(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の半導体チップの第１の電極と第１の基板の第１のリードとを加圧及び加熱して接合することにより、前記第１の半導体チップと前記第１の基板とをフェースダウンボンディング構造で接続した後に、第２の半導体チップの第２の電極と第２の基板の第２のリードとを加圧及び加熱して接合することにより、前記第２の半導体チップと前記第２の基板とをフェースダウンボンディング構造で接続することを含む複数の半導体装置の製造方法であって、
前記第１の半導体チップと前記第１の基板との接続工程を、第１のボンディングステージ上で、第１のボンディングツールを使用して行い、
前記第２の半導体チップと前記第２の基板との接続工程を、第２のボンディングステージ上で、第２のボンディングツールを使用して行い、
少なくとも前記第２の半導体チップと前記第２の基板との接続工程が行われている間、前記第１のボンディングステージは冷却され、
前記第１の半導体チップと前記第１の基板との接続工程において、前記第１の電極及び前記第１のリードの接合温度より前記第１のボンディングステージ及び前記第１のボンディングツールの温度が低い温度条件下で前記第１の電極及び前記第１のリードに対する加圧を開始し、前記加圧の開始と同時又は前記加圧の開始後に、前記電極及び前記リードの接合部の温度を前記接合温度以上に昇温させることを含む半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
さらに、前記第１の半導体チップと前記第１の基板との接続工程前に、前記第１の電極と前記第１のリードとの位置合わせを行うことを含み、
さらに、前記第２の半導体チップと前記第２の基板との接続工程前に、前記第２の電極と前記第２のリードとの位置合わせを行うことを含み、
前記第１の電極と前記第１のリードの位置合わせを、前記第１のボンディングステージの温度を室温にして行い、前記第２の電極と前記第２のリードの位置合わせを、前記第２のボンディングステージの温度を室温にして行う半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法において、
少なくとも前記第２の半導体チップと前記第２の基板との接続工程が行われている間、前記第１のボンディングツールは冷却される半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置及びその製造方法並びに電子機器に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、フェースダウンボンディング構造で半導体チップと基板とを接続する際、半導体チップのバンプと基板のリードを接合する場合、予め加熱されたボンディングツールからの輻射熱によって、基板が伸びてしてしまい、それに伴ってリードのピッチが広がって、バンプとリードの接合位置がずれることがあった。その結果、バンプ及びリードがショートするなど、接合の信頼性に問題があった。
【０００３】
本発明は、従来の問題点を解決するもので、その目的は、信頼性の高い接合が得られる半導体装置及びその製造方法並びに電子機器を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体チップの電極と基板に形成されたリードとを加圧及び加熱して接合することにより、前記半導体チップと前記基板とをフェースダウンボンディング構造で接続することを含み、
前記電極及び前記リードの接合温度より低い温度条件下で前記電極及び前記リードに対する加圧を開始し、前記加圧の開始と同時又は前記加圧の開始後に、前記電極及び前記リードの接合部の温度を前記接合温度以上に昇温させる。
【０００５】
本発明によれば、熱によって基板が伸びる前に電極及びリードを加圧するので、電極とリードの接合位置のズレが少なくなる。
【０００６】
（２）この半導体装置の製造方法において、
さらに、前記半導体チップと前記基板との接続工程前に、前記電極と前記リードとの位置合わせを行うことを含み、
前記電極と前記リードの位置合わせは、室温下で行ってもよい。
【０００７】
（３）本発明に係る半導体装置の製造方法は、第１の半導体チップの第１の電極と第１の基板の第１のリードとを加圧及び加熱して接合することにより、前記第１の半導体チップと前記第１の基板とをフェースダウンボンディング構造で接続した後に、第２の半導体チップの第２の電極と第２の基板の第２のリードとを加圧及び加熱して接合することにより、前記第２の半導体チップと前記第２の基板とをフェースダウンボンディング構造で接続することを含む複数の半導体装置の製造方法であって、
前記第１の半導体チップと前記第１の基板との接続工程において、前記第１の電極及び前記第１のリードの接合温度より低い温度条件下で前記第１の電極及び前記第１のリードに対する加圧を開始し、前記加圧の開始と同時又は前記加圧の開始後に、前記電極及び前記リードの接合部の温度を前記接合温度以上に昇温させることを含む。
【０００８】
本発明によれば、熱によって基板が伸びる前に電極及びリードを加圧するので、電極とリードの接合位置のズレがなくなる。
【０００９】
（４）この半導体装置の製造方法において、
さらに、前記半導体チップと前記基板との接続工程前に、前記電極と前記リードとの位置合わせを行うことを含み、
前記電極と前記リードの位置合わせを、室温で行ってもよい。
【００１０】
（５）この半導体装置の製造方法において、
複数のボンディングステージを使用し、
前記第１の半導体チップと前記第１の基板との接続工程を、第１のボンディングステージ上で行い、
前記第２の半導体チップと前記第２の基板との接続工程を、第２のボンディングステージ上で行い、
少なくとも前記第２の半導体チップと前記第２の基板との接続工程が行われている間、前記第１のボンディングステージは冷却されてもよい。
【００１１】
これによれば、電極とリードの位置合わせを行うときに、熱によって基板が伸びることを避けることができる。
【００１２】
（６）この半導体装置の製造方法において、
複数のボンディングツールを使用し、
前記第１の半導体チップと前記第１の基板との接続工程を、第１のボンディングツールを使用して行い、
前記第２の半導体チップと前記第２の基板との接続工程を、第２のボンディングツールを使用して行い、
少なくとも前記第２の半導体チップと前記第２の基板との接続工程が行われている間、前記第１のボンディングツールは冷却されてもよい。
【００１３】
これによれば、電極とリードの位置合わせを行うときに、熱によって基板が伸びることを避けることができる。
【００１４】
（７）本発明に係る半導体装置は、上記方法によって製造されたものである。
【００１５】
（８）本発明に係る電子機器は、上記半導体装置を有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。半導体装置は、半導体チップ１０と基板２０を有する。半導体チップ１０は、集積回路チップである。半導体チップ１０は、複数の電極１２を有する。各電極１２は、パッド１４及びバンプ１６からなるが、バンプ１６を無くしてパッド１４のみが電極であってもよい。パッド１４は、例えばアルミニウムから形成され、バンプ１６は、例えば金から形成されている。バンプ１６は、メッキで形成してもよいし、ワイヤーボンディングのボールによって形成してもよい。
【００１７】
基板２０は、フレキシブル基板であってもよいし、フィルムであってもよいし、リジッド基板であってもよい。基板２０は、例えばポリイミド樹脂から形成されるベース基板の上に複数のリード２２が形成されたものでもよい。この場合、複数のリード２２によって配線パターンが形成される。図３に示すように、半導体チップ１０の電極１２（バンプ１６）と接合される前のリード２２は、表面層２４と内部層２６とを有してもよい。例えば、表面層２４は、スズ（Ｓｎ）などのろう材で、内部層２６は、銅（Ｃｕ）から形成されている。表面層２４又は内部層２６を複数層で形成してもよい。
【００１８】
半導体チップ１０は、基板２０にフェースダウンボンディングされている。電極１２（バンプ１６）とリード２２とが接合されている。図３に示すように、電極１２（バンプ１６）のリード２２に対する接合面と、リード２２の電極１２（バンプ１６）に対する接合面とは、異なる大きさになっていてもよい（例えば前者が後者より大きい）。
【００１９】
次に、図２は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。図３は、図２の部分拡大図である。半導体装置の製造方法は、半導体チップ１０の電極１２と基板２０に形成されたリード２２とを、加圧及び加熱して接合することを含む。例えば、フェースダウンボンディング工程によって、半導体チップ１０を基板２０に実装する。詳しくは、図２に示すように、半導体チップ１０の電極１２が形成された面と、基板２０のリード２２が形成された面を対向させ、ボンディングツール４０及びボンディングステージ４２を使用して、電極１２とリード２２のボンディングを行う。
【００２０】
本実施の形態では、電極１２及びリード２２を接合温度以下の条件下において、電極１２及びリード２２に対する加圧の開始し、加圧の開始と同時又は開始後に、電極１２及びリード２２の接合部を接合温度以上に昇温させる。接合温度とは、電極１２とリード２２とを接合するために最低限必要な温度である。また、接合部とは、電極１２とリード２２とのうち、金属接合方式または接着接合方式などの接合方式により接合される、または、接合された部分である。例えば、ボンディングステージ４２上で、電極１２とリード２２（半導体チップ１０と基板２０）を位置決めする。このとき、ボンディングステージ４２は、加熱しておかないように（すなわち室温（常温）に）しておく。要するに、電極１２とリード２２の位置合わせを、室温等の接合温度以下の温度条件下で行う。
【００２１】
次に、ボンディングツール４０を使用して、電極１２及びリード２２に対する加圧を行う。ここで、ボンディングツール４０は、予め加熱せずに加圧を開始することが好ましい。また、ボンディングステージ４２を加熱せずに加圧を開始することが好ましい。すなわち、このボンディングツール４０による加圧は、電極１２及びリード２２の接合温度以下の条件下において開始される。この加圧は、室温下において開始されることがより好ましい。
