(57)【要約】【課題】  従来のＴＣＰやＣＯＦのボンディング工程を活用し、ウェハレベルで簡単に形成可能な小型の半導体装置を提供する【解決手段】  半導体ウェハ１０と、半導体ウェハ１０の各半導体チップ領域に対応して、複数の配線領域が形成されたフレキシブル配線基板２０とを、所定の間隔を隔てて平行になるようにボンディング装置に搭載する。  次に、従来のＴＣＰやＣＯＦのボンディングと同様に、所定の温度に加熱された加圧ツール４４を下方に駆動し、フレキシブル配線基板２０を半導体ウェハ１０に所定時間加圧する。半導体ウェハ１０とフレキシブル配線基板２０との間には隙間が設けられているが、フレキシブル配線基板２０が、その可撓性によって撓むことで、加圧ツール４４の下方にある電極１５にリード３２が加圧されて熱圧力接合される。一方、加圧ツール４４で直接加圧されない隣接する半導体チップ領域の電極１５は、その上方にあるリード３２に接触することはない。【選択図】  図８
2005116806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極を備えた半導体チップ領域が複数形成された半導体ウェハと、複数のリードを備えた複数の配線領域が前記複数の半導体チップ領域と同一のピッチで形成されたフレキシブル配線基板とを、前記電極と前記リードとが対向するように位置合わせする工程と、
前記電極と前記リードとを接合する工程と、
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２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、前記電極と前記リードとを接合する工程は、少なくとも１つの前記半導体チップ領域の前記電極と前記リードとを接合する工程を、前記半導体ウェハの全面に渡って複数回繰り返すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、前記電極と前記リードとを接合する工程は、前記半導体ウェハと前記フレキシブル配線基板との間に隙間を設けた状態で、前記フレキシブル配線基板の、少なくとも１つの前記半導体チップ領域上の部位を加圧する工程を、前記半導体ウェハの全面に渡って複数回繰り返すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、前記電極と前記リードとを接合した後に、前記半導体ウェハと前記フレキシブル配線基板との間に封止樹脂を注入する工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置の製造方法において、前記封止樹脂を注入する工程は、前記フレキシブル配線基板に設けられた孔から前記封止樹脂を注入することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置の製造方法において、前記フレキシブル配線基板上に設けられた前記孔は、前記半導体ウェハ上に形成されたスクライブラインに対向する位置に形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体ウェハと前記フレキシブル配線基板とを位置合わせする工程は、前記半導体ウェハ上に形成された位置合わせマークと、前記フレキシブル配線基板上に形成された位置合わせマークとで位置を合わせることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体ウェハ上に形成された位置合わせマークは、前記スクライブライン上に形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体ウェハと前記フレキシブル配線基板とを位置合わせする工程は、前記半導体ウェハ上のスクライブラインと、前記フレキシブル配線基板上に形成された位置合わせマークとで位置を合わせることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、前記フレキシブル配線基板は光透過性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１１】
請求項１０に記載の半導体装置の製造方法において、前記電極と前記リードとの接合状態を、ウェハ状のまま前記フレキシブル配線基板を透過して検査する工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の半導体装置の製造方法において、前記封止樹脂を注入後に、封止樹脂の注入状態を、ウェハ状のまま前記フレキシブル配線基板を透過して検査する工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の半導体装置の製造方法において、前記検査をする工程は、可視光以外の光であって、前記フレキシブル配線基板に対し光透過性を有する光を用いて行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、前記位置合わせをする工程は、可視光以外の光であって、前記フレキシブル配線基板に対し光透過性を有する光を用いて行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、前記電極と前記リードとを接合する工程の後に、ウェハ状のまま電気特性を検査する工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、接合された前記半導体ウェハと前記フレキシブル配線基板とを、ダイシングによって同時に切断し、個々の半導体装置に分割する工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法を用いて製造されたウェハ状半導体装置であって、前記半導体ウェハと前記フレキシブル配線基板とが、前記電極と前記リードとの接合を介して貼り合わされたことを特徴とするウェハ状半導体装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のウェハ状半導体装置であって、前記半導体ウェハと前記フレキシブル配線基板とが、前記電極と前記リードとの接合を介して貼り合わされるとともに、前記半導体ウェハと前記フレキシブル配線基板との間に封止樹脂が注入されたことを特徴とするウェハ状半導体装置。
【請求項１９】
請求項１６に記載の半導体装置の製造方法を用いて製造された半導体装置であって、接合された前記半導体ウェハと前記フレキシブル配線基板とが、ダイシングによって同時に切断されて、個々に分割されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２０】
複数の電極を備えた半導体チップと、複数のリードを備えたフレキシブル配線基板とを有する半導体装置において、前記フレキシブル配線基板は、封止樹脂を注入するための孔を備えていることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、ウェハ状半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、薄型化や小型化に適した半導体パッケージの製造方法として、半導体チップをテープキャリアのインナーリードにギャングボンディングしてＴＣＰ（Tape Carrier Package）を製造するＴＡＢ（Tape Automated Bonding）方式や、ＣＯＦ（Chip On Film）に代表されるように、半導体チップをフレキシブル配線基板等に直接又はＡＣＦ（異方性導電フィルム）を介して接合するフリップチップ方式が広く用いられている。ＴＡＢ方式は、半導体パッケージに対する薄型化への要求から古くから採用されているが、回路基板等との接続のために、半導体チップの外側にアウタリードを必要とするため、小型化には限界があった。また、近年採用されているＣＯＦ等のフリップチップ方式は、半導体チップをベアチップのままフレキシブル配線基板等に搭載する技術であり、薄型化とともに小型化の要求を満足することができる。しかし、これまで各種パッケージの半導体装置や電子部品を回路基板に搭載してきた製造メーカにとっては、パッケージされていないベアチップを取り扱うことになるため、細心の注意を要するほか、ＣＯＦ実装をするための専用の装置を導入しなければならなかった。
【０００３】
近年、これらの課題を解決する技術として、ＣＳＰ（Chip Scale/Size Package）の採用が始まっている。ＣＳＰは外形サイズがベアチップとほぼ同等であるうえ、外部接続端子は半導体チップのパッド上に限られず、半導体チップの全面に分散して配置され、さらにその上に半田バンプや半田ボール等が形成されているため、通常のリフロー炉で回路基板に実装することが可能である。さらに、ウェハレベルでパッケージングした後にダイシングして分割されるウェハレベルＣＳＰは、小型であること、回路基板への実装が容易であることに加え、ウェハレベルで効率的にパッケージングが可能である点で注目を集めている（例えば特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１０２４６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、ウェハレベルＣＳＰは、その形成に半導体プロセスを用いるため、そのパッケージングを行う製造メーカが十分な量産能力を備えるためには、膨大な投資が必要になってしまうという問題を有している。
【０００６】
本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、従来のＴＣＰやＣＯＦのボンディング工程を活用し、ウェハレベルで簡単に形成可能な小型の半導体装置、ウェハ状半導体装置及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の半導体装置の製造方法は、複数の電極を備えた半導体チップ領域が複数形成された半導体ウェハと、複数のリードを備えた複数の配線領域が前記複数の半導体チップ領域と同一のピッチで形成されたフレキシブル配線基板とを、前記電極と前記リードとが対向するように位置合わせする工程と、前記電極と前記リードとを接合する工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
これによれば、半導体装置を、従来のＴＣＰやＣＯＦのボンディング工程を活用してウェハレベルで形成することができるため、小型で安価な半導体装置を、少ない投資で製造することが可能となる。
【０００９】
さらに、これによれば、可撓性を有するフレキシブル配線基板を用いているため、例えば、１枚の半導体ウェハに１枚の配線基板を重ね合わせた状態でも、１つの半導体チップ領域ごとに加圧することが可能となる。また、リジッドな配線基板では問題となる基板の反りによる剥離力が非常に小さいため、１枚の半導体ウェハに大判の配線基板を貼り合わせることが可能となる。
【００１０】
この半導体装置の製造方法において、前記電極と前記リードとを接合する工程は、少なくとも１つの前記半導体チップ領域の前記電極と前記リードとを接合する工程を、前記半導体ウェハの全面に渡って複数回繰り返してもよい。
【００１１】
これによれば、多数の半導体チップ領域を有する１枚の半導体ウェハに対して、複数回に分けて接合を行うため、１度の接合で加圧する面積はさほど大きくなくてよい。そのため、加圧ツールの圧力分布（平坦度）や温度分布のムラによる影響を最小限に抑えることが可能となる。
【００１２】
この半導体装置の製造方法において、前記電極と前記リードとを接合する工程は、前記半導体ウェハと前記フレキシブル配線基板との間に隙間を設けた状態で、前記フレキシブル配線基板の、少なくとも１つの前記半導体チップ領域上の部位を加圧する工程を、前記半導体ウェハの全面に渡って複数回繰り返してもよい。
【００１３】
これによれば、半導体ウェハ上のまだ加圧されていない領域がフレキシブル配線基板に接触することがなくなるため、加圧ツールの熱がフレキシブル配線基板を通じて、半導体ウェハ上のまだ加圧されていない領域へ伝わるのを抑えることが可能となる。この結果、加圧ツールの熱が半導体ウェハに与えるダメージを最小限に抑えることができるうえ、加圧ツールの温度管理が容易になる。
【００１４】
この半導体装置の製造方法において、前記電極と前記リードとを接合した後に、前記半導体ウェハと前記フレキシブル配線基板との間に封止樹脂を注入する工程を備えてもよい。
【００１５】
これによれば、半導体ウェハとフレキシブル配線基板との間に封止樹脂を注入するため、半導体チップ領域の表面を保護するとともに、電極とリードの接合を補強することが可能となる。さらに、封止樹脂として遮光性を有する樹脂を用いれば、半導体チップ領域の表面を遮光することが可能となる。
【００１６】
さらに、これによれば、封止樹脂をウェハレベルで注入しているため、ダイシングによって切断された個々の半導体装置に対して、個別に封止樹脂を注入する工程を省略することが可能となり、製造時間の短縮とコストの削減が可能となる。
【００１７】
この半導体装置の製造方法において、前記封止樹脂を注入する工程は、前記フレキシブル配線基板に設けられた孔から前記封止樹脂を注入するようにしてもよい。
【００１８】
これによれば、フレキシブル配線基板に、封止樹脂を注入するための孔が形成されているため、この孔から封止樹脂を注入することにより、ウェハレベルでフレキシブル配線基板が貼り付けられた状態でも、半導体チップ領域の表面を確実に封止することが可能となる。
【００１９】
この半導体装置の製造方法において、前記フレキシブル配線基板上に設けられた前記孔は、前記半導体ウェハ上に形成されたスクライブラインに対向する位置に形成されていてもよい。
【００２０】
これによれば、フレキシブル配線基板の封止樹脂を注入するための孔が、半導体ウェハとフレキシブル配線基板とを位置合わせした状態で、スクライブラインに対向する位置に設けられている。このため、ダイシングで切断した後に残る領域には孔が存在しないため、フレキシブル配線基板上の配線や接続端子を形成する位置が、孔によって制限されることがなくなる。
【００２１】
この半導体装置の製造方法において、前記半導体ウェハと前記フレキシブル配線基板とを位置合わせする工程は、前記半導体ウェハ上に形成された位置合わせマークