JP4249003B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、チップ オン フィルム（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ：以下ＣＯＦという）構造、チップ サイズ パッケージ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ：以下ＣＳＰという）構造等の半導体装置の製造方法及び製造装置に関し、特に、半導体装置の製造方法及び製造装置に用いるインナーリードボンディング用のステージに適用して有効な技術に関するものである。

従来のＣＯＦ構造の半導体装置は、例えば、文献１にインナーリードと半導体チップ上のバンプ（金バンプ）との位置合わせを行い、その位置合わせした状態のままで、インナーリードボンディング用ツールと垂直型ステージを用いて加熱しながらインナーリードボンディングを行い、その後前記接続部をアンダーフィル材で封止する半導体装置の製造方法が開示されている。

シャープ技報、第８０号−２００１年８月、第５６頁〜５９頁

前記インナーリードボンディング用ツールと垂直型ステージを用いて加熱しながらインナーリードボンディング工程において、ボンディングステージからの熱は、テープによって遮断されてしまうため、垂直型ステージ側から熱をかけてボンディングを行っている。
しかしながら、前記垂直型ステージでは、バンプへの熱の伝わりが悪く、５００℃前後の高温にする必要があった。

本願発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ステージ熱を効率良く半導体チップに伝導してステージ設定温度を低減することが可能な技術を提供することにある。

本願において開示される発明の概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
第１番目の発明は、インナーリードと半導体チップ上のバンプとの位置合わせを行う位置合わせ工程と、前記位置合わせした状態のままでインナーリードボンディングを行うインナーリードボンディング工程とを備えた半導体装置の製造方法において、前記インナーリードボンディング工程は、ボンディングツールと加熱手段を有する熱伝性の良い金属製台形のステージを用いることを特徴とする。

第２番目の発明のインナーリードボンディング用のステージは、インナーリードと半導体チップ上のバンプとの位置合わせを行う位置合わせ手段と、前記位置合わせした状態のままでインナーリードボンディングを行うインナーリードボンディング手段とを備えた半導体装置の製造装置において、前記インナーリードボンディング用のステージを熱伝性の良い金属製台形としたことを特徴とする。

本願において開示される発明によって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。

本発明によれば、半導体装置の製造装置において、インナーリードボンディング用のステージを熱伝性の良い金属製台形としたことにより、ステージ熱を効率良く半導体チップに伝導することができるので、ステージ設定温度を低減することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、本発明に係る実施例の全図において、同一機能を有するものと同一符号を付けその繰り返しの説明は省略する。

図１は、本発明の一実施例に係る半導体装置の概略構成を示す平面図、図２は図１のＡ−Ａ線で切った断面図である。

図１及び図２において、１００はＣＯＦ構造の半導体装置、１はＣＯＦテープ、２は半導体チップ、３はリード、３Ａはインナーリード（例えばＣｕにＳｎメッキしたものを用いる）、４はバンプ（例えば金バンプを用いる）、５はソルダーレジストである。

本発明の一実施例の半導体装置の製造方法では、図１及び図２に示すように、例えばカプトン１４０ＥＮ（商品名）等のフィルム上に、例えばＣｕからなるリード３が形成され、その上にソルダーレジスト５が形成され、前記リード３のインナーリード３Ａ部には、例えばＳｎメッキされているＣＯＦテープ１が用意される。

次に、インナーリード３Ａと半導体チップ２上のバンプ４との位置合わせを行い、前記位置合わせした状態のままでインナーリードボンディングを行い、半導体チップ２上のバンプ４とを電気的に接続し、該接続部を樹脂封止する。前記インナーリード３Ａと半導体チップ２上のバンプ４とのボンディング工程は、ボンディングツールと加熱手段を有する熱伝性の良い金属製台形のステージを用いる。

次に、本実施例の半導体装置の製造方法において、前記ボンディング工程を実施する半導体装置の製造装置について説明する。

図３は、本実施例の半導体装置の製造装置におけるボンディング装置の概略構成を示す模式図、図４はボンディングステージ（以下単にステージという）の概略構成を示す斜視図、図５はステージの詳細な構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。

図３〜図５において、１１は熱伝性の良い金属製台形のステージ、１１Ａはステージ１１の上面（半導体チップ２を載置する面）、１１Ｂはステージ１１を載置するステージ載置台、１２はボンディングツール（以下単にツールという）、１３はガイド、１４はクランパである。

前記ステージ１１を載置する台１１Ｂは、図４及び図５に示すように、例えばコバルトからなる直径３２ｍｍの円盤で構成される。その中央部にステージ１１が載置されている。ステージ載置台１１Ｂの底面からステージ１１の上面１１Ａまでの高さは１２ｍｍである。

前記ステージ１１は、図４及び図５に示すように、熱伝性の良い金属製台形のステージ（例えばコバルトからなる）であり、金属製台形のステージ１１の半導体チップ２を載置する上面１１Ａの面積はＸＹ（図５（ａ））であり、前記台形の傾斜角度は７０度（図５（ｂ））である。

図６は本実施例と従来のステージ形状による熱放出の違いを示す図である。丸印Ａで囲んだ部分が本実施例の熱伝性の良い金属製台形のステージ１１の傾斜部分であり、丸印Ｂで囲んだ部分が従来のステージの垂直型の垂直部分である。

本実施例のステージ１１は、図６に示すように、前記丸印Ａで囲んだ部分のように熱伝性の良い金属製台形であるので、従来のステージの垂直型の丸印Ｂで囲んだ部分の表面積よりも表面積が小さくなり、熱放出が小さくなる。