【００２２】
そして、電極１２及びリード２２に対する加圧の開始と同時又は加圧の開始後に、ボンディングツール４０及びボンディングステージ４２のうち少なくとも一方の加熱を開始する。こうして、電極１２及びリード２２に対する加圧の開始時又は開始後に、電極１２及びリード２２の昇温し、電極１２及びリード２２の接合部の温度を電極１２及びリード２２の接合温度以上にする。
【００２３】
以上の工程によって、電極１２とリード２２を接合する。その後、半導体チップ１０と基板２０との間に、図１に示すように、アンダーフィル材３０を充填してもよい。本発明によれば、熱によって基板２０が伸びる前に電極１２及びリード２２を加圧するので、電極１２とリード２２の接合位置のズレが少なくなる。この後、電極１２及びリード２２を加圧したまま、電極１２及びリード２２の接合部を接合温度以上に昇温する。このため、電極１２とリード２２との接合不良による、半導体装置の信頼性の低下を防ぐことができる。  本実施の形態では、半導体チップ１０の電極１２と基板２０に形成されたリード２２とを圧力及び熱を介して接合することを繰り返して、複数の半導体装置を製造してもよい。図４は、複数の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【００２４】
図４に示す例では、基板２０は、テープであり、リール・トゥ・リールの工程を適用することができる。また、この例では、複数のボンディングステージ４２が使用され、複数のボンディングツール４０が使用される。複数のボンディングステージ４２の１つと、複数のボンディングツール４０の１つとが、ボンディング工程が行われる位置に移動するようになっている。例えば、複数のボンディングステージ４２及び複数のボンディングツール４０は、回転式のものである。そして、連続する接合工程を、異なるボンディングステージ４２上で行う。接合工程が行われて加熱された一のボンディングステージ４２は、次回の接合工程が行われるまでに冷却される。一のボンディングステージ４２を冷却している間、他のボンディングステージ４２上で接合工程が行われる。また、連続する接合工程を、異なるボンディングツール４０を使用して行う。そして、接合工程を行って加熱された一のボンディングツール４０は、次回の接合工程が行われるまでに冷却される。これらの冷却は、自然冷却により行ってもよいし、エアーを吹き付けることにより冷却してもよい。一のボンディングツール４０を冷却している間、他のボンディングツール４０上を使用して、接合工程が行われる。すなわち、複数のボンディングステージ４２又はボンディングツール４０が周りに設けられた軸を回転させることにより、加熱されたボンディングステージ４２又はボンディングツール４０を、加熱されていない（冷却された）ボンディングステージ４２又はボンディングツール４０に交換する。
【００２５】
この例でも、毎回の接合工程において、電極１２及びリード２２に対する加圧の開始時又は開始後に、電極１２及びリード２２の昇温を開始する。詳しくは、上述した通りである。これによれば、電極１２とリード２２の位置合わせを行うときに、熱によって基板２０が伸びることを避けることができる。
【００２６】
図５は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す図である。この例では、ＣＯＦ（Chip On Film）の形態が適用された半導体装置１が、液晶パネル５０に取り付けられている。半導体装置１は、上述した半導体チップ１０及び基板２０を有する。液晶パネル５０を電子機器ということもできる。本発明の実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器として、図６にはノート型パーソナルコンピュータ６０が示され、図７には携帯電話７０が示されている。
【００２７】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図３】図３は、図２の一部拡大図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る複数の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る電子機器を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る電子機器を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る電子機器を示す図である。
【符号の説明】
１０  半導体チップ
１２  電極
２０  基板
２２  リード
４０  ボンディングツール
４２  ボンディングステージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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