JP4687290B2 - 半導体チップのボンディング装置及びボンディング方法 - Google Patents
半導体チップのボンディング装置及びボンディング方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4687290B2 JP4687290B2 JP2005202266A JP2005202266A JP4687290B2 JP 4687290 B2 JP4687290 B2 JP 4687290B2 JP 2005202266 A JP2005202266 A JP 2005202266A JP 2005202266 A JP2005202266 A JP 2005202266A JP 4687290 B2 JP4687290 B2 JP 4687290B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor chip
- bonding
- tool
- stage
- recess
- 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
- H01L24/74—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
- 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
-
- 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
- H01L2224/75302—Shape
- H01L2224/75303—Shape of the pressing surface
-
- 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
- H01L2224/757—Means for aligning
- H01L2224/75743—Suction holding means
- H01L2224/75744—Suction holding means in the lower part of the bonding apparatus, e.g. in the apparatus chuck
-
- 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
- H01L2224/757—Means for aligning
- H01L2224/75743—Suction holding means
- H01L2224/75745—Suction holding means in the upper part of the bonding apparatus, e.g. in the bonding head
-
- 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
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/156—Material
- H01L2924/15786—Material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
- H01L2924/15787—Ceramics, e.g. crystalline carbides, nitrides or oxides
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Description
あるいは、ボンディングツールにより上バンプ付チップに超音波振動を印加することで、超音波接合によりバンプ同士を接合することができる。
上記のバンプ同士の位置合わせにおいて、所定の範囲内に位置合わせができていない場合、バンプの接続不良が発生したり、チップ間のギャップを所定の値にすることが困難となってしまうので、十分な精度でバンプ同士の位置合わせを行う必要があり、粗い位置合わせについても十分な精度が求められている。
ボンディングステージは、電極が形成された実装基板の電極形成面の裏面を吸着して前記実装基板を保持する。
ボンディングツールは、バンプが形成された半導体チップのバンプ形成面の裏面を吸着して、実装基板の電極形成面と半導体チップのバンプ形成面とが対向するように半導体チップを保持し、実装基板に対して半導体チップを位置合わせして半導体チップを実装基板に近づけ、バンプと電極とを接触させて半導体チップを押圧し、半導体チップに振動を印加する。
ここで、ボンディングツールの吸着面に半導体チップの裏面と同一形状のツール凹部底面を有するツール凹部が設けられており、ボンディングツールは、半導体チップの裏面とツール凹部底面とが接するように吸着して保持する。
但し、ボンディングステージの吸着面に実装基板の裏面と同一形状のステージ凹部底面を有するステージ凹部が設けられており、ボンディングステージは、実装基板の裏面とステージ凹部底面とが接するように吸着して保持する。
一方、バンプが形成された半導体チップのバンプ形成面の裏面を、半導体チップの裏面と同一形状のツール凹部底面を有するツール凹部が設けられたボンディングツールで、半導体チップの裏面がツール凹部底面に接するように吸着して、実装基板の電極形成面と半導体チップのバンプ形成面とが対向するように半導体チップを保持する。
次に、ボンディングツールで、実装基板に対して半導体チップを位置合わせして半導体チップを実装基板に近づけ、バンプと電極とを接触させて半導体チップを押圧する。
次に、ボンディングツールで、半導体チップに振動を印加する。
一方、バンプが形成された半導体チップのバンプ形成面の裏面をボンディングツールで吸着して、実装基板の電極形成面と半導体チップのバンプ形成面とが対向するように半導体チップを保持する。
次に、ボンディングツールで、実装基板に対して半導体チップを位置合わせして半導体チップを実装基板に近づけ、バンプと電極とを接触させて半導体チップを押圧する。
次に、ボンディングツールで、半導体チップに振動を印加する。
例えば、内蔵されている電子回路に接続してバンプ16が形成された半導体チップ15が、電極が形成された実装基板に実装された構成であるが、本実施形態においては実装基板として、例えば、絶縁膜26を介して、内蔵された電子回路に接続してバンプ(電極)27が形成された半導体チップ25が用いられている。実装基板としての半導体チップを下半導体チップと称し、これに対して半導体チップ15を上半導体チップと称する。
上記の上半導体チップ15のバンプ16と下半導体チップ25のバンプ27とが接合されており、上半導体チップ15が下半導体チップ25上にフリップチップでボンディングされている。
図2(a)は、本実施形態に係るボンディング装置のボンディングツールの吸着面側の平面図であり、図2(b)は図2(a)中のA−A’における断面図である。
ボンディングツール10は、吸引孔14が設けられており、バンプ16が形成された上半導体チップ15のバンプ形成面の裏面を吸着する。ここで、ボンディングツール10の吸着面に上半導体チップ15の裏面と同一形状のツール凹部底面12を有するツール凹部11が設けられている。
ボンディングツール10が上半導体チップ15を保持する際には、上半導体チップ15の裏面とツール凹部底面12とが接するように吸着して保持する構成となっている。
ボンディングツール10のツール凹部底面12の作成精度自体にもある程度の幅があるので、ツール凹部底面12が最小になってしまっても上半導体チップ15の最大サイズを下回らないようにする。
ボンディングステージ20は、吸引孔24が設けられており、バンプ27が形成された下半導体チップ25のバンプ27の形成面の裏面を吸着する。ここで、ボンディングステージ20の吸着面に下半導体チップ25の裏面と同一形状のステージ凹部底面22を有するステージ凹部21が設けられている。
ボンディングステージ20が下半導体チップ25を保持する際には、下半導体チップ25の裏面とステージ凹部底面22とが接するように吸着して保持する構成となっている。
ボンディングツール10は、上半導体チップ15の裏面とツール凹部底面12とが接するように吸着して保持する。
一方、ボンディングステージ20は、下半導体チップ25の裏面とステージ凹部底面22とが接するように吸着して保持する。
下半導体チップ25のバンプ27形成面と上半導体チップ15のバンプ16形成面とが対向するように、ボンディングツール10によって上半導体チップ15が保持される。
上記の構成のボンディングステージ20に対するボンディングツール10の動作により、下半導体チップ25に対して上半導体チップ15を位置合わせして上半導体チップ15を下半導体チップ25に近づけ、上半導体チップ15のバンプ16と下半導体チップ25のバンプ27とを接触させて、上半導体チップ15を押圧する。
本実施形態においては、ボンディングツールには、上半導体チップの裏面と同一形状の底面を有するツール凹部が形成されているので、吸着した時点でボンディングツールに対する上半導体チップの位置が一定になり、一方、ボンディングステージには下半導体チップの裏面と同一形状の底面を有するステージ凹部が形成されているので、吸着した時点でボンディングステージに対する下半導体チップの位置が一定になり、ボンディングステージやボンディングツールが上下の半導体チップを吸着する位置のバラツキが非常に小さくなり、粗い位置あわせにかかる時間が短縮でき、これによってボンディング工程時間を短縮することができる。
リフローは、上記のスクラブと同時に行ってローカルリフローとしてもよく、あるいはスクラブにより上半導体チップ15のバンプ16と下半導体チップ25のバンプ27を仮付けし、一斉リフローで接合することもできる。
例えば、上下の半導体チップが設計サイズに対して±1μm以内の外形精度でカットされたものであり、ボンディングツール及びボンディングステージに形成された凹部の底面が上下の半導体チップの最大サイズに相当する形状となっている場合、ボンディングツールを2μm以上のストロークで振動させたときに、ボンディングツールの振動数を減衰させることなく、上下の半導体チップに振動を伝達でき、例えば確実なフラックスレス接続や振動数の調整を安定化できる。
まず、図4に示すように、バンプ27が形成された下半導体チップ25のバンプ27の形成面の裏面を、下半導体チップ25の裏面と同一形状のステージ凹部底面22を有するステージ凹部21が設けられたボンディングステージ20で、下半導体チップ25の裏面がステージ凹部底面22に接するように吸着して保持する。
一方、バンプ16が形成された上半導体チップ15のバンプ16の形成面の裏面を、上半導体チップ15の裏面と同一形状のツール凹部底面12を有するツール凹部11が設けられたボンディングツール10で、上半導体チップ15の裏面がツール凹部底面12に接するように吸着する。
上記のようにして、下半導体チップ25のバンプ27の形成面と上半導体チップ15のバンプ16の形成面とが対向するように、上半導体チップ15を保持する。
次に、ボンディングツール10で、上半導体チップ15に振動を印加する。
例えば、ボンディングツール10が、上半導体チップ15のバンプ16と下半導体チップ25のバンプ27をスクラブして、上半導体チップ15のバンプ16及び/または下半導体チップ25のバンプ27バンプの表面に形成された酸化膜を破るように、上半導体チップ15に振動を印加する。これと同時に、あるいはこれによって仮付けして改めてリフロー処理を行うことで、上半導体チップ15のバンプ16と下半導体チップ25のバンプ27を接合できる。
あるいは、ボンディングツール10が、上半導体チップ15のバンプ16と下半導体チップ25のバンプ27を超音波接合するように、上半導体チップ15に超音波振動を印加する。
例えば、実装基板としては上記の実施形態では下半導体チップを用いているが、半導体チップの他、樹脂基板やセラミック基板などの通常の実装基板や中間基板などを用いることができ、これら実装基板に形成された電極と半導体チップとのバンプをフリップチップで接合することができる。
また、実施形態においてはボンディングツールとボンディングステージの両者に凹部を設けているが、本発明としてはこれに限らず、ボンディングツールとボンディングステージのいずれか一方に凹部をもうけた場合にもおいても相当の効果が得ることができる。また、ボンディングツールとボンディングステージに形成される凹部としては、この代わりに半導体チップや実装基板の4つの角部のみ、あるいは四辺のみを係止する構造としても、実質的に凹部が形成されているのと同様の効果が得られる。
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。
Claims (10)
- 電極が形成された実装基板の前記電極形成面の裏面を吸着して前記実装基板を保持するボンディングステージと
バンプが形成された半導体チップの前記バンプ形成面の裏面を吸着して、前記実装基板の前記電極形成面と前記半導体チップの前記バンプ形成面とが対向するように前記半導体チップを保持し、前記実装基板に対して前記半導体チップを位置合わせして前記半導体チップを前記実装基板に近づけ、前記バンプと前記電極とを接触させて前記半導体チップを押圧し、前記半導体チップに振動を印加するボンディングツールと
を有し、
前記ボンディングツールの吸着面に前記半導体チップの裏面と同一形状のツール凹部底面を有するツール凹部が設けられており、前記ツール凹部の側面が、前記底面に近づくにつれて前記ツール凹部の開口面積が狭まるテーパ状に形成されており、前記ボンディングツールは前記半導体チップの裏面と前記ツール凹部底面とが接するように吸着して保持する
半導体チップのボンディング装置。 - 前記ボンディングツールが、前記バンプと前記電極をスクラブして少なくとも前記バンプ及び前記電極のいずれかの表面に形成された酸化膜を破るように、前記半導体チップに振動を印加する
請求項1に記載の半導体チップのボンディング装置。 - 前記ボンディングツールが、前記バンプと前記電極を超音波接合するように、前記半導体チップに超音波振動を印加する
請求項1に記載の半導体チップのボンディング装置。 - 前記ボンディングステージの吸着面に前記実装基板の裏面と同一形状のステージ凹部底面を有するステージ凹部が設けられており、前記ボンディングステージは前記実装基板の裏面と前記ステージ凹部底面とが接するように吸着して保持する
請求項1〜3のいずれかに記載の半導体チップのボンディング装置。 - 前記ステージ凹部の側面が、前記底面に近づくにつれて前記ステージ凹部の開口面積が狭まるテーパ状に形成されている
請求項4に記載の半導体チップのボンディング装置。 - 電極が形成された実装基板の前記電極形成面の裏面を、ボンディングステージで吸着して保持する工程と、
バンプが形成された半導体チップの前記バンプ形成面の裏面を、前記半導体チップの裏面と同一形状のツール凹部底面を有するツール凹部が設けられ、前記ツール凹部の側面が前記底面に近づくにつれて前記ツール凹部の開口面積が狭まるテーパ状に形成されているボンディングツールで、前記半導体チップの裏面が前記ツール凹部底面に接するように吸着して、前記実装基板の前記電極形成面と前記半導体チップの前記バンプ形成面とが対向するように前記半導体チップを保持する工程と、
前記ボンディングツールで、前記実装基板に対して前記半導体チップを位置合わせして前記半導体チップを前記実装基板に近づけ、前記バンプと前記電極とを接触させて前記半導体チップを押圧する工程と、
前記ボンディングツールで、前記半導体チップに振動を印加する工程と
を有する半導体チップのボンディング方法。 - 前記半導体チップに振動を印加する工程において、前記ボンディングツールが、前記バンプと前記電極をスクラブして少なくとも前記バンプ及び前記電極のいずれかの表面に形成された酸化膜を破るように、前記半導体チップに振動を印加する
請求項6に記載の半導体チップのボンディング方法。 - 前記半導体チップに振動を印加する工程において、前記ボンディングツールが、前記バンプと前記電極を超音波接合するように、前記半導体チップに超音波振動を印加する
請求項6に記載の半導体チップのボンディング方法。 - 前記ボンディングステージとして、吸着面に前記実装基板の裏面と同一形状のステージ凹部底面を有するステージ凹部が設けられているボンディングステージを用い、
前記電極形成面の裏面をボンディングステージで吸着して保持する工程において、前記ボンディングステージで前記実装基板の裏面と前記ステージ凹部底面とが接するように吸着して保持する
請求項6〜8のいずれかに記載の半導体チップのボンディング方法。 - 前記ボンディングステージとして、前記ステージ凹部の側面が前記底面に近づくにつれて前記ステージ凹部の開口面積が狭まるテーパ状に形成されているボンディングステージを用いる
請求項9に記載の半導体チップのボンディング方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005202266A JP4687290B2 (ja) | 2005-07-11 | 2005-07-11 | 半導体チップのボンディング装置及びボンディング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005202266A JP4687290B2 (ja) | 2005-07-11 | 2005-07-11 | 半導体チップのボンディング装置及びボンディング方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007019436A JP2007019436A (ja) | 2007-01-25 |
JP4687290B2 true JP4687290B2 (ja) | 2011-05-25 |
Family
ID=37756292
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005202266A Expired - Fee Related JP4687290B2 (ja) | 2005-07-11 | 2005-07-11 | 半導体チップのボンディング装置及びボンディング方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4687290B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010118534A (ja) * | 2008-11-13 | 2010-05-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
EP2743972A1 (en) * | 2012-12-17 | 2014-06-18 | Imec | Method for bonding semiconductor substrates and devices obtained thereby |
KR102471274B1 (ko) | 2018-02-13 | 2022-11-28 | 삼성전자주식회사 | 리플로우를 위한 스택 툴 및 이를 포함하는 리플로우 장치 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01244630A (ja) * | 1988-03-26 | 1989-09-29 | Nec Corp | 半導体ペレットのボンディング方法 |
JP2000036501A (ja) * | 1998-05-12 | 2000-02-02 | Sharp Corp | ダイボンド装置 |
JP2002124535A (ja) * | 2000-10-17 | 2002-04-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子部品の製造方法 |
JP2004047692A (ja) * | 2002-07-11 | 2004-02-12 | Mitsubishi Electric Corp | 電子部品製造装置および電子部品製造方法 |
-
2005
- 2005-07-11 JP JP2005202266A patent/JP4687290B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01244630A (ja) * | 1988-03-26 | 1989-09-29 | Nec Corp | 半導体ペレットのボンディング方法 |
JP2000036501A (ja) * | 1998-05-12 | 2000-02-02 | Sharp Corp | ダイボンド装置 |
JP2002124535A (ja) * | 2000-10-17 | 2002-04-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子部品の製造方法 |
JP2004047692A (ja) * | 2002-07-11 | 2004-02-12 | Mitsubishi Electric Corp | 電子部品製造装置および電子部品製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007019436A (ja) | 2007-01-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7514788B2 (en) | Structure of mounting electronic component | |
KR100686315B1 (ko) | 전자 회로 장치의 제조 방법 | |
JP2008166439A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP2005064362A (ja) | 電子装置の製造方法及びその電子装置並びに半導体装置の製造方法 | |
JP2005064362A5 (ja) | ||
TW451376B (en) | Production of semiconductor device | |
JP4687290B2 (ja) | 半導体チップのボンディング装置及びボンディング方法 | |
JP4175138B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP4831091B2 (ja) | ダイボンディング装置及びダイボンディング方法 | |
US20050196901A1 (en) | Device mounting method and device transport apparatus | |
US20100269333A1 (en) | Method for Mounting Flip Chip and Substrate Used Therein | |
JP3075398B2 (ja) | 超音波ボンディング用コレットおよびボンディング方法 | |
JP4491321B2 (ja) | 超音波実装方法およびこれに用いる超音波実装装置 | |
JP6379447B2 (ja) | Icチップの実装方法 | |
JP6536397B2 (ja) | 電子装置、電子装置の製造方法及び電子機器 | |
JP2003258012A (ja) | バンプ付け装置 | |
JP2002076048A (ja) | フリップチップ接続によるバンプの配置方法 | |
KR100651152B1 (ko) | 전자 부품의 본딩 방법 및 전자 부품의 본딩 장치 | |
JP3326554B2 (ja) | 積層チップの製造方法 | |
JP2001284409A (ja) | 電子部品素子実装装置 | |
JP2003209142A (ja) | ボンディングヘッドおよび実装装置 | |
JP2004095612A (ja) | 半導体装置及び配線基板 | |
JP2004207291A (ja) | 半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器 | |
JP2006186127A (ja) | 半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法 | |
JP2002299374A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20061204 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080507 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101027 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101102 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101220 |
|
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: 20110118 |
|
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: 20110131 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140225 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |