JP4206635B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
Manufacturing method of semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4206635B2 JP4206635B2 JP2000347019A JP2000347019A JP4206635B2 JP 4206635 B2 JP4206635 B2 JP 4206635B2 JP 2000347019 A JP2000347019 A JP 2000347019A JP 2000347019 A JP2000347019 A JP 2000347019A JP 4206635 B2 JP4206635 B2 JP 4206635B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dicing
- semiconductor
- sheets
- semiconductor chips
- solder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/93—Batch processes
- H01L24/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/6835—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
- H01L24/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L24/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
- H01L25/065—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
- H01L25/0652—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00 the devices being arranged next and on each other, i.e. mixed assemblies
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2221/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
- H01L2221/67—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L2221/683—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L2221/68304—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
- H01L2221/68327—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support used during dicing or grinding
- H01L2221/68336—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support used during dicing or grinding involving stretching of the auxiliary support post dicing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16135—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
- H01L2224/16145—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
- H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
- H01L2224/751—Means for controlling the bonding environment, e.g. valves, vacuum pumps
- H01L2224/75101—Chamber
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
- H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
- H01L2224/7525—Means for applying energy, e.g. heating means
- H01L2224/753—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
- H01L2224/75301—Bonding head
- H01L2224/75314—Auxiliary members on the pressing surface
- H01L2224/75315—Elastomer inlay
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
- H01L2224/8119—Arrangement of the bump connectors prior to mounting
- H01L2224/81193—Arrangement of the bump connectors prior to mounting wherein the bump connectors are disposed on both the semiconductor or solid-state body and another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
- H01L2224/812—Applying energy for connecting
- H01L2224/81201—Compression bonding
- H01L2224/81209—Compression bonding applying isostatic pressure, e.g. degassing using vacuum or a pressurised liquid
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
- H01L2224/818—Bonding techniques
- H01L2224/81801—Soldering or alloying
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01004—Beryllium [Be]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01005—Boron [B]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01024—Chromium [Cr]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01033—Arsenic [As]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/0105—Tin [Sn]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01082—Lead [Pb]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/013—Alloys
- H01L2924/014—Solder alloys
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Dicing (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、2つの半導体チップが重ね合わされ、ハンダを介して接合されてなる半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、2つの半導体チップが重ね合わされ、ハンダを介して接合されてなる半導体装置(これを3次元チップ積層構成という)は、次のようにして製造される。まず、半導体ウェハ内に複数個の半導体素子をチップ単位毎に形成する。
【0003】
次に、半導体ウェハをエポキシ樹脂等よりなるダイシング用プレートの一面に貼り付け、続いて、半導体ウェハをチップ単位にダイシングカットする。その後、分断された半導体チップをダイシング用プレートから剥がし、相手側の半導体チップと重ね合わせてハンダ付けする。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体チップ1個毎に相手のチップと接合する方法は、手間も時間もかかり、効率が悪い。且つ非常に薄い半導体チップでは、チップ単位で取り扱うと割れ、欠けの発生原因となる。そこで、次のような方法が考えられる。ダイシングカット後、分断された複数個の半導体チップがダイシング用プレートに貼り付けられたままの状態のものについて、同じものを2個用意する。
【0005】
そして、両ダイシング用プレートを、その半導体チップ側の面にて重ね合わせ、一方のダイシング用プレートに貼り付いている複数個の半導体チップと、他方のダイシング用プレートに貼り付いている複数個の半導体チップとを位置合わせするとともに、ハンダを介して接触させる。次に、ハンダをリフローさせることにより、複数個の半導体チップを一括してハンダ接合する。
【0006】
ここで、ハンダ付けの際の加熱によりダイシング用プレートが熱膨張するが、ダイシング用プレートは通常、上述のようにエポキシ樹脂等よりなるため、2個のダイシング用プレート間、及び、各ダイシング用プレートにおいて、熱膨張の度合が不均一になる可能性が高い。そのため、対向する半導体チップ同士の位置ずれが発生し、十分な位置合わせ精度が得られないといった問題が生じる。
【0007】
本発明は上記問題に鑑み、2つの半導体チップが重ね合わされ、ハンダを介して接合されてなる半導体装置の製造方法において、複数個の半導体装置を一括して適切に製造できるようにすることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明では、ダイシングカットにより切断された複数個の第1の半導体チップ(10)が一面側に貼り付いている第1のダイシング用シート(40)と、ダイシングカットにより第1の半導体チップと配列、サイズ及び形状が同一となるように切断された複数個の第2の半導体チップ(20)が一面側に貼り付いている第2のダイシング用シート(50)とを用意した後、以下の各工程を実行するものである。
【0009】
まず、第1のダイシング用シートの一面と第2のダイシング用シートの前記一面とを対向配置する工程を行う。
【0010】
次に、対向配置された第1及び第2のダイシング用シートの間隙を大気圧よりも低い圧力雰囲気としつつ、第1及び第2のダイシング用シートの外側を大気圧雰囲気とすることにより、これら両雰囲気の圧力差によって第1及び第2のダイシング用シートをその外側から押さえつけ、互いに対向する第1の半導体チップと第2の半導体チップとをハンダ(30)を介して接触させる工程を行う。
【0011】
そして、上記圧力差による第1及び第2の半導体チップのハンダを介した接触状態を維持しつつ、加熱することにより、第1及び第2の半導体チップをハンダを介して接合する工程を行う。
【0012】
そして、本発明では、第1および第2のダイシング用シートのうち少なくとも一方に、第1及び第2の半導体チップをハンダを介して接合するための加熱時において弾性変形可能なものを用いている。
【0013】
以上の特徴を有する本発明の製造方法によれば、対向配置された第1及び第2のダイシング用シートの間隙部と外部との圧力差により第1の半導体チップと第2の半導体チップとがハンダを介して接触する。そのため、固定治具を用いることなく、両半導体チップのハンダを介した接触状態の維持(仮固定)が可能となる。
【0014】
もし、仮固定用の固定治具を用いた場合、第1および第2の両ダイシング用シートのうち半導体チップが貼り付いている領域に対応する両シートの外側部分を、固定治具で押さえつけて仮固定を行うこととなる。この場合、固定治具とダイシング用シートとの熱膨張係数の差等により、加熱時におけるダイシング用シートの熱膨張の不均一化が促進され好ましくない。しかし、本発明によれば、そのような問題を回避できる。
【0015】
そして、本発明によれば、第1および第2のダイシング用シートのうち少なくとも一方に、ハンダ接合するための加熱時において弾性変形可能なものを用いているため、たとえ、第1のダイシング用シート自身の熱膨張や相手側の第2のダイシング用シートの熱膨張が不均一であったとしても、上記弾性変形可能なダイシング用シートが伸び縮みして、これらの不均一な熱膨張による半導体チップの位置ずれを吸収することができる。
【0016】
よって、本発明によれば、ダイシング用シートの不均一な熱膨張による半導体チップの位置ずれを防止することができ、複数個の半導体装置を一括して適切に製造することができる。
【0017】
ここで、請求項2に記載の発明のように、第1および第2のダイシング用シート(40、50)の両方に、加熱時において弾性変形可能なものを用いるようにすれば、ダイシング用シートの不均一な熱膨張による半導体チップの位置ずれをより効果的に吸収することができ、当該位置ずれをより高いレベルにて防止することができる。
【0018】
ここで、加熱時において弾性変形可能な第1および第2のダイシング用シート(40、50)としては、請求項3に記載の発明のように、ポリイミド樹脂よりなるものを用いることができる。
【0019】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図1は、本発明の実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。この半導体装置は、シリコン基板等よりなり互いに同一のサイズ及び形状を有する第1の半導体チップ(図中、上側のチップ)10と第2の半導体チップ(図中、下側のチップ)20の2つの半導体チップが重ね合わされ、ハンダ30を介して接合されてなるものである。
【0021】
ここで、第1及び第2の半導体チップ10、20において、図1中の上側の面を一面11、21、下側の面を他面12、22とする。そして、第1及び第2の半導体チップ10、20は、第1の半導体チップ10の他面12と第2の半導体チップ20の一面21とを対向させた状態で重ね合わされている。
【0022】
各半導体チップ10、20は、例えば、一面(図1中、上側の面)11、21側にトランジスタ等の素子が形成された能動領域13、23を有している。また、第1の半導体チップ10の他面12には、NiやCr等よりなる電極14が形成されており、一方、第2の半導体チップ20の一面21には、NiやCr等よりなるメタルバンプ24が形成されている。
【0023】
そして、この電極14とメタルバンプ24とは、Sn−Pb系、In、Sn若しくはPbを主成分とする材料等よりなる上記ハンダ30により、ハンダ接合されている。このように、半導体装置は、重ね合わされた2つの半導体チップ10、20が、ハンダ30を介して接合され、両半導体チップ10、20は機械的、電気的に接続されている。
【0024】
次に、図1に示す半導体装置の製造方法について、図2を参照して説明する。図2は、本製造方法を説明するための工程図であり、図1に対応した断面にて模式的に示してある。まず、図2(a)に示す様に、複数個の第1の半導体チップ10が貼り付いた第1のダイシング用シート40と、複数個の第2の半導体チップ20が貼り付いた第2のダイシング用シート50とを用意する。このような各シート40、50は次のようにして作られる。
【0025】
まず、第1の半導体チップ10が形成される第1の半導体ウェハ(図示せず)を用意し、この第1の半導体ウェハに対して、周知の半導体製造技術を用いてスクライブラインで区画された複数個のチップ単位毎に、トランジスタ等の素子を形成するとともに電極14を形成し且つ電極14上にハンダ30を形成する。
【0026】
一方、第2の半導体チップ20が形成される第2の半導体ウェハ(図示せず)として、上記第1の半導体ウェハと同一のスクライブパターンを有するものを用意し、この第2の半導体ウェハに対して、周知の半導体製造技術を用いて複数個のチップ単位毎に、トランジスタ等の素子を形成するとともに上記第1の半導体ウェハにおける電極14及びハンダ30に対応する位置にメタルバンプ24を形成する。
【0027】
次に、第1の半導体ウェハにおいて、第1の半導体チップ10の一面11となる面に、第1のダイシング用シート40を貼り付ける(図2(a)参照)。一方、第2の半導体ウェハにおいて、第2の半導体チップ20の他面22となる面に、第2のダイシング用シート50を貼り付ける(図2(a)参照)。
【0028】
ここで、第1および第2のダイシング用シート40、50としては共に、第1及び第2の半導体チップ10、20をハンダ30を介して接合するための加熱時において弾性変形可能なものを用いる。具体的には、熱に強いポリイミド樹脂よりなるテープ材(ポリイミドテープ)等を用いることができる。
【0029】
そして、各ダイシング用シート40、50に貼り付けられた上記各半導体ウェハを、半導体ウェハ側からチップ単位にダイシングカットして、各ダイシング用シート40、50はつながった状態で残すようにする。
【0030】
こうして、図2(a)に示す様に、ダイシングカットにより切断された複数個の第1の半導体チップ10が一面側に貼り付いている第1のダイシング用シート40と、ダイシングカットにより第1の半導体チップ10と配列、サイズ及び形状が同一となるように切断された複数個の第2の半導体チップ20が一面側に貼り付いている第2のダイシング用シート50とが用意される。
【0031】
ここで例えば、複数個の第1及び第2の半導体チップ10、20においては共に、個々のチップが同一サイズの矩形状であり、この同一サイズの矩形状チップが複数個格子状に配列したもの、つまり一般的なスクライブパターンによって切断されたものとすることができる。
【0032】
なお、複数個の第1及び第2の半導体チップ10、20においては共に、その厚さは例えば50μm〜100μmとすることができ、各ダイシング用シート40、50の厚さは、数μm〜数10μmとすることができる。また、各ダイシング用シート40、50の他面における外周部に、環状の金属フレーム60をそれぞれ貼り付ける。
【0033】
次に、図2(a)に示す様に、大気圧よりも低い圧力雰囲気とした密閉室(真空チャンバ等)内にて、室温(例えば25℃)で、第1のダイシング用シート40の一面(第1の半導体チップ10が貼り付いている面)と、第2のダイシング用シート50の一面(第2の半導体チップ20が貼り付いている面)とを対向配置する。
【0034】
このとき、両ダイシング用シート40、50は、両シート40、50の半導体チップ10、20を位置合わせしつつ対向配置する。また、上記密閉室内の圧力は、例えば大気圧の1/100以下の低圧雰囲気とすることができる。
【0035】
そして、環状の金属フレーム60を用いて、対向する各ダイシング用シート40、50の一面における外周部を貼り合わせ、両シート40、50の間隙空間を封止する。このとき、各ダイシング用シート40、50に設けられた金属フレーム60同士は、ねじやクリップ等(図示せず)を用いて互いに固定される。
【0036】
この貼り合わせにより、両シート40、50の間隙を密閉し、続いて、密閉室内を大気に開放する。こうして、対向配置された第1及び第2のダイシング用シート40、50の間隙を大気圧よりも低い圧力雰囲気としつつ、これら両シート40、50の外側を大気圧雰囲気とすることができる。
【0037】
これにより、これら両雰囲気の圧力差によって第1及び第2のダイシング用シート40、50はその外側(他面側)から押さえつけられ、互いに対向する第1の半導体チップ10と第2の半導体チップ20とは、ハンダ30を介して接触する。つまり、対向する半導体チップ10、20のそれぞれにおいて、電極14とメタルバンプ24とがハンダ30を介して接触する。この状態のものを図2(b)に示す。
【0038】
そして、図2(b)に示す状態のもの、即ち上記した圧力差による第1及び第2の半導体チップ10、20のハンダ30を介した接触状態にあるものを、オーブン等の加熱手段を用いて加熱する。それにより、ハンダ30がリフローされ、第1及び第2の半導体チップ10、20は、ハンダ30を介して接合される。
【0039】
ところで、上記製造方法によれば、対向配置された第1及び第2のダイシング用シート40、50の間隙部と外部との圧力差により、第1の半導体チップ10と第2の半導体チップ20とをハンダ30を介して接触させた状態で仮固定している。
【0040】
そのため、第1および第2の両ダイシング用シート40、50のうち半導体チップ10、20が貼り付いている領域に対応する両シート40、50の外側部分(他面)を、固定治具で押さえつけて仮固定を行う必要が無くなる。もし、固定治具を用いた場合、固定治具とダイシング用シートとの熱膨張係数の差等により、加熱時におけるダイシング用シートの熱膨張の不均一化が促進され好ましくない。しかし、上記製造方法によれば、そのような問題を回避できる。
【0041】
また、上記製造方法によれば、第1および第2のダイシング用シート40、50として、ハンダ接合するための加熱時において弾性変形可能なものを用いている。そのため、たとえ、第1のダイシング用シート40や第2のダイシング用シート50の熱膨張が不均一であったとしても、各ダイシング用シート40、50が伸び縮みして、これらの不均一な熱膨張による半導体チップ10、20の位置ずれを吸収することができる。
【0042】
つまり、ダイシング用シート40、50の不均一な熱膨張により、ハンダ30を介して接触している半導体チップ10、20同士が位置ずれするように力が加わったとしても、この力は、ダイシング用シート40、50の弾性変形により吸収され、半導体チップ10、20の位置ずれは防止される。
【0043】
従って、上記製造方法によれば、両ダイシング用シート40、50を重ね合わせて位置合わせされた半導体チップ10、20同士が、ハンダ接合のための加熱によって位置ずれすることがなく、上記図1に示す半導体装置を複数個一括して適切に製造することができる。
【0044】
なお、本実施形態においては、第1および第2のダイシング用シート40、50の両方でなくとも、両シート40、50のうちの一方にのみ、ハンダ接合するための加熱時において弾性変形可能なものを用いるようにしてもよい。例えば、第1のダイシング用シート40は加熱時において弾性変形可能なポリイミドテープ等を採用し、第2のダイシング用シート50は加熱時において弾性変形しない剛性の高いプレート(例えばエポキシ樹脂製)を採用してもよい。
【0045】
その場合、第2のダイシング用シート50は、ハンダ接合のための加熱時に熱膨張が不均一となるが、他方の弾性変形可能な第1のダイシング用シート40が、第2のダイシング用シート50の不均一な熱膨張に追随して伸び縮みするため、上記した半導体チップの位置ずれを吸収し防止することができる。
【0046】
また、対向配置された第1及び第2のダイシング用シート40、50の間隙を大気圧よりも低い圧力雰囲気としつつ、これら両シート40、50の外側を大気圧雰囲気とする方法としては、上記密閉室を用いる方法に限定されない。例えば、両ダイシング用シート40、50の外周部から両シート間の間隙内に向かってノズルを差し込み、このノズルから当該間隙内を吸引すれば、大気中で当該間隙内を減圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。
【図2】図1に示す半導体装置の製造方法を説明するための工程図である。
【符号の説明】
10…第1の半導体チップ、20…第2の半導体チップ、30…ハンダ、
40…第1のダイシング用シート、50…第2のダイシング用シート。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in which two semiconductor chips are overlaid and joined via solder.
