(57)【要約】      （修正有）【課題】処理を複雑化させることなく、ボイドの発生を防止することが可能な技術を提供する。【解決手段】接続部分を加熱してフィルム状の基板６に半導体チップ１を接続し、前記基板と半導体チップ間に封止体を形成する半導体装置の製造方法において、バンプ電極１３は前記半導体チップの外縁に沿って配置されている。そして、前記基板に形成された配線と半導体チップのバンプ電極とを接続するボンディングツール１２の基板接触面に、バンプ電極の配置領域の内側となる基板中央部との接触領域に基板変形防止部１２aを形成し、基板の変形を防止して、基板に半導体チップを接続する。【選択図】図２
2006310354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続部分を加熱してフィルム状の基板に半導体チップを接続し、前記基板と半導体チップ間に封止体を形成する半導体装置の製造装置において、
前記バンプ電極は前記半導体チップの外縁に沿って配置されており、前記基板に形成された配線と半導体チップのバンプ電極とを接続するボンディングツールの基板接触面に、バンプ電極の配置領域の内側となる基板中央部との接触領域に基板変形防止部を形成することを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項２】
接続部分を加熱してフィルム状の基板に半導体チップを接続し、前記基板と半導体チップ間に封止体を形成する半導体装置の製造方法において、
前記バンプ電極は前記半導体チップの外縁に沿って配置されており、前記基板に形成された配線と半導体チップのバンプ電極とを接続するボンディングツールの基板接触面に、バンプ電極の配置領域の内側となる基板中央部との接触領域に基板変形防止部を形成し、基板の変形を防止して、基板に半導体チップを接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記基板変形防止部がボンディングツールの基板接触面に設けた凹部であることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記基板変形防止部がボンディングツールの基板接触面に設けた吸着孔であることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記半導体装置がＣＯＦであることを特徴とする請求項２乃至請求項４の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を用いた半導体装置の製造に関し、特に、フィルム状の基板を用いたＣＯＦ方式の半導体装置の製造に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、小型コンピュータ、テレビジョン、ナビゲーションシステム、或いは移動体通信の端末機、所謂携帯電話機等の多様な電子装置に液晶表示装置が組み込まれている。この液晶表示装置では、ドライバＬＳＩ等の半導体素子が実装された液晶駆動用の回路が組み込まれている。
【０００３】
従来、このような駆動用の回路には、ＴＡＢ(Tape Automated Bonding)方式の半導体装置が用いられていた。ＴＡＢでは、絶縁性のフィルム基材にデバイスホールが開口され、このデバイスホールにフィルム基材より金属導体の配線を突出させ、この配線の突出部分と半導体チップのバンプ電極とを接続し、デバイスホールに樹脂等をポッティングして、半導体チップと配線との接続部分を絶縁被覆していた。
【０００４】
液晶表示装置では、組み込まれる電子装置を小型化するために、駆動回路等の半導体装置の小型化が求められており、このため半導体チップを基板の配線に接続するための接続端子となるバンプ電極も小型化・狭ピッチ化が進められている。
【０００５】
しかし、デバイスホールに配線を突出させるＴＡＢでは、配線を微細化すると配線の強度が低下することから、接続端子の増加に対応するのが難しいため、ＣＯＦ(Chip On Film)方式の接続が用いられるようになっている。
【０００６】
ＣＯＦでは、デバイスホールを設けずに、絶縁性のフィルム基材に金属導体の配線を形成したフィルム基板に半導体チップをフェイスダウンで接続し、フィルム基材に形成された金属導体の配線と半導体チップのバンプ電極とを接続し、樹脂等を半導体チップとフィルム基板との隙間に注入して、半導体チップと配線との接続部分を絶縁被覆している。
【０００７】
例えば、下記特許文献１には、液晶表示装置の駆動用ドライバとなる半導体装置をＣＯＦ方式とした技術が記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２２１３１９号公報
【特許文献２】特開２００４−２２１３２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、液晶表示装置では、画質を向上させるために、階調の多ビット化或いは表示解像度を高めるために画素数の増加が求められており、このため液晶表示装置を駆動するドライバＬＳＩについても、より多くの接続端子が求められている。
【００１０】
また、液晶表示装置では、表示領域を確保した上で外形寸法の小型化を図るために、額縁と称されている画素の形成される表示領域周囲の領域の幅を狭くする狭額縁化が求められているため、この額縁に実装されるドライバも極力小型化することが求められている。  このため、外形寸法を小型化しつつバンプ電極の数を増加させる必要性から、バンプ電極の小型化が進められている。このバンプ電極の小型化によって、フィルム基板と半導体チップとの間隔が狭くなると、注入する封止樹脂の流動が困難になり、ボイドと呼ばれる樹脂の未充填部分が生じることがある。
【００１１】
このため前記特許文献１では、半導体チップとフィルム基材との間の隙間が大きくなるようにフィルム基材５を撓ませた状態で半導体チップを接続し、樹脂の注入後にフィルム基材をツールで押圧して、樹脂注入時にバンプ近傍に発生したボイドを外に押し出し消失する技術が開示されている。また、前記特許文献２では、千鳥配列された電極パッドおよびバンプの少なくとも何れかに突起パターンを、形成して樹脂の流れを助長する技術が提案されている。
【００１２】
しかしながら、前者の技術では、基板を変形させることによる位置ズレの発生、或いは基材を撓ませる処理と樹脂を押し出す処理が増加する。後者の技術では、バンプ近傍のボイドに効果が限定されてしまう。
【００１３】
本発明の課題は、これらの問題点を解決し、処理を複雑化させることなく、ボイドの発生を防止することが可能な技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
接続部分を加熱してフィルム状の基板に半導体チップを接続し、前記基板と半導体チップ間に封止体を形成する半導体装置の製造装置において、前記バンプ電極は前記半導体チップの外縁に沿って配置されており、前記基板に形成された配線と半導体チップのバンプ電極とを接続するボンディングツールの基板接触面に、バンプ電極の配置領域の内側となる基板中央部との接触領域に基板変形防止部を形成する。
【００１５】
また、接続部分を加熱してフィルム状の基板に半導体チップを接続し、前記基板と半導体チップ間に封止体を形成する半導体装置の製造方法において、前記バンプ電極は前記半導体チップの外縁に沿って配置されており、前記基板に形成された配線と半導体チップのバンプ電極とを接続するボンディングツールの基板接触面に、バンプ電極の配置領域の内側となる基板中央部との接触領域に基板変形防止部を形成し、基板の変形を防止して、基板に半導体チップを接続する。
【発明の効果】
【００１６】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
（１）本発明によれば、半導体チップのボンディング時にフィルム状の基板が変形するのを防止することが可能になるという効果がある。
（２）本発明によれば、上記効果（１）により、ボイドの発生を防止することができるという効果がある。
（３）本発明によれば、上記効果（２）により、不良品の発生を防止することができるという効果がある。
（４）本発明によれば、上記効果（２）により、バンプ電極の微細化に対応することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態である半導体装置の製造に用いられるダイボンダの構成を示す平面図であり、図２は、図１中のａ‐ａ線に沿った部分を拡大して示す部分拡大縦断面図である。
【００１８】
ボンディングを行なう半導体チップ１は、既にダイシングによって切断分離されており、ウェハリング２に固定した粘着シート３の粘着力によってウェハ時の配列状態を保っている。
【００１９】
この半導体チップ１は、ピックアップアーム４に吸着させて、マウントステージ５に実装面を上に向けた状態で移送し、カメラによる画像認識等を行なう。マウントステージ５は、水平方向に移動が可能であり、得られたデータに基づいて、マウントステージに載置した半導体チップをボンディング位置に移動させる。
【００２０】
基板６は、ポリイミド等の可撓性の樹脂を用いた基材に銅等の金属導体を用いた配線が形成されており、基材の厚みは３８μｍ程度であり、配線の厚みは８μｍ程度になっている。
【００２１】
この基板６は、長尺のフィルム状に連続して多数の基板６が形成されており、リール７に巻回された状態で装置のローダ部に搬入される。ボンディング時には、基板６はローラ８の回転によって所定の間隔で送り出され、基板６をクランパ９とガイド１０とによって挟持固定した状態で半導体チップ１のボンディングが行なわれる。
【００２２】
半導体チップ１の移送に合わせて基板６をボンディング位置まで移動させ、マウントステージ５の半導体チップ１とボンディング位置の基板６とを重ね合わせた状態で、カメラによる画像認識等を行なう。カメラによる画像から、テープと半導体チップとの認識を行ない、このデータに基づいてマウントステージ５を調節して精密位置補正を行なう。
【００２３】
こうした精密位置決めを行なってから、ボンディングヘッド１１を基板６上に下降させて、図２に示すように基板６にボンディングヘッド１１の先端に取り付けたボンディングツール１２を基板６に接触させる。
【００２４】
そして、マウントステージ５とボンディングツール１２とによって、半導体チップ１と基板６との間に荷重を加えて２７５℃程度に加熱することにより、半導体チップ１を基板６の下面に接着してダイボンディングを行なう。
【００２５】
基板６の配線の半導体チップ接続部分には、表面に錫のメッキが施されており、金を用いたバンプ電極１３の表面と配線表面の錫とが熱共晶接合して、半導体チップ１を基板６の配線に接続する。半導体チップ１のボンディングが終了した基板６は、移送されアンローダ部のリール７に順次巻き取られて行く。
【００２６】
なお、ボンディングツール１２としては、実装方式によって高周波ヘッド或いは荷重ヘッドを適宜換装することが可能である。
【００２７】
本実施の形態では、バンプ電極１３は半導体チップ１の外縁に沿って配置されており、図２及び図３に示すように、ボンディングヘッド１１の先端に取り付けられたボンディングツール１２の基板６接触面に、このバンプ電極１３の配置領域の内側となる基板６中央部との接触領域に基板変形防止部として凹部１２ａを形成する。
【００２８】
この構成により、ボンディングツール１２は、バンプ電極１３の配置されている領域では基板６と接触するが、バンプ電極１３の配置領域の内側となる基板６中央部では、基板６と接触していない。
【００２９】
従来のボンディングツール１２の接触面は、図４に示すように、接続部分の外形に合わせた単純な平面となっており、基板６の中央部を含む半導体チップ搭載領域の全面が加熱されていた。
【００３０】
このためボイドの発生した半導体装置の一例について、図５に部分平面図を示し、図６に図５中のａ‐ａ線に沿った縦断面図を示し、図７に図５中のｂ‐ｂ線に沿った縦断面図を示した。この例では、基板６の基材６ａがボンディングツール１２によって加熱されて軟化し、基板６の中央部が垂れ下がって半導体チップ１側に反ってしまった。
【００３１】
このため、基板６の配線６ｂと半導体チップ１との間の間隔が１μm程度に狭くなり、封止樹脂１４の流動が阻害され、封止樹脂１４の流動によって空気を排出させることができず、残留した空気がボイド１５となっていた。
【００３２】
ここで、バンプ電極１３の高さは１５μｍ、配線の高さが８μｍであることから、基板６の変形がなければ、基板６の配線６ｂと半導体チップ１との間隔は１５μｍ、基板６の基材６ａと半導体チップ１との間隔は２３μｍとなる。
【００３３】
これに対して、本実施の形態による同様の半導体装置について、図８に部分平面図を示し、図９に図８中のａ‐ａ線に沿った縦断面図を示し、図１０に図８中のｂ‐ｂ線に沿った縦断面図を示した。この例では、凹部１２ａによって基板６の中央部がボンディングツール１２に接触していないので、基板６の基材６ａの軟化が抑制されている。
【００３４】
このため、基板６の配線６ｂの中央部と半導体チップ１との間の間隔が１１μm程度確保されていた。このため、封止樹脂１４の流動が阻害されないので、封止樹脂１４の流動によって空気を排出させてボイド１５の発生を防止することができた。
【００３５】
階調の多ビット化或いは画素数の増加は、今後も求められるため、液晶表示装置を駆動するドライバＬＳＩについては、より多くの接続端子が求められると予想される。このため、バンプ電極１３は更に微細化されて、半導体チップ１と基板６との間隔は更に狭くなり、ボイドの問題は、将来的により重要な問題となる。
（実施の形態２）
図１１は、本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造に用いられるダイボンダのボンディングツールを示す底面図であり、図１２は、図１中のａ‐ａ線に沿った部分に相当する部分拡大縦断面図である。ボンディングツール１２以外の構成は、前述した実施の形態と同様である。
【００３６】
本実施の形態では、バンプ電極１３は半導体チップ１の外縁に沿って配置されており、図２及び図３に示すように、ボンディングヘッド１１の先端に取り付けられたボンディングツール１２の基板６接触面に、このバンプ電極１３の配置領域の内側となる基板６中央部との接触領域に基板変形防止部として吸着孔１２ｂを形成する。この構成により、ボンディングツール１２は、バンプ電極１３の配置領域の内側となる基板６中央部では、基板６を吸着させることができる。
【００３７】
このため、本実施の形態による半導体装置の製造では、吸着孔１２ｂによって基板６の変形を防止することができる。したがって、基板６の配線６ｂの中央部と半導体チップ１との間の間隔が充分に確保することができる。このため、封止樹脂１４の流動が阻害されないので、封止樹脂１４の流動によって空気を排出させてボイド１５の発生を防止することができる。
【００３８】
以上、本発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造に用いられるダイボンダの構成を示す平面図である。
【図２】図１中のａ‐ａ線に沿った部分を拡大して示す部分拡大縦断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造に用いられるダイボンダのボンディングツールを示す底面図である。
【図４】従来の半導体装置の製造に用いられるダイボンダについて、図１中のａ‐ａ線に沿った部分に相当する部分拡大縦断面図である。
【図５】ボイドの発生した半導体装置の一例を示す部分平面図である。
【図６】図５中のａ‐ａ線に沿った縦断面図である。
【図７】図５中のｂ‐ｂ線に沿った縦断面図である。
【図８】本発明の一実施の形態による半導体装置を示す部分平面図である。
【図９】図８中のａ‐ａ線に沿った縦断面図である。
【図１０】図８中のｂ‐ｂ線に沿った縦断面図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造に用いられるダイボンダのボンディングツールを示す底面図である。
【図１２】図１中のａ‐ａ線に沿った部分に相当する部分拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…半導体チップ、１ａ…表示領域、２…ウェハリング、３…粘着シート、４…ピックアップアーム、５…マウントステージ、６…基板、６ａ…基材、６ｂ…配線、７…リール、８…ローラ、９…クランパ、１０…ガイド、１１…ボンディングヘッド、１２…ボンディングツール、１２ａ…凹部、１２ｂ…吸着孔、１３…バンプ電極、１４…封止樹脂、１５…ボイド
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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