KR20140005797A - 반도체 장치의 제조 방법, 반도체 장치 및 압착 장치 - Google Patents
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Abstract
반도체 장치의 제조 방법은, 스테이지에 적재한 광 투과성 기판에 광 경화성의 접착층을 개재하여 반도체 소자를 배치하고, 압착 헤드에 의한 가압 및 광 조사 장치에 의한 광 조사에 의해 반도체 소자를 광 투과성 기판에 접속하는 접속 공정을 구비한 반도체 장치의 제조 방법이며, 접속 공정에 있어서, 접착층보다도 스테이지측에 광 반사층을 설치하고, 광 조사 장치로부터의 광을 광 반사층에서 반사시켜 접착층에 조사함으로써 접착층을 경화시킨다.
Description
본 발명은, 반도체 장치의 제조 방법, 반도체 장치 및 압착 장치에 관한 것이다.
최근, 반도체 집적 회로나 디스플레이와 같은 전자 부품의 소형화ㆍ박형화ㆍ고정밀화에 따라, 전자 부품과 회로계를 고밀도로 접속하기 위한 접속 재료로서 이방 도전성 접착제가 주목받고 있다. 종래의 이방 도전성 접착제에는, 열 잠재성의 중합 개시제와, 에폭시 수지나 (메트)아크릴 단량체를 이용한 열 경화계 접착제가 다용되어 왔지만, 접속 시의 열에 의한 피접속체의 열화나 변형이 염려되고 있었다. 한편, 광 잠재성의 중합 개시제를 이용하는 경우에는, 가열 압착 시에 광 조사를 행함으로써 비교적 저온에서의 접속이 가능해져, 검토가 진행되고 있다.
광 잠재성의 중합 개시제를 함유하는 이방 도전성 접착제를 이용한 반도체 장치의 제조 방법에서는, 예를 들면 금속 입자나 플라스틱 입자에 금속 도금을 실시한 도전 입자를 분산시킨 광 경화계 접착제가 이방 도전성 접착제로서 이용된다. 그리고, 이 이방 도전성 접착제를 반도체 소자와 기판 사이에 끼우고, 가압 헤드로 가압하면서 광 조사가 행해진다(예를 들면 일본 실용 신안 출원 공개 평5-41091호 공보, 일본 특허 출원 공개 소62-283581호 공보 참조). 이에 의해, 가압된 도전 입자가 전기 접속 매체가 되어, 간단한 방법으로 다수의 회로간의 전기적인 접속을 동시에 완료시킬 수 있다. 또한, 접착제의 이방 도전성에 의해, 접속 회로간에서는 저저항 접속성이 얻어지고, 인접 회로간에서는 고절연성이 얻어지도록 되고 있다.
그런데, 상술한 바와 같은 광 잠재성의 중합 개시제를 함유하는 이방 도전성 접착제를 이용하는 경우, 가압 헤드에 의한 반도체 소자와 기판의 가압을 행하면서, 반도체 소자 및 기판의 주위로부터 광 조사를 행하게 된다. 그러나, 주위로부터의 광 조사만으로는 접착층에 대한 광 조사가 불충분해져, 접착층의 경화가 불충분해지는 결과, 반도체 소자와 기판의 접속성이 얻어지지 않게 될 우려가 있었다.
이에 대하여, 상술한 일본 실용 신안 출원 공개 평5-41091호 공보, 일본 특허 출원 공개 소62-283581호 공보의 반도체 소자의 접속 방법에서는, 반도체 소자 및 기판을 적재하는 스테이지의 내부에 광 조사 장치를 배치하고, 기판의 이면측으로부터 접착층에 대하여 광을 조사하는 방법이 기재되어 있다. 이와 같은 방법에 의해서는, 접착층에 대한 광 조사량은 충분히 얻어진다고 생각되지만, 스테이지의 구성이 복잡화되기 때문에, 압착 장치의 개조 비용이 커진다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기 과제의 해결을 위해서 이루어진 것이며, 간단한 방법으로 광 경화성의 접착층을 충분히 경화시킬 수 있어, 반도체 소자와 기판의 양호한 접속성이 얻어지는 반도체 장치의 제조 방법, 반도체 장치 및 압착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명의 일 측면의 반도체 장치의 제조 방법은, 스테이지에 적재한 광 투과성 기판에 광 경화성의 접착층을 개재하여 반도체 소자를 배치하고, 압착 헤드에 의한 가압 및 광 조사 장치에 의한 광 조사에 의해 반도체 소자를 광 투과성 기판에 접속하는 접속 공정을 구비한 반도체 장치의 제조 방법이며, 접속 공정에 있어서, 접착층보다도 스테이지측에 광 반사층을 설치하고, 광 조사 장치로부터의 광을 광 반사층에서 반사시켜 접착층에 조사함으로써 접착층을 경화시키는 것을 특징으로 하고 있다.
이 반도체 장치의 제조 방법에서는, 접착층보다도 스테이지측에 배치된 광 반사층에 의해 광 조사 장치로부터의 광을 접착층의 저면측으로부터 조사하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 접착층의 주위로부터만 광 조사를 행하는 경우에 비해, 충분한 양의 광을 접착층에 조사할 수 있어, 반도체 소자와 광 투과성 기판의 양호한 접속성이 얻어진다. 또한, 본 방법은, 접착층보다도 스테이지측에 광 반사층을 설치하는 것만의 간단한 구성으로 실현할 수 있으므로, 압착 장치의 개조 비용이 커지는 것도 회피할 수 있다.
