JP5136305B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
近年の電子機器の小型化、高機能化等の進展に伴い、半導体装置に対して小型化及び薄型化が求められ、また高周波伝送への対応などの電気特性の向上も求められている。上記のような要求を満たすため、半導体装置の製造過程のうち、基板上に半導体チップを実装する工程についても種々の検討がなされている。 With recent progress in downsizing and higher functionality of electronic devices, semiconductor devices are required to be reduced in size and thickness, and to improve electrical characteristics such as compatibility with high-frequency transmission. In order to satisfy the above requirements, various studies have been made on the process of mounting a semiconductor chip on a substrate in the process of manufacturing a semiconductor device.
従来、半導体チップを基板上に実装して半導体装置を製造する際、ワイヤーボンディングによって半導体チップを基板に接続する方式が主に採用されていた。しかし、近年、フリップチップ接続方式への移行が始まっている。このフリップチップ接続方式は、半導体チップに形成されたバンプと呼ばれる突起電極と、基板に形成された電極とを直接接続するものである。 Conventionally, when a semiconductor device is manufactured by mounting a semiconductor chip on a substrate, a method of connecting the semiconductor chip to the substrate by wire bonding has been mainly employed. However, in recent years, the transition to the flip chip connection method has begun. In this flip chip connection method, bump electrodes called bumps formed on a semiconductor chip are directly connected to electrodes formed on a substrate.
フリップチップ接続方式としては、はんだやスズなどを用いて金属接合させる方法、超音波振動を用いて金属接合させる方法、樹脂の収縮力を利用して機械的接触を保持する方法などが知られている。これらの方法のなかでも、生産性や接続信頼性の観点から、はんだやスズなどを用いて金属接合させる方法が広く採用されている。はんだを用いて金属接合させる方法は特に高い接続信頼性を示すことから、MPU(Micro Processing Unit)などの実装に採用されている。 Known flip-chip connection methods include metal bonding using solder, tin, etc., metal bonding using ultrasonic vibration, and method of maintaining mechanical contact using the shrinkage force of the resin. Yes. Among these methods, from the viewpoint of productivity and connection reliability, a method of metal bonding using solder, tin or the like is widely adopted. Since the method of metal bonding using solder shows particularly high connection reliability, it is adopted for mounting such as MPU (Micro Processing Unit).
フリップチップ接続方式によって基板に半導体チップを実装する場合、外部環境から接続部を保護し且つ外部応力が接続部に集中しないようにするため、通常、半導体チップと基板の間の空隙を樹脂材料で封止充填する。封止充填方法としては、半導体チップを基板に実装した後に、液状の樹脂材料を毛細管現象によって注入して硬化させる方法が知られている(例えば、特許文献1〜3を参照)。また、基板に半導体チップを実装する前に半導体チップ又は基板の表面に予め封止用の樹脂層(接着剤層)を形成し、その後、基板への半導体チップの実装を行う方法も知られている(例えば、特許文献4,5を参照)。
ところで、基板に実装する半導体チップがMPUなどの比較的大型のものである場合、半導体チップを基板に実装した後、毛細管現象を利用して樹脂材料を空隙に注入しても、接続部に気泡が残存しやすく、効率的に充填作業を行うことが困難であった。このため、半導体装置の生産性が低下するという問題があった。 By the way, when the semiconductor chip to be mounted on the substrate is a relatively large one such as an MPU, even after the semiconductor chip is mounted on the substrate, even if the resin material is injected into the gap using the capillary phenomenon, the connection portion has no bubbles. Remained easily and it was difficult to perform the filling operation efficiently. For this reason, there has been a problem that productivity of the semiconductor device is lowered.
また、基板に半導体チップを実装する前に半導体チップ又は基板の表面に予め封止用の樹脂層を形成した場合、基板に半導体チップを接続する工程に至るまでに熱などによって樹脂層の性質(溶融粘度など)が変化してしまい、接続不良が発生する恐れがある。 Further, when a sealing resin layer is formed in advance on the surface of the semiconductor chip or the substrate before mounting the semiconductor chip on the substrate, the properties of the resin layer (such as heat) before the process of connecting the semiconductor chip to the substrate ( The melt viscosity and the like may change, resulting in poor connection.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、半導体チップと基板との高い接続信頼性を有する半導体装置を効率的に製造できる方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a method capable of efficiently manufacturing a semiconductor device having high connection reliability between a semiconductor chip and a substrate.
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体ウェハの一方面に形成された複数の突起電極を埋め込むように、当該一方面上に絶縁性樹脂層を形成する被覆工程と、半導体ウェハの他方面とダイシングテープとを貼り合わせ、ダイシングテープを介して半導体ウェハをダイシング装置のステージ上に固定するダイシング準備工程と、絶縁性樹脂層側から半導体ウェハを絶縁性樹脂層とともに切断し、一方面上に突起電極を有し且つ切断された絶縁性樹脂層によって当該一方面が被覆された半導体チップを得るダイシング工程と、ステージ上の半導体チップを当該切断された絶縁性樹脂層とともにピックアップするピックアップ工程と、半導体チップを実装すべき基板に対し、当該切断された絶縁性樹脂層側を向けて半導体チップを保持しながら、当該基板の表面に設けられた電極と半導体チップの突起電極との位置を合わせる位置調整工程と、位置調整工程後、半導体チップを当該基板に押し当てるとともに熱を加えることによって、半導体チップを当該基板に実装する接続工程とを備える。 A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a covering step of forming an insulating resin layer on one surface so as to embed a plurality of protruding electrodes formed on one surface of a semiconductor wafer, and the other surface of the semiconductor wafer. And a dicing preparation process for fixing the semiconductor wafer on the stage of the dicing apparatus via the dicing tape, and cutting the semiconductor wafer together with the insulating resin layer from the insulating resin layer side, A dicing step for obtaining a semiconductor chip having a protruding electrode and having the one surface coated with the cut insulating resin layer; and a pickup step for picking up the semiconductor chip on the stage together with the cut insulating resin layer; Holding the semiconductor chip with the cut insulating resin layer side facing the substrate on which the semiconductor chip is to be mounted A position adjusting step for aligning the position of the electrode provided on the surface of the substrate and the protruding electrode of the semiconductor chip; and after the position adjusting step, the semiconductor chip is pressed against the substrate and heated to thereby apply the semiconductor chip And a connecting step for mounting on a substrate.
本発明によれば、半導体ウェハの一方面を絶縁性樹脂層で被覆した後、半導体ウェハをダイシングすることによって、絶縁性樹脂層を一方面上に有する複数の半導体チップが一括して得られる。このため、接続工程後に毛細管現象を利用して充填する場合や個片化された半導体チップの表面に後から個別に絶縁性接着剤層を形成する場合と比較し、半導体装置の生産性を向上できる。 According to the present invention, after coating one surface of a semiconductor wafer with an insulating resin layer, the semiconductor wafer is diced to collectively obtain a plurality of semiconductor chips having the insulating resin layer on the one surface. For this reason, the productivity of semiconductor devices is improved compared to the case where the capillarity is used for filling after the connection process and the case where an insulating adhesive layer is individually formed on the surface of the separated semiconductor chip later. it can.
また、本発明によれば、位置調整工程を実施した後、接続工程を実施するため、接続工程の前に絶縁性樹脂層の性質が熱によって変化することを十分に抑制できる。したがって、絶縁性樹脂層が接続工程において十分に性能を発揮でき、良好な接続が可能となり、接続信頼性が高い半導体装置を製造できる。 Moreover, according to this invention, after implementing a position adjustment process, since a connection process is implemented, it can fully suppress that the property of an insulating resin layer changes with a heat | fever before a connection process. Therefore, the insulating resin layer can sufficiently exhibit performance in the connection step, enables good connection, and manufactures a semiconductor device with high connection reliability.
本発明に係る半導体装置の製造方法は、位置調整工程後であり且つ接続工程前に、半導体チップを基板上に仮固定する接続準備工程を更に備えることが好ましい。接続工程に先立ち、半導体チップを基板上の所定の位置に仮固定しておくと、仮固定後に基板、絶縁性樹脂層及び半導体チップからなる積層体を圧着装置へと移送できる。例えば、圧着装置に上記積層体を連続的に搬送し、搬送される積層体と基板とを連続的に接続すれば、半導体装置をより一層効率的に製造できる。 The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention preferably further includes a connection preparation step of temporarily fixing the semiconductor chip on the substrate after the position adjustment step and before the connection step. If the semiconductor chip is temporarily fixed at a predetermined position on the substrate prior to the connecting step, the laminated body including the substrate, the insulating resin layer, and the semiconductor chip can be transferred to the crimping apparatus after the temporary fixing. For example, the semiconductor device can be manufactured more efficiently if the laminate is continuously conveyed to the crimping apparatus and the conveyed laminate and the substrate are continuously connected.
本発明においては、絶縁性樹脂層は可視光透過率が10%以上であることが好ましい。かかる構成を採用することにより、ダイシング工程において、切断すべき箇所を把握しやすいという利点がある。これに加え、位置調整工程において突起電極の位置の確認を通常の可視光カメラ等で行うことができる。 In the present invention, the insulating resin layer preferably has a visible light transmittance of 10% or more. By adopting such a configuration, there is an advantage that it is easy to grasp a portion to be cut in the dicing process. In addition, the position of the protruding electrode can be confirmed with a normal visible light camera or the like in the position adjusting step.
被覆工程において、絶縁性樹脂組成物からなるフィルムを半導体ウェハの一方面上に貼り合わせることによって、絶縁性樹脂層を形成することが好ましい。絶縁性樹脂層は、基板又は半導体チップの表面に絶縁性樹脂組成物を塗工して形成してもよいが、予めフィルム状に成形されたものを使用すれば、作業効率を一層向上できる。 In the covering step, it is preferable to form the insulating resin layer by bonding a film made of the insulating resin composition onto one surface of the semiconductor wafer. The insulating resin layer may be formed by coating an insulating resin composition on the surface of a substrate or a semiconductor chip, but if a film formed in advance is used, the working efficiency can be further improved.
更に、絶縁性樹脂層は、300℃以上の温度で接続を行っても樹脂発泡が生じない絶縁性樹脂組成物からなることが好ましい。接続工程後において接続部に残存する気泡は、半導体装置の接続信頼性を低下させる一因となる。従って、上記要件を満たす絶縁性樹脂組成物を使用することによって、半導体装置の接続信頼性をより一層向上できる。 Furthermore, the insulating resin layer is preferably made of an insulating resin composition that does not cause foaming of the resin even when connected at a temperature of 300 ° C. or higher. Bubbles remaining in the connection portion after the connection process contribute to a decrease in connection reliability of the semiconductor device. Therefore, the connection reliability of the semiconductor device can be further improved by using an insulating resin composition that satisfies the above requirements.
また、絶縁性樹脂層は、ポリイミド樹脂とエポキシ樹脂と硬化剤とを含有することが好ましい。これらの成分を含有せしめることにより、絶縁性樹脂層の高い耐熱性を達成できるとともに、接続工程において絶縁性樹脂層を熱硬化させることができる。 The insulating resin layer preferably contains a polyimide resin, an epoxy resin, and a curing agent. By containing these components, the high heat resistance of the insulating resin layer can be achieved, and the insulating resin layer can be thermally cured in the connecting step.
本発明によれば、半導体チップと基板との高い接続信頼性を有する半導体装置を効率的に製造できる。 According to the present invention, a semiconductor device having high connection reliability between a semiconductor chip and a substrate can be efficiently manufactured.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
<第1実施形態>
図1〜図7を参照しながら、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
<First Embodiment>
A method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、図1に示されるような半導体ウェハ1を用意する。半導体ウェハ1は、半導体プロセスにより回路が形成された回路面(一方面)S1と、回路面S1の反対側の面である裏面(他方面)S2とを有する。半導体ウェハ1の回路面S1には、回路面S1から突出する複数の突起電極2及びダイシングパターン(図示せず)が形成される。
First, a
半導体ウェハ1の厚さは50〜600μmであることが好ましく、50〜550μmであることがより好ましく、50〜400μmであることが更に好ましい。半導体ウェハ1の厚さが50μm未満であると、半導体ウェハ1の破損が生じやすく、他方、600μmを超えると、薄型の半導体装置を製造しにくくなる。また、突起電極2の高さ(図1に示すt2)は、1〜200μmであることが好ましく、1〜100μmであることがより好ましい。
The thickness of the
半導体ウェハ1の材質としては、例えばシリコン、ガリウム砒素が挙げられる。突起電極2の材質としては、金、銀、銅、ニッケル、インジウム、パラジウム、スズ、鉛、ビスマスなどが挙げられる。突起電極2は、上記材質のうち単一の金属で構成されてもよいし、二種以上の金属で構成されてもよい。突起電極2は、組成の異なる金属層が積層されたものであってもよい。
Examples of the material of the
次に、図2に示すように、半導体ウェハ1の回路面S1に形成された複数の突起電極2を埋め込むように、回路面S1上に絶縁性樹脂層3を形成する(被覆工程)。絶縁性樹脂層3を形成する絶縁性樹脂組成物は、高い耐熱性を有するとともに、熱硬化性を有するものが好ましい。絶縁性樹脂組成物については後で詳細に説明する。
Next, as shown in FIG. 2, an
絶縁性樹脂層3の形成方法として、スピンコートや印刷法などにより絶縁性樹脂組成物を含有する塗工液を回路面S1にスピンコート又は印刷法によって塗布した後、乾燥する方法、あるいは、フィルム状に形成された絶縁性樹脂組成物を半導体ウェハ1の回路面S1上に貼り合わせる方法(ラミネート法)が挙げられる。作業性の観点から、ラミネート法を採用することが好ましい。ラミネート法はロール式ラミネータや真空式ラミネータ等を用いて実施できる。
As a method for forming the
絶縁性樹脂層3の厚さは、絶縁性樹脂層3が半導体チップ8と実装すべき基板12(図5を参照)との間を充分に充填できる厚さであることが好ましい。通常、絶縁性樹脂層3の厚さ(図2に示すt3)が、突起電極2(図1に示すt2)の高さと基板12の電極12aの高さ(図5に示すt12a)の合計に相当するものであれば、半導体チップ8と基板12との間の空隙を絶縁性樹脂組成物で十分に充填できる。具体的には、絶縁性樹脂層3の厚さは5μm以上であることが好ましく、10μm以上であることがより好ましい。なお、絶縁性樹脂層3の厚さが5μm未満であると、ラミネート法によって絶縁性樹脂層3を形成することが困難となる傾向があり、ラミネート法によって形成される絶縁性樹脂層3に皺や気泡が生じやすくなる。
The thickness of the
また、絶縁性樹脂層3は、可視光透過率が10%以上であることが好ましく、15%以上であることがより好ましく、20%以上であることが更に好ましい。可視光透過率が上記範囲となるように絶縁性樹脂層3の組成及び厚さを調整することにより、後段のダイシング工程において、切断すべき箇所を把握しやすいという利点がある。また、更に後段の位置調整工程において突起電極2の位置の確認を通常の可視光カメラ等で行うことができる。ここでいう「可視光透過率」は、市販の分光光度計を用いて測定可能であり、波長555nmの光の透過率を測定して得られる値を意味する。
The insulating
次に、図3に示すように、半導体ウェハ1の裏面S2及びウェハリング4の下縁4aにダイシングテープ5を貼り付ける。このダイシングテープ5を介して、半導体ウェハ1の回路面S1が上方を向いた状態で、ダイシング装置のステージ6上に半導体ウェハ1を固定する(ダイシング準備工程)。
Next, as shown in FIG. 3, a dicing
ウェハリング4は、リング状の金属製部材であり、半導体ウェハ1のダイシング時における半導体ウェハ1の固定治具として機能する。ウェハリング4は、その内径が半導体ウェハ1の外形より大きくなっており、半導体ウェハ1を囲むようにダイシングテープ5上に配置される。
The
ダイシングテープ5は、基材フィルム5aと、基材フィルム5aの表面に形成された粘着層5bを有する。ダイシングテープ5としては、加熱及び紫外線照射の少なくとも一方によって、粘着層5bの粘着力が低下するものを使用することが好ましい。
The dicing
続いて、半導体ウェハ1の回路面S1に形成されたダイシングパターン(図示せず)を、絶縁性樹脂層3を通して認識した後、図4に示されるように、ダイシングブレード7によって、絶縁性樹脂層3の上面S3側から半導体ウェハ1を絶縁性樹脂層3とともに切断する(ダイシング工程)。これにより、切断された半導体ウェハ1と、その回路面S1に設けられた突起電極2とを有する複数の半導体チップ8が得られる。半導体チップ8は、切断された絶縁性樹脂層3によって回路面S1が被覆されている。半導体チップ8のサイズは、用途や要求性能に応じて適宜設定すればよい。例えば、COFで使用される半導体チップは、通常、ダイシング工程によって横1〜2mm、縦10〜20mmの矩形に切断されたものである。
Subsequently, after a dicing pattern (not shown) formed on the circuit surface S1 of the
ダイシング工程の終了後、ピックアップ装置(図示せず)を用いて半導体チップ8をピックアップする(ピックアップ工程)。半導体チップ8をピックアップする前に、粘着層5bに対して加熱又は紫外線照射を行うことによって、その粘着力を低下させることが好ましい。
After completion of the dicing process, the
次に、図5に示すように、圧着ヘッド30a及びステージ30bを有する圧着装置30と、可視光カメラ13とを使用し、基板12の電極12aと、半導体チップ8の突起電極2との位置合わせを行う(位置調整工程)。まず、ピックアップされた半導体チップ8の裏面S2を圧着ヘッド30aに吸着させる。他方、電極12aが形成された面を上方に向けた状態で基板12をステージ30b上に載置する。続いて、半導体チップ8の回路面S1に形成されている位置合わせ用基準マーク(図示せず)を、絶縁性樹脂層3を通して可視光カメラ13で認識するとともに、基板12の電極12aが形成された一方面S4上の位置合わせ用基準マーク(図示せず)を可視光カメラ13で認識することによって位置合わせを行う。
Next, as shown in FIG. 5, using the crimping
位置調整工程後、図6に示すように、圧着装置30を使用し、半導体チップ8を基板12に押し当てるとともに熱を加えることによって、半導体チップ8を基板12に実装する(接続工程)。圧着装置30の圧着ヘッド30a及びステージ30bは、いずれもヒータが内蔵されており、表面の温度を所望の温度にそれぞれ設定できるようになっている。
After the position adjustment process, as shown in FIG. 6, the
圧着装置30の圧着ヘッド30a及びステージ30bの温度は、接続不良を防止するために、突起電極2と電極12aの間に樹脂が残存しないように絶縁性樹脂層3が十分流動する温度に設定することが好ましい。また、突起電極2と電極12aの間に共晶を形成させて接続する場合、絶縁性樹脂層3が十分に流動する温度かつ接続部の温度が突起電極2の材質及び電極12aの材質の共晶温度を超えるような温度に設定することが好ましい。例えば、突起電極2が金めっきによって形成され、他方、電極12aがスズめっきで形成される場合、金とスズとの共晶温度(278℃)を超えるように接続部を加熱することが好ましい。例えば、圧着ヘッド30aを300〜500℃、ステージ30bを50〜150℃に設定することが好ましい。加熱時間を0.5〜10秒とすることが好ましい。
The temperature of the
接続工程によって、半導体チップ8の突起電極2と、基板12の電極12aとを電気的に接続する。また、半導体チップ8と基板12との間に介在する絶縁性樹脂層3の硬化物3aによって半導体チップ8と基板12とを接着する。これにより、図7に示すような半導体装置20が製造される。引き続き、絶縁性樹脂層3の硬化を更に進行させるために、加熱オーブンなどを用いて加熱処理を行ってもよい。
Through the connecting step, the protruding
(絶縁性樹脂組成物)
上述の被覆工程において、絶縁性樹脂層3の形成に使用する絶縁性樹脂組成物について説明する。当該絶縁性樹脂組成物は、熱硬化性成分とその硬化剤とを含有することが好ましい。
(Insulating resin composition)
The insulating resin composition used for forming the insulating
熱硬化性成分としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、トリアジン樹脂、シアノアクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイソシアネート樹脂、フラン樹脂、レゾルシノール樹脂、キシレン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、シロキサン変性エポキシ樹脂、シロキサン変性ポリアミドイミド樹脂、アクリレート樹脂などが挙げられ、特に好ましいのは耐熱性の観点からエポキシ樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、シロキサン変性エポキシ樹脂、シロキサン変性ポリアミドイミド樹脂である。これらの熱硬化性成分は一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。 Examples of thermosetting components include epoxy resins, bismaleimide resins, polyamide resins, polyimide resins, triazine resins, cyanoacrylate resins, unsaturated polyester resins, melamine resins, urea resins, benzoxazine resins, polyurethane resins, polyisocyanate resins. , Furan resin, resorcinol resin, xylene resin, benzoguanamine resin, diallyl phthalate resin, silicone resin, polyvinyl butyral resin, siloxane-modified epoxy resin, siloxane-modified polyamideimide resin, acrylate resin, etc. To epoxy resin, benzoxazine resin, siloxane-modified epoxy resin, and siloxane-modified polyamideimide resin. These thermosetting components may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
硬化剤としては、例えば、フェノール樹脂、脂肪族アミン、脂環式アミン、芳香族ポリアミン、ポリアミド、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物、芳香族酸無水物、ジシアンジアミド、有機酸ジヒドラジド、三フッ化ホウ素アミン錯体、イミダゾール類、第3級アミン、有機過酸化物等が挙げられる。これらの硬化剤は一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。 Examples of the curing agent include phenol resin, aliphatic amine, alicyclic amine, aromatic polyamine, polyamide, aliphatic acid anhydride, alicyclic acid anhydride, aromatic acid anhydride, dicyandiamide, organic acid dihydrazide, Examples thereof include boron trifluoride amine complexes, imidazoles, tertiary amines, and organic peroxides. These curing agents may be used alone or in combination of two or more.
絶縁性樹脂層3における熱硬化性成分と硬化剤の組み合わせとして、耐熱性の観点から、熱硬化性成分としてエポキシ樹脂を使用し、硬化剤としてフェノール樹脂又はイミダゾール類を使用することが好ましい。より一層耐熱性を向上させる観点から、熱硬化性成分として、ポリイミド樹脂及びエポキシ樹脂を使用することが好ましい。なお、ポリイミド樹脂を含有せしめることにより、耐熱性及び接着性が向上するとともに、絶縁性樹脂組成物のフィルム形成性が向上する。
As a combination of the thermosetting component and the curing agent in the insulating
絶縁性樹脂層3は熱可塑性成分を更に含有してもよい。熱可塑性成分としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリブタジエン、アクリロニトリルブタジエン共重合体、アクリロニトリルブタジエンゴムスチレン樹脂(ABS)、スチレンブタジエン共重合体(SBR)、アクリル酸共重合体などが挙げられる。これらの熱可塑性成分は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。上記の熱可塑性成分のなかでも、耐熱性及びフィルム形成性の観点から、ポリイミド樹脂及びフェノキシ樹脂が好ましい。
The insulating
絶縁性樹脂層3は、無機化合物からなるフィラー(無機微粒子)を更に含有してもよい。フィラーを配合することにより、絶縁性樹脂層3の熱膨張係数を低くすることができる。これに加え、フィラーを配合することにより、絶縁性樹脂層3の粘着性を制御したり、熱伝導性又はダイシング性を向上させたり、溶融粘度を調整したりすることができる。フィラーとしては、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、結晶性シリカ又は非晶性シリカ、ムライト(二酸化ケイ素と酸化アルミニウムの複合酸化物)、二酸化ケイ素と酸化チタンの複合酸化物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウムを使用することが好ましい。なお、上記フィラーは一種を単独で使用してもよく、二種以上を併用してもよい。
The insulating
フィラーの平均粒径は、0.005〜5.0μmであることが好ましく、0.005〜2.5μmであることがより好ましく、0.005〜2.0μmであることが更に好ましい。平均粒径が0.005μm未満又は5.0μmを超えるフィラーを使用すると、平均粒径が上記範囲内であるフィラーを使用した場合と比較し、突起電極2と電極12aの間にフィラーが残存して接続不良が発生する恐れがある。これに加え、絶縁性樹脂組成物の成膜性が不十分となる傾向となる。なお、フィラーの配合量は、絶縁性樹脂層3の要求される性能に応じて適宜調整すればよい。
The average particle size of the filler is preferably 0.005 to 5.0 μm, more preferably 0.005 to 2.5 μm, and still more preferably 0.005 to 2.0 μm. When a filler having an average particle size of less than 0.005 μm or more than 5.0 μm is used, the filler remains between the protruding
また、絶縁性樹脂層3は、硬化促進剤、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、酸化防止剤、レベリング剤、イオントラップ剤などの添加剤を更に含有してもよい。これらの添加剤は一種を単独で使用してもよく、二種以上を併用してもよい。添加剤の配合量は、各添加剤の効果が発現するように適宜調整すればよい。
The insulating
絶縁性樹脂層3は、上述の通り、可視光透過率が10%以上であることが好ましい。絶縁性樹脂層3の可視光透過率が10%以上となるように、絶縁性樹脂層3の組成、フィラーの材質、粒径などを設定することが好ましい。
As described above, the insulating
また、絶縁性樹脂層3は、300℃以上の温度で接続を行っても樹脂発泡が生じない絶縁性樹脂組成物からなることが好ましい。このような絶縁性樹脂組成物を使用することにより、樹脂発泡に起因するボイドの発生を抑制できるため、半導体装置の接続信頼性をより一層向上できる。なお、上記熱処理後における樹脂発泡の発生の有無は、図5に示す圧着装置30と同様の構成の装置を用いて評価を行うことができる。まず、ステージ10上にガラス基板(厚さ0.7mm)、絶縁性樹脂層(厚さ90〜100μm)及びガラス基板(厚さ0.15μm)をこの順序で積層する。この積層体に対して表面温度300〜400℃の圧着ヘッド30aを0.5〜5秒間押し当てる。硬化後の絶縁性樹脂層における気泡の存否を目視で観察することによって評価することができる。