また、前記丸印Ａで囲んだ部分のように熱伝性の良い金属製台形では、熱伝路体積が、図７に示すように、符号１１Ｃで示す部分だけ、従来のステージの垂直型の丸印Ｂで囲んだ部分の熱伝路体積より大きくなり、半導体チップ２への熱伝率が大きくなる。これらの理由により、ステージ設定温度を低減することができた。

また、実験によって、それぞれ上面温度を３７０℃に保持するためのステージの加熱温度は、従来の垂直型のステージの４８０℃に対して、本実施例のステージ（熱伝性の良い金属製台形）１１では４２５℃であった。ここで、空気熱伝率は０．０２４Ｗ／ｍｋ、コバール熱伝率は１７Ｗ／ｍｋである。

前述したように、本実施例によれば、ステージ１１を熱伝性の良い金属製台形としたことにより、ステージ熱を効率良く半導体チップ２に伝導することができるので、ステージ設定温度を低減することができる。

次に、本実施例のボンディング装置の構成及びその動作ついて説明する。

図８は本実施例のボンディング装置の構成及びその動作を説明するための図であり、（ａ）はボンディング前の状態を示す図、（ｂ）はボンディング時の状態を示す図である。

図８において、２１はツールヒータ、２２はツール１２の温度を測定するための熱電対、２３はステージヒータ、２４はステージ１１の温度を測定するための熱電対、２５は支持台、２６はステージ１１と支持台２５との熱伝導を遮断するための断熱材、２７はステージ１１をボンディング前の状態からボンディング時の状態に設定するためのステージ高さ調整台である。

本ボンディング装置において、前記ＣＯＦテープ１を用意し、このＣＯＦテープ１をガイド１３とクランパ１４で挟持し、この状態のまま前記インナーリード３Ａと半導体チップ２上のバンプ４との位置合わせを行い、前記位置合わせした状態のままステージ１１を、ステージ高さ調整台２７によりボンディング時の状態の位置に設定する。

前記位置合わせした状態のままで前記ツール１２に１１９．３Ｎの荷重を２秒（ｓｅｃ）加えて、インナーリードボンディングを行った。ここで、ボンディング時のステージ１１の温度は、設定値４２５℃ 、表面実測値３７０℃ とし、ツール１２の温度は、設定値１９５℃、表面実測値１８０℃とした。

前記実施例では、ＣＯＦ構造の半導体装置の製造方法に本発明を適用した例で説明したが、本発明は、ＣＳＰ構造、ＴＣＰ構造、ＭＳＭ構造等の半導体装置の製造方法にも適用できることは前記説明から明らかであろう。

本発明の一実施例に係る半導体装置の概略構成を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線で切った断面図である。 本実施例のボンディング装置の概略構成を示す模式図である。 本実施例のステージの概略構成を示す斜視図である。 本実施例のステージの詳細な構成を示す図である。 本実施例と従来のステージ形状による熱放出の違いを示す図である。 本実施例と従来のステージ形状による熱伝率の違いを示す図である。 本実施例のボンディング装置の構成及びその動作を説明するための図である。

符号の説明

１００…本ＣＯＦ構造の半導体装置 １…ＣＯＦテープ
２…半導体チップ ３…リード
３Ａ…インナーリード ４…バンプ
５…ソルダーレジスト
１１…ステージ １１Ａ…ステージの上面
１１Ｂ…ステージ台 １２…ツール
１３…ガイド １４…クランパ
２１…ツールヒータ ２２、２４…熱電対
２３…ステージヒータ ２５…支持台
２６…断熱材 ２７…ステージ高さ調整台

Claims (9)

1. （ａ）ボンディングツールと、前記ボンディングツールと対向するように設けられ、かつ金属からなり、かつ加熱手段を有し、かつ断面形状が台形からなるステージを有するボンディング装置を準備する工程と、
   （ｂ）フィルムと、前記フィルム上に形成されたリードと、前記フィルム上に形成され、かつ前記リードの一部であるインナーリードと、前記リード上に形成されたソルダーレジストを有するテープを準備する工程と、
   （ｃ）バンプを有する半導体チップを前記ステージ上に配置する工程と、
   （ｄ）前記テープを前記ボンディングツールと前記半導体チップの間に配置する工程と、
   （ｅ）前記ボンディングツールに荷重を加えて前記インナーリードと前記半導体チップのバンプを電気的に接続する工程と、
   を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
   前記（ｅ）工程の後に、前記半導体チップと前記テープの間を樹脂封止する工程を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
   前記ステージは、ステージ載置台と、前記ステージ載置台上に設けられたステージ部で構成されており、
   前記ステージ載置台は、平面形状が円盤で構成され、
   前記ステージ部は、前記ステージ載置台の平面と垂直方向に交差する断面形状が台形で構成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 請求項３記載の半導体装置の製造方法において、
   前記ステージ部の傾斜角度は７０度であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 請求項３記載の半導体装置の製造方法において、
   前記ステージ載置台は、コバルトからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
   前記（ｅ）工程では、前記ステージの温度は、設定値が表面実測値よりも高いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
   前記（ｅ）工程の後に製造される半導体装置は、ＣＯＦであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
   前記ボンディング装置は、さらにガイドと、前記ガイドと対向するように設けられたクランパを有し、
   前記（ｄ）工程では、前記テープは前記ガイドと前記クランパで挟持されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 請求項８記載の半導体装置の製造方法において、
   前記（ｄ）工程では、前記テープのインナーリードと前記半導体チップのバンプを位置合わせした状態で行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。

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