[0002]
[Prior art]
In general, a semiconductor device in which two semiconductor chips are overlapped and joined via solder (this is referred to as a three-dimensional chip stacked configuration) is manufactured as follows. First, a plurality of semiconductor elements are formed for each chip in a semiconductor wafer.
[0003]
Next, the semiconductor wafer is attached to one surface of a dicing plate made of epoxy resin or the like, and then the semiconductor wafer is diced and cut in units of chips. Thereafter, the divided semiconductor chip is peeled off from the dicing plate, and is superposed on the other semiconductor chip and soldered.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method of bonding each semiconductor chip to the counterpart chip takes time and effort, and is inefficient. In addition, a very thin semiconductor chip may cause cracking or chipping when handled in chip units. Therefore, the following method can be considered. After the dicing cut, two of the same semiconductor chips are prepared with the divided semiconductor chips still attached to the dicing plate.
[0005]
Then, both dicing plates are overlapped on the surface of the semiconductor chip, a plurality of semiconductor chips attached to one dicing plate, and a plurality of semiconductors attached to the other dicing plate The chip is aligned and brought into contact with the solder. Next, by reflowing the solder, a plurality of semiconductor chips are soldered together.
[0006]
Here, the dicing plate thermally expands due to heating at the time of soldering, but the dicing plate is usually made of an epoxy resin or the like as described above, and therefore, between the two dicing plates and each dicing plate. In this case, the degree of thermal expansion is likely to be non-uniform. For this reason, a positional deviation occurs between the semiconductor chips facing each other, resulting in a problem that sufficient alignment accuracy cannot be obtained.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device in which two semiconductor chips are overlapped and joined via solder so that a plurality of semiconductor devices can be manufactured appropriately in a lump. And
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the first aspect of the present invention, the first dicing sheet (40) in which a plurality of first semiconductor chips (10) cut by dicing cut are attached to one surface side, and the first dicing cut by the first dicing cut. And a second dicing sheet (50) in which a plurality of second semiconductor chips (20) cut so as to have the same arrangement, size, and shape are attached to one side. Thereafter, the following steps are performed.
[0009]
First, a step of arranging one surface of the first dicing sheet and the one surface of the second dicing sheet so as to face each other is performed.
[0010]
Next, by setting the gap between the first and second dicing sheets opposed to each other to a pressure atmosphere lower than atmospheric pressure, the outside of the first and second dicing sheets is changed to atmospheric pressure atmosphere. The first and second dicing sheets are pressed from the outside by the pressure difference between the two atmospheres, and the first semiconductor chip and the second semiconductor chip facing each other are brought into contact with each other through the solder (30).
[0011]
Then, the first and second semiconductor chips are joined via the solder by heating while maintaining the contact state of the first and second semiconductor chips via the solder due to the pressure difference.
[0012]
In the present invention, at least one of the first and second dicing sheets is used that can be elastically deformed during heating for bonding the first and second semiconductor chips via solder. .
[0013]
According to the manufacturing method of the present invention having the above characteristics, the first semiconductor chip and the second semiconductor chip are separated by the pressure difference between the gap portion of the first and second dicing sheets arranged opposite to each other and the outside. Contact through solder. Therefore, it is possible to maintain (temporarily fix) the contact state of both semiconductor chips via solder without using a fixing jig.
[0014]
If a fixing jig for temporary fixing is used, the outer portion of both sheets corresponding to the area where the semiconductor chip is attached is pressed with the fixing jig between the first and second dicing sheets. Temporary fixing will be performed. In this case, non-uniform thermal expansion of the dicing sheet during heating is promoted due to a difference in thermal expansion coefficient between the fixing jig and the dicing sheet. However, according to the present invention, such a problem can be avoided.
[0015]
According to the present invention, since at least one of the first and second dicing sheets is elastically deformable at the time of heating for soldering, even if the first dicing sheet is used. Even if the thermal expansion of itself or the second dicing sheet on the other side is non-uniform, the elastically deformable dicing sheet expands and contracts, and the semiconductor chip due to these non-uniform thermal expansion Can be absorbed.
[0016]
Therefore, according to the present invention, it is possible to prevent misalignment of the semiconductor chip due to non-uniform thermal expansion of the dicing sheet, and it is possible to appropriately manufacture a plurality of semiconductor devices in a lump.
[0017]
Here, as in the invention described in claim 2, if both the first and second dicing sheets (40, 50) are made of an elastically deformable sheet during heating, the dicing sheet is used. It is possible to more effectively absorb the misalignment of the semiconductor chip due to the non-uniform thermal expansion, and to prevent the misalignment at a higher level.
[0018]
Here, as the first and second dicing sheets (40, 50) that can be elastically deformed during heating, those made of polyimide resin can be used as in the invention described in claim 3.
[0019]
In addition, the code | symbol in the parenthesis of each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments shown in the drawings will be described below. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. This semiconductor device includes a first semiconductor chip (upper chip in the figure) 10 and a second semiconductor chip (lower chip in the figure) 20 which are made of a silicon substrate or the like and have the same size and shape. Two semiconductor chips are overlaid and joined via
[0021]
Here, in the first and
[0022]
Each
[0023]
The
[0024]
Next, a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a process diagram for explaining the present manufacturing method, and is schematically shown in a cross section corresponding to FIG. First, as shown in FIG. 2A, a
[0025]
First, a first semiconductor wafer (not shown) on which the
[0026]
On the other hand, a second semiconductor wafer (not shown) on which the
[0027]
Next, in the first semiconductor wafer, the
[0028]
Here, as the first and
[0029]
Then, the semiconductor wafers attached to the
[0030]
Thus, as shown in FIG. 2A, the
[0031]
Here, for example, in each of the plurality of first and
[0032]
Note that the thickness of each of the plurality of first and
[0033]
Next, as shown in FIG. 2A, one surface of the
[0034]
At this time, both the
[0035]
And the outer peripheral part in one surface of each sheet | seat for dicing 40 and 50 which opposes is bonded together using the cyclic |
[0036]
By this bonding, the gap between the two
[0037]
Thus, the first and
[0038]
2B, that is, the contact state of the first and
[0039]
By the way, according to the manufacturing method described above, the
[0040]
Therefore, the outer portions (other surfaces) of both the
[0041]
Moreover, according to the said manufacturing method, what can be elastically deformed at the time of the heating for solder joining is used as the 1st and 2nd sheet | seats 40 and 50 for 2nd dicing. Therefore, even if the thermal expansion of the
[0042]
That is, even if a force is applied so that the semiconductor chips 10 and 20 that are in contact with each other via the
[0043]
Therefore, according to the manufacturing method described above, the semiconductor chips 10 and 20 aligned by overlapping the two dicing
[0044]
In this embodiment, not only both of the first and
[0045]
In that case, the
[0046]
In addition, as a method of setting the gap between the first and
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
2 is a process diagram for describing the manufacturing method of the semiconductor device shown in FIG. 1; FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
40 ... 1st sheet for dicing, 50 ... 2nd sheet for dicing.
Claims (3)
ダイシングカットにより前記第1の半導体チップと配列、サイズ及び形状が同一となるように切断された複数個の第2の半導体チップ(20)が一面側に貼り付いている第2のダイシング用シート(50)とを用意し、
前記第1のダイシング用シートの前記一面と前記第2のダイシング用シートの前記一面とを対向配置する工程と、
対向配置された前記第1及び第2のダイシング用シートの間隙を大気圧よりも低い圧力雰囲気としつつ、前記第1及び第2のダイシング用シートの外側を大気圧雰囲気とすることにより、これら両雰囲気の圧力差によって前記第1及び第2のダイシング用シートをその外側から押さえつけ、互いに対向する前記第1の半導体チップと前記第2の半導体チップとをハンダ(30)を介して接触させる工程と、
前記圧力差による前記第1及び第2の半導体チップの前記ハンダを介した接触状態を維持しつつ加熱することにより、前記第1及び第2の半導体チップを前記ハンダを介して接合する工程と、を備え、
前記第1および第2のダイシング用シートのうち少なくとも一方に、前記加熱時において弾性変形可能なものを用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。A first dicing sheet (40) in which a plurality of first semiconductor chips (10) cut by dicing cut are attached to one surface;
A second dicing sheet in which a plurality of second semiconductor chips (20) cut so as to have the same arrangement, size and shape as the first semiconductor chips by dicing cut are attached to one surface side ( 50)
Disposing the one surface of the first dicing sheet and the one surface of the second dicing sheet opposite to each other;
By setting the gap between the first and second dicing sheets arranged opposite to each other to a pressure atmosphere lower than atmospheric pressure, the outside of the first and second dicing sheets is set to atmospheric pressure atmosphere. Pressing the first and second dicing sheets from the outside by an atmospheric pressure difference, and contacting the first semiconductor chip and the second semiconductor chip facing each other via solder (30); ,
Joining the first and second semiconductor chips via the solder by heating while maintaining the contact state of the first and second semiconductor chips via the solder due to the pressure difference; and With
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein at least one of the first and second dicing sheets is elastically deformable during the heating.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000347019A JP4206635B2 (en) | 2000-11-14 | 2000-11-14 | Manufacturing method of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000347019A JP4206635B2 (en) | 2000-11-14 | 2000-11-14 | Manufacturing method of semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002151642A JP2002151642A (en) | 2002-05-24 |
JP4206635B2 true JP4206635B2 (en) | 2009-01-14 |
Family
ID=18820811
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000347019A Expired - Fee Related JP4206635B2 (en) | 2000-11-14 | 2000-11-14 | Manufacturing method of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4206635B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1710835B1 (en) | 2004-01-07 | 2019-08-28 | Nikon Corporation | Stacked device and method for stacking integrated circuit devices |
-
2000
- 2000-11-14 JP JP2000347019A patent/JP4206635B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002151642A (en) | 2002-05-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2795788B2 (en) | Semiconductor chip mounting method | |
JP2833326B2 (en) | Electronic component mounted connector and method of manufacturing the same | |
JP2004006771A (en) | Semiconductor device and method for manufacturing and mounting the same | |
JP3180800B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US6130480A (en) | Structure for packaging semiconductor chip | |
JP3705159B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP4206635B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
US20210358876A1 (en) | Multi-sided cooling semiconductor package and method of manufacturing the same | |
JPS6349900B2 (en) | ||
JP2003124262A5 (en) | ||
TW200411786A (en) | Flip-chip substrate and the flip-chip bonding process thereof | |
JP6597056B2 (en) | Heating header for semiconductor mounting apparatus and semiconductor bonding method | |
JP2000299355A (en) | Manufacture of electronic component | |
JPH0437137A (en) | Semiconductor chip or semiconductor device and manufacture thereof | |
JPH11274227A (en) | Method and device for mounting semiconductor chip | |
JP2003197681A (en) | Electronic apparatus | |
JPH0236556A (en) | Pin grid array and mounting of semiconductor element | |
JP4289912B2 (en) | Inter-substrate wiring electrode bonding method | |
JP2004079685A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP3915325B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP4599719B2 (en) | Thermoelectric semiconductor manufacturing method | |
JP4213499B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JPH10112475A (en) | Semiconductor device and manufacture of semiconductor device | |
JPH02280349A (en) | Bump forming and connecting method | |
JP2003007773A (en) | Bonding tool and bonding method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061227 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080919 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080924 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081007 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111031 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |