JP2699784B2 - 半導体チップの除去方法 - Google Patents

半導体チップの除去方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は基板に接着剤で接着され
た半導体チップの除去方法に関し、例えば基板に半導体
チップをダイボンディングし、基板と半導体チップの電
極間をワイヤーボンディング方式にて実装した半導体装
置のリペア方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術を図６によって説明する。ま
ず、図６（ａ）に示すように、基板１の半導体チップを
設置するダイボンディング用パッド８にダイボンディン
グ用の樹脂３を設置する。その上から、図６（ｂ）に示
すように、半導体チップ４を樹脂３を均一にチップ裏面
に広がるように設置した後、樹脂３を加熱し硬化させて
半導体チップ４を基板１に固着させる。
【０００３】次に、図６（ｃ）に示すように半導体チッ
プ電極６と基板電極２間にＡｕもしくはＡｌワイヤーを
ワイヤーボンディング方式により接続する。ワイヤーボ
ンディング方式は、一般に、基板電極２とワイヤー５を
一致させて、ボンディングキャピラリー７に超音波と荷
重を印加することによりワイヤー５と基板電極２もしく
はワイヤーと半導体チップ電極６とを接続させる。Ａｕ
ワイヤーのボンディングの場合には、超音波と荷重の他
に接続部を加熱することにより、充分な接続強度を得
る。ワイヤー５の径は、２０μｍ〜３０μｍ程度であ
る。また、上記ワイヤー５の接続は、ボンディングキャ
ピラリー７の位置を数値制御による自動装置によって生
産性を上げている。
【０００４】近年、実装密度を上げるために一つの基板
に多数、多品種の半導体チップを搭載するマルチチップ
モジュール（ＭＣＭ）に、このワイヤーボンディング方
式を使用する場合が増加している。しかし、ＭＣＭの場
合は、多数の半導体チップを一つの基板に実装するた
め、モジュール全体の歩留まりは個々の半導体チップの
歩留まりの積となるため、搭載する半導体チップ数が多
い程、モジュールのモジュール全体での歩留まりは低下
する。
【０００５】また、一つの半導体チップが不良になる
と、モジュール用基板、及び、他の既に搭載された良品
の半導体チップ分の損失が大きくなくなるため、不良の
半導体チップを除去し、再度ワイヤーボンディングを行
う、リペア方法が必要となる。
【０００６】しかし、現在、ワイヤーボンディング方式
により形成された、半導体装置の効率的なリペア方法は
なく、ワイヤーの除去方法としてピンセットでワイヤー
を除去する方法等がある。
【０００７】図７に従来のワイヤー除去方法を示す。従
来のワイヤー除去は、ピンセット９もしくはそれに変わ
る冶具を用いてワイヤー５の中間付近を保持し、持ち上
げることにより、ワイヤーを除去していた。しかしこの
方法では、ワイヤー５が途中で切断され、基板電極２や
半導体チップ電極６にワイヤー５などが残るなど信頼性
に問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記のワイヤーボンデ
ィング方式によれば、不良半導体チップの除去方法の際
に下記に示す課題がある。 （ａ）ワイヤーを除去する際にワイヤーを引っ張った
り、ワイヤーの途中で切断すると、基板電極側にワイヤ
ーが残留する。残ったワイヤーは、再度ボンディングを
行う時に配線間ショートなどの不良原因となる。
【０００９】また、不良半導体チップを除去できない為
に、以下に示す課題がある。 （ｂ）ＭＣＭを構成しようとした場合、多数の半導体チ
ップを一つの基板に実装するため、モジュール全体の歩
留まりは個々の半導体チップの歩留まりの積となるた
め、搭載する半導体チップ数が多い程、モジュールのモ
ジュール全体での歩留まりは低下する。 （ｃ）ＭＣＭを構成しようとした場合、一つの半導体チ
ップが不良になると、モジュール全体も不良になるた
め、モジュール用基板や他の良品の半導体チップ分の損
失も大きい。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、ワイヤーボンディング方式を用いて構成
した半導体装置の、基板の電極に接続されているワイヤ
ーの付け根部分にワイヤー切断用工具を加圧することに
よりワイヤーを切断する工程を実施し、その後、樹脂を
加熱して半導体チップと基板との接着強度を低下させた
状態で、半導体チップと基板との接着を剥離せしめ、ワ
イヤーを半導体チップの電極に保持したまま半導体チッ
プを除去することを特徴とする半導体チップの除去方法
である。
【００１１】
【作用】本発明による半導体チップの除去方法によれ
ば、次に述べる作用がある。
【００１２】ワイヤーは、その付け根部分で切断される
ために、ワイヤー切断後において、切断したワイヤーは
基板電極側にはほとんど残らず、チップと共に除去され
るので、ワイヤーを除去する工程が不要である、また、
僅かに残った残留ワイヤーも基板電極に圧着されるの
で、配線間のショートなどが生じない。
【００１３】
【実施例】本発明の一実施例について、図１を用いて説
明する。１１は基板、１２は基板電極、１３はダイボン
ディング用樹脂、１４は半導体チップ、１５はワイヤ
ー、１６は半導体チップ電極、１７はワイヤー切断用工
具、１８はチップ除去用工具、１９は加熱ステージ、２
０は真空吸着孔、２１はダイボンディング用パッドであ
る。
【００１４】ワイヤーボンディング方式を用いた半導体
装置は、従来例で示したように基板１１と半導体チップ
１４の間にダイボンディング用樹脂１３を介在させて半
導体チップ１４を固着させ、半導体チップ電極１６と基
板電極１２をＡｌもしくはＡｕワイヤーにて接続させた
構造となる。基板１１は、セラミックやガラスエポキシ
等よりなる配線基板である。ダイボンディング用樹脂１
３は、エポキシ樹脂などにフィラを介在させた導電性樹
脂もしくは絶縁性樹脂が一般的である。ワイヤー１５は
ＡｌやＡｕの細線で、その径は２０μｍ〜４０μｍ程度
である。
【００１５】本発明は、まず、図１（ａ）、（ｂ）に示
すように、ワイヤー切断用工具１７を用いて、基板電極
１２にワイヤー１５が接続されている部分のワイヤー１
５を切断する。この時、ワイヤー１５は半導体チップ１
４側に接続されているが、基板電極１２側には接続され
ていない。基板電極１２に残るワイヤーは、長さ２００
μｍ程度以下である。なお、ワイヤー切断用工具１７に
ついては後に詳述する。
【００１６】次に、あらかじめ基板１１を固定している
加熱ステージ１９もしくはチップ除去用工具１８を加熱
し、基板１１側から、ダイボンディング用樹脂１３の温
度を上昇させて、基板１１と半導体チップ１４の接着強
度を低下させる。そして、図１（ｃ）、（ｄ）に示すよ
うに、チップ除去用工具１８で半導体チップ１４側面側
に加重を印加し、チップ裏面に水平方向の力を印加する
ことにより、チップを基板１１から剥離させる。この
時、ワイヤー１５は半導体チップ電極１６に接続された
ままで半導体チップ１４と共に除去される。
【００１７】図１（ｅ）に示すように、チップ除去用工
具１８には、真空吸着孔２０が設けられており、半導体
チップ１４が基板１１から剥離されたら、チップ除去用
工具１８に半導体チップ１４が吸着する。その後、半導
体チップ１４を搬送して、半導体チップの除去工程を終
了する。
【００１８】上記半導体チップの除去方法を用いて不良
の半導体チップを除去した後、図１（ｆ）に示すよう
に、再度ワイヤーボンディング方式を用いて良品の半導
体チップを搭載する。
【００１９】図２に一般的なダイボンディング樹脂とし
てエポキシ系導電性樹脂を用いたときの半導体チップ１
４と基板１１との接着強度の温度依存性の一例を示す。
図２からわかるようにダイボンディング用樹脂１３の接
着強度は、ダイボンディング樹脂のガラス転移温度Ｔｇ
を越えると低下し、印加温度が高い程接着強度は低い。
ダイボンディング用樹脂１３のガラス転移温度は一般的
に約９０℃〜１１０℃であることから、加熱ステージ１
９の温度は、ダイボンディング樹脂のガラス転移温度Ｔ
ｇより高い温度に設定する。
【００２０】しかし、基板１１に有機のプリント基板を
用いている場合は、基板１１温度を約１３０℃〜２００
℃以上に上昇させると基板１１のガラス転移温度Ｔｇを
越えてしまい、基板１１の信頼性上問題である。特に一
つの基板に多品種、多数の半導体チップ１４が搭載され
るＭＣＭにおいては、半導体チップ１４下にも絶縁膜を
介して基板配線がある場合があり、基板１１や他の半導
体チップ１４の品質に悪影響を与えることは、モジュー
ル全体の品質に直接影響する。
【００２１】そこで、図３に示すように加熱ステージ１
９による基板１１の加熱を、基板１１の耐熱温度以下に
設定し、チップ除去用工具１８を加熱することにより、
除去する半導体チップ１４のみを基板温度より高い温度
に加熱して、被除去半導体チップ１４裏面のみのダイボ
ンディング用樹脂１３を昇温させた後、チップを除去
し、基板１１や他の半導体チップ１４への過加熱を防
ぐ。
【００２２】次に、ワイヤー１５の切断工程を、図４を
用いてより詳細に説明する。ワイヤー切断用工具１７の
先端に、５ｇ〜２００ｇ程度の加重と超音波を加えるこ
とにより、基板電極１２を傷めずにワイヤー１５を接続
部から切断する。基板電極１２上の接続部でワイヤー１
５を切断するので、ワイヤー切断後の基板電極１２には
ワイヤー１５はほとんど残らない、また、基板電極１２
に残った約５０μｍの残留ワイヤーも、超音波の効果に
より基板電極１２に圧着されるため、再度ボンディング
する際に配線間ショートなどは生じない。
