JP3933118B2 - 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置 - Google Patents
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Description
ここで、ウェハ状態での多層化やSiPを構成する樹脂などに起因する制約があるため、SiPに組み込む半導体チップとしては50μm程度にまで薄型化が必要となってきており、個片化された半導体チップについても以下のような手順で薄型化を行う。
即ち、半導体チップを研削用の保護テープの中央部にハイトゲージ用のモニタウェハを貼り付け、その周辺に個片化した半導体チップを並べて貼り合わせ、モニタウェハの厚みをモニタしながら研削する。
ここで、例えばダイボンダにおいて絶縁性ペーストを用いてフェースアップで貼り合わせようとする場合、ペーストを均一な膜厚とするためのスクラブ動作が必要となる。しかし、薄型の半導体チップでは強度が不足して割れてしまうおそれがあるのでスクラブできず、このため薄型の半導体チップはペーストによる貼り合わせはできない。
そのため、薄型の半導体チップは膜厚が均一なダイアタッチフィルムを用いて貼り合わせることになる。
これは、半導体チップの幅よりも広い幅W1を有するので、実際に使用する時には、図16の模式図に示すように、半導体チップの幅W2に合わせてカットしたロールR2とし、さらに図17の模式図に示すように、ロールR2からカッター100で半導体チップサイズに切り出し、得られた所定サイズのダイアタッチフィルム101を半導体チップ102にコレット103を用いて貼り合わせる。
このようにしてダイアタッチフィルムを貼り合わせた半導体チップは、吸着コレット103により基板上へと搬送され、基板上にマウントされる。
さらに、カット後に精度良く半導体チップに貼り合わせることが困難であり、半導体チップからダイアタッチフィルムがはみ出しやすく、実際にはみ出してしまった場合、ダイアタッチフィルムがはみ出した部分においては感光性がなく、ヴィアホールの開口が不可能となるので、配線不良が生じるおそれがある。
次に、支持フィルムを引き延ばして、切断された個々の接着フィルムに分離し、切断された個々の接着フィルムに半導体チップを貼り合わせ、半導体チップを接着フィルムにより基板上にマウントする。
支持部は、所定サイズに切断された接着フィルムが設けられた支持フィルムを支持する。
突き上げ治具は先端が半導体チップの大きさの10倍程度の曲率半径で丸められており、接着フィルムが設けられた面の裏面側から、支持フィルムを引き延ばして切断された個々の接着フィルムに分離するように支持フィルムを突き上げる。
また、吸着部は、半導体チップを吸着して保持し、個々に分離された接着フィルムに半導体チップを貼り合わせ、接着フィルムを貼り合わせた半導体チップを吸着して保持し、基板上にマウントする。
本実施形態に係る半導体装置は、基板となる半導体チップ(以下単に基板とも称する)上に他の半導体チップ(以下単に半導体チップとも称する)がダイボンディングされ、これを被覆して再配線層を内蔵する樹脂層からなる絶縁層が形成されているSiP形態の半導体装置である。
半導体チップおよび基板には、それぞれ所定の半導体素子や電子回路が設けられており、再配線層により互いに接続され、半導体チップおよび基板が集積されている。
この薄膜化は、例えば、半導体チップを研削用の保護テープの中央部にハイトゲージ用のモニタウェハを貼り付け、その周辺に個片化した半導体チップを並べて貼り合わせ、モニタウェハの厚みをモニタしながら研削して行う。
上記のように薄膜化された半導体チップは、ダイアタッチフィルム(接着フィルム)によりフェースアップで基板にマウントされ、SiPへと組み込まれる。
例えば、エポキシ樹脂などの接着性樹脂からなる膜厚10〜50μmのダイアタッチフィルム10は、ポリエチレンテレフタレート(PET)などからなる膜厚50μmの支持フィルム11と同じくPETなどからなる膜厚20μmのカバーフィルム12に挟まれて供給される。
使用するときには、まずカバーフィルム12をダイアタッチフィルム10から剥離し、ダイアタッチフィルム10上に接着対象となる半導体チップを貼り合わせた後、支持フィルム11を剥離して、ダイアタッチフィルム10により半導体チップを基板上に貼り合わせる。
まず、ダイアタッチフィルム10上に設けられたカバーフィルム12を剥離し、支持フィルム11上に設けられたダイアタッチフィルム10に対して切り込みを入れ、ダイアタッチフィルム10を所定サイズに切断する。
例えば、刃の長さLは0.5μm程度であり、刃の先端角θは7〜13°であり、ダイアタッチフィルムを切断したときにダイアタッチフィルムを構成する樹脂成分が接着しにくいように、表面にフッ素系被膜が形成されている。
上記のようにダイアタッチフィルム10に切り込みを入れる際には、例えば図4の平面図に示すように、半導体チップのサイズに対応するサイズで賽の目状に切り込み10aを入れる。
この方法では、上記のダイアタッチフィルムを所定サイズに切断する際に、半導体チップの幅より大きな幅を有するロールからシート状のダイアタッチフィルムを供給しても、所定サイズに切り出すことが可能となっており、任意サイズのダイアタッチフィルムを供給しても対応することができる。
これは、後の工程で支持フィルムを引き延ばして個々のダイアタッチフィルムに分離するときに、ダイアタッチフィルム自体も引き延ばされてしまうので、この引き延ばされた状態でも半導体チップからはみ出さないようにするためである。具体的には、半導体チップの2辺のそれぞれに対して、それぞれの方向に50μm程度小さく切り出すようにする。
本実施形態においては、この工程を行うための半導体装置の製造装置として、図5の模式図に示すダイボンダーを用いる。
図5のダイボンダーは、半導体チップをダイアタッチフィルムにより基板上にマウントするための半導体装置の製造装置であり、ダイシングリングと称せられる支持リング(支持部)31と、突き上げコレット(突き上げ治具)32と、吸着コレット(吸着部)33とを有する。
支持リング31は、上記の工程で所定サイズに切断されたダイアタッチフィルム10が設けられた支持フィルム11を支持し、この状態でウェハチャックにセットされる。
突き上げコレット32は、先端が丸められており、支持フィルム11を引き延ばし、切り込み10aにおいて切断された個々のダイアタッチフィルム10に分離するように、ダイアタッチフィルム10が設けられた面の裏面側から支持フィルム11を突き上げる。
突き上げコレット32は、ダイボンダーに通常設けられている半導体チップを突き上げて支持フィルムから剥離するための突き上げニードルに代えて設けられたものであり、最小限の改造で既存の装置を利用することができる。この突き上げによるダイアタッチフィルム10間の分離幅は50〜100μm程度とし、突き上げコレット32の先端の曲率半径は半導体チップの大きさの10倍程度とする。
吸着コレット33は、内蔵する吸着孔33aにより吸引して、半導体チップ21を吸着することができるが、これについては後述する。
この工程は、上記のダイボンダーの吸着コレット33を用いる。
吸着コレット33は、内蔵する吸着孔33aにより吸引して、半導体チップ21を吸着して保持する機能を有し、図5の模式図に示すように、個々に分離されたダイアタッチフィルム10に半導体チップ21を貼り合わせ、さらに、図6の模式図に示すように、ダイアタッチフィルム10を貼り合わせた半導体チップ21を吸着して保持し、基板20上にマウントする。
吸着コレット33は不図示のパルスヒータを内蔵しており、例えばダイアタッチフィルム10に半導体チップ21を貼り合わせるときに60〜80℃の温度で3秒程度の加熱を行う。これにより、ダイアタッチフィルム10にボイドが発生するのを防止できる。このとき吸着コレットに印加する加重は、例えば1チップあたり1Nとする。
ここで、ダイアタッチフィルム10に半導体チップ21を貼り合わせるには、ダイアタッチフィルム10を切断したときの切り込み位置を突き上げコレットが突き上げる前に半導体チップの位置を画像処理し、得られたデータを用いて位置合わせを行い、貼り合わせる。
また、ダイアタッチフィルム10を貼り合わせた半導体チップ21を基板20上にマウントするときにも、パルスヒータで60〜80℃の温度で3秒程度の加熱を行う。さらに、ポストベーク処理として、基板ごと140〜160℃の温度に加熱し、完全に接着させる。
また、ダイアタッチフィルムをシート状でのカット方法を取り入れることで、通常のウェハに対応しているダイボンダーの突き上げニードル部分を変更するだけで対応することができる。
さらに、ダイアタッチフィルムと半導体チップのアライメントは、ダイボンダーを採用することで高い精度を達成でき、ダイアタッチフィルムの半導体チップからのはみ出しを最小限に抑制することができる。
このように、本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、シート状の接着フィルムをそのまま使用できるのでロスは小さく、また、半導体チップから接着フィルムがはみ出さないようにマウントできるので配線不良の発生を抑制して製造できる。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、実質的に第1実施形態と同様であるが、ダイアタッチフィルムを個々の半導体チップに対応した所定のサイズに切断する工程において、円盤形状の基体の外周縁に型抜き刃を設けた一段刃30を用いる代わりに、図7の模式図に示すように、支持フィルム11上に設けられたダイアタッチフィルム10に対して、レーザ光源34から、ダイアタッチフィルム10が吸収し、かつPETなどからなる支持フィルム11が実質的に吸収しないような波長のレーザ光35を照射する。例えば、YAGレーザやCO2 レーザを用いることができる。レーザ光35は支持フィルム11を透過して吸収されないので、支持フィルム11上に設けられたダイアタッチフィルム10に対して、ダイアタッチフィルム10側から支持フィルム11の表面までの切り込みを入れ、ダイアタッチフィルム10を所定サイズに切断することができる。
上記以外は実質的に第1実施形態と同様にして行うことができる。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、実質的に第1実施形態と同様であるが、支持フィルムを引き延ばして、切断された個々の接着フィルムに分離する工程において、図5のダイボンダーを用いず、下記のような方法により分離することが異なっている。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法について、以下に説明する。
即ち、まず、図10の模式図に示すように、一の方向に平行な切り込み10aを入れる。次に、図11に示すように、切断方向を90度回転させ、一の方向と略直交する他の方向に切り込み10aを入れ、矩形形状となるように切断する。
ここで、切断されているダイアタッチフィルム10間の間隔が0.3mm以上となるように設定する。
半導体チップ21のサイズは、例えば、3.55mm×4.7mm、厚さ0.025mmである。
以降の工程は、第1実施形態と同様に行うことができる。
例えば、SiP形態の半導体装置として、基板となる半導体チップ上に形成される樹脂層中に埋め込まれるのは、他の半導体チップに限らず、さらにコイルなどの受動素子や、その他の電子素子などが埋め込まれていてもよい。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
また、本発明の半導体装置の製造装置は、本発明の半導体装置の製造方法を実施するためのシステムインパッケージ形態の半導体装置を製造する装置として適用できる。
Claims (8)
- 半導体チップを接着フィルムにより基板上にマウントする半導体装置の製造方法であって、
支持フィルム上に設けられた接着フィルムに対して、前記接着フィルム側から前記支持フィルムの表面または途中の深さまでの切り込みを入れ、前記接着フィルムを所定サイズに切断する工程と、
前記支持フィルムを引き延ばして、切断された個々の前記接着フィルムに分離する工程と、
切断された個々の前記接着フィルムに半導体チップを貼り合わせる工程と、
前記半導体チップを前記接着フィルムにより前記基板上にマウントする工程と
を有する半導体装置の製造方法。 - 前記接着フィルムを所定サイズに切断する工程においては、一段刃で切断する
請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記接着フィルムを所定サイズに切断する工程においては、前記支持フィルムが吸収しない波長のレーザ光を前記接着フィルムに照射して切断する
請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記接着フィルムを所定サイズに切断する工程においては、前記支持フィルムを引き延ばす工程において前記接着フィルムが引き延ばされた後にも前記半導体チップのサイズを超えないようなサイズとして切断する
請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記支持フィルムを引き延ばす工程においては、前記接着フィルムが設けられた面の裏面側から前記支持フィルムに先端が丸められた突き上げ治具で突き上げて行う
請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記支持フィルムを引き延ばす工程においては、前記支持フィルムを支持リングに貼り合わせ、前記支持リングの中心から放射線方向に前記支持フィルムを引き延ばして行う
請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記接着フィルムを所定サイズに切断する工程において、前記半導体チップの幅より大きな幅を有するシート状の接着フィルムを供給して切断する
請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 半導体チップを接着フィルムにより基板上にマウントする半導体装置の製造装置であって、
所定サイズに切断された接着フィルムが設けられた支持フィルムを支持する支持部と、
前記接着フィルムが設けられた面の裏面側から、前記支持フィルムを引き延ばして切断された個々の前記接着フィルムに分離するように前記支持フィルムを突き上げるための先端が前記半導体チップの大きさの10倍程度の曲率半径で丸められた突き上げ治具と、
前記半導体チップを吸着して保持し、個々に分離された前記接着フィルムに前記半導体チップを貼り合わせ、前記接着フィルムを貼り合わせた半導体チップを吸着して保持し、前記基板上にマウントする吸着部と
を有する半導体装置の製造装置。
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