Insulating
絶縁性樹脂組成物からなるフィルムは、例えば、シリコーン等によって表面が離型処理されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムなどの支持フィルム上に絶縁性樹脂を含有する塗工液を塗布し、これを乾燥させることによって得ることができる。 For a film made of an insulating resin composition, for example, a coating liquid containing an insulating resin is applied on a support film such as a polyethylene terephthalate (PET) film whose surface has been release-treated with silicone or the like, and then dried. Can be obtained.
以上、説明した通り、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体ウェハ1の回路面S1を絶縁性樹脂層3で被覆した後、半導体ウェハ1をダイシングすることによって、絶縁性樹脂層3を一方面上に有する複数の半導体チップ8が一括して得られる。このため、接続工程後に毛細管現象を利用して充填する場合や個片化された半導体チップの表面に後から個別に絶縁性接着剤層を形成する場合と比較し、半導体装置の生産性を向上できる。
As described above, according to the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment, after the circuit surface S1 of the
また、位置調整工程を実施した後、接続工程を実施するため、接続工程の前に絶縁性樹脂層3の熱硬化の進行を十分に抑制できる。したがって、絶縁性樹脂層3が接続工程において十分に性能を発揮でき、良好な接続が可能となり、接続信頼性が高い半導体装置20を製造できる。
Moreover, since a connection process is implemented after implementing a position adjustment process, the progress of the thermosetting of the insulating
<第2実施形態>
図8〜9を参照しながら、第2実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態は、ピックアップ工程までは上記第1実施形態と同様に実施できるため、ここでは位置調整工程以降の工程について説明する。
Second Embodiment
A method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. Since this embodiment can be carried out in the same manner as the first embodiment up to the pick-up step, the steps after the position adjustment step will be described here.
本実施形態における位置調整工程は、圧着ヘッド30a及びステージ30bを有する圧着装置30を使用する代わりに、圧着ヘッド40a及びステージ40bを有する仮固定装置40を使用する点において上記第1実施形態における位置調整工程と相違する。
The position adjustment step in the present embodiment uses the
すなわち、図8に示すように、仮固定装置40及び可視光カメラ13を使用し、基板12の電極12aと、半導体チップ8の突起電極2との位置合わせを行う。まず、ピックアップされた半導体チップ8の裏面S2を圧着ヘッド40aに吸着させる。他方、電極12aが形成された面を上方に向けた状態で基板12をステージ40b上に載置する。続いて、半導体チップ8の回路面S1に形成されている位置合わせ用基準マーク(図示せず)を、絶縁性樹脂層3を通して可視光カメラ13で認識するとともに、基板12の電極12aが形成された一方面S4上の位置合わせ用基準マーク(図示せず)を可視光カメラ13で認識して、位置合わせを行う。
That is, as shown in FIG. 8, the
位置調整工程後、図9に示すように、仮固定装置40を使用し、半導体チップ8を基板12に押し当てるとともに熱を加えることによって、半導体チップ8を基板12に仮固定する(接続準備工程)。仮固定装置40の圧着ヘッド40a及びステージ40bは、いずれもヒータが内蔵されており、表面の温度を所望の温度にそれぞれ設定できるようになっている。
After the position adjustment step, as shown in FIG. 9, the
仮固定装置40の圧着ヘッド40a及びステージ40bの温度は、接続準備工程において、絶縁性樹脂層3が粘着性を示す温度であり且つ絶縁性樹脂層3の硬化反応が促進されない温度であればよく、例えば、40〜100℃程度に設定することが好ましい。なお、接続準備工程においては、圧着ヘッド40a及びステージ40bの一方のみによって加温してもよく、あるいは、加温することなく、圧着ヘッド40aによる加圧のみによって仮固定を行ってもよい。
The temperature of the pressure-
接続準備工程後、基板12、絶縁性樹脂層3及び半導体チップ8がこの順序で積層された積層体18を圧着装置30に搬送する。その後、上記第1実施形態と同様にして接続工程を実施し、半導体チップ8を基板12に実装する(図6参照)。
After the connection preparation step, the
第2実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、上記第1実施形態に係る半導体装置の製造方法による効果に加えて、次のような効果が奏される。すなわち、第2実施形態における位置調整工程は、比較的低温に設定された圧着ヘッド40aを用いて実施されるため、当該工程における絶縁性樹脂層3の硬化を一層確実に防止できる。
According to the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment, in addition to the effects of the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment, the following effects can be obtained. That is, since the position adjustment process in the second embodiment is performed using the pressure-
なお、上記第1実施形態における位置調整工程は、接続用の圧着ヘッド30aを用いて実施するものであり、この位置調整工程において圧着ヘッド30aの温度を低く設定し、その後の接続工程で温度を高く設定する操作を行えば、絶縁性樹脂層3の硬化を防止できる。このような温度設定の操作に関し、第2実施形態においては、位置調整工程と接続工程とを別々の装置を用いて行うため、温度が安定するまで待機する必要がないため、一層作業効率を向上できる。
Note that the position adjustment step in the first embodiment is performed using the connection
<第3実施形態>
図10〜13を参照しながら、第3実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態は、ピックアップ工程までは上記第1実施形態と同様に実施できるため、ここでは位置調整工程以降の工程について説明する。本実施形態は、半導体チップ8を基板12に実装する代わりに、電極22aが一方面S5に形成された光透過性を有する基板22に実装する点において、上記第1実施形態と相違する。なお、光透過性を有する基板22として例えばポリイミドなどが挙げられ、電極22aとして例えばスズめっき配線が挙げられる。
<Third Embodiment>
A method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. Since this embodiment can be carried out in the same manner as the first embodiment up to the pick-up step, the steps after the position adjustment step will be described here. This embodiment is different from the first embodiment in that instead of mounting the
本実施形態における位置調整工程は、圧着ヘッド30a及びステージ30bを有する圧着装置30を使用する代わりに、圧着ヘッド50a及びステージ50bを有する仮固定装置50を使用する点において上記第1実施形態における位置調整工程と相違する。
The position adjustment step in the present embodiment uses the
図10に示すように、仮固定装置50及び可視光カメラ13を使用し、光透過性を有する基板22の電極22aと、半導体チップ8の突起電極2との位置合わせを行う。光透過性を有する基板22は、図示しない基板保持部によって保持されつつステージ50bの表面に対して平行な方向(図10の矢印Hの方向)に移動可能となっている。まず、ピックアップされた半導体チップ8の裏面S2をステージ50bの表面上に固定する。他方、基板保持部を用いて、電極22aが一方面S5に形成された光透過性を有する基板22を半導体チップ8の上方に搬送する。続いて、半導体チップ8の回路面S1に形成されている位置合わせ用基準マーク(図示せず)を、絶縁性樹脂層3及び光透過性を有する基板22を通して可視光カメラ13で認識するとともに、光透過性を有する基板22の電極22aが形成された一方面S5上の位置合わせ用基準マーク(図示せず)を可視光カメラ13で認識して、光透過性を有する基板22の矢印H方向の位置を調整する。なお、基板保持部によって光透過性を有する基板22を移動させることにより位置調整を行う代わりに、ステージ50bによって半導体チップ8を移動させることによって、半導体チップの突起電極2と光透過性を有する基板22との位置調整を行っても構わない。
As shown in FIG. 10, the
位置調整工程後、図11に示すように、仮固定装置50の圧着ヘッド50aを使用し、半導体チップ8を、光透過性を有する基板22に押し当てるとともに熱を加えることによって、半導体チップ8を基板22に仮固定する(接続準備工程)。仮固定装置50の圧着ヘッド50a及びステージ50bには、いずれもヒータが内蔵されており、表面の温度を所望の温度にそれぞれ設定できるようになっている。また、圧着ヘッド50aはステージ50bの表面に対して垂直方向(図11の矢印Vの方向)に移動可能となっている。
After the position adjustment step, as shown in FIG. 11, the
仮固定装置50の圧着ヘッド50a及びステージ50bの温度は、接続準備工程において、絶縁性樹脂層3が粘着性を示す温度であり且つ絶縁性樹脂層3の硬化反応が促進されない温度であればよく、例えば、40〜100℃程度に設定することが好ましい。なお、接続準備工程においては、圧着ヘッド50a及びステージ50bの一方のみによって加温してもよく、あるいは、加温することなく、圧着ヘッド50aによる加圧のみによって仮固定を行ってもよい。
The temperature of the crimping
接続準備工程後、半導体チップ8、絶縁性樹脂層3及び基板22がこの順序で積層された積層体19を圧着装置60に搬送機(図示しない)等を用いて搬送する。図12に示すように、圧着装置60を使用し、光透過性を有する基板22を半導体チップ8に押し当てるとともに熱を加えることによって、半導体チップ8を基板22に実装する(接続工程)。圧着装置60の圧着ヘッド60a及びステージ60bは、いずれもヒータが内蔵されており、表面の温度を所望の温度にそれぞれ設定できるようになっている。また、圧着ヘッド60aはステージ60bの表面に対して垂直方向(図12の矢印Vの方向)に移動可能となっている。
After the connection preparation step, the
圧着装置60の圧着ヘッド60a及びステージ60bの温度は、接続工程において、絶縁性樹脂層3が十分に硬化する温度であり且つ接続部の温度が突起電極2の材質及び電極22aの材質の共晶温度を超えるように設定することが好ましい。例えば、突起電極2が金めっきによって形成され、他方、電極22aがスズめっきで形成される場合、金とスズとの共晶温度(278℃)を超えるように接続部を加熱することが好ましい。例えば、圧着ヘッド60aを50〜150℃、ステージ60bを300〜500℃に設定することが好ましい。加熱時間を0.5〜10秒とすることが好ましく、0.5〜5秒とすることがより好ましい。
The temperature of the
接続工程によって、半導体チップ8の突起電極2と、光透過性を有する基板22の電極22aとを電気的に接続する。また、半導体チップ8と基板22との間に介在する絶縁性樹脂層3の硬化物3aによって半導体チップ8と基板22とを接着する。これにより、図13に示すような半導体装置21が製造される。引き続き、絶縁性樹脂層3の硬化を更に進行させるために、加熱オーブンなどを用いて加熱処理を行ってもよい。
Through the connecting step, the protruding
第3実施形態に係る半導体装置の製造方法では、光透過性を有する基板22の供給をリール・ツー・リール(Reel to Reel)方式によって行うことが好ましい。すなわち、第3実施形態に係る半導体装置の製造方法では、位置調整工程及び接続工程において、リール・ツー・リール方式によってフレキシブルな基板22を仮固定装置50及び圧着装置60に連続的に供給することが好ましい。半導体チップ8と基板22との仮固定及び接続を連続的に実施することによって、半導体装置をより一層効率的に製造できる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment, it is preferable to supply the light-transmitting
第3実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、上記第1実施形態に係る半導体装置の製造方法による効果に加えて、次のような効果が奏される。すなわち、第3実施形態における位置調整工程は、比較的低温に設定された圧着ヘッド50aを用いて実施されるため、当該工程における絶縁性樹脂層3の硬化を確実に防止できる。また、第3実施形態においては、位置調整工程と接続工程とを別々の装置を用いて行うため、温度が安定するまで待機する必要がないため、一層作業効率を向上できる。
According to the method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment, in addition to the effects of the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment, the following effects are exhibited. That is, since the position adjustment process in the third embodiment is performed using the pressure-
1…半導体ウェハ、2…突起電極、3…絶縁性樹脂層、5…ダイシングテープ、6…ダイシング装置のステージ、8…半導体チップ、12,22…基板、12a,22a…電極、13…可視光カメラ、20,21…半導体装置、30,60…圧着装置、40,50…仮固定装置、S1…回路面(半導体ウェハの一方面)、S2…裏面(半導体ウェハの他方面)。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記半導体ウェハの他方面とダイシングテープとを貼り合わせ、前記ダイシングテープを介して当該半導体ウェハをダイシング装置のステージ上に固定するダイシング準備工程と、
前記絶縁性樹脂層側から前記半導体ウェハを前記絶縁性樹脂層とともに切断し、一方面上に突起電極を有し且つ切断された前記絶縁性樹脂層によって当該一方面が被覆された半導体チップを得るダイシング工程と、
前記ステージ上の前記半導体チップを前記切断された絶縁性樹脂層とともにピックアップするピックアップ工程と、
前記半導体チップを実装すべき基板に対し、前記切断された絶縁性樹脂層側を向けて前記半導体チップを保持しながら、前記基板の表面に設けられた電極と、前記半導体チップの前記突起電極との位置を合わせる位置調整工程と、
前記位置調整工程後、前記半導体チップを前記基板に押し当てるとともに熱を加えることによって、前記半導体チップを前記基板に実装する接続工程と、
を備え、
前記絶縁性樹脂層は、可視光透過率が10%以上である、半導体装置の製造方法。 A covering step of forming an insulating resin layer on the one surface so as to embed a plurality of protruding electrodes formed on one surface of the semiconductor wafer;
A dicing preparation step of bonding the other surface of the semiconductor wafer and a dicing tape, and fixing the semiconductor wafer on a stage of a dicing apparatus via the dicing tape;
The semiconductor wafer is cut together with the insulating resin layer from the side of the insulating resin layer, and a semiconductor chip having a protruding electrode on one surface and covered with the cut insulating resin layer is obtained. Dicing process,
A pickup step of picking up the semiconductor chip on the stage together with the cut insulating resin layer;
An electrode provided on a surface of the substrate while holding the semiconductor chip with the cut insulating resin layer side facing the substrate on which the semiconductor chip is to be mounted; and the protruding electrode of the semiconductor chip; A position adjustment process for adjusting the position of
After the position adjusting step, by pressing the semiconductor chip against the substrate and applying heat, a connecting step of mounting the semiconductor chip on the substrate;
Equipped with a,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the insulating resin layer has a visible light transmittance of 10% or more .
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