또한, 접착층과 스테이지 사이에 광 반사층을 설치해도 된다. 이 경우, 광 조사 장치로부터의 광을 접착층에 충분히 조사할 수 있다.
또한, 광 투과성 기판은 두께 1 ㎜ 이하의 유리 기판이며, 유리 기판과 스테이지 사이에 광 투과성 부재를 더 배치하고, 유리 기판과 스테이지 사이에 광 반사층을 설치해도 된다. 이 경우, 유리 기판이 얇은 경우라도, 광 조사 장치로부터의 광을 접착층에 충분히 조사할 수 있다.
또한, 광 투과성 부재에서, 유리 기판측을 향하는 면에 광 반사층을 설치해도 된다. 이와 같은 구성에 있어서도, 광 조사 장치로부터의 광을 접착층에 충분히 조사할 수 있다.
또한, 광 투과성 부재에서, 스테이지측을 향하는 면에 광 반사층을 설치해도 된다. 이와 같은 구성에 있어서도, 광 조사 장치로부터의 광을 접착층에 충분히 조사할 수 있다.
또한, 광 투과성 부재의 내부에 광 반사층을 설치해도 된다. 이와 같은 구성에 있어서도, 광 조사 장치로부터의 광을 접착층에 충분히 조사할 수 있다.
또한, 광 투과성 부재의 내부에서, 스테이지측이 볼록해지도록 만곡시킨 상태로 광 반사층을 설치해도 된다. 이 경우, 광 반사층에서의 광의 반사각을 크게 하는 것이 가능하게 되어, 광 조사 장치로부터의 광을 접착층에 한층 더 충분히 조사할 수 있다.
또한, 스테이지의 표면부를 광 투과성 부재에 의해 형성하고, 광 투과성 기판과 스테이지의 기부 사이에 광 반사층을 설치해도 된다. 이 경우도, 광 조사 장치로부터의 광을 접착층에 충분히 조사할 수 있다.
또한, 광 조사 장치를 광 반사층에 대하여 요동시키면서 광 조사를 행해도 된다. 이렇게 하면, 접착층에 조사되는 광의 균일화가 도모된다.
또한, 광 조사 장치를 스테이지의 표면보다도 하방측에 배치해도 된다. 압착 헤드의 주위는 장치 구성이 복잡화되기 쉬운 영역이기 때문에, 광 조사 장치를 스테이지의 표면보다도 하방측에 배치함으로써, 압착 헤드 주위의 장치의 배치 자유도를 확보할 수 있다. 또한, 광 조사 장치의 광축은 스테이지의 상면에 대하여 경사져서 배치되어도 된다. 또한, 반도체 소자의 단자와 광 투과성 기판의 배선을 전기적으로 접속해도 된다.
또한, 본 발명의 일 측면의 반도체 장치는, 상기의 반도체 장치의 제조 방법을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하고 있다.
이 반도체 장치에서는, 반도체 소자와 광 투과성 기판이 충분한 접속 강도로 접속된다. 따라서, 장기간에 걸쳐 충분히 접속 저항이 억제된 반도체 장치가 얻어진다.
또한, 본 발명의 일 측면의 압착 장치는, 광 경화성의 접착층을 개재하여 반도체 소자에 접속되는 광 투과성 기판이 적재되는 스테이지와, 스테이지 상에 적재되는 광 투과성 기판 및 반도체 소자를 가압하는 압착 헤드와, 광 투과성 기판의 적재 영역의 주위에 배치되는 광 조사 장치와, 접착층보다도 스테이지측에 설치되며, 광 조사 장치로부터의 광을 접착층을 향하여 반사하는 광 반사층을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.
이 압착 장치에서는, 접착층보다도 스테이지측에 배치된 광 반사층에 의해 광 조사 장치로부터의 광을 접착층의 저면측으로부터 조사하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 접착층의 주위로부터만 광 조사를 행하는 경우에 비해, 충분한 양의 광을 접착층에 조사할 수 있어, 반도체 소자와 광 투과성 기판의 양호한 접속성이 얻어진다. 또한, 이 압착 장치는, 접착층보다도 스테이지측에 광 반사층을 설치하는 것만의 간단한 구성으로 실현할 수 있으므로, 장치의 개조 비용이 커지는 것도 회피할 수 있다.
또한, 접착층과 상기 스테이지 사이에 상기 광 반사층이 설치되어 있어도 된다. 이 경우, 광 조사 장치로부터의 광을 접착층에 충분히 조사할 수 있다.
또한, 광 투과성 기판은 두께 1 ㎜ 이하의 유리 기판이며, 유리 기판과 스테이지 사이에 광 투과성 부재가 더 배치되고, 유리 기판과 스테이지 사이에 광 반사층이 설치되어 있어도 된다. 이 경우, 유리 기판이 얇은 경우라도, 광 조사 장치로부터의 광을 접착층에 충분히 조사할 수 있다.
또한, 광 투과성 부재에서, 유리 기판측을 향하는 면에 광 반사층이 설치되어 있어도 된다. 이와 같은 구성에 있어서도, 광 조사 장치로부터의 광을 접착층에 충분히 조사할 수 있다.
또한, 광 투과성 부재에서, 스테이지측을 향하는 면에 광 반사층이 설치되어 있어도 된다. 이와 같은 구성에 있어서도, 광 조사 장치로부터의 광을 접착층에 충분히 조사할 수 있다.