【００２３】また、ワイヤー切断用工具１７は、タング
ステンカーバイトや超硬合金等で形成されており、先端
が図５に示すような円周状の刃になっているため、どの
角度にワイヤー１５が基板電極１２に接続されていて
も、良好な切断が可能である。また、既存のワイヤーボ
ンディング装置のボンディングキャピラリーをワイヤー
切断用工具１７と交換するだけでワイヤー１５の切断が
可能である。特に既存のワイヤーボンディング装置が数
値制御による自動装置である場合は、ワイヤー切断も数
値制御によって自動的にワイヤー１５を切断できる。
【００２４】
【発明の効果】本願発明によれば、切断したワイヤーは
基板電極側にはほとんど残らないので、ワイヤーを除去
する工程が不要であると共に配線間のショートなどが生
じない、あるいは基板を熱により損傷させることなく半
導体チップを除去できる等の効果が得られる。
【００２５】また、本発明をＭＣＭに適用し、不良をチ
ップ除去後、再度良品チップをボンディングすることに
より、個々の半導体チップの歩留まりが悪くても、不良
の半導体チップを良品の半導体チップに交換することが
容易にできるために、モジュール全体の歩留まりが向上
する、あるいは個々の半導体チップが不良になっても、
リペアが可能なため、モジュール用基板や他の良品の半
導体チップ分の損失がなく、生産効率が格段に向上する
等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の工程を示す断面図
【図２】ダイボンディング用樹脂の接着強度の温度依存
性図
【図３】本発明の一実施例におけるダイボンディング用
樹脂の加熱方法を示した断面図
【図４】本発明の一実施例におけるワイヤー切断工程を
示す断面図
【図５】本発明の一実施例において使用したワイヤー切
断用工具の説明図
【図６】従来のワイヤーボンディング方式を示した断面
図
【図７】従来のワイヤー除去方法を示した断面図
【符号の説明】
１１ 基板 １２ 基板電極 １３ ダイボンディング用樹脂 １４ 半導体チップ １５ ワイヤー １６ 半導体チップ電極 １７ ワイヤー切断用工具 １８ チップ除去用工具 １９ 加熱ステージ ２０ 真空吸着孔 ２１ ダイボンディング用パッド

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板に樹脂で接着され、その電極と前記基
    板の電極とがワイヤーにて電気的に接続されている半導
    体チップの除去方法であって、前記基板の電極に接続さ
    れている前記ワイヤーの付け根部分にワイヤー切断用工
    具を加圧することにより前記ワイヤーを切断する工程を
    実施し、その後、前記樹脂を加熱して半導体チップと基
    板との接着強度を低下させた状態で前記半導体チップと
    前記基板との接着を剥離せしめる工程を実施し、前記ワ
    イヤーを前記半導体チップの電極に保持したまま前記半
    導体チップを前記基板より除去することを特徴とする半
    導体チップの除去方法。
  2. 【請求項２】ワイヤー切断用工具でワイヤーの付け根部
    分を加圧する位置を、数値制御により行うことを特徴と
    する請求項１記載の半導体チップ除去方法。
  3. 【請求項３】ワイヤー切断用工具に超音波を印加してワ
    イヤーの切断を行う請求項１または２記載の半導体チッ
    プ除去方法。
  4. 【請求項４】基板を加熱冶具に設置し、前記基板側から
    接着樹脂を基板の耐熱温度より低い温度に加熱し、さら
    に、チップ除去用工具を前記加熱冶具より高い温度に加
    熱して、半導体チップ側から接着樹脂を加熱して前記半
    導体チップを除去することを特徴とする請求項１、２ま
    たは３記載の半導体チップ除去方法
  5. 【請求項５】ワイヤー切断用工具として、その先端を円
    周状の刃に形成したワイヤー切断用工具を用いることを
    特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導体チッ
    プ除去方法。
  6. 【請求項６】半導体チップの側面を加圧する面と、前記
    半導体チップの表面に平行した面を有し、前記平行した
    面に孔を有したチップ除去用工具で、水平方向に側面側
    から半導体チップを前記加圧面で加圧し、前記半導体チ
    ップを基板から剥した後、前記孔から前記半導体チップ
    を真空による吸引力で吸着することにより、前記半導体
    チップを前記チップ除去用工具で保持し、前記半導体チ
    ップを搬送して前記半導体チップを除去する請求項１〜
    ６のいずれかに記載の半導体チップの除去方法。
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