(57)【要約】【課題】半導体チップの接合面とステムの被接合面との平行度を確保しつつ、ステムに半導体チップを確実に接合することのできる半導体チップ接合装置を提供する。【解決手段】加熱可能な載置面１ａに金属製のステム１５を載置可能なヒータテーブル１と金属製のアーバ３とを備えた半導体チップ接合装置である。アーバ３は、半導体チップ１０を把持するコレット２を有し、ステム１５の被接合面１７ｂに半導体チップ１０の接合面１３ｂを共晶接合すべく、コレット２に保持された半導体チップ１０を被接合面１７ｂに加圧可能になっている。そして、アーバ３は、半導体チップ１０に付与する加圧力を維持しつつ、接合面１３ｂが被接合面１７ｂと当接して接合面１３ｂと被接合面１７ｂとが平行になるようにコレット２が揺動可能に構成されている。【選択図】        図１
2004186605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも載置面を加熱可能であり、該載置面に金属製のステムを載置可能なヒータテーブルと、
半導体チップを把持するコレットを有し、該ステムの被接合面に該半導体チップの接合面を共晶接合すべく、該コレットに保持された該半導体チップを該被接合面に加圧可能なアーバとを備えた半導体チップ接合装置において、
前記アーバは、前記半導体チップに付与する加圧力を維持しつつ、前記接合面が前記被接合面と当接して該接合面と該被接合面とが平行になるように前記コレットを揺動可能に構成されていることを特徴とする半導体チップ接合装置。
【請求項２】
前記アーバは軸方向の先端に前記コレットを固定する金属製の支柱を有し、該支柱には軸方向に直交する方向に延びる複数のスリットが凹設されていることを特徴とする請求項１記載の半導体チップ接合装置。
【請求項３】
前記スリットは、第１の径方向から凹設された第１スリットと、該第１の径方向とは異なる径方向から凹設された第２スリットと、該第１の径方向及び該第２の径方向とは異なる径方向から凹設された第３スリットとを含んで構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体チップ接合装置。
【請求項４】
前記ステムは、第１案内孔を内部にもつ筒部と、該筒部の一端に一体に設けられ、該第１案内孔と連通する第２案内孔を内部にもつフランジ部とからなり、
前記半導体チップは、液体又は気体の圧力を検出する圧力検出部を有する第１シリコン層と、該第１シリコン層に接合され、該圧力検出部に液体又は気体を導入可能な第１貫通孔を有するガラス層と、一面が該ガラス層に接合され、他面が前記フランジ部に共晶結合され、該第１貫通孔及び該第２案内孔と連通する第２貫通孔を有する第２シリコン層とからなることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体チップ接合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体チップ接合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図４に示す半導体チップ接合装置が知られている。この半導体チップ接合装置は、加熱可能な載置面９０ａに金属製のステム８５を載置可能なヒータテーブル９０と、アーバ９２とを備えている。アーバ９２は、半導体チップ８０を把持するコレット９１を有し、ステム８５の被接合面８５ａに半導体チップ８０の接合面８０ａを共晶接合すべく、コレット９１に保持された半導体チップ８０を被接合面８５ａに加圧可能になっている。より具体的には、アーバ９２は、図５に示すように、軸方向の先端にコレット９１を固定する支柱９３を有している。
【０００３】
この半導体チップ接合装置により、ステム８５の被接合面８５ａに半導体チップ８０の接合面８０ａを共晶接合しようとする場合、まずヒータテーブル９０の載置面９０ａに被接合面８５ａを上にしてステム８５を載置する。また、アーバ９２のコレット９１に接合面８０ａを下にして半導体チップ８０を把持させる。そして、ステム８５の被接合面８５ａ上に図示しない半田シートを載置した後、アーバ９２の垂直方向に垂直荷重Ｐ９０を加えつつ、アーバ９２の水平方向に交互に逆方向の水平荷重Ｆ９０を加える。垂直荷重Ｐ９０により半導体チップ８０には加圧力が付与され、水平荷重Ｆ９０により半導体チップ８０には揺動力Ｆ９１が付与される。こうして、半導体チップ８０とステム８５との接触面における共晶反応を促進させ、半導体チップ８０とステム８５とを接合させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記半導体チップ接合装置では、ステム８５の被接合面８５ａと半導体チップ８０の接合面８０ａとの平行度を確保することが困難であり、作業性に欠ける面があった。つまり、ステム８５の被接合面８５ａに半導体チップ８０の接合面８０ａを共晶接合させるため、ステム８５を載置するヒータテーブル９０の載置面９０ａを加熱すると、熱膨張によりヒータテーブル９０の載置面９０ａが傾斜し、これによってステム８５の被接合面８５ａも傾斜してしまう。こうして、ステム８５の被接合面８５ａと半導体チップ８０の接合面８０ａとが平行でない状態では、被接合面８５ａと接合面８０ａとが好適に接合され難い。特にステム８５と半導体チップ８０とにより圧力センサを構成する場合、被接合面８５ａと接合面８０ａとが密着されなければ圧力センサによって圧力を検出する対象である液体や気体がリークし、それらの圧力を正確に測定することが困難になる。これを防止するため、ヒータテーブル９０の載置面９０ａの傾きを微調整するとすれば、頻繁にその作業を行なわなければならず、作業性が悪い。
【０００５】
また、この半導体チップ接合装置とは別に、特開平５−２１５２５号公報記載の半導体部品接合装置も知られている。この半導体部品接合装置は、半導体部品を保持する吸着ピンセットとベースとの間に弾性体が設けられた吸着ヘッドを備えたものである。この半導体部品の接合装置により、配線基板に半導体部品を接合しようとする場合、半導体部品の接合面が配線基板の被接合面と当接して接合面と被接合面とが平行になるように弾性体が弾性変形するため、半導体部品の接合面が配線基板の被接合面と平行に接合される。しかるに、この半導体部品接合装置では、弾性体の剛性が期待できないので、配線基板と半導体部品の接合は可能だとしても、弾性体によって半導体チップ８０に付与する加圧力を維持することができないことから、接合面８０ａと被接合面８５ａとにおける共晶反応を促進させることができず、半導体チップ８０をステム８５に好適に共晶接合することができない。
【０００６】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、面倒な作業を要することなく、半導体チップの接合面とステムの被接合面との平行度を確保可能としつつ、ステムに半導体チップを好適に共晶接合することのできる半導体チップ接合装置を提供することを解決すべき課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体チップ接合装置は、少なくとも載置面を加熱可能であり、該載置面に金属製のステムを載置可能なヒータテーブルと、
【０００８】
半導体チップを把持するコレットを有し、該ステムの被接合面に該半導体チップの接合面を共晶接合すべく、該コレットに保持された該半導体チップを該被接合面に加圧可能なアーバとを備えた半導体チップ接合装置において、
【０００９】
前記アーバは、前記半導体チップに付与する加圧力を維持しつつ、前記接合面が前記被接合面と当接して該接合面と該被接合面とが平行になるように前記コレットを揺動可能に構成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の半導体チップ接合装置では、アーバは、半導体チップの接合面がステムの被接合面と当接して接合面と被接合面とが平行になるようにコレットを揺動可能に構成されているため、ヒータテーブルの傾きを調整するなどの面倒な作業を要することなく、接合面と被接合面との平行度を確保することができる。また、アーバは半導体チップに付与する加圧力を維持しているため、接合面と被接合面とにおける共晶反応を促進させることができ、半導体チップとステムとを好適に共晶接合することができる。
【００１１】
したがって、本発明の半導体チップ接合装置によれば、面倒な作業を要することなく、半導体チップの接合面とステムの被接合面との平行度を確保可能としつつ、ステムに半導体チップを好適に共晶接合することができる。
【００１２】
アーバは軸方向の先端にコレットを固定する支柱を有し、支柱には軸方向に直交する方向に延びる複数のスリットが凹設されていることが好ましい。支柱は金属製であるため、弾性体である場合と比べて剛性がある。また、支柱には軸方向に直交する方向に延びる複数のスリットが凹設されているため、支柱は撓むことができる。そのため、半導体チップに付与する加圧力が変化することを防止しつつ、ステムの被接合面に倣って半導体チップを揺動させることができる。
【００１３】
スリットは、第１の径方向から凹設された第１スリットと、第１の径方向とは異なる径方向から凹設された第２スリットと、第１の径方向及び第２の径方向とは異なる径方向から凹設された第３スリットとを含んで構成されていることが好ましい。これにより、支柱は水平方向のあらゆる方向に撓むことが可能になり、ステムの被接合面に倣って半導体チップを確実に揺動させることができる。
【００１４】
本発明の半導体チップ接合装置は、以下のステムと半導体チップとにより圧力センサを構成する場合に用いて特に好適である。すなわち、ステムは、第１案内孔を内部にもつ筒部と、筒部の一端に一体に設けられ、第１案内孔と連通する第２案内孔を内部にもつフランジ部とからなり、半導体チップは、液体又は気体の圧力を検出する圧力検出部を有する第１シリコン層と、第１シリコン層に接合され、圧力検出部に液体又は気体を導入可能な第１貫通孔を有するガラス層と、一面がガラス層に接合され、他面がフランジ部に共晶結合され、第１貫通孔及び第２案内孔と連通する第２貫通孔を有する第２シリコン層とからなるものである。これらステムと半導体チップとにより構成される圧力センサは、液体や気体の圧力を正確に測定可能にするため、それらのリークを防止する必要がある。本発明の半導体チップ接合装置はこの圧力センサを製造する場合に効果を発揮することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の半導体チップ接合装置を具体化した実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
実施形態の半導体チップ接合装置は、図１に示すように、この半導体チップ接合装置は、加熱可能な載置面１ａに金属製のステム１５を載置可能なヒータテーブル１と金属製のアーバ３とを備えている。アーバ３は、半導体チップ１０を把持するコレット２を有し、ステム１５の被接合面１７ｂに半導体チップ１０の接合面１３ｂを共晶接合すべく、コレット２に保持された半導体チップ１０を被接合面１７ｂに加圧可能になっている。
【００１７】
より具体的には、アーバ３は、図２に示すように、軸方向の先端にコレット２を固定する支柱４を有している。支柱４には軸方向に直交する方向に延びる複数のスリット４ａ〜４ｄが二組凹設されている。これらのスリット４ａ〜４ｄは互いに異なる第１〜４の径方向から９０度の角度位相をもって凹設されている。
【００１８】
また、ステム１５と半導体チップ１０とにより圧力センサが構成される。ステム１５は、図３（Ｂ）に示すように、第１案内孔１６ａを内部にもつ筒部１６と、筒部１６の一端に一体に設けられ、第１案内孔１６ａと連通する第２案内孔１７ａを内部にもつフランジ部１７とからなる。フランジ部１７には被接合面１７ｂが形成されている。また、半導体チップ１０は、図３（Ａ）に示すように、互いに陽極接合された第１シリコン層１１、ガラス層１２及び第２シリコン層１３から構成される。第１シリコン層１１は液体又は気体の圧力を検出する圧力検出部１１ａを有している。ガラス層１２は圧力検出部１１ａに液体又は気体を導入可能な第１貫通孔１２ａを有している。第２シリコン層１３はフランジ部１７の被接合面１７ｂに共晶結合される接合面１３ｂを有するとともに、第１貫通孔１２ａ及び第２案内孔１７ａと連通する第２貫通孔１３ａを有している。
【００１９】
以上の構成をした半導体チップ接合装置では、ステム１５の被接合面１７ｂに半導体チップ１０の接合面１３ｂを共晶接合しようとする場合、図１に示すように、まずヒータテーブル１の載置面１ａに被接合面１７ｂを上にしてステム１５を載置する。また、アーバ３のコレット２に接合面１３ｂを下にして半導体チップ１０を把持装置（図示省略）にて把持させる。そして、ステム１５の被接合面１７ｂ上に図示しない半田シートを載置した後、アーバ３の垂直方向に垂直荷重Ｐ１を加えつつ、アーバ３の水平方向に交互に逆方向の水平荷重Ｆ１を加える。垂直荷重Ｐ１により半導体チップ１０には加圧力が付与され、また前記水平荷重Ｆ１により力がアーバ３を介してコレット２に伝えられ、その結果、半導体チップ１０には揺動力Ｆ２が付与される。こうして、半導体チップ１０の接合面１３ｂとステム１５の被接合面１７ｂとの間は軸方向の押付力と、径方向の揺動力が加わって、接合面１３ｂと被接合面１７ｂとの間における共晶反応を促進させ、半導体チップ１０とステム１５とを接合させることができる。
【００２０】
この半導体チップ接合装置では、アーバ３は、半導体チップ１０の接合面１３ｂがステム１５の被接合面１７ｂと当接して接合面１３ｂと被接合面１７ｂとが平行になるようにコレット２を揺動可能に構成されているため、面倒な作業を要することなく、接合面１３ｂと被接合面１７ｂとの平行度を確保することができる。また、アーバ３は半導体チップ１０に付与する加圧力を維持しているため、接合面１３ｂと被接合面１７ｂとにおける共晶反応を促進させることができ、半導体チップ１０とステム１５とを好適に共晶接合することができる。
【００２１】
また、アーバ３の支柱４は金属製であるため、弾性体である場合と比べて剛性がある。さらに、支柱４には軸方向に直交する方向に延びる複数のスリット４ａ〜４ｄが互いに異なる第１〜４の径方向で凹設されているため、支柱４はあらゆる方向に撓むことができる。そのため、半導体チップ１０に付与する加圧力が変化することを防止しつつ、ステム１５の被接合面１７ｂに倣って半導体チップ１０を揺動させることができる。
【００２２】
したがって、本実施形態の半導体チップ接合装置によれば、面倒な作業を要することなく、半導体チップ１０の接合面１３ｂとステム１５の被接合面１７ｂとの平行度を確保可能としつつ、ステム１５に半導体チップ１０を好適に共晶接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の半導体チップ接合装置の断面図である。
【図２】実施形態の半導体チップ接合装置に係り、アーバの斜視図である。
【図３】実施形態の半導体チップ接合装置に係り、半導体チップの断面図（Ａ）及びステムの断面図（Ｂ）である。
【図４】従来の半導体チップ接合装置の断面図である。
【図５】従来の半導体チップ接合装置に係り、アーバの斜視図である。
【符号の説明】
１…ヒータテーブル
１ａ…載置面
２…コレット
３…アーバ
４…支柱
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ…スリット
１５…ステム
１６…筒部
１６ａ…第１案内孔
１７…フランジ部
１７ａ…第２案内孔
１７ｂ…被接合面
１０…半導体チップ
１１…第１シリコン層
１１ａ…圧力検出部
１２…ガラス層
１２ａ…第１貫通孔
１３…第２シリコン層
１３ａ…第２貫通孔
１３ｂ…接合面
【図１】
2004186605.tif 000003
【図２】
2004186605.tif 000004
【図３】
2004186605.tif 000005
【図４】
2004186605.tif 000006
【図５】
2004186605.tif 000007