또한, 광 투과성 부재의 내부에 광 반사층이 설치되어 있어도 된다. 이와 같은 구성에 있어서도, 광 조사 장치로부터의 광을 접착층에 충분히 조사할 수 있다.
또한, 광 투과성 부재의 내부에서, 스테이지측이 볼록해지도록 만곡시킨 상태로 광 반사층이 설치되어 있어도 된다. 이 경우, 광 반사층에서의 광의 반사각을 크게 하는 것이 가능하게 되어, 광 조사 장치로부터의 광을 접착층에 한층 더 충분히 조사할 수 있다.
또한, 스테이지의 표면부가 광 투과성 부재에 의해 형성되고, 광 투과성 기판과 스테이지의 기부 사이에 광 반사층이 설치되어 있어도 된다. 이 경우도, 광 조사 장치로부터의 광을 접착층에 충분히 조사할 수 있다.
또한, 광 조사 장치가 광 반사층에 대하여 요동 가능하게 되어 있어도 된다. 이렇게 하면, 접착층에 조사되는 광의 균일화가 도모된다.
또한, 광 조사 장치가 스테이지의 표면보다도 하방측에 배치되어 있어도 된다. 압착 헤드의 주위는 장치 구성이 복잡화되기 쉬운 영역이기 때문에, 광 조사 장치를 스테이지의 표면보다도 하방측에 배치함으로써, 압착 헤드 주위의 장치의 배치 자유도를 확보할 수 있다. 또한, 광 조사 장치의 광축은 스테이지의 상면에 대하여 경사져서 배치되어도 된다. 또한, 반도체 소자의 단자와 광 투과성 기판의 배선을 전기적으로 접속해도 된다.
본 발명에 따르면, 간단한 방법으로 광 경화성의 접착층을 충분히 경화시킬 수 있어, 반도체 소자와 기판의 양호한 접속성이 얻어진다.
[도 1] 일 실시 형태에 관한 반도체 장치의 제조 방법을 도시하는 모식도이다.
[도 2] 광 반사층의 변형예를 도시하는 모식도이다.
[도 3] 광 반사층의 다른 변형예를 도시하는 모식도이다.
[도 4] 광 반사층의 또 다른 변형예를 도시하는 모식도이다.
[도 5] 변형예에 관한 반도체 장치의 제조 방법을 도시하는 모식도이다.
[도 6] 다른 변형예에 관한 반도체 장치의 제조 방법을 도시하는 모식도이다.
[도 7] 또 다른 변형예에 관한 반도체 장치의 제조 방법을 도시하는 모식도이다.
[도 8] 실시예 및 비교예에 관한 반도체 장치의 제조 방법의 조건을 나타내는 표이다.
[도 9] 실시예 및 비교예에 관한 반도체 장치의 제조 방법의 효과 확인 시험 결과를 나타내는 표이다.
[도 2] 광 반사층의 변형예를 도시하는 모식도이다.
[도 3] 광 반사층의 다른 변형예를 도시하는 모식도이다.
[도 4] 광 반사층의 또 다른 변형예를 도시하는 모식도이다.
[도 5] 변형예에 관한 반도체 장치의 제조 방법을 도시하는 모식도이다.
[도 6] 다른 변형예에 관한 반도체 장치의 제조 방법을 도시하는 모식도이다.
[도 7] 또 다른 변형예에 관한 반도체 장치의 제조 방법을 도시하는 모식도이다.
[도 8] 실시예 및 비교예에 관한 반도체 장치의 제조 방법의 조건을 나타내는 표이다.
[도 9] 실시예 및 비교예에 관한 반도체 장치의 제조 방법의 효과 확인 시험 결과를 나타내는 표이다.
이하, 도면을 참조하면서, 반도체 장치의 제조 방법, 반도체 장치 및 압착 장치의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시 형태에 관한 반도체 장치의 제조 방법을 도시하는 모식도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 이 반도체 장치의 제조 방법은, 스테이지(2)에 적재한 광 투과성 기판(13)에 광 경화성의 접착층(12)을 개재하여 반도체 소자(11)를 배치하고, 열 압착 헤드(압착 헤드)(3)에 의한 가열ㆍ가압 및 광 조사 장치(4)에 의한 광 조사에 의해 반도체 소자(11)를 광 투과성 기판(13)에 접속하는 접속 공정을 구비하고 있다. 이러한 접속 공정은, 스테이지(2), 열 압착 헤드(3) 및 광 조사 장치(4)를 포함하여 구성되는 열 압착 장치(압착 장치)(1)에 의해 실현된다.
반도체 소자(11)는, 예를 들면 IC 칩, LSI 칩, 저항, 콘덴서와 같은 각종 소자이다. 반도체 소자(11)는 광 투과성 기판(13)에 대하여 접속 가능한 것이면 특별히 제한되는 것은 아니다.
광 투과성 기판(13)은, 예를 들면 반도체 소자(11)의 범프 등의 단자에 전기적으로 접속되는 소정의 배선을 갖는 기판이다. 광 투과성 기판(13)은, 예를 들면 두께 1 ㎜ 이하의 박형의 유리 기판이다. 또한, 광 투과성 기판(13)으로서는, 유리 기판 외에, 폴리이미드 기판, 폴리에틸렌테레프탈레이트 기판, 폴리카르보네이트 기판, 폴리에틸렌나프탈레이트 기판, 유리 강화 에폭시 기판, 종이 페놀 기판, 세라믹 기판, 적층판 등을 이용할 수도 있다. 이들 중에서도, 자외광에 대한 투과 성이 우수한 유리 기판, 폴리에틸렌테레프탈레이트 기판, 폴리카르보네이트 기판, 폴리에틸렌나프탈레이트 기판을 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 이 반도체 장치의 제조 방법에 의해 제작되는 반도체 장치(14)란, 반도체 소자(11)를 광 투과성 기판(13)에 전기적으로 접속하여 이루어지는 장치이면 특별히 제한은 없고, 예를 들면 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이와 같이, 반도체 소자(11)가 광 투과성 기판(13)의 단부에만 배치되는 장치도 포함한다.
접착층(12)은, 예를 들면 광 잠재성의 중합 개시제 및 중합성 화합물을 함유하는 광 경화계의 접착 재료에 의해 형성된다. 이와 같은 접착 재료로서는, 이방 도전성 필름(ACF), 이방 도전성 페이스트(ACP), 절연성 필름(NCF), 절연성 페이스트(NCP) 등을 들 수 있다. 또한, 열 잠재성의 중합 개시제 및 중합성 화합물을 상기 광 경화계의 접착 재료에 함유시킴으로써, 광 및 열에 의해 경화 가능한 접착재료로 해도 된다.
접착층(12)의 경화 시에는, 광 조사 장치(4)로부터의 광을 유도하는 광 투과성 부재(15)가 이용된다. 광 투과성 부재(15)는, 예를 들면 상기의 광 투과성 기판(13)과 마찬가지의 재료로 이루어지는 판상 부재이고, 스테이지(2) 상에 배치되어 있다. 광 투과성 부재(15)의 두께는, 광 투과성 기판(13)의 두께에 대하여 충분한 두께를 갖고 있는 것이 바람직하고, 구체적으로는 1 ㎜ 내지 10 ㎜ 정도로 되어 있다. 또한, 광 투과성 부재(15)의 평면 형상은, 열 압착 시의 반도체 소자(11) 및 광 투과성 기판(13)의 자세의 안정성을 확보하는 관점에서, 광 투과성 기판(13)의 평면 형상과 동등한 것으로 하는 것이 바람직하다. 광 투과성 부재(15)는 스테이지(2)에 고정되어 있어도 되고, 스테이지(2)에 고정되지 않고 적재되어 있어도 된다.
이 광 투과성 부재(15)에는, 광 조사 장치(4)로부터의 광을 반사시키는 광 반사층(16)이 형성되어 있다. 본 실시 형태의 광 반사층(16)은, 광 투과성 부재(15)의 저면, 즉, 스테이지(2)측을 향하는 면의 전체면에 걸쳐 형성되어 있다. 광 반사층(16)은, 예를 들면 360 ㎚의 파장의 광에 대한 경면 반사율이 50 % 이상인 것이 바람직하다. 이와 같은 광 반사층(16)을 형성하는 재료로서는, 예를 들면 알루미늄, 구리, 베릴륨, 은, 금, 티탄, 철, 또는 이들 중 하나를 포함하는 합금 등을 들 수 있다. 또한, 상기 경면 반사율은, 예를 들면 JIS Z8741-1997에 기재되는 방침에 의해 측정 가능하다.
광 반사층(16)의 반사율을 높이기 위해서, 금속의 표면에 전해 연마나 화학 연마에 의해 광택 마무리를 실시해도 된다. 또한, 이것과는 반대로, 알루마이트 처리 등의 처리에 의해 금속의 표면을 조화시켜도 된다. 이 경우, 광 반사층(16)으로부터의 반사광에는 산란 성분이 많이 포함되게 된다.
광 반사층(16)으로서는, 광을 서로 강하게 하는 작용을 발휘하는 다층막을 이용해도 된다. 이와 같은 다층막으로서는, 예를 들면 몰리브덴층과 실리콘층을 교대로 적층한 Mo/Si 다층막, 또는 몰리브덴층과 베릴륨층을 교대로 적층한 Mo/Be 다층막 등을 들 수 있다.
광 조사 장치(4)는, 예를 들면 자외선 등의 활성 광선을 조사하는 장치이며, 스테이지(2)에 있어서의 광 투과성 기판(13)의 적재 영역에 근접하여 배치되어 있다. 또한, 광 조사 장치(4)의 광축은, 스테이지(2)의 상면에 대하여 소정 각도 θ를 갖도록 배치되어 있고, 광 조사 장치(4)로부터 출사된 광은, 광 투과성 부재(15)의 저면측의 광 반사층(16)에서 반사된 후, 접착층(12)에 입사하도록 되어 있다. 광 조사 장치(4)로부터의 광의 입사 위치는, 예를 들면 광 투과성 기판(13)의 상면 또는 측면이어도 되고, 접착층(12)의 측면이어도 된다.
스테이지(2)에 대한 광 조사 장치(4)의 광축의 각도 θ를 고정하는 경우, 접착층(12)과 광 반사층(16) 사이의 거리에 따라서 각도 θ를 결정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 거리가 1 ㎜ 이하인 경우에는 θ를 35° 이하로 하는 것이 바람직하고, 거리가 3 ㎜ 이하인 경우에는 θ를 50° 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 거리가 10 ㎜ 이하인 경우에는 θ를 80° 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 광 조사 장치(4)를 요동 장치(도시 생략)에 의해 지지하고, 광 조사 중에 광축과 스테이지 상면의 각도 θ를 소정 주기로 변동시키도록 해도 된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 하나의 광 조사 장치(4)를 이용하는 형태를 나타냈지만, 복수의 광 조사 장치(4)를 사용해도 된다.
이상과 같은 열 압착 장치(1)를 이용한 반도체 장치의 제조 방법에서는, 접착층(12)보다도 스테이지(2)측에 배치된 광 반사층(16)에 의해 광 조사 장치(4)로부터의 광을 접착층(12)의 저면측으로부터 조사하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 접착층(12)의 주위로부터만 광 조사를 행하는 경우에 비해, 충분한 양의 광을 접착층(12)에 조사할 수 있어, 반도체 소자(11)와 광 투과성 기판(13)의 양호한 접속성이 얻어진다. 또한, 접착층(12)보다도 스테이지(2)측에 광 반사층(16)을 설치하는 것만의 간단한 구성으로 실현할 수 있으므로, 열 압착 장치(1)의 개조 비용이 커지는 것도 회피할 수 있다.
또한, 이 반도체 장치의 제조 방법에서는, 두께 1 ㎜ 이하의 광 투과성 기판(13)의 저면측에 광 투과성 기판(13)에 대하여 충분히 두꺼운 광 투과성 부재(15)를 더 배치하고, 이 광 투과성 부재(15)의 저면측에 광 반사층(16)을 설치하고 있다. 따라서, 광 투과성 기판(13)이 얇은 유리 기판이어도, 광 투과성 부재(15)에 의해 접착층(12)에 대한 광의 도달 거리를 확보할 수 있어, 광 조사 장치(4)로부터의 광을 접착층(12)의 저면 전체에 충분히 조사할 수 있다. 광 조사 장치(4)를 광 반사층(16)에 대하여 요동시키는 경우, 접착층(12)에 조사되는 광의 균일화가 도모되어, 반도체 소자(11)와 광 투과성 기판(13)의 접속성이 한층 더 양호한 것으로 된다.
또한, 이 반도체 장치의 제조 방법을 이용하여 얻어진 반도체 장치(14)에서는, 반도체 소자(11)와 광 투과성 기판(13)이 충분한 접속 강도로 접속된다. 이 결과, 장기간에 걸쳐 충분히 접속 저항이 억제된 반도체 장치(14)를 얻는 것이 가능하게 된다.
상술한 실시 형태에서는, 광 반사층(16)을 광 투과성 부재(15)의 저면측에 형성하였지만, 도 2에 도시한 바와 같이, 광 반사층(16)을 광 투과성 부재(15)의 상면측에 형성해도 되고, 도 3에 도시한 바와 같이, 광 반사층(16)을 광 투과성 부재(15)의 내부에 형성해도 된다. 또한, 도 2와 같이 광 반사층(16)을 광 투과성 부재(15)의 상면측에 형성하는 경우에는, 광 투과성을 갖지 않는 부재의 상면측에 광 반사층(16)을 형성해도 된다.
광 반사층(16)을 광 투과성 부재(15)의 내부에 형성하는 경우, 도 4에 도시한 바와 같이, 스테이지(2)측이 볼록해지도록 만곡시킨 상태로 광 반사층(16)을 설치해도 된다. 이 경우, 광 반사층(16)에서의 광의 반사각을 크게 하는 것이 가능하게 되어, 광 조사 장치(4)로부터의 광을 접착층(12)의 저면 전체에 한층 더 충분히 조사할 수 있다. 또한, 광 반사층(16)과 광 투과성 부재(15)는, 일체의 부재이어도 되고, 각각 독립된 부재이어도 된다.
또한, 도 5는 변형예에 관한 반도체 장치의 제조 방법을 도시하는 모식도이다. 도 5에 도시한 반도체 장치의 제조 방법은, 광 투과성 부재(15)를 이용하지 않고, 광 투과성 기판(13)의 저면측에 광 반사층(16)을 직접 설치하고 있는 점에서 상기 실시 형태와 상이하다. 이 경우도, 광 반사층(16)과 광 투과성 기판(13)은 일체의 부재이어도 되고, 각각 독립된 부재이어도 된다.
이와 같은 반도체 장치의 제조 방법에 있어서도, 접착층(12)보다도 스테이지(2)측에 배치된 광 반사층(16)에 의해 광 조사 장치(4)로부터의 광을 접착층(12)의 저면측으로부터 조사하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 접착층(12)의 주위로부터만 광 조사를 행하는 경우에 비해, 충분한 양의 광을 접착층(12)에 조사할 수 있어, 반도체 소자(11)와 광 투과성 기판(13)의 양호한 접속성이 얻어진다. 또한, 접착층(12)보다도 스테이지(2)측에 광 반사층(16)을 설치하는 것만의 간단한 구성으로 실현할 수 있으므로, 열 압착 장치(1)의 개조 비용이 커지는 것도 회피할 수 있다.
또한, 도 6은 다른 변형예에 관한 반도체 장치의 제조 방법을 도시하는 모식도이다. 도 6에 도시한 반도체 장치의 제조 방법은, 광 투과성 부재(15)를 스테이지(2)에 설치하고 있는 점에서 상기 실시 형태와 상이하다.
즉, 이 반도체 장치의 제조 방법에서는, 스테이지(2)의 표면부(2a)를 광 투과성 부재(15)에 의해 형성하고, 표면부(2a)의 저면측에 광 반사층(16)을 설치함으로써, 광 투과성 기판(13)과 스테이지(2)의 기부(2b) 사이에 광 반사층을 배치하고 있다.
이와 같은 반도체 장치의 제조 방법에 있어서도, 접착층(12)보다도 스테이지(2)측에 배치된 광 반사층(16)에 의해 광 조사 장치(4)로부터의 광을 접착층(12)의 저면측으로부터 조사하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 접착층(12)의 주위로부터만 광 조사를 행하는 경우에 비해, 충분한 양의 광을 접착층(12)에 조사할 수 있어, 반도체 소자(11)와 광 투과성 기판(13)의 양호한 접속성이 얻어진다. 또한, 접착층(12)보다도 스테이지(2)측에 광 반사층(16)을 설치하는 것만의 간단한 구성으로 실현할 수 있으므로, 열 압착 장치(1)의 개조 비용이 커지는 것도 회피할 수 있다.
또한, 도 7은 또 다른 변형예에 관한 반도체 장치의 제조 방법을 도시하는 모식도이다. 도 7에 도시한 반도체 장치의 제조 방법은, 광 조사 장치(4)로부터의 광을 스테이지(2)의 상방측으로부터가 아니라, 스테이지(2)의 하방측으로부터로 하고 있는 점에서 상기 실시 형태와 상이하다. 이 방법은, 예를 들면 알루미늄계 합금에 의해 형성된 전극 패턴이 광 투과성 기판(13)의 상면측에 형성되어 있는 경우에 적합하다.
보다 구체적으로는, 이 반도체 장치의 제조 방법에서는, 스테이지(2)의 크기를 광 투과성 기판(13)에 대하여 충분히 작게 함과 함께, 스테이지(2)의 상면에 광 반사층(16)을 설치한다. 또한, 스테이지(2)의 상면보다도 하방측에서, 스테이지(2)의 양측에 각각 광 조사 장치(4)를 배치한다.
이와 같은 반도체 장치의 제조 방법에서는, 광 투과성 기판(13)을 통하여 광 조사 장치(4)로부터의 광을 접착층(12)의 저면측으로부터 조사하는 것이 가능하게 된다. 또한, 광 투과성 기판(13)의 상면측에 형성된 전극 패턴이나 반도체 소자 이면(접착층과 접하는 측의 면)에 의해 스테이지(2)측에 반사된 일부의 광이 스테이지(2)의 상면의 광 반사층(16)에 의해 반사되어, 접착층(12)에 대한 광의 도달 거리를 확보할 수 있다. 따라서, 접착층(12)의 주위로부터만 광 조사를 행하는 경우에 비해, 충분한 양의 광을 접착층(12)에 조사할 수 있어, 반도체 소자(11)와 광 투과성 기판(13)의 양호한 접속성이 얻어진다. 또한, 접착층(12)보다도 스테이지(2)측에 광 반사층(16)을 설치하는 것만의 간단한 구성으로 실현할 수 있으므로, 열 압착 장치(1)의 개조 비용이 커지는 것도 회피할 수 있다.
또한, 이 반도체 장치의 제조 방법에서는, 광 조사 장치(4)를 스테이지(2)의 상면보다도 하방측에 배치하고 있다. 열 압착 헤드(3)의 주위는 장치 구성이 복잡화되기 쉬운 영역이기 때문에, 광 조사 장치(4)를 스테이지(2)의 상면보다도 하방측에 배치함으로써, 열 압착 헤드(3) 주위의 장치의 배치 자유도를 확보할 수 있다.
이하, 실시예에 대하여 설명한다.
[이방 도전성 접착제]
접착층으로서 이용하는 이방 도전성 접착제에는, 페녹시 수지(도토 가세이 제조, 상품명: PKHC, 40 질량% 톨루엔 용액), 비스페놀 A형 에폭시 수지(도토 가세이 제조, 상품명: YD-127), 광 경화제(ADEKA, 품명: SP-170), 첨가제(도레이다우코닝실리콘 제조, 상품명: SH6040) 및 도전 입자(세키스이 가가꾸 제조, 상품명: AU-203A)를 이용하였다. 그리고, 이들을 질량비 40:55:5:5:30의 비율로 혼합한 후에, 두께 40 ㎛의 PET 수지 필름에 나이프 코터를 이용하여 도포하고, 70 ℃, 5분의 열풍 건조에 의해 두께가 20 ㎛인 필름상의 접착층을 얻었다.
[광 반사층]
광 반사층으로서는, 이하의 광 반사층 A 내지 C를 제작하였다. 광 반사층 A에서는, 40 ㎜×40 ㎜, 두께 6 ㎜의 알루미늄 평면 미러 TFA-40S06-1(시그마코끼 가부시끼가이샤 제조)의 알루미늄 반사층측과는 반대측의 면에, 접착제 하이슈퍼5(세메다인 가부시끼가이샤 제조)를 이용하여 40 ㎜×40 ㎜, 두께 1 ㎜의 코닝 제조 파이렉스 유리를 적층하였다.
광 반사층 B에서는, 알루미늄 평면 미러 TFA-40S06-1의 알루미늄 반사층측의 면에, 접착제 하이슈퍼5(세메다인 가부시끼가이샤 제조)를 이용하여 40 ㎜×40 ㎜, 두께 1 ㎜의 코닝 제조 파이렉스 유리를 적층하였다.
광 반사층 C에서는, 알루미늄 평면 미러 TFA-40S06-1의 알루미늄 반사층측의 면에, 접착제 하이슈퍼5(세메다인 가부시끼가이샤 제조)를 이용하여 40 ㎜×40 ㎜, 두께 6 ㎜의 코닝 제조 파이렉스 유리를 적층하였다. 그리고, 각 광 반사층을 플립 칩 본더 FCB-3(Panasonic사 제조)의 스테이지 상에 각각 배치하였다.
[광 조사 장치]
광 조사 장치로서는, 고압 수은등 스폿 큐어 SP-7(우시오덴끼 가부시끼가이샤 제조)을 이용하였다. 이 장치를 플립 칩 본더 FCB-3(Panasonic사 제조)의 스테이지 상에 배치하고, 광 파이버에 의한 광 출사단의 광축이 광 반사층에 대하여 소정의 입사각 θ로 되도록 유지하였다. 또한, 광 조사 장치에 의한 노광량의 측정점을, 광 투과성 기판의 저면에 있어서의 광 조사 장치측의 변의 근방에 배치하였다. 광 조사 장치의 광 출사단과 측정점의 거리는 약 4 ㎝로 하였다.
[반도체 소자의 접속]
(실시예)
상기 제조 방법에 의해 얻은 필름상의 접착층을 유리 기판(코닝#1737, 외형 38 ㎜×28 ㎜, 두께 0.5 ㎜, 표면에 ITO(산화인듐주석) 배선 패턴(패턴 폭 50 ㎛, 피치 50 ㎛)을 갖는 것)에 2 ㎜×20 ㎜의 크기로 PET 수지 필름으로부터 전사하였다. 그리고, 이 유리 기판을 스테이지 상의 광 반사층 상에 배치하고, 노광을 하면서 IC 칩(외형 1.7 ㎜×17.2 ㎜, 두께 0.55 ㎜, 범프의 크기 50 ㎛×50 ㎛, 범프의 피치 50 ㎛)을 플립 칩 본더 FCB-3(Panasonic사 제조)에 의해 가열ㆍ가압하여 실장하였다. 접착층의 저면으로부터 광 반사층의 상면까지의 거리는, 광 반사층 A의 경우에서는 0.5 ㎜, 광 반사층 B에서는 1.5 ㎜, 광 반사층 C에서는 6.5 ㎜로 되었다. 실시예 1 내지 12에 있어서의 광의 입사각 θ, 광 반사층의 종류, 접착층과 광 반사층 사이의 거리, 노광량, 접속 온도, 시간 및 압력에 대해서는, 도 8과 같다. 또한, 가열 압착과 노광은 동시에 실시하였다.
(비교예)
비교예 1에서는, 실시예 2와 마찬가지의 유리 기판을 스테이지 상의 광 반사층에 배치하고, 접착층의 노광을 행하지 않는 것 이외는 마찬가지의 조건에서 반도체 소자와 유리 기판의 접속을 실시하였다. 또한, 비교예 2에서는, 파이렉스 유리를 적층한 알루미늄 평면 미러를 개재시키지 않고 실시예 2와 마찬가지의 유리 기판을 스테이지 상에 배치하고, 그 이외는 실시예 2와 마찬가지의 조건에서 반도체 소자와 유리 기판의 접속을 실시하였다.
[효과 확인 시험]
도 8에 도시한 조건에서 접속한 실시예 1 내지 12 및 비교예 1, 2의 접속체로부터 반도체 소자를 제거하고, 노출된 접착층을 수집하였다. 그리고, 적외선 흡수 스펙트럼에 의해, 접속 전의 에폭시기의 시그널 강도의 면적과, 접속 후의 에폭시기의 시그널 강도의 면적의 비에 기초하여, 접착층의 경화율을 산출하였다. 또한, 반도체 소자와 유리 기판의 접속체에 대하여, 접속 직후의 전단 접착 강도를 본드 테스터(Dage사 제조)를 이용하여 측정하였다. 또한, 반도체 소자와 유리 기판의 접속체에 대하여, 인접 회로간의 저항값(전체 14단자 중의 최대값)을 측정하였다. 이 저항값의 측정은, 온도 85 ℃, 습도 85 %, 100시간의 내습 시험 후에도 재차 실시하였다.
도 9는 그 시험 결과를 나타내는 표이다. 도 9의 표에 나타내는 바와 같이, 비교예 1에서는 접착층의 경화가 진행되지 않고, 비교예 2에서는 15 % 정도의 경화이었던 것에 대하여, 실시예 1 내지 12에서는 비교예에 비해 충분한 접착층의 경화가 보였다. 광 반사층 A를 이용한 실시예 1 내지 4에서는, 광의 입사각 θ를 작게 함으로써 경화율이 높아지는 경향이 있었지만, 광 반사층 B, C를 이용한 실시예 5 내지 12에서는, 입사각 θ에 대한 의존성은 거의 보이지 않고, 실시예 5를 제외하고 96 % 내지 98 %의 높은 경화율로 되었다.
이상의 결과로부터, 광 반사층에 의해 접착층의 경화를 촉진할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 접착층과 광 반사층의 거리를 충분히 설정함으로써, 접착층의 경화를 더욱 확실한 것으로 할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 접착 강도는, 대략 접착층의 경화율에 비례하고, 경화율이 90 %를 초과하고 있는 실시예 4, 6 내지 12에서는, 40 N/m 이상의 높은 접착 강도를 실현할 수 있었다.
