(57)【要約】【課題】チップをフレームに貼り付けるダイボンディング工程において、１台のチップマウンタ装置でフェイスアップ式マウントおよびフェイスダウン式マウントを行う。【解決手段】チップマウンタ装置に、半導体チップ２の表裏を反転させる機構を有するダイ反転ステージ９を備え、このダイ反転ステージ９の反転機構を切り換えることによって、フレーム１３のチップ搭載領域に半導体チップ２の主面を接して貼り付けるフェイスダウン式マウントと、フレーム１３のチップ搭載領域に半導体チップ２の裏面を接して貼り付けるフェイスアップ式マウントとを行う。【選択図】　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップを吸着、保持するピックアップヘッドを備えたダイ移送ユニットと、前記半導体チップの表裏を反転させる機構を備えたダイ反転ステージと、前記半導体チップをフレームに圧着するマウントステージおよびマウントヘッドとを備えたチップマウンタ装置を用いて、前記半導体チップを前記フレームに貼り付けるダイボンディング工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記ダイ反転ステージの反転機構を切り換えることにより、前記フレームのチップ搭載領域に前記半導体チップの主面を接して貼り付けるフェイスダウン式マウントと、前記フレームのチップ搭載領域に前記半導体チップの裏面を接して貼り付けるフェイスアップ式マウントとを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
（ａ）主面が複数の半導体チップに区画された半導体ウエハをダイシングすることによって、前記複数の半導体チップを個片化する工程と、
（ｂ）前記個片化された半導体チップの主面側をピックアップヘッドで吸着、保持した後、前記ピックアップヘッドを移動させて、前記半導体チップの表裏を反転させる機構を備えたダイ反転ステージに搭載する工程と、
（ｃ）前記半導体チップを前記ダイ反転ステージで保持した後、前記ダイ反転ステージを１８０度回転させる工程と、
（ｄ）前記ダイ反転ステージを移動させて、前記半導体チップをマウントステージに搭載する工程と、
（ｅ）前記半導体チップを前記マウントステージで保持した後、マウントヘッドおよび前記マウントステージを用いて前記半導体チップとフレームとを圧着し、前記フレームのチップ搭載領域に、その裏面を接して前記半導体チップを貼り付ける工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
（ａ）主面が複数の半導体チップに区画された半導体ウエハをダイシングすることによって、前記複数の半導体チップを個片化する工程と、
（ｂ）前記半導体チップの表裏を反転させる機構を備えたダイ反転ステージをピックアップヘッドとマウントステージとを結ぶ線上からずれた位置に移動させる工程と、
（ｃ）前記個片化された半導体チップの主面側を前記ピックアップヘッドで吸着、保持した後、前記ピックアップヘッドを移動させて、前記半導体チップを前記マウントステージに搭載する工程と、
（ｄ）前記半導体チップを前記マウントステージで保持した後、マウントヘッドおよび前記マウントステージを用いて前記半導体チップとフレームとを圧着し、前記フレームのチップ搭載領域に、その主面を接して前記半導体チップを貼り付ける工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
（ａ）主面が複数の半導体チップに区画された半導体ウエハをダイシングすることによって、前記複数の半導体チップを個片化する工程と、
（ｂ）前記個片化された半導体チップの主面側をピックアップヘッドで吸着、保持した後、前記ピックアップヘッドを移動させて、前記半導体チップの表裏を反転させる機構を備えたダイ反転ステージに搭載する工程と、
（ｃ）前記半導体チップを前記ダイ反転ステージで保持した後、前記ダイ反転ステージを１８０度回転させる工程と、
（ｄ）前記ダイ反転ステージを移動させて、前記半導体チップをマウントステージに搭載する工程と、
（ｅ）前記半導体チップを前記マウントステージで保持した後、マウントヘッドおよび前記マウントステージを用いて前記半導体チップとフレームとを圧着し、前記フレームのチップ搭載領域に、その裏面を接して前記半導体チップを貼り付ける工程とを有し、
前記（ｅ）工程において、前記マウントステージおよび前記マウントヘッドを加熱して、前記半導体チップと前記フレームとを圧着することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
（ａ）主面が複数の半導体チップに区画された半導体ウエハをダイシングすることによって、前記複数の半導体チップを個片化する工程と、
（ｂ）前記半導体チップの表裏を反転させる機構を備えたダイ反転ステージをピックアップヘッドとマウントステージとを結ぶ線上からずれた位置に移動させる工程と、
（ｃ）前記個片化された半導体チップの主面側を前記ピックアップヘッドで吸着、保持した後、前記ピックアップヘッドを移動させて、前記半導体チップを前記マウントステージに搭載する工程と、
（ｄ）前記半導体チップを前記マウントステージで保持した後、マウントヘッドおよび前記マウントステージを用いて前記半導体チップとフレームとを圧着し、前記フレームのチップ搭載領域に、その主面を接して前記半導体チップを貼り付ける工程とを有し、
前記（ｄ）工程において、前記マウントステージおよび前記マウントヘッドを加熱して、前記半導体チップと前記フレームとを圧着することを特徴とす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、半導体装置の製造技術に関し、特に、集積回路が形成された半導体チップを実装ベースである配線基板やリードフレームなどに貼り付けるダイボンディング工程を含む半導体装置の製造に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の組み立て工程では、集積回路が形成された半導体ウエハをダイシングして半導体チップ（以下、単にチップという）を個片化した後、各チップを実装ベースである配線基板やリードフレームなど（以下、単にフレームという）の表面にダイボンディングする作業が行われている。
【０００３】
なお、上記した半導体装置の組み立て工程において、フレームへのチップの貼り付けに用いられるチップマウンタ装置については、たとえば日立東京エレクトロニクス株式会社発行「ＣＳＰ／ＬＯＣマウンタＣＭ−２７０」または「ＣＳＰ／ＬＯＣマウンタＣＭ−３００」カタログなどに記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ　Ｓｉｚｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）またはＬＯＣ（Ｌｅａｄ　ｏｎ　Ｃｈｉｐ）などのパッケージの製造で行うダイボンディングについて検討した。
【０００５】
まず、ウエハ工程（前工程）および検査工程が終了した半導体ウエハの裏面にダイシングテープを貼り付け、ダイヤモンドブレードなどを使って半導体ウエハをダイシングすることにより、チップを個片化する。このとき、ダイシングテープを完全に切断しないことにより、個片化されたそれぞれのチップは、ダイシングテープ上にそのまま保持される。
【０００６】
次に、ダイシングテープ上に貼り付けられた半導体ウエハをチップマウンタ装置（チップ貼り付け機）の所定位置に搭載する。続いて１個のチップの主面（パターンが形成されている面）側をピックアップヘッドで真空吸着することにより、チップをダイシングテープから引き剥がし、チップ移送ユニットを用いてチップマウンタ装置に備えられたマウントステージ上にチップを搬送し、搭載する。
【０００７】
次に、チップを保持した状態でマウントステージをフレームの搬送位置まで移動させ、続いてマウントステージを上昇させた後、チップマウンタ装置に備えられたマウントヘッドを下降させてチップとフレームとを圧着し、チップをフレームのチップ搭載領域に貼り付ける。
【０００８】
しかしながら、上記したチップのダイボンディングでは、チップの主面がフレームと接するフェイスダウン式マウントはできるが、チップの裏面がフレームと接するフェイスアップ式マウントを行うことができず、このダイボンディングに適用できるパッケージが限定される。
【０００９】
本発明の目的は、チップをフレームに貼り付けるダイボンディング工程において、１台のチップマウンタ装置でフェイスアップ式マウントおよびフェイスダウン式マウントを行うことのできる技術を提供することにある。
【００１０】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
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、次のとおりである。
【００１２】
本発明は、チップをフレームに貼り付けるダイボンディング工程において、チップを吸着、保持するピックアップヘッドを備えたダイ移送ユニットと、チップの表裏を反転させる機構を備えたダイ反転ステージと、チップをフレームに圧着するマウントステージおよびマウントヘッドとを備えたチップマウンタ装置を用い、さらにダイ反転ステージの反転機構を切り換えることにより、フレームのチップ搭載領域にチップの主面を接して貼り付けるフェイスダウン方式マウントと、フレームのチップ搭載領域にチップの裏面を接して貼り付けるフェイスアップ式マウントとを行うものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１４】
本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法を図１〜図７を用いて説明する。図１は、半導体ウエハの平面図、図２は、半導体ウエハのダイシング工程を示す断面図、図３は、チップのダイボンディング工程で用いるチップマウンタ装置の全体の概略構成図、図４は、チップのダイボンディング工程で用いるチップマウンタ装置の動作プロセスを説明する模式図、図５は、チップのフェイスアップ式マウントを説明する模式図、図６は、チップのフェイスダウン式マウントを説明する模式図、図７は、半導体装置の断面図である。
【００１５】
まず、図１に示す半導体ウエハ１の主面に周知の製造プロセスに従って半導体集積回路を形成した後、スクライブラインＳＬによって区画された複数のチップ形成領域２Ａのそれぞれのボンディングパッド３にプローブを当ててウエハ検査を行い、良品と不良品とを選別する。
【００１６】
次に、図２に示すように、半導体ウエハ１の裏面をグラインダで研削し、さらにウェットエッチングで仕上げ研削した後、半導体ウエハ１の裏面にダイシングテープ４を貼り付けると共に、ダイシングテープ４の周辺部をキャリア治具５に接着、固定する。次いで、ダイヤモンドブレード６などを使って半導体ウエハ１をダイシングすることにより、チップ２を個片化する。このとき、個片化されたそれぞれのチップ２をダイシングテープ４に接着しておくために、ダイシングテープ４は、完全に切断しないようにする。
【００１７】
次に、チップマウンタ装置を用いてチップ２をフレームにダイボンディングするする。
【００１８】
図３に、本発明を適用したチップマウンタ装置の全体の概略構成図を示し、図４に、チップマウンタ装置の動作プロセスを説明する模式図を示す。図中、７はピックアップヘッド、８はダイ移送ユニット、９はダイ反転ステージ、１０はマウントステージ、１１はマウントヘッド、１２はウエハテーブル、１３はフレーム、１４はフレームストッカ、１５はフレームローダ、１６はプレベークユニット、１７はプレヒータ、１８はフレームクランパ、１９はウエハカセットホルダ、２０はマガジンハンドラである。
【００１９】
ピックアップヘッド７は、チップ２を吸着、保持する機能および上下に移動する機能を有する。ダイ移送ユニット８は、左右に移動する機能を有する。ダイ反転ステージ９は、チップ２を保持する機能、チップ２の表裏を反転する機能、上下に移動する機能、左右に移動する機能を有する。マウントステージ１０は、チップ２を保持する機能、上下に移動する機能、左右に移動する機能を有する。マウントヘッド１１は、上下に移動する機能を有する。さらにマウントステージ１０およびマウントヘッド１１は、加熱する機構を有する。
【００２０】
チップ２のフェイスアップ式マウントを採用したダイボンディングは、たとえば以下のように行う。
【００２１】
まず、図５（ａ）に示すように、ダイシングテープ４に貼り付けられた半導体ウエハ１をチップマウンタ装置のウエハテーブル１２に搭載する。この半導体ウエハ１は個々のチップ２に個片化されている。
【００２２】
次に、チップ２の主面側をピックアップヘッド７で真空吸着し、突き上げ針２７で突き上げることにより、１個ずつチップ２をダイシングテープ４から引き剥がす。ダイシングテープ４から引き剥がされたチップ２は、ピックアップヘッド７に吸着、保持された状態で、ダイ移送ユニット８によってダイ反転ステージ９上に移動した後、ピックアップヘッド７が下降してダイ反転ステージ９にチップ２が搭載される。この時、ダイ反転ステージ９は、マウントステージ１０のほぼ真上に位置している。
【００２３】
次に、図５（ｂ）に示すように、ダイ反転ステージ９は、チップ２を保持した後、１８０度回転する。続いて、図５（ｃ）に示すように、ダイ反転ステージ９が下降して、マウントステージ１０にチップ２を搭載する。この時、チップ２の主面がマウントステージ１０の上面と接する。
【００２４】
次に、図５（ｄ）に示すように、マウントステージ１０は、チップ２を保持した状態で、フレーム１３が設置されている所定位置まで移動する。この後、マウントヘッド１１が規定位置まで下降して、チップ２とフレーム１３とに対して荷重および熱などを付与することにより、チップ２をフレーム１３に圧着する。これにより、フレーム１３のチップ搭載領域にチップ２の裏面が接して、チップ２が貼り付けられる。
【００２５】
フレーム１３は、フレームストッカ１４からフレームローダ１５によって取り出され、フレーム搬送ユニットに載せられた後、プレベークユニット１６によって加熱され、プレヒータ１７によって温度が下がらないように保温される。その後、フレームクランパ１８によってクランプされて、フレーム１３の位置が決められる。
【００２６】
その後、上記と同様の方法で前記ダイシングテープ４から引き剥がした別のチップ２をフレーム１３の別のチップ搭載領域に貼り付ける。
【００２７】
チップ２のフェイスダウン式マウントを採用したダイボンディングは、たとえば以下のように行う。
【００２８】
まず、図６（ａ）に示すように、ダイシングテープ４に貼り付けられた半導体ウエハ１をチップマウンタ装置のウエハテーブル１２に搭載する。この半導体ウエハ１は個々のチップ２に個片化されている。
【００２９】
次に、チップ２の主面側をピックアップヘッド７で真空吸着し、突き上げ針２７で突き上げることにより、１個ずつチップ２をダイシングテープ４から引き剥がす。ダイシングテープ４から引き剥がされたチップ２は、ピックアップヘッド７に吸着、保持された状態で、ダイ移送ユニット８によってマウントステージ１０上に移動する。この時、ダイ反転ステージ９は、ピックアップヘッド７とマウントステージ１０とを結ぶ線上からずれた位置に移動している。
【００３０】
次に、図６（ｂ）に示すように、ピックアップヘッド７が下降して、マウントステージ１０にチップ２を搭載する。この時、チップ２の裏面がマウントステージ１０の上面と接する。
【００３１】
次に、図６（ｃ）に示すように、マウントステージ１０は、チップ２を保持した状態で、フレーム１３が設置されている所定位置まで移動する。この後、マウントヘッド１１が規定位置まで下降して、チップ２とフレーム１３とに対して荷重および熱などを付与することにより、チップ２をフレーム１３に圧着する。これにより、フレーム１３のチップ搭載領域にチップ２の主面が接して、チップ２が貼り付けられる。
【００３２】
その後、上記と同様の方法で前記ダイシングテープ４から引き剥がした別のチップ２をフレーム１３の別のチップ搭載領域に貼り付ける。
【００３３】
このようにして、ダイ反転ステージ９の反転機能の有効または無効の切り換えをすることによって、フェイスアップ式またはフェイスダウン式のチップマウントを行うことができる。
【００３４】
次に、フェイスアップ式でチップマウントしたダイボンディング工程以降のパッケージの製造方法の一例を簡単に説明する。
【００３５】
まず、図７に示すように、チップ２のボンディングパッド３とフレーム２１の配線２２とをＡｕワイヤ２３で接続する。Ａｕワイヤ２３の接続は、例えば超音波振動と熱圧着とを併用した周知のワイヤボンダを使用して行う。
【００３６】
次に、モールド金型（図示せず）を使ってフレーム２１の主面全体を一括して樹脂封止する。フレーム２１の主面を封止するモールド樹脂２４は、例えばシリカを分散させた熱硬化型エポキシ系樹脂からなる。
【００３７】
次に、フレーム２１の裏面の電極パッド２５に半田バンプ２６を接続する。半田バンプ２６の接続は、たとえば低融点のＰｂ−Ｓｎ共晶合金からなる半田ボールを電極パッド２５の表面に供給した後、半田ボールをリフローさせることによって行う。その後、フレーム２１をスクライブラインに沿って切断、個片化することにより、パッケージＰＫが完成する。
【００３８】
このように、本実施の形態によれば、チップマウンタ装置に、チップ２の主面と裏面とを反転できる機能を有するダイ反転ステージ９を備え、さらにダイ反転ステージ９の反転機能の有効または無効の切り換えを可能とすることにより、フェイスダウン式マウントおよびフェイスアップ式マウントの両方式を１台のチップマウンタ装置で行うことができる。さらに、マウントステージ１０およびマウントヘッド１１を加熱することができるので、両方式においてチップ２とフレーム１３の接着性を向上することができる。
【００３９】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の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で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００４０】
【発明の効果】
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以下のとおりである。
【００４１】
チップの主面と裏面とを反転できる機能を有するダイ反転ステージをチップマウンタ装置に備え、その反転機能を切り換えることによって、１台のチップマウンタ装置でフェイスアップ式マウントおよびフェイスダウン式マウントを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である半導体装置の製造方法に用いる半導体ウエハの平面図である。
【図２】本発明の実施の形態である半導体ウエハのダイシング工程を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態である半導体チップのダイボンディング工程で用いるチップマウンタ装置の全体の概略構成図である。
【図４】本発明の実施の形態である半導体チップのダイボンディング工程で用いるチップマウンタ装置の動作プロセスを説明する模式図を示す。
【図５】本発明の実施の形態である半導体チップのフェイスアップ式マウントを説明する模式図を示す。
【図６】本発明の実施の形態である半導体チップのフェイスダウン式マウントを説明する模式図を示す。
【図７】本発明の実施の形態である半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
１　半導体ウエハ
２　半導体チップ
２Ａ　チップ形成領域
３　ボンディングパッド
４　ダイシングテープ
５　キャリア治具
６　ダイヤモンドブレード
７　ピックアップヘッド
８　ダイ移送ユニット
９　ダイ反転ステージ
１０　マウントステージ
１１　マウントヘッド
１２　ウエハテーブル
１３　フレーム
１４　フレームストッカ
１５　フレームローダ
１６　プレベークユニット
１７　プレヒータ
１８　フレームクランパ
１９　ウエハカセットホルダ
２０　マガジンハンドラ
２１　フレーム
２２　配線
２３　Ａｕワイヤ
２４　モールド樹脂
２５　電極パッド
２６　半田バンプ
２７　突き上げ針
ＳＬ　スクライブライン
ＰＫ　パッケージ
【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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