(57)【要約】【課題】            ３次元実装に用いられるインターポーザもしくは半導体チップに設けられたバンプを保護する保護シートおよび保護シートを用いた３次元実装方法を提供すること。【解決手段】        インターポーザもしくは半導体チップに設けられたバンプに対応する位置にビアホールが設けられている保護シートを用いて、ボンディングステージに保護シートを吸着保持し、保護シートのビアホールに位置合わせしてインターポーザもしくは半導体チップのバンプを挿入し、ボンディングツールに保持された半導体チップを、インターポーザもしくは半導体チップに加圧および加熱し、実装する３次元実装方法を提供する。【選択図】          図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元実装に用いられるインターポーザもしくは半導体チップに設けられたバンプを保護する保護シートであって、
インターポーザもしくは半導体チップに設けられたバンプに対応する位置にビアホールが設けられている保護シート。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、
前記保護シートの材質がポリイミドフィルムよりなり、
前記保護シートに設けられているビアホールがポリイミドエッチング液により形成され、前記ビアホールの径が、保護シート上面であるインターポーザもしくは半導体チップの接触面から保護シート下面に向けて狭まるようにテーパ状に形成されている保護シート。
【請求項３】
請求項１または２に記載の保護シートを用いた３次元実装方法であって、
少なくともステージ面が吸着機能を有するボンディングステージと、半導体チップを吸着保持してボンディングステージ側に加圧および加熱するボンディングツールとを備えたボンディング装置を用いて、
請求項１または２に記載の保護シートをボンディングステージに吸着保持し、
前記保護シートのビアホールに位置合わせしてインターポーザもしくは半導体チップのバンプを挿入し、
ボンディングツールに保持された半導体チップを、インターポーザもしくは半導体チップに加圧および加熱し、実装する３次元実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
３次元実装に用いられるインターポーザもしくは半導体チップに設けられたバンプを保護する保護シートおよび保護シートを用いた３次元実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体部品の高密度実装を実現する実装方法として３次元実装が知られている（例えば、特許文献１）。３次元実装方法は、個片に裁断された半導体チップを積み重ねて立体的に実装する実装方法である。積層された半導体チップは、シリコン貫通電極（Through-silicon  via：ＴＳＶ）によって接続されている。最下層の半導体チップの下面にはマイクロバンプが形成され、インターポーザに実装されてパッケージ化される。インターポーザは、上面に半導体チップを搭載し、積層された半導体チップを囲むようにボールバンプを備えている（例えば、図７に示すインターポーザ５０とボールバンプ５１と積層された半導体チップ５５の配置のようになる）。そのため、積層による小型化のメリットがあるにもかかわらず、ボールバンプがインターポーザ上面に配置されるためフットプリントを要し、パッケージ全体の小型化に限界をもたらしている。
【０００３】
一方、インターポーザの下面にボールバンプが設けられる場合、インターポーザと積層された半導体チップはリフロー加熱により接合されている。これは、インターポーザに直接、ボンディングツール等で積層された半導体チップを加圧および加熱して接合しようとすると、半導体チップに加えた荷重が、インターポーザ下面のボールバンプに作用してしまい変形やボールバンプ間の接触を起こしてしまうからである（例えば、図８に示すインターポーザ５０とボールバンプ５１と積層された半導体チップ５５とボンディングツール３３とボンディングステージ３１の配置のようになる）。リフロー加熱では、インターポーザ下面のボールバンプに荷重が作用しないためボールバンプの変形がない。しかし、リフリー加熱にともなうパッケージの生産効率が悪いという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１１０９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、パッケージが小型化でき、生産効率の高い３次元実装方法が求められる。具体的には、インターポーザもしくは半導体チップの下面にバンプを設けた状態で、半導体チップをボンディングツールで加圧および加熱して実装する３次元実装方法が求められている。そのためには、ボンディングツールによる加圧および加熱に耐えられるバンプ用の保護シートが求められる。
【０００６】
そこで本発明の課題は、３次元実装に用いられるインターポーザもしくは半導体チップに設けられたバンプを保護する保護シートおよび保護シートを用いた３次元実装方法を提供することを課題とする。ここで、バンプは、ボールバンプやスタッドバンプ、ピラーバンプ、マイクロバンプなど、インターポーザもしくは半導体チップの下面から凸状に突き出した接触端子を指す。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
３次元実装に用いられるインターポーザもしくは半導体チップに設けられたバンプを保護する保護シートであって、
インターポーザもしくは半導体チップに設けられたバンプに対応する位置にビアホールが設けられている保護シートである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記保護シートの材質がポリイミドフィルムよりなり、
前記保護シートに設けられているビアホールがポリイミドエッチング液により形成され、前記ビアホールの径が、保護シート上面であるインターポーザもしくは半導体チップの接触面から保護シート下面に向けて狭まるようにテーパ状に形成されている保護シートである。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の保護シートを用いた３次元実装方法であって、
少なくともステージ面が吸着機能を有するボンディングステージと、半導体チップを吸着保持してボンディングステージ側に加圧および加熱するボンディングツールとを備えたボンディング装置を用いて、
請求項１または２に記載の保護シートをボンディングステージに吸着保持し、
前記保護シートのビアホールに位置合わせしてインターポーザもしくは半導体チップのバンプを挿入し、
ボンディングツールに保持された半導体チップを、インターポーザもしくは半導体チップに加圧および加熱し、実装する３次元実装方法である。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、保護シートのビアホールの位置が、インターポーザもしくは半導体チップのバンプの位置に対応するように設けられている。そのため、インターポーザもしくは半導体チップのバンプが、保護シートのビアホールに挿入することが出来る。これにより、半導体チップをインターポーザもしくは半導体チップに加圧する際に保護シートがバンプを保護するようになる。そのためバンプを変形させること無く半導体チップをインターポーザもしくは半導体チップに３次元実装することが出来る保護シートを提供できる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、保護シートの材質がポリイミドフィルムなので、半導体チップを実装する際の加圧および加熱に対し、高強度および耐熱性を有している。そのため、ビアホールに挿入されたバンプを変形させること無く保護することが出来る。さらに、ビアホールをポリイミドエッチング液で形成するので大量のビアホールを効率よくエッチングできる（ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザなの加工に比べて生産性が高い）。また、保護シートの設けられたビアホールがテーパ状に形成されているので、インターポーザもしくは半導体チップに設けられたバンプの挿入が容易となる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、ボンディングステージに保護シートが吸着保持され、保護シートのビアホールにインターポーザもしくは半導体チップのバンプが位置合わせされ、さらに、新たな半導体チップがインターポーザもしくは半導体チップに加圧および加熱される。そのため、半導体チップが実装されるインターポーザもしくは半導体チップのバンプが加圧および加熱から保護シートで保護され変形することがない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ポリイミドフィルムを説明する概略断面図である。
【図２】銅膜に開口をフォトリソエッチングした状態を説明する概略断面図である。
【図３】ポリイミドフィルムにビアホールを形成した状態を説明する概略断面図である。
【図４】ボンディングステージにポリイミドフィルムを吸着保持した状態を説明する概略断面図である。
【図５】ポリイミドフィルムにインターポーザを載置した状態を説明する概略側面図である。
【図６】インターポーザに積層されたベアチップを実装する状態を説明する概略側面図である。
【図７】インターポーザの上面に積層されたベアチップとボールバンプが形成された状態を説明する概略断面図である。
【図８】インターポーザの下面にボールバンプが形成されており積層されたベアチップを実装する状態を説明する概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。まず、保護シート１の作成工程について図１〜図３を用いて説明する。
【００１５】
図１に示すように、ポリイミドフィルム１０を準備する。ポリイミドフィルム１０は、例えば、厚みが２５μｍのシート状のものなどである。ポリイミドフィルム１０の両面には、銅膜１１，１２が形成されている。銅膜１１，１２はスパッタ法により、厚さが０．４μｍの銅膜を形成した後、更にスパッタ法で形成された銅膜の表面に電気メッキ法によって厚さが４μｍの銅膜が形成されたものである。
【００１６】
次に、図２に示すように、銅膜１１上に感光性のレジスト層を形成する。その後、インターポーザ５０の設けられたボールバンプ５１の位置をパターン化し形成したフォトマスクを用いてレジスト層を感光・現像して、インターポーザ５０に設けられたボールバンプ５１の位置に開口を設ける。次いで、開口を利用しアンモニアエッチングを行い銅膜１１に開口１５を設ける（フォトリソエッチングする）。
【００１７】
次に、図３に示すように、ポリイミドフィルム１０を開口１５を用いてポリイミドエッチング液でエッチングし、ビアホール１３を形成する。ビアホール１３は、銅膜１２に達するものであって、銅膜１２から所定の傾斜角θｔでポリイミドフィルム１０がエッチングされるようになっている。以上の工程で、ポリイミドフィルム１０に、インターポーザ５０に設けられたボールバンプ５１の位置に所定の傾斜角θｔで、ビアホール１３が形成される。このようにすることでビアホール１３が、保護シート１上面であるインターポーザ５０接触面から保護シート１下面に向けて狭まるようにテーパ状に形成されることになる。
【００１８】
次に、図４に示すように、図３で作成された保護シート１をボンディング装置３０のボンディングステージ３１に吸着保持する。
【００１９】
次に、図５に示すように、保護シート１のビアホール１３の位置にインターポーザ５０のボールバンプ５１を位置合わせして載置する。ボールバンプ５１は、ビアホール１３で保持させる。
【００２０】
次に、図６に示すように、積層された半導体チップ５５をボンディングツール３３でインターポーザ５０の所定位置に実装する。実装は、所定の加圧力と所定の加熱が行われる。ボールバンプ５１はビアホール１３で保持されているため、ボンディングツール３３で所定の加圧があっても変形することが無い。またポリイミドフィルム１０は、高強度および耐熱性に優れているため加圧および加熱による変形が発生することがない。
【００２１】
次に、所定時間の加圧及び加熱が終了すると、ボンディングツール３３が上昇し、保護シート１からインターポーザ５０が取り外される。そして、次のインターポーザ５０への積層された半導体チップ５５の実装に、保護シート１が使用される。
【００２２】
保護シート１は、複数回の実装に用いられる。例えば、１０回の実装が行われる毎に交換される。交換方法は枚葉の保護シート１を定期的に交換しても良いし、リール状に巻き取られた保護シート１を順次送り出して交換しても良い。
【００２３】
また、本発明の保護シート１をマイクロバンプを有した半導体チップの積層に用いても良い。具体的には、図１から図４に示した工程で、厚さ５μｍ〜１０μｍのポリイミドフィルムを用いてビアホール１３を形成する。ビアホール１３が形成された保護シート１を半導体チップの最下層のマイクロバンプに位置合わせして用いることにより、順次積層される半導体チップの加圧および加熱に際し、ビアホール１３がマイクロバンプの変形を保護し良好な積層を行うことが出来る。
【符号の説明】
【００２４】
１    保護シート
１０    ポリイミドフィルム
１１    銅膜
１２    銅膜
１３    ビアホール
１５    開口
３０    ボンディング装置
３１    ボンディングステージ
３３    ボンディングツール
５０    インターポーザ
５１    ボールバンプ
５５    積層された半導体チップ
【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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【図８】
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