접속 저항에 대해서는, 비교예 1, 2에서는, 저항값이 측정 범위를 초과하여 높아져 있어, 반도체 소자와 유리 기판 사이의 전기적인 접속이 이루어져 있지 않았다. 이에 대하여, 일부의 실시예에서는, 접속 저항이 커졌지만, 경화율이 90 %를 초과하고 있는 실시예 4, 6 내지 12에서는, 내습 시험의 실시 후에도 5 Ω 미만의 낮은 접속 저항을 유지할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
1: 열 압착 장치(압착 장치)
2: 스테이지
2a: 표면부
2b: 기부
3: 열 압착 헤드(압착 헤드)
11: 반도체 소자
12: 접착층
13: 광 투과성 기판
14: 반도체 장치
15: 광 투과성 부재
16: 광 반사층
2: 스테이지
2a: 표면부
2b: 기부
3: 열 압착 헤드(압착 헤드)
11: 반도체 소자
12: 접착층
13: 광 투과성 기판
14: 반도체 장치
15: 광 투과성 부재
16: 광 반사층
Claims (25)
- 스테이지에 적재한 광 투과성 기판에 광 경화성의 접착층을 개재하여 반도체 소자를 배치하고, 압착 헤드에 의한 가압 및 광 조사 장치에 의한 광 조사에 의해 상기 반도체 소자를 상기 광 투과성 기판에 접속하는 접속 공정을 구비한 반도체 장치의 제조 방법이며,
상기 접속 공정에 있어서, 상기 접착층보다도 상기 스테이지측에 광 반사층을 설치하고, 상기 광 조사 장치로부터의 광을 상기 광 반사층에서 반사시켜 상기 접착층에 조사함으로써 상기 접착층을 경화시키는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. - 제1항에 있어서, 상기 접착층과 상기 스테이지 사이에 상기 광 반사층을 설치하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광 투과성 기판은 두께 1 ㎜ 이하의 유리 기판이고,
상기 유리 기판과 상기 스테이지 사이에 광 투과성 부재를 더 배치하고,
상기 유리 기판과 상기 스테이지 사이에 상기 광 반사층을 설치하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. - 제3항에 있어서, 상기 광 투과성 부재에서, 상기 유리 기판측을 향하는 면에 상기 광 반사층을 설치하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 광 투과성 부재에서, 상기 스테이지측을 향하는 면에 상기 광 반사층을 설치하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 광 투과성 부재의 내부에 상기 광 반사층을 설치하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 광 투과성 부재의 내부에서, 상기 스테이지측이 볼록해지도록 만곡시킨 상태로 상기 광 반사층을 설치하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 스테이지의 표면부를 광 투과성 부재에 의해 형성하고,
상기 광 투과성 기판과 상기 스테이지의 기부 사이에 상기 광 반사층을 설치하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 조사 장치를 상기 광 반사층에 대하여 요동시키면서 광 조사를 행하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 조사 장치를 상기 스테이지의 표면보다도 하방측에 배치하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 조사 장치의 광축은 상기 스테이지의 상면에 대하여 경사져서 배치되는, 반도체 장치의 제조 방법.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반도체 소자의 단자와 상기 광 투과성 기판의 배선을 전기적으로 접속하는, 반도체 장치의 제조 방법.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 반도체 장치의 제조 방법을 이용하여 제조되는 반도체 장치.
- 광 경화성의 접착층을 개재하여 반도체 소자에 접속되는 광 투과성 기판이 적재되는 스테이지와,
상기 스테이지 상에 적재되는 상기 광 투과성 기판 및 상기 반도체 소자를 가압하는 압착 헤드와,
상기 광 투과성 기판의 적재 영역의 주위에 배치되는 광 조사 장치와,
상기 접착층보다도 상기 스테이지측에 설치되며, 상기 광 조사 장치로부터의 광을 상기 접착층을 향하여 반사하는 광 반사층을 구비한 것을 특징으로 하는 압착 장치. - 제14항에 있어서, 상기 접착층과 상기 스테이지 사이에 상기 광 반사층이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 압착 장치.
- 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 광 투과성 기판은 두께 1 ㎜ 이하의 유리 기판이고,
상기 유리 기판과 상기 스테이지 사이에 광 투과성 부재가 더 배치되고,
상기 유리 기판과 상기 스테이지 사이에 상기 광 반사층이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 압착 장치. - 제16항에 있어서, 상기 광 투과성 부재에서, 상기 유리 기판측을 향하는 면에 상기 광 반사층이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 압착 장치.
- 제16항에 있어서, 상기 광 투과성 부재에서, 상기 스테이지측을 향하는 면에 상기 광 반사층이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 압착 장치.
- 제16항에 있어서, 상기 광 투과성 부재의 내부에 상기 광 반사층이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 압착 장치.
- 제19항에 있어서, 상기 광 투과성 부재의 내부에서, 상기 스테이지측이 볼록해지도록 만곡시킨 상태로 상기 광 반사층이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 압착 장치.
- 제14항에 있어서, 상기 스테이지의 표면부가 광 투과성 부재에 의해 형성되고,
상기 광 투과성 기판과 상기 스테이지의 기부 사이에 상기 광 반사층이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 압착 장치. - 제14항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 조사 장치가 상기 광 반사층에 대하여 요동 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 압착 장치.
- 제14항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 조사 장치가 상기 스테이지의 표면보다도 하방측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 압착 장치.
- 제14항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 조사 장치의 광축은 상기 스테이지의 상면에 대하여 경사져서 배치되는, 압착 장치.
- 제14항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반도체 소자의 단자와 상기 광 투과성 기판의 배선을 전기적으로 접속하는, 압착 장치.
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