(57)【要約】【課題】良好なボンディング工程を行うことにある。【解決手段】半導体装置の製造方法は、基板２０にボンディングステージ３０を接触させ、ボンディングツール４０によって加熱及び加圧することで、外周端部に電極１２が形成された半導体チップ１０を基板２０にフェースダウンボンディングすることを含み、ボンディングステージ３０は、ボンディング時に、半導体チップ１０の電極１２よりも内側の領域で基板２０から非接触になっている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にボンディングステージを接触させ、ボンディングツールによって加熱及び加圧することで、外周端部に電極が形成された半導体チップを前記基板にフェースダウンボンディングすることを含み、
前記ボンディングステージは、ボンディング時に、前記半導体チップの前記電極よりも内側の領域で前記基板から非接触になっている半導体装置の製造方法。
【請求項２】
基板にボンディングステージを接触させ、ボンディングツールによって加熱及び加圧することで、外周端部に電極が形成された半導体チップを前記基板にフェースダウンボンディングすることを含み、
前記ボンディングステージは、前記半導体チップの前記電極の領域で前記基板に接触する第１の部材と、前記半導体チップの前記電極よりも内側の領域で前記基板に接触する第２の部材と、を有し、
前記第２の部材は、前記第１の部材よりも熱が伝わりにくい半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の半導体製造方法において、
前記電極は、パッド及び前記パッド上のバンプを含み、
金属接合によって前記バンプを前記リードに電気的に接合する半導体装置の製造方法。
【請求項４】
基板に接触するボンディングステージと、
加熱及び加圧することで、外周端部に電極が形成された半導体チップを前記基板にフェースダウンボンディングするボンディングツールと、
を含み、
前記ボンディングステージは、ボンディング時に、前記半導体チップの前記電極よりも内側の領域で前記基板から非接触になるように形成されている半導体装置の製造装置。
【請求項５】
請求項４記載の半導体装置の製造装置において、
前記ボンディングステージは、前記半導体チップの前記電極の領域で高くなる凸部を有する半導体装置の製造装置。
【請求項６】
基板に接触するボンディングステージと、
加熱及び加圧することで、外周端部に電極が形成された半導体チップを前記基板にフェースダウンボンディングするボンディングツールと、
を含み、
前記ボンディングステージは、前記半導体チップの前記電極の領域で前記基板に接触する第１の部材と、前記半導体チップの前記電極よりも内側の領域で前記基板に接触する第２の部材と、を有し、
前記第２の部材は、前記第１の部材よりも熱が伝わりにくい半導体装置の製造装置。
【請求項７】
請求項４から請求項６のいずれかに記載の半導体装置の製造装置において、
前記ボンディングステージは、放熱性を向上させるために立体的に形成された部分を有する半導体装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
ＣＯＦ（Chip On Film）実装では、テープ状の基板をボンディングステージに接触させて、ボンディングツールで基板上の半導体チップを加圧する。ボンディングツールは、ボンディングステージよりも高温に加熱する。そのため、ボンディングツールの熱によってボンディングステージが設定温度以上に昇温してしまい、ボンディングステージに基板の成分（炭化物など）が異物として付着することがあった。特に、ボンディングステージのうち、半導体チップの中央部に対応する位置に異物が付着することが多かった。これによって、ボンディングステージの温度がばらついたり、ステージ面の平坦度が損なわれたりすることがあった。
【０００３】
本発明の目的は、良好なボンディング工程を行うことにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板にボンディングステージを接触させ、ボンディングツールによって加熱及び加圧することで、外周端部に電極が形成された半導体チップを前記基板にフェースダウンボンディングすることを含み、
前記ボンディングステージは、ボンディング時に、前記半導体チップの前記電極よりも内側の領域で前記基板から非接触になっている。本発明によれば、ボンディングステージは、ボンディング時に、半導体チップの電極よりも内側の領域で基板から非接触になっている。これによって、ボンディングステージに、基板の成分が異物として付着する量を少なくすることができる。すなわち、異物の蓄積を減らすことで、ボンディングステージの面の平坦度が損なわれるのを防止できる。
（２）本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板にボンディングステージを接触させ、ボンディングツールによって加熱及び加圧することで、外周端部に電極が形成された半導体チップを前記基板にフェースダウンボンディングすることを含み、
前記ボンディングステージは、前記半導体チップの前記電極の領域で前記基板に接触する第１の部材と、前記半導体チップの前記電極よりも内側の領域で前記基板に接触する第２の部材と、を有し、
前記第２の部材は、前記第１の部材よりも熱が伝わりにくい。本発明によれば、ボンディングステージの第２の部材は、第１の部材よりも熱が伝わりにくくなっている。したがって、第２の部材に、基板の成分が異物として付着する量を少なくすることができる。すなわち、異物の蓄積を減らすことで、ボンディングステージの面の平坦度が損なわれるのを防止できる。
（３）この半導体装置の製造方法において、
前記電極は、パッド及び前記パッド上のバンプを含み、
金属接合によって前記バンプを前記リードに電気的に接合してもよい。
（４）本発明に係る半導体装置の製造装置は、基板に接触するボンディングステージと、
加熱及び加圧することで、外周端部に電極が形成された半導体チップを前記基板にフェースダウンボンディングするボンディングツールと、
を含み、
前記ボンディングステージは、ボンディング時に、前記半導体チップの前記電極よりも内側の領域で前記基板から非接触になるように形成されている。本発明によれば、ボンディングステージは、ボンディング時に、半導体チップの電極よりも内側の領域で基板から非接触になるように形成されている。これによって、ボンディングステージに、基板の成分が異物として付着する量を少なくすることができる。すなわち、異物の蓄積を減らすことで、ボンディングステージの面の平坦度が損なわれるのを防止できる。
（５）この半導体装置の製造装置において、
前記ボンディングステージは、前記半導体チップの前記電極の領域で高くなる凸部を有してもよい。
（６）本発明に係る半導体装置の製造装置は、基板に接触するボンディングステージと、
加熱及び加圧することで、外周端部に電極が形成された半導体チップを前記基板にフェースダウンボンディングするボンディングツールと、
を含み、
前記ボンディングステージは、前記半導体チップの前記電極の領域で前記基板に接触する第１の部材と、前記半導体チップの前記電極よりも内側の領域で前記基板に接触する第２の部材と、を有し、
前記第２の部材は、前記第１の部材よりも熱が伝わりにくい。本発明によれば、ボンディングステージの第２の部材は、第１の部材よりも熱が伝わりにくくなっている。したがって、第２の部材に、基板の成分が異物として付着する量を少なくすることができる。すなわち、異物の蓄積を減らすことで、ボンディングステージの面の平坦度が損なわれるのを防止できる。
（７）この半導体装置の製造装置において、
前記ボンディングステージは、放熱性を向上させるために立体的に形成された部分を有してもよい。これによれば、ボンディングステージの放熱性を向上させることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【０００６】
（第１の実施の形態）
図１〜図４は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法及び製造装置を説明する図である。詳しくは、図１及び図２はボンディング工程を示す図であり、図３及び図４はボンディングステージを説明するための図である。本実施の形態では、半導体チップ１０を基板２０にフェースダウンボンディングする。
【０００７】
半導体チップ１０は、集積回路を内蔵したチップである。半導体チップ１０は、複数の電極１２を有する。例えば、半導体チップ１０に複数のパッド１４が形成されており、各パッド１４にバンプ１６が設けられている。この場合、電極１２は、パッド１４及びバンプ１６を含む。パッド１４はアルミニウム又は銅で形成してもよい。バンプ１６は、金で形成してもよく、リードとの金属接合を達成できる材料で形成されることが好ましい。バンプ１６は、例えば、ワイヤボンディング技術を適用したボールバンプであってもよいし、メッキ（電解又は無電解メッキ）処理によるメッキバンプであってもよい。なお、パッド１４の少なくとも中央部を除いて、図示しないパッシベーション膜（ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ポリイミド樹脂等）が形成されていてもよい。半導体チップ１０は、ベアチップであってもよいし、バンプ１６の下に応力緩和構造（例えばポリイミド樹脂等の樹脂からなる層）が設けられていてもよい。
【０００８】
複数の電極１２は、半導体チップ１０の外周端部に形成されている。複数の電極１２は、半導体チップ１０の少なくとも１つの辺に沿って、少なくとも１列に配列されてもよい。例えば、半導体チップ１０の外形が矩形（例えば長方形）をなす場合、図３に示すように、複数の電極１２は、半導体チップ１０の対向する２辺（例えば長辺）に沿って配列されてもよい。あるいは、図４に示すように、複数の電極１３は、半導体チップ１１の４辺（矩形の全部の辺）に沿って配列されてもよい。なお、半導体チップ１０の外形は限定されず、電極１２の配列も上述に限定されない。
【０００９】
基板２０の材料は、有機系又は無機系のいずれの材料であってもよく、これらの複合構造からなるものであってもよい。基板２０として、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又はポリイミド樹脂からなるフレキシブル基板を使用してもよい。あるいは、基板２０として、エポキシ樹脂からなるリジッド基板を使用してもよい。
【００１０】
本実施の形態では、基板２０は、ＣＯＦ（Chip On Film）用基板である。基板２０は、長尺状をなし、その長さ方向にリール・トゥ・リール搬送できるようになっている。その場合、基板２０には、複数の半導体チップ１０が実装される。
【００１１】
基板２０には、複数のリード２２が形成されている。複数のリード２２によって、基板２０に配線パターンが形成される。リード２２は、銅（Ｃｕ）、クローム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタンタングステン（Ｔｉ−Ｗ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケルバナジウム（ＮｉＶ）、タングステン（Ｗ）のうちのいずれかを積層して、あるいはいずれかの一層で形成することができる。リード２２は、ハンダ、スズ、金、ニッケルなどでメッキされていることが好ましい。共晶が作られるような金属メッキが施されていると、金属接合が達成されやすくて好ましい。なお、基板２０には、リード２２を覆う保護膜２６が形成されてもよい。保護膜２６は、絶縁性の材料で形成され、リード２２の接合部２４を避けて形成される。保護膜２６は、ソルダレジストとして使用してもよい。
【００１２】
基板２０をリール・トゥ・リール搬送する場合には、基板２０をコマ送り（一定ピッチで送出）して、半導体チップ１０のいずれかのボンディング領域をボンディングステージ３０及びボンディングツール４０の位置に搬送する。このとき、ボンディングステージ３０及びボンディングツール４０は、基板２０から離して待機させておく。
【００１３】
ここで、本実施の形態に係る半導体装置の製造装置を説明する。この半導体装置の製造装置は、ボンディングステージ３０及びボンディングツール４０を含む。
【００１４】
ボンディングステージ３０は、基板２０に、リード２２の接合部２４を支持するように接触する。詳しくは、基板２０には、一方の面にリード２２が形成され、他方の面のリード２２の接合部２４と重なる領域に、ボンディングステージ３０を接触させる。そして、ボンディングステージ３０は、ボンディング時に、半導体チップ１０の電極１２よりも内側の領域（例えば半導体チップの中央部）で基板２０から非接触になるように形成されている。例えば、図２に示すように、ボンディングステージ３０は、半導体チップ１０の電極１２の領域で高くなる凸部３４を有してもよい。図３に示すように、凸部３４の上端面（図３の２点鎖線で囲まれた範囲）は、辺ごとに配列された一群の電極１２の配列方向に長くなるようになっていてもよい。変形例として、図４に示すように、凸部３５の上端面（図４の２点鎖線で囲まれた範囲）は、各辺に配列された電極１３に従って、半導体チップ１０の中央部を囲むようになっていてもよい。すなわち、ボンディングステージ３０の基板２０を向く面は、外周端部が（額縁状に）立ち上げ形成されている。凸部３４，３５の上端面は、ボンディングステージ３０の基板２０との接触面となる。
【００１５】
あるいは、ボンディングステージ３０は、半導体チップ１０の電極１２よりも内側の領域で窪む凹部３２を有するということもできる。凹部３２は、溝になっていてもよいし（図３参照）、周囲が立ち上がる穴になっていてもよい（図４参照）。
【００１６】
ボンディングステージ３０は、放熱性を向上させるために立体的に形成された部分３６を有してもよい。例えば、図２に示すように、ボンディングステージの側面（例えば周囲の全ての側面）に複数の横溝が形成されていてもよい。こうすることで、ボンディングステージ３０の表面積が大きくなるので、放熱性を向上させることができる。なお、ボンディングステージ３０は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）で形成されてもよい。ボンディングステージ３０は、ヒータを内蔵して、加熱できるようになっていてもよい。
【００１７】
ボンディングツール４０は、半導体チップ１０の電極１２とは反対側の面を押圧する。ボンディングツール４０の押圧面は、半導体チップ１０の外形よりも大きくてもよい。ボンディングツール４０の押圧面は、平坦な面であることが好ましい。ボンディングツール４０は、少なくとも半導体チップ１０と接触する部分がセラミックで形成されてもよい。ボンディングツール４０は、ヒータを内蔵しており、半導体チップ１０（詳しくは電極１２及びリード２２の接合部２４）を加熱できるようになっている。
【００１８】
以上の製造装置を使用して、ボンディング工程を行う。ボンディング工程では、図１に示すように、基板２０の下降に待機させておいたボンディングステージ３０を上昇させ、基板２０の上昇に待機させておいたボンディングツール４０を下降させる。言い換えれば、基板２０をボンディングステージ３０に配置し、ボンディングツール４０によって半導体チップ１０を基板２０上に加圧する。
【００１９】
ボンディングステージ３０及びボンディングツール４０は、加熱してもよい。詳しくは、ボンディングツール４０をボンディングステージ３０よりも高温に加熱してもよい。例えば、ボンディングステージ３０を１００〜１５０℃程度に加熱し、ボンディングツール４０を４００〜５００℃程度に加熱する。
【００２０】
図４に示すように、ボンディングツール４０によって、半導体チップ１０を基板２０に向けて加圧する。このとき、ボンディングステージ３０は、ボンディング時に、半導体チップ１０の電極１２よりも内側の領域（例えば半導体チップの中央部）で基板２０から非接触となっている。言い換えれば、図３に示すように、ボンディングツール３０の凸部３４の上端面が、電極１２及びリード２２の接合部２４の領域で、基板２０に接触している。
【００２１】
電極１２（詳しくはバンプ１６）と、リード２２の接合部２４と、の電気的な接合の形態は、熱圧着による接合（Ａｕ−Ａｕ接合）及び共晶接合（Ａｕ−Ｓｎ、Ａｕ−ハンダ接合）などの金属接合を適用してもよい。金属接合では、ボンディングツール４０を高温（例えば４００〜５００℃程度）に加熱するので、その熱によって、ボンディングステージ３０を設定温度以上に温度上昇させないことが重要である。
【００２２】
本実施の形態によれば、ボンディングステージ３０は、ボンディング時に、半導体チップ１０の電極１２よりも内側の領域で基板２０から非接触になっている。これによって、ボンディングステージ３０に、基板２０の成分が異物として付着する量を少なくすることができる。すなわち、異物の蓄積を減らすことで、ボンディングステージ３０の面の平坦度が損なわれるのを防止できる。また、ボンディングステージ３０に異物が付着するのを防止できるので、ボンディングステージ３０の定期的なクリーニング及び部品交換を省略することができる。
【００２３】
さらに、ボンディングステージ３０は部分的に基板２０から離れているので、ボンディングツール４０の熱によって、ボンディングステージ３０が設定温度（例えば１００〜１５０℃程度）以上に温度上昇するのを防止できる。したがって、ボンディングステージ３０の温度コントロールを正確にするとともに、部分的に温度がばらつくこともなくなる。また、ボンディングステージ３０によって、基板２０を加熱しすぎることがないので、例えば基板２０が熱膨張することでリード２２のピッチが許容範囲を超えて大きくなるのを防止することができる。
【００２４】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法及び製造装置を説明する図である。本実施の形態では、ボンディングステージ１３０の構成が上述と異なっている。なお、本実施の形態では、上述の実施の形態で説明した内容を可能な限り適用することができる。
【００２５】
ボンディングステージ１３０は、半導体チップ１０の電極１２の領域で基板２０に接触する第１の部材１３１と、半導体チップ１０の電極１２よりも内側の領域（例えば半導体チップの中央部）で基板２０に接触する第２の部材１３２と、を有する。第１の部材１３１は、凸部１３４の上端面によって基板２０に接触している。凸部１３４の詳細な説明は上述を参照することができる。
【００２６】
第２の部材１３２は、第１の部材１３１よりも熱が伝わりにくくなっている。第１の部材１３１は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）で形成されてもよい。第２の部材１３２は、例えば、ガラス（石英）又はステライト（商標名）で形成されてもよい。第２の部材１３２は、凸部１３１によって窪む凹部に埋め込まれている。第２の部材１３２の上面（基板を向く面）は、凸部１３４の上端面と面一になっていることが好ましい。なお、ボンディングステージ１３０は、放熱性を向上させるために立体的に形成された部分１３６を有してもよい。
【００２７】
本実施の形態によれば、ボンディングステージ１３０の第２の部材１３２は、第１の部材１３１よりも熱が伝わりにくくなっている。したがって、第２の部材１３２に、基板２０の成分が異物として付着する量を少なくすることができる。すなわち、異物の蓄積を減らすことで、ボンディングステージ１３０の面の平坦度が損なわれるのを防止できる。なお、本実施の形態の他の効果は、上述の実施の形態で説明した通りである。
【００２８】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法及び製造装置を説明する図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法及び製造装置を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法及び製造装置を説明する図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置の製造方法及び製造装置を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法及び製造装置を説明する図である。
【符号の説明】
１０，１１  半導体チップ、  １２，１３  電極、  １４  パッド、  １６  バンプ、  ２０  基板、  ２２  リード、  ２４  接合部、  ３０  ボンディングステージ、  ３４，３５  凸部、  ４０  ボンディングツール、  １３０  ボンディングステージ、  １３１  第１の部材、  １３２  第２の部材、  １３４  凸部
【図１】
2004207295.tif 000003
【図２】
2004207295.tif 000004
【図３】
2004207295.tif 000005
【図４】
2004207295.tif 000006
【図５】
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