(57)【要約】      （修正有）【課題】  半導体チップ搭載時における半導体チップとリードフレームとの間への空気の入り込みを抑制し、ボイドの発生の低減を図る。【解決手段】  リードフレーム１４にダイボンド剤を介して半導体チップ７を搭載する半導体チップのボンディング方法において、平コレット１６の周辺領域に形成された第１の通気孔で半導体チップを吸着保持し、平コレットの中央領域に形成された第２の通気孔から空気を吹き付けて半導体チップの中央領域をリードフレームに対して凸状に変形させた後にボンディングを行う。【選択図】図４
2006303151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にダイボンド剤を介して半導体チップを搭載する半導体チップのボンディング方法において、
前記半導体チップは、同半導体チップの中央領域が前記ダイボンド剤と接触した後に、同半導体チップの周辺領域が前記ダイボンド剤と接触する様に搭載する工程を備える
ことを特徴とする半導体チップのボンディング方法。
【請求項２】
前記半導体チップの中央領域が前記基板に対して凸状となる様に変形する工程を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体チップのボンディング方法。
【請求項３】
周辺領域に形成された第１の通気孔と、中央領域に形成された第２の通気孔とを有する吸着治具を用いて基板にダイボンド剤を介して半導体チップを搭載する半導体チップのボンディング方法であって、
少なくとも前記第１の通気孔の吸引力により半導体チップの周辺領域を吸着して所定位置に配置された半導体チップを取り上げる工程と、
前記第１の通気孔の吸引力により半導体チップの周辺領域を吸着すると共に、前記第２の通気孔から半導体チップの中央領域に所定のガスを吐出した状態で前記半導体チップを前記基板に搭載する工程とを備える
半導体チップのボンディング方法。
【請求項４】
前記第１の通気孔の吸引力により半導体チップの周辺領域を吸着すると共に、前記第２の通気孔の吸引力により半導体チップの中央領域を吸着して所定位置に配置された前記半導体チップを取り上げる
請求項３に記載の半導体チップのボンディング方法。
【請求項５】
前記半導体チップが前記ダイボンド剤と接触した後に、前記第２の通気孔から吸引及び所定のガスの吐出を行う
請求項３に記載の半導体チップのボンディング方法。
【請求項６】
吸引力により所定位置に配置された半導体チップを取り上げると共に、前記半導体チップを基板に搭載する吸着治具において、
前記吸着治具は、吸着する半導体チップの周辺領域に対応して形成された第１の通気孔と、吸着する半導体チップの中央領域に対応して形成された第２の通気孔とを備え、
前記第１の通気孔は、同第１の通気孔の吸引力により半導体チップの周辺領域を吸着して半導体チップを取り上げることができる様に構成され、
前記第２の通気孔は、前記第１の通気孔の吸引力により半導体チップの周辺領域を吸着した状態で、同第２の通気孔から所定のガスを吐出することによって半導体チップの中央領域が前記基板に対して凸状に変形できる様に構成された
ことを特徴とする吸着治具。
【請求項７】
周辺領域に形成された第１の通気孔と、中央領域に形成された第２の通気孔とを有する吸着治具の吸引力により所定位置に配置された半導体チップを取り上げると共に、前記吸着治具に吸着された半導体チップを基板に搭載する半導体チップのボンディング装置において、
半導体チップの取り上げ時に、少なくとも前記第１の通気孔に吸引力を生じさせる吸引力発生手段と、
半導体チップの基板への搭載時に、前記吸引力発生手段により前記第１の通気孔に吸引力を生じさせた状態で、前記第２の通気孔から所定のガスを吐出させるガス吐出手段とを備える
ことを特徴とする半導体チップのボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体チップのボンディング方法及び吸着治具、並びに半導体チップのボンディング装置に関する。詳しくは、リードフレーム等の基板にダイボンド剤を介して半導体チップを搭載する半導体チップのボンディング方法及びこうした半導体チップのボンディング方法に用いる吸着治具、並びに半導体チップのボンディング装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造工程の１つに、半導体チップをリードフレーム等の基板にボンディングする工程があり、かかる工程では、図６（ａ）で示す様なダイシング処理によってウエハから切り出され個片化された状態の半導体チップ１０１を１個ずつダイシングシート１０２下面から突き上げ装置１０３で突き上げを行うことによってダイシングシートから半導体チップを剥がすと共に、吸着装置１０４の吸引力により取り上げ（図６（ｂ）参照。）、更に、その状態でボンディング位置まで搬送した後（図６（ｃ）参照。）、リードフレーム等の基板１０５上にボンディングを行っている（図６（ｄ）参照。）。なお、基板上には予めダイボンド剤１０６が塗布されており、このダイボンド剤を介して半導体チップは基板にボンディングされることとなる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ここで、一般的に用いられている吸着装置の一例としては、図７（ａ）（図７（ａ−１）は模式的な斜視図、図７（ａ−２）は模式的な断面図、図７（ａ−３）は模式的な平面図を示す。）で示す様な、金属製の角錐コレット１０７ａを有し、この角錐コレットには角錐状の半導体チップ接触部１０８と、半導体チップ接触部の内側に形成された吸気孔１０９が設けられている。なお、実際に半導体チップを吸着保持する場合には、バキューム装置（図示せず）の作動により吸気孔を介してエアーを吸い込みながら半導体チップの表面に接触することなく、半導体チップの四辺に半導体チップ接触部を接触させる。
【０００４】
また、一般的に用いられる吸着装置の他の例としては、図７（ｂ）（図７（ｂ−１）は模式的な斜視図、図７（ｂ−２）は模式的な断面図、図７（ｂ−３）は模式的な平面図を示す。）で示す様に、樹脂製の平コレット１０７ｂを有し、この平コレットには半導体チップ接触部１０８と、この半導体チップ接触部の内側に形成された吸気孔１０９が設けられている。なお、実際に半導体チップを吸着保持する場合には、バキューム装置（図示せず）の作動により吸気孔を介してエアーを吸い込みながら半導体チップの表面に半導体チップ接触部を直に接触させる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２４１６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の半導体チップの厚さは１００μｍ〜２５０μｍ程度であったが、近年では電子製品の軽薄短小化に伴い、例えばＩＣカードに埋め込まれる半導体チップにおいては、その厚さは３０μｍ〜５０μｍ程度と極めて薄いものが採用される様になってきている。
【０００７】
そして、この様に数十μｍと極めて薄い半導体チップの場合、吸着コレットにて吸引保持した場合に、図８（ａ）で示す様に半導体チップが凹状（半導体チップを搭載する基板に対して凹状）に湾曲したり反りが発生したりし、図８（ｂ）で示す様にダイボンド剤を介して基板１０５に搭載する際に、半導体チップと基板との間に空気１１０が入り込み、この空気がクラック発生の一因となり、製品の耐熱性の低下を招くこととなる。なお、図８（ｂ−１）はダイボンド剤としてダイボンドペースト１１１を用いた場合であり、図８（ｂ−２）はダイボンド剤としてダイアタッチフィルム１１２を用いた場合を図示したものである。
【０００８】
なお、吸引孔に作用する吸引力を、半導体チップを吸着保持したときに、その半導体チップが湾曲したり反りが発生したりしない程度の圧力に調整を行うことも考えられる。しかし、ダイシングシートに貼り合わせられた半導体チップの上面が傾いていたり、半導体チップ表面の凹凸状態が半導体チップ毎に微妙に異なっていたりすることによる吸着コレットの吸着面と半導体チップ上面間の吸引漏れの差を考慮し、この様な状態の半導体チップであっても半導体チップの取り上げや搬送等が吸着コレットによって確実に行えるよう、吸着孔に作用させる吸引力を高めに、しかも半導体チップの取り上げからボンディングまでの動作中、一定に保つようにしていたというのが現状である。従って、極めて薄い半導体チップの場合には、上述した半導体チップの湾曲や反りが発生してしまうのが現状である。
【０００９】
本発明は以上の点に鑑みて創案されたものであって、半導体チップ搭載時の空気の入り込みを抑制し、ボイド発生の低減が実現する半導体チップのボンディング方法及び吸着治具、並びに半導体チップのボンディング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明に係る半導体チップのボンディング方法は、基板にダイボンド剤を介して半導体チップを搭載する半導体チップのボンディング方法において、前記半導体チップは、同半導体チップの中央領域が前記ダイボンド剤と接触した後に、同半導体チップの周辺領域が前記ダイボンド剤と接触する様に搭載する工程を備える。
【００１１】
ここで、半導体チップを、同半導体チップの中央領域がダイボンド剤と接触した後に、同半導体チップの周辺領域がダイボンド剤と接触する様に搭載することによって、図８（ｃ）で示す様に、半導体チップと基板の間に介在する空気を外側方向に排除することができる。なお、図８（ｃ−１）はダイボンド剤としてダイボンドペーストを用いた場合であり、図８（ｃ−２）はダイボンド剤としてダイアタッチフィルムを用いた場合を図示したものである。
なお、例えば、半導体チップを、同半導体チップの中央領域が基板に対して凸状となる様に変形させることによって、半導体チップの中央領域がダイボンド剤と接触した後に、半導体チップの周辺領域がダイボンド剤と接触する様に半導体チップを搭載することができる。
【００１２】
また、本発明に係る半導体チップのボンディング方法では、周辺領域に形成された第１の通気孔と、中央領域に形成された第２の通気孔とを有する吸着治具を用いて基板にダイボンド剤を介して半導体チップを搭載する半導体チップのボンディング方法であって、少なくとも前記第１の通気孔の吸引力により半導体チップの周辺領域を吸着して所定位置に配置された半導体チップを取り上げる工程と、前記第１の通気孔の吸引力により半導体チップの周辺領域を吸着すると共に、前記第２の通気孔から半導体チップの中央領域に所定のガスを吐出した状態で前記半導体チップを前記基板に搭載する工程とを備える。
【００１３】
ここで、第１の通気孔の吸引力により半導体チップの周辺領域を吸着すると共に、第２の通気孔から半導体チップの中央領域に所定のガスを吐出した状態で半導体チップを基板に搭載することによって、即ち、吸着治具によって半導体チップの中央領域が基板に対して凸状となる様に変形させた状態で半導体チップを基板に搭載することによって、半導体チップと基板の間に介在する空気を外側方向に排除することができる。
【００１４】
また、上記の目的を達成するために、本発明に係る吸着治具は、吸引力により所定位置に配置された半導体チップを取り上げると共に、前記半導体チップを基板に搭載する吸着治具において、前記吸着治具は、吸着する半導体チップの周辺領域に対応して形成された第１の通気孔と、吸着する半導体チップの中央領域に対応して形成された第２の通気孔とを備え、前記第１の通気孔は、同第１の通気孔の吸引力により半導体チップの周辺領域を吸着して半導体チップを取り上げることができる様に構成され、前記第２の通気孔は、前記第１の通気孔の吸引力により半導体チップの周辺領域を吸着した状態で、同第２の通気孔から所定のガスを吐出することによって半導体チップの中央領域が前記基板に対して凸状に変形できる様に構成されている。
【００１５】
ここで、第２の通気孔が、第１の通気孔の吸引力により半導体チップの周辺領域を吸着した状態で、第２の通気孔から所定のガスを吐出することにより半導体チップの中央領域が基板に対して凸状に変形できる様に構成されたことによって、半導体チップと基板の間に介在する空気を外側方向に排除することができる。
【００１６】
また、上記の目的を達成するために、本発明に係る半導体チップのボンディング装置は、周辺領域に形成された第１の通気孔と、中央領域に形成された第２の通気孔とを有する吸着治具の吸引力により所定位置に配置された半導体チップを取り上げると共に、前記吸着治具に吸着された半導体チップを基板に搭載する半導体チップのボンディング装置において、半導体チップの取り上げ時に、少なくとも前記第１の通気孔に吸引力を生じさせる吸引力発生手段と、半導体チップの基板への搭載時に、前記吸引力発生手段により前記第１の通気孔に吸引力を生じさせた状態で、前記第２の通気孔から所定のガスを吐出させるガス吐出手段とを備える。
【００１７】
ここで、半導体チップの基板への搭載時に、吸引力発生手段により第１の通気孔に吸引力を生じさせた状態で、第２の通気孔から所定のガスを吐出させるガス吐出手段によって、即ち、吸着治具によって半導体チップの中央領域が基板に対して凸状となる様に変形させた状態で半導体チップを基板に搭載することを実現するガス吐出手段によって、半導体チップと基板の間に介在する空気を外側方向に排除することができる。
【発明の効果】
【００１８】
上記した本発明を適用した半導体チップのボンディング方法及び吸着治具、並びに半導体チップのボンディング装置では、半導体チップと基板の間に介在する空気を外側方向に排除することができ、半導体チップ搭載時の空気の入り込みを抑制し、ボイド発生の低減が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明を適用した半導体チップのボンディング装置の一例を説明するための模式図であり、ここで示す半導体チップのボンディング装置１は、ウエハ支持部２、リードフレーム搬送部３及びボンディング部４とから構成されている。
【００２０】
上記したウエハ支持部２は、ダイシングシート６に貼り合わせられた半導体チップ７を保持するウエハホルダー８と、ウエハホルダーを載置するＸＹテーブル９を有し、ＸＹテーブルの移動により半導体チップを１個ずつ所定位置であるピックアップ位置に順次位置づけることができる様に構成されている。
また、ダイシングシートの下方には、ピックアップ位置に対応して突き上げ装置１０が設けられており、この突き上げ装置は、ダイシングシートに貼り合わせられた半導体チップを下方より突き上げるものであり、その上面でダイシングシートを吸着するバックアップホルダ１１と、バックアップホルダ内にて上下動すると共に先端に突き上げピン１２を有するピンホルダ１３が配置され、ピンホルダの上動により突き上げピンがダイシングシートの裏面より半導体チップを突き上げる様に構成されている。なお、突き上げピンで突き上げられた半導体チップは後述する吸着コレットにて取り上げられる。
【００２１】
上記したリードフレーム搬送部は、リードフレームの送り機構（図示せず）によって、リードフレーム１４を搬送レール１５に沿って搬送することができる様に構成されている。
【００２２】
上記したボンディング部は、先端に平コレット（吸着コレット）１６を備えた吸着治具１７を有している。ここで、図２（図２（ａ）は模式的な斜視図、図２（ｂ）は模式的な平面図を示す。）で示す様に、平コレットの周辺領域、即ち平コレットで半導体チップを吸着した際に半導体チップの周辺領域に対応する領域には、半導体チップに対して凸状に形成された半導体チップ接触部１８が形成され、この半導体接触部の４隅１９ａ及び半導体接触部の４辺１９ｂに第１の通気孔２０が形成されている。また、平コレットの中央領域、即ち、平コレットで半導体チップを吸着した際に半導体チップの中央領域に対応する領域には、第２の通気孔２１が形成されている。
更に、第１の通気孔は第１の管路２２を介して真空ポンプ等の真空源２３に接続されており、第２の通気孔は第２の管路２４を介して真空源及びエアー吐出装置２５に接続されている。
なお、半導体接触部は直に半導体チップと接触するものであるために、半導体チップに接触した際の半導体チップへの影響を最小限に抑えることができる様な素材（例えば樹脂材料等）を用いて構成されている。
【００２３】
以下、上記の様に構成された半導体チップのボンディング装置を用いて半導体チップのボンディングを行う方法について説明する。即ち、本発明を適用した半導体チップのボンディング方法について説明する。
【００２４】
本発明を適用した半導体チップのボンディング方法では、先ず、ＸＹテーブルを移動させてダイシングシート上の半導体チップの１つをピックアップ位置に位置づける。その後、ピックアップ位置に位置づけられた半導体チップを、図３（ａ）で示す様に、ダイシングシートを介して突き上げ装置のバックアップホルダ上面に吸着保持する。
【００２５】
次に、ピックアップ位置上方より昇降装置（図示せず）の動作により、吸着治具を下降させ、ピックアップ位置に位置づけられた半導体チップに平コレットを当接させる。続いて、真空源によって第１の通気孔に生じた吸引力を利用して半導体チップを吸着保持する（図３（ｂ）参照。）。
【００２６】
続いて、突き上げピンを上昇させて半導体チップをダイシングシートを介して下方より突き上げる（図３（ｃ）参照。）。この時、平コレットは、半導体チップを突き上げピンとの間で挟む状態で突き上げピンの上昇につれて一緒に上昇し、突き上げピンが所定の位置まで上昇した後に停止する（図３（ｄ）参照。）。その後、半導体チップは平コレットによって取り出される（図３（ｅ）参照。）。
【００２７】
次に、吸着治具の移動により、取り出された半導体チップは搬送レールに沿って搬送されるリードフレームのボンディング位置まで搬送する（図４（ｆ）参照。）。続いて、エアー吐出装置により第２の通気孔から半導体チップの中央領域に気体を吹き付けることによって、半導体チップの中央領域をリードフレームに対して凸状となる様に変形させる（図４（ｇ）参照。）。
【００２８】
なお、半導体チップに印加される応力による半導体チップへの悪影響を考慮すると、半導体チップの中央領域に空気を吹き付けて半導体チップの中央領域を変形させるタイミングは、半導体チップのリードフレームへの搭載の直前が好ましい。
【００２９】
また、第２の通気孔から吹き付ける空気によって半導体チップの飛散を抑制するために、空気が抜けるための孔部（図示せず）を平コレットに設ける方が好ましい。
【００３０】
続いて、昇降装置（図示せず）の動作により平コレットを下降させて凸状の半導体チップの中央領域がダイボンド剤に触れた際に平コレットの下降動作を停止し、第２の通気孔から吹き付ける空気量を変化したり、第２の通気孔から空気を吸引したり吐出したりして半導体チップを振動させる（図４（ｈ）参照。）。
【００３１】
ここで、半導体チップを振動させることによって、濡れ性や埋め込み性が向上し、半導体チップ及びリードフレームがダイボンド剤となじみ、空気の入り込みを抑制することができると考えられるが、半導体チップを振動させなくても空気の入り込みを充分に抑制することができる場合には、必ずしも半導体チップを振動させる必要は無い。
【００３２】
その後、昇降装置の動作により平コレットを下降させてリードフレームのボンディング位置にボンディングを行う（図４（ｉ）参照。）。
【００３３】
ここで、本実施例では、半導体チップのピックアップの際に突き上げピンで半導体チップを下方より突き上げ、ダイシングシートが伸びてダイシングシートの密着性を低下させることによって半導体チップをダイシングシートから剥がし易い状態としているために、第１の通気孔のみに生じた吸引力を利用して半導体チップを吸着保持する場合を例に挙げて説明を行ったが、第１の通気孔に生じた吸引力のみを利用する方法ではダイシングシートから半導体チップが剥れ難く、ピックアップ時に半導体チップの飛散や半導体チップ割れが生じることも考えられる。
従って、ダイシングシートから半導体チップが剥がれ難いと考えられる場合には、第１の通気孔のみならず第２の通気孔にも吸引力を生じさせ、第１の通気孔及び第２の通気孔に生じた吸引力を利用して半導体チップを吸着保持する方が好ましい。
【００３４】
なお、ピックアップの際に第２の通気孔からも吸引することによって、図５（ａ−１）で示す様に、半導体チップがリードフレームに対して過度に凹状となってしまうことが考えられ、過度に凹状に変形した場合には、第１の通気孔と半導体チップとの間隙が生じ、第１の通気孔からの吸引による半導体チップの吸着保持が不充分となる恐れがある。そして、第１の通気孔からの吸引による半導体チップの吸着保持が不充分となった場合には、第２の通気孔からの吸引を停止した際、即ち、第２の通気孔から空気を吹きつける際に半導体チップが飛散する可能性がある。
従って、ピックアップの際に第２の通気孔からも吸引することによって、半導体チップがリードフレームに対して過度に凹状となってしまうと考えられる場合には、図５（ａ−２）で示す様に過度に凹状に変形しない様に平コレットの中央領域にストッパー２６を形成した方が好ましい。なお、ストッパーを形成した平コレットを用いて第２の通気孔から吸引した際の半導体チップは図５（ａ−３）で示す。
【００３５】
また、本実施例では、第１の通気孔及び第２の通気孔が形成された平コレットを用いて半導体チップの中央領域をリードフレームに対して凸状に変形させる場合を例に挙げて説明を行ったが、半導体チップの中央領域をリードフレームに対して凸状に変形させることができるのであればいかなる方法であっても良く、必ずしも第１の通気孔及び第２の通気孔が形成された平コレットを用いる必要は無い。例えば、半導体チップのピックアップ時には、図５（ｂ−１）で示す様に面吸着して半導体チップを吸着保持し、ボンディング時には図５（ｂ−２）で示す上記した本実施例と同様に半導体チップの中央領域に空気を吹き付けて半導体チップの中央領域をリードフレームに対して凸状となる様に変形させても良い。また、図５（ｃ−１）で示す様に、突き上げピン及び吸着コレットの先端形状をＵ字型とし、ピックアップ時から半導体チップの中央領域がリードフレームに対して凸状となる様に半導体チップを変形させても良い（図５（ｃ−２）参照。）。
【００３６】
本発明を適用した半導体チップのボンディング装置では、リードフレームに搭載する半導体チップの中央領域をリードフレームに対して凸状に変形させた状態でボンディング作業を行うことができ、即ち、半導体チップの中央領域がリードフレームに塗布されたダイボンド剤と接触した後に半導体チップの周辺領域がリードフレームに塗布されたダイボンド剤と接触するために、半導体チップとリードフレームの間に介在する空気を外側方向に排除でき、極めて薄い半導体チップをリードフレームに搭載する場合であっても半導体チップの搭載時の空気の入り込みを抑制し、ボイドの発生を低減することができ、製品特性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明を適用した半導体チップのボンディング装置の一例を説明するための模式図である。
【図２】平コレットを説明するための模式図である。
【図３】本発明を適用した半導体チップのボンディング方法を説明するための模式図（１）である。
【図４】本発明を適用した半導体チップのボンディング方法を説明するための模式図（２）である。
【図５】本実施例の変形例を説明するための模式図である。
【図６】従来の半導体チップのボンディング方法を説明するための模式図である。
【図７】吸着コレットを説明するための模式図である。
【図８】半導体チップの変形による空気の入り込み及び空気の排除を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    ボンディング装置
２    ウエハ支持部
３    リードフレーム搬送部
４    ボンディング部
６    ダイシングシート
７    半導体チップ
８    ウエハホルダー
９    ＸＹテーブル
１０    突き上げ装置
１１    バックアップホルダ
１２    突き上げピン
１３    ピンホルダ
１４    リードフレーム
１５    搬送レール
１６    平コレット
１７    吸着治具
１８    半導体チップ接触部
１９ａ  ４隅
１９ｂ  ４辺
２０    第１の通気孔
２１    第２の通気孔
２２    第１の管路
２３    真空源
２４    第２の管路
２５    エアー吐出装置
２６    ストッパー
【図１】
2006303151.tif 000003
【図２】
2006303151.tif 000004
【図３】
2006303151.tif 000005
【図４】
2006303151.tif 000006
【図５】
2006303151.tif 000007
【図６】
2006303151.tif 000008
【図７】
2006303151.tif 000009
【図８】
2006303151.tif 000010