に仮接合させる。そして、半導体チップ11の活性化された表面11aが基板20の活性化された表面20aに密着された状態を維持しながら接着シート1を半導体チップ11の裏面11bから剥離する。これにより、半導体チップ11を基板20へ仮接合させる際に半導体チップ11の活性化された表面11aに触れずに半導体チップ11をハンドリングすることができ、パーティクルの発生を抑制しながら仮接合を完了させることができる。   Further, in the embodiment, in the method of bonding semiconductor chips, the activated surface 11a of the semiconductor chip 11 attached to the adhesive sheet 1 and the activated surface 20a of the substrate 20 are arranged so as to face each other. The semiconductor chip 11 is temporarily bonded to the substrate 20 by pressing the back surface 11b of the semiconductor chip 11 through the gap. Then, the adhesive sheet 1 is peeled from the back surface 11b of the semiconductor chip 11 while maintaining the state where the activated surface 11a of the semiconductor chip 11 is in close contact with the activated surface 20a of the substrate 20. Thereby, when the semiconductor chip 11 is temporarily bonded to the substrate 20, the semiconductor chip 11 can be handled without touching the activated surface 11a of the semiconductor chip 11, and the temporary bonding is completed while suppressing generation of particles. Can be done.

また、実施形態では、半導体チップの接合方法において、複数の半導体チップ11の裏面11bが接着シート1に貼り付けられた状態で複数の半導体チップ11の活性化された表面11aと基板20の活性化された表面20aとを対向配置させる。そして、複数の半導体チップ11から選択された半導体チップ11の裏面11bを押圧して半導体チップ11の活性化された表面11aを基板20の活性化された表面20aに密着させ、その密着させた状態を維持しながら接着シート1を半導体チップ11の裏面11bから剥離する処理を各半導体チップ11について順次に行う。これにより、パーティクルの発生を抑制しながら、複数の半導体チップ11の基板20への仮接合を効率的に行うことができる。   Further, in the embodiment, in the method of bonding semiconductor chips, the activated front surfaces 11a of the plurality of semiconductor chips 11 and the activation of the substrate 20 in a state where the back surfaces 11b of the plurality of semiconductor chips 11 are attached to the adhesive sheet 1 The surface 20a thus arranged is arranged to face. Then, the back surface 11b of the semiconductor chip 11 selected from the plurality of semiconductor chips 11 is pressed to bring the activated surface 11a of the semiconductor chip 11 into close contact with the activated surface 20a of the substrate 20, and the state of the close contact The process of peeling the adhesive sheet 1 from the back surface 11b of the semiconductor chip 11 while maintaining the above conditions is sequentially performed for each semiconductor chip 11. Thereby, the temporary bonding of the plurality of semiconductor chips 11 to the substrate 20 can be efficiently performed while suppressing generation of particles.

また、実施形態では、半導体チップの接合方法において、複数の半導体チップ11の活性化された表面11aと基板20の活性化された表面20aとを対向配置させる前に、接着シート1上における複数の半導体チップ11の間隔を広げる。例えば、接着シート1上における複数の半導体チップ11の間隔を半導体チップ11の厚みより大きく広げる。これにより、半導体チップ11を接着シート1越しに押圧する工程において、押圧される半導体チップ11の側面11cが隣接する半導体チップ11の側面11cに接触しにくくなり、パーティクルの発生を抑制できる。   In the embodiment, in the method of bonding semiconductor chips, the plurality of activated surfaces 11a of the plurality of semiconductor chips 11 and the plurality of activated surfaces 20a of the substrate 20 are placed on the adhesive sheet 1 before being arranged to face each other. The distance between the semiconductor chips 11 is increased. For example, the interval between the plurality of semiconductor chips 11 on the adhesive sheet 1 is made larger than the thickness of the semiconductor chip 11. Accordingly, in the step of pressing the semiconductor chip 11 over the adhesive sheet 1, the side surface 11c of the semiconductor chip 11 to be pressed hardly comes into contact with the side surface 11c of the adjacent semiconductor chip 11, and generation of particles can be suppressed.

また、実施形態では、半導体チップの接合方法において、接着シート1越しに半導体チップ11の裏面11bを押圧する工程は、接着シート1における押圧すべき領域の周囲の領域が保持機構140により保持された状態で行われる。これにより、接着シート1の撓みが適切に制御された状態で接着シート1越しに半導体チップ11の裏面11bを押圧できるので、その後に、接着シート1の半導体チップ11の裏面11bからの剥離を適切に行うことができる。   In the embodiment, in the method of bonding semiconductor chips, in the step of pressing the back surface 11 b of the semiconductor chip 11 over the adhesive sheet 1, the area around the area to be pressed on the adhesive sheet 1 is held by the holding mechanism 140. Done in state. Thereby, the back surface 11b of the semiconductor chip 11 can be pressed over the adhesive sheet 1 in a state where the bending of the adhesive sheet 1 is appropriately controlled, and thereafter, the peeling of the adhesive sheet 1 from the back surface 11b of the semiconductor chip 11 is appropriately performed. Can be done.

また、実施形態では、半導体チップの接合装置において、押圧機構130は、接着シート1を介して半導体チップ11の裏面11bを押圧して半導体チップ11の活性化された表面11aを基板20の活性化された表面20aに密着させる。また、押圧機構130は、半導体チップ11の活性化された表面11aが基板20の活性化された表面20aに密着された状態を維持させながら接着シート1を半導体チップ11の裏面11bから剥離させる。これにより、半導体チップ11を基板20へ仮接合させる際に半導体チップ11の活性化された表面11aに触れずに半導体チップ11をハンドリングすることができ、パーティクルの発生を抑制しながら仮接合を行うことができる。   In the embodiment, in the semiconductor chip bonding apparatus, the pressing mechanism 130 presses the back surface 11 b of the semiconductor chip 11 via the adhesive sheet 1 to activate the activated surface 11 a of the semiconductor chip 11 to activate the substrate 20. To the surface 20a. Further, the pressing mechanism 130 peels the adhesive sheet 1 from the back surface 11b of the semiconductor chip 11 while maintaining the state where the activated surface 11a of the semiconductor chip 11 is in close contact with the activated surface 20a of the substrate 20. Accordingly, when the semiconductor chip 11 is temporarily bonded to the substrate 20, the semiconductor chip 11 can be handled without touching the activated surface 11a of the semiconductor chip 11, and the temporary bonding is performed while suppressing generation of particles. be able to.

また、実施形態では、半導体チップの接合装置の押圧機構130において、押圧ヘッド131が、半導体チップ11の裏面11bに対応した押圧面131fを有する。これにより、半導体チップ11の裏面11bを平面内に略一様な力で押圧することができる。   In the embodiment, in the pressing mechanism 130 of the semiconductor chip bonding apparatus, the pressing head 131 has a pressing surface 131f corresponding to the back surface 11b of the semiconductor chip 11. Thereby, the back surface 11b of the semiconductor chip 11 can be pressed in a plane with a substantially uniform force.

また、実施形態では、半導体チップの接合装置の押圧機構130において、ピン135が、押圧面131fより押圧ヘッド131側へ引っ込んだ状態と押圧面131fから突出した状態との間で変更可能である。これにより、押圧ヘッド131が接着シート1越しに半導体チップ11の裏面11bを押圧する際にピン135を押圧面131fより押圧ヘッド131側へ引っ込んだ状態とすることでピン135が押圧ヘッド131による押圧動作の邪魔にならないようにすることができる。また、押圧ヘッド131による押圧が解除された際にピン135を押圧面131fから突出した状態にしておくことで、半導体チップ11−4が基板20へ仮接合された状態を維持しながら、接着シート1の半導体チップ11の裏面11bからの剥離を容易に完了させることができる。   In the embodiment, in the pressing mechanism 130 of the semiconductor chip bonding apparatus, the pin 135 can be changed between a state in which the pin 135 is retracted from the pressing surface 131f toward the pressing head 131 and a state in which the pin 135 projects from the pressing surface 131f. Thus, when the pressing head 131 presses the back surface 11b of the semiconductor chip 11 over the adhesive sheet 1, the pins 135 are retracted from the pressing surface 131f toward the pressing head 131, so that the pins 135 are pressed by the pressing head 131. It is possible not to disturb the operation. Further, by keeping the pins 135 protruding from the pressing surface 131f when the pressing by the pressing head 131 is released, the adhesive sheet is maintained while the semiconductor chip 11-4 is temporarily bonded to the substrate 20. Peeling of one semiconductor chip 11 from the back surface 11b can be easily completed.

また、実施形態では、半導体チップの接合装置において、押圧機構130は、接着シート1における押圧機構130で押圧すべき領域の周囲の領域が保持機構140により保持された状態で、接着シート1を介して半導体チップ11の裏面11bを基板20側へ押圧する。これにより、接着シート1の撓みが適切に制御された状態で接着シート1越しに半導体チップ11の裏面11bを押圧できるので、その後に、接着シート1の半導体チップ11の裏面11bからの剥離を適切に行うことができる。   Further, in the embodiment, in the semiconductor chip bonding apparatus, the pressing mechanism 130 is connected to the adhesive sheet 1 via the adhesive sheet 1 in a state where the area around the area to be pressed by the pressing mechanism 130 is held by the holding mechanism 140. Then, the back surface 11b of the semiconductor chip 11 is pressed toward the substrate 20 side. Thereby, the back surface 11b of the semiconductor chip 11 can be pressed over the adhesive sheet 1 in a state where the bending of the adhesive sheet 1 is appropriately controlled, and thereafter, the peeling of the adhesive sheet 1 from the back surface 11b of the semiconductor chip 11 is appropriately performed. Can be done.

また、実施形態では、半導体チップの接合装置において、アライメント機構120は、認識機構150の認識結果に基づいて、接着シート1における押圧機構130で押圧すべき領域を位置決めする。また、アライメント機構120は、認識機構150の認識結果に基づいて、半導体チップ11及び基板20の相対的な位置をアライメントする。そして、押圧機構130は、半導体チップ11及び基板20の相対的な位置がアライメントされた状態で接着シート1を介して半導体チップ11の裏面11bを押圧する。これにより、押圧機構130が精度よく押圧でき、接着シート1に貼り付けられた複数の半導体チップ11のそれぞれを基板20上における適切な位置に搭載できる。   In the embodiment, in the semiconductor chip bonding apparatus, the alignment mechanism 120 positions an area of the adhesive sheet 1 to be pressed by the pressing mechanism 130 based on the recognition result of the recognition mechanism 150. Further, the alignment mechanism 120 aligns the relative positions of the semiconductor chip 11 and the substrate 20 based on the recognition result of the recognition mechanism 150. Then, the pressing mechanism 130 presses the back surface 11b of the semiconductor chip 11 via the adhesive sheet 1 in a state where the relative positions of the semiconductor chip 11 and the substrate 20 are aligned. Thereby, the pressing mechanism 130 can press with high accuracy, and each of the plurality of semiconductor chips 11 attached to the adhesive sheet 1 can be mounted at an appropriate position on the substrate 20.

なお、図1(c)に示す工程では、例えば、複数の半導体チップ11−1〜11−6を間引くことで隣接する半導体チップ11−1〜11−6の間隔を広げることもできる。例えば、複数の半導体チップ11−1〜11−6から半導体チップ11−2,11−4,11−6を間引くことで、隣接する半導体チップ11−1〜11−6の間隔を1チップ幅相当に広げることができる。ただし、半導体チップ11−2,11−4,11−6を間引く際にパーティクルが発生する可能性がある。このため、間引いた後は、各半導体チップ11が接着シート1に貼り付けられた状態のまま、各半導体チップ11の表面11aに対して、洗浄(例えば、超音波洗浄)と乾燥処理とを順次に行う。これにより、各半導体チップ11の表面11aに付着しているパーティクルを除去することができる。   In the step shown in FIG. 1C, for example, the interval between adjacent semiconductor chips 11-1 to 11-6 can be increased by thinning out the plurality of semiconductor chips 11-1 to 11-6. For example, by thinning out the semiconductor chips 11-2, 11-4, and 11-6 from the plurality of semiconductor chips 11-1 to 11-6, the interval between the adjacent semiconductor chips 11-1 to 11-6 is equivalent to one chip width. Can be spread out. However, particles may be generated when thinning the semiconductor chips 11-2, 11-4, and 11-6. For this reason, after thinning, the surface 11a of each semiconductor chip 11 is sequentially cleaned (eg, ultrasonically cleaned) and dried while the respective semiconductor chips 11 are still attached to the adhesive sheet 1. To do. Thereby, particles adhering to the surface 11a of each semiconductor chip 11 can be removed.

また、複数の半導体チップ11−1〜11−6の間隔を広げる工程(図1(d)に示す工程)を行うタイミングは、半導体チップ11と基板20とが対向配置される工程(図3(a)に示す工程)の前であれば良く、図1(b)に示す工程の後に限定されない。例えば、複数の半導体チップ11−1〜11−6の間隔を広げる工程(図1(d)に示す工程)を行うタイミングは、図1(d)に示す工程の後図3(a)に示す工程の前であってもよい。   The timing of performing the step of increasing the interval between the plurality of semiconductor chips 11-1 to 11-6 (the step illustrated in FIG. 1D) is determined by the step of disposing the semiconductor chip 11 and the substrate 20 to face each other (see FIG. It is sufficient that it is before the step shown in FIG. 1A), and it is not limited after the step shown in FIG. For example, the timing of performing the step of increasing the interval between the plurality of semiconductor chips 11-1 to 11-6 (the step illustrated in FIG. 1D) is shown in FIG. 3A after the step illustrated in FIG. It may be before the process.

また、半導体チップの接合方法では、図1(a),(b)に示す工程に代えて、図7(a)〜(d)に示す工程が行われてもよい。   Further, in the method of joining semiconductor chips, the steps shown in FIGS. 7A to 7D may be performed instead of the steps shown in FIGS. 1A and 1B.

図7(a)に示す工程では、図1(a)に示す工程で準備されたものと同様の半導体基板10を準備する。準備された半導体基板10の表面10aを接着シート(ダイシングテープ)3の表面3aに貼り付ける。すなわち、半導体基板10は裏面10bが露出された状態(フェイスダウンの状態)で接着シート3に貼り付けられる。接着シート3は、その表面3aに接着剤が形成されている。接着剤は、例えば、UV硬化性を有する接着剤を用いることができる。接着シート3は、環状のフラットリング4の枠内に張られてフラットリング4に固定されている。接着シート3は、例えば、光透過性を有する透明樹脂で形成されている。   In the step shown in FIG. 7A, a semiconductor substrate 10 similar to the one prepared in the step shown in FIG. 1A is prepared. The surface 10a of the prepared semiconductor substrate 10 is attached to the surface 3a of the adhesive sheet (dicing tape) 3. That is, the semiconductor substrate 10 is attached to the adhesive sheet 3 with the back surface 10b exposed (face-down state). The adhesive sheet 3 has an adhesive formed on its surface 3a. As the adhesive, for example, an adhesive having UV curability can be used. The adhesive sheet 3 is stretched in the frame of the annular flat ring 4 and fixed to the flat ring 4. The adhesive sheet 3 is formed of, for example, a transparent resin having optical transparency.

図7(b)に示す工程では、半導体基板10を分割して、複数の半導体チップ11−1〜11−6に個片化する。例えば、半導体基板10をダイシングラインに沿ってダイシング加工する。ダイシング加工は、ダイシングラインに沿ってダイシングブレードで切削することで行ってもよい。あるいは、ダイシング加工は、ダイシングラインに沿ってレーザーを照射してレーザー加工することで行ってもよい。   In the step shown in FIG. 7B, the semiconductor substrate 10 is divided and divided into a plurality of semiconductor chips 11-1 to 11-6. For example, the semiconductor substrate 10 is diced along a dicing line. Dicing may be performed by cutting with a dicing blade along a dicing line. Alternatively, the dicing may be performed by irradiating a laser along a dicing line to perform laser processing.

このとき、半導体基板10は裏面10bが露出された状態(フェイスダウンの状態)で接着シート3に貼り付けられているので、パーティクルが半導体チップ11の表面11aに付着することを防止できる。   At this time, since the semiconductor substrate 10 is attached to the adhesive sheet 3 with the back surface 10b exposed (face-down state), particles can be prevented from adhering to the front surface 11a of the semiconductor chip 11.

その後、接着シート3に裏面3b側からUV照射を行って、接着シート3の表面3aに形成されている接着剤を硬化させてその接着力を低下させる。   Thereafter, the adhesive sheet 3 is subjected to UV irradiation from the back surface 3b side to cure the adhesive formed on the front surface 3a of the adhesive sheet 3 and reduce its adhesive strength.

また、各半導体チップ11が接着シート3に貼り付けられた状態のまま、各半導体チップ11の裏面11bに対して、洗浄(例えば、超音波洗浄)と乾燥処理とを順次に行ってもよい。これにより、各半導体チップ11の裏面11bにパーティクルが付着している場合に、付着しているパーティクルを除去することができる。   Further, cleaning (for example, ultrasonic cleaning) and drying may be sequentially performed on the back surface 11b of each semiconductor chip 11 in a state where each semiconductor chip 11 is attached to the adhesive sheet 3. Thus, when particles are attached to the back surface 11b of each semiconductor chip 11, the attached particles can be removed.

図7(c)に示す工程では、個片化された複数の半導体チップ11−1〜11−6の裏面11bに接着シート1の表面1aを貼り付ける。このとき、接着シート3の表面3aに形成された接着剤の接着力が図7(b)に示す工程で低下している。これにより、複数の半導体チップ11−1〜11−6は接着シート3から接着シート1へ容易に転写される。すなわち、半導体基板10は表面10aが露出された状態(フェイスアップの状態)で接着シート1に貼り付けられる。   In the step shown in FIG. 7C, the front surface 1a of the adhesive sheet 1 is attached to the back surfaces 11b of the plurality of individual semiconductor chips 11-1 to 11-6. At this time, the adhesive force of the adhesive formed on the surface 3a of the adhesive sheet 3 has decreased in the step shown in FIG. Thereby, the plurality of semiconductor chips 11-1 to 11-6 are easily transferred from the adhesive sheet 3 to the adhesive sheet 1. That is, the semiconductor substrate 10 is attached to the adhesive sheet 1 with the surface 10a exposed (face-up state).

図7(d)に示す工程では、複数の半導体チップ11−1〜11−6が転写された接着シート1を環状のフラットリング2の枠内に張ってフラットリング2で固定する。   In the step illustrated in FIG. 7D, the adhesive sheet 1 to which the plurality of semiconductor chips 11-1 to 11-6 have been transferred is stretched in the frame of the annular flat ring 2 and fixed by the flat ring 2.

その後は、図1(c)に示す工程以降が行われる。   Thereafter, the steps shown in FIG. 1C and the subsequent steps are performed.

このように、半導体基板10がフェイスダウンの状態で半導体基板10のダイシング加工を行うので、ダイシング加工時に発生するパーティクルが個片化される各半導体チップ11の表面11aに付着することをさらに低減でき、半導体チップ11の基板20への仮接合時に接合界面にパーティクルが介在することを効果的に抑制できる。   As described above, since the dicing of the semiconductor substrate 10 is performed in a state where the semiconductor substrate 10 is in a face-down state, particles generated during the dicing can be further reduced from adhering to the surface 11a of each of the semiconductor chips 11 that are singulated. In addition, particles can be effectively prevented from intervening at the bonding interface when the semiconductor chip 11 is temporarily bonded to the substrate 20.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are provided by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These new embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and their equivalents.

1,3 接着シート、11,11−1〜11−6 半導体チップ、20 基板、100 接合装置、110 配置機構、120 アライメント機構、130 押圧機構、140 保持機構、150 認識機構。   1,3 adhesive sheet, 11, 11-1 to 11-6 semiconductor chip, 20 substrates, 100 bonding apparatus, 110 placement mechanism, 120 alignment mechanism, 130 pressing mechanism, 140 holding mechanism, 150 recognition mechanism.

Claims (18)

基板の表面に垂直でない方向に、シートに対して相対的な位置が変更可能である保持機構によって、前記シートにおけるチップの裏面が接着された第1の領域の周囲の第2の領域を保持することと、
前記シートの前記第2の領域が前記保持機構で保持された状態で、前記第1の領域を押圧して前記チップの表面を前記基板の表面に密着させることと、
前記シートの前記第1の領域における前記チップの裏面への接着力を低下させることと、
前記チップの裏面への接着力が低下された状態で前記シートの前記第1の領域を介した前記チップの裏面の押圧を解除し、前記シートを前記チップの裏面から剥離することと、
を備えたことを特徴とするチップの接合方法。
A second area around the first area to which the back surface of the chip is adhered on the sheet is held by a holding mechanism whose position relative to the sheet can be changed in a direction not perpendicular to the surface of the substrate. That
In a state where the second area of the sheet is held by the holding mechanism, pressing the first area to bring the surface of the chip into close contact with the surface of the substrate;
Reducing the adhesive strength to the back surface of the chip in the first region of the sheet;
Release the pressing of the back surface of the chip through the first region of the sheet in a state where the adhesive force to the back surface of the chip is reduced, peeling the sheet from the back surface of the chip,
A chip joining method, comprising:
前記接着力を低下させることは、前記第1の領域における前記チップの裏面への接着面積を第1の面積から前記第1の面積より小さい第2の面積に変更することを含む
請求項1に記載のチップの接合方法。
2. The method of claim 1, wherein reducing the adhesive force includes changing an adhesive area of the first region to the back surface of the chip from a first area to a second area smaller than the first area. 3. The method for joining chips according to the above.
前記接着力を低下させることは、前記第1の領域における前記チップの裏面内の中心への接着を維持しながら前記第1の領域における前記チップの裏面内の中心より外側の部分への接着を解除することを含む
請求項1に記載のチップの接合方法。
Decreasing the adhesive force means that bonding to a portion outside the center of the chip in the back surface of the first region is maintained while maintaining bonding to the center of the chip in the back surface of the first region. 2. The method for joining chips according to claim 1, comprising releasing the chip.
前記接着力を低下させることは、前記チップの裏面に対応した押圧面を有する押圧ヘッドと前記押圧面より前記押圧ヘッドの側へ引っ込んだ状態と前記押圧面から突出した状態との間で変更可能であるピンとを有する押圧機構における前記ピンで前記第1の領域を前記チップの裏面内の中心側へ押しながら前記押圧ヘッドを前記第1の領域から遠ざけることを含む
請求項1に記載のチップの接合方法。
Decreasing the adhesive force can be changed between a pressing head having a pressing surface corresponding to the back surface of the chip and a state of being retracted from the pressing surface toward the pressing head and a state of protruding from the pressing surface. 2. The chip according to claim 1, further comprising moving the pressing head away from the first area while pressing the first area toward a center side in the back surface of the chip with the pin in the pressing mechanism having a pin that is Joining method.
前記チップの裏面の押圧を解除することは、前記第1の領域における前記チップの裏面への接着面積をゼロにすることを含む
請求項2に記載のチップの接合方法。
3. The method according to claim 2, wherein releasing the pressing of the back surface of the chip includes reducing a bonding area of the first region to the back surface of the chip.
前記チップの裏面の押圧を解除することは、前記第1の領域における前記チップの裏面内の中心への接着を解除することを含む
請求項3に記載のチップの接合方法。
4. The method according to claim 3, wherein releasing the pressure on the rear surface of the chip includes releasing adhesion of the first region to the center of the rear surface of the chip.
前記チップの裏面の押圧を解除することは、前記ピンを前記第1の領域から遠ざけることを含む
請求項4に記載のチップの接合方法。
5. The method according to claim 4, wherein releasing the pressing of the back surface of the chip includes moving the pin away from the first region. 6.
前記チップの裏面が前記シートの前記第1の領域に接着された状態で前記チップの活性化された表面と前記基板の活性化された表面とを対向させて配置することをさらに備え、
前記密着は、前記シートの前記第2の領域が前記保持機構で保持された状態で、前記第1の領域を押圧して前記チップの活性化された表面を前記基板の活性化された表面に密着させることを含む
請求項1から7のいずれか1項に記載のチップの接合方法。
The method further comprises arranging an activated surface of the chip and an activated surface of the substrate in a state where the back surface of the chip is bonded to the first region of the sheet, and
The close contact is performed by pressing the first region while the second region of the sheet is held by the holding mechanism, so that the activated surface of the chip is brought into contact with the activated surface of the substrate. The method of joining chips according to claim 1, further comprising bringing the chips into close contact with each other.
前記剥離の後に前記チップを加熱することをさらに備えた
請求項1から8のいずれか1項に記載のチップの接合方法。
The method for bonding chips according to any one of claims 1 to 8, further comprising heating the chip after the separation.
シートに対して第1の側に設けられた押圧機構と、
前記シートに対して前記第1の側の反対側の第2の側に設けられ、チップの裏面が前記第2の側で接着された第1の領域が前記押圧機構によって押圧されるとき、前記シートの前記第1の領域の周囲の第2の領域を保持することができる保持機構と、
を備え、
前記押圧機構は、第1の期間に、前記シートにおける前記チップに対応する第1の領域を前記第2の側の方向に押圧して前記チップの表面を基板の表面に密着させ、前記第1の期間より後の第2の期間に、前記シートの前記第1の領域における前記チップの裏面への接着力を低下させ、前記第2の期間より後の第3の期間に、前記チップの裏面への接着力が低下された状態で前記シートの前記第1の領域を介した前記チップの裏面の押圧を解除し、前記シートを前記チップの裏面から剥離する
ことを特徴とするチップの接合装置。
A pressing mechanism provided on the first side with respect to the sheet;
When a first area provided on a second side opposite to the first side with respect to the sheet and the back surface of the chip is adhered on the second side is pressed by the pressing mechanism, A holding mechanism capable of holding a second area around the first area of the sheet;
With
The pressing mechanism presses, in a first period, a first area corresponding to the chip on the sheet in a direction toward the second side to bring a surface of the chip into close contact with a surface of a substrate, and In a second period after the period, the adhesive force of the sheet to the back surface of the chip in the first region is reduced, and in a third period after the second period, the back surface of the chip is reduced. A bonding apparatus for releasing the chip from the back surface of the chip by releasing the pressing of the back surface of the chip through the first region of the sheet in a state where the adhesive force to the chip is reduced. .
前記押圧機構は、前記第2の期間に、前記第1の領域における前記チップの裏面への接着面積を第1の面積から前記第1の面積より小さい第2の面積に変更する
請求項10に記載のチップの接合装置。
The method according to claim 10, wherein the pressing mechanism changes an adhesion area of the first region to the back surface of the chip in the second period from a first area to a second area smaller than the first area. An apparatus for joining chips according to the above.
前記押圧機構は、前記第2の期間に、前記第1の領域における前記チップの裏面内の中心への接着を維持しながら前記第1の領域における前記チップの裏面内の中心より外側の部分への接着を解除する
請求項10に記載のチップの接合装置。
The pressing mechanism moves the first region to a portion outside the center in the back surface of the chip in the first region while maintaining the adhesion to the center in the back surface of the chip in the second period. The chip bonding apparatus according to claim 10, wherein the bonding of the chips is released.
前記押圧機構は、
前記チップの裏面に対応した押圧面を有する押圧ヘッドと、
前記押圧面より前記押圧ヘッドの側へ引っ込んだ状態と前記押圧面から突出した状態との間で変更可能であるピンと、
を有し、
前記押圧機構は、前記第2の期間に、前記ピンで前記第1の領域を前記チップの裏面内の中心側へ押しながら前記押圧ヘッドを前記第1の領域から遠ざける
請求項10に記載のチップの接合装置。
The pressing mechanism,
A pressing head having a pressing surface corresponding to the back surface of the chip,
A pin that can be changed between a state retracted from the pressing surface toward the pressing head and a state protruding from the pressing surface,
Has,
The chip according to claim 10, wherein the pressing mechanism moves the pressing head away from the first area while pressing the first area toward a center side in a back surface of the chip with the pin during the second period. Joining equipment.
前記押圧機構は、前記第3の期間に、前記第1の領域における前記チップの裏面への接着面積をゼロにする
請求項11に記載のチップの接合装置。
12. The chip bonding apparatus according to claim 11, wherein the pressing mechanism sets the bonding area of the first region to the back surface of the chip in the third period to zero.
前記押圧機構は、前記第3の期間に、前記第1の領域における前記チップの裏面内の中心への接着を解除する
請求項12に記載のチップの接合装置。
13. The chip joining apparatus according to claim 12, wherein the pressing mechanism releases the adhesion of the chip to the center of the back surface of the chip in the first region during the third period.
前記押圧機構は、前記第3の期間に、前記ピンを前記第1の領域から遠ざける
請求項13に記載のチップの接合装置。
14. The chip joining apparatus according to claim 13, wherein the pressing mechanism moves the pin away from the first region during the third period.
前記チップを配置可能な前記シートを固定することができるシートステージと前記シートの前記第2の側に設けられ、前記基板を提供することができる基板ステージを有する配置機構をさらに備えた
請求項10から16のいずれか1項に記載のチップの接合装置。
11. An arrangement mechanism having a sheet stage capable of fixing the sheet on which the chip can be arranged and a substrate stage provided on the second side of the sheet and capable of providing the substrate. 17. The chip joining apparatus according to any one of items 1 to 16.
前記配置機構は、前記チップの裏面が前記シートの前記第1の領域に接着された状態で前記チップの活性化された表面と前記基板の活性化された表面とを対向させて配置し、
前記押圧機構は、前記第1の期間に、前記シートにおける前記第1の領域を前記第2の側の方向に押圧して前記チップの活性化された表面を前記基板の活性化された表面に密着させる
請求項17に記載のチップの接合装置。
The arrangement mechanism arranges an activated surface of the chip and an activated surface of the substrate in a state where the back surface of the chip is bonded to the first region of the sheet, and
The pressing mechanism presses the first area of the sheet in the direction of the second side in the first period to cause the activated surface of the chip to be activated on the activated surface of the substrate. The chip bonding apparatus according to claim 17, wherein the chip bonding is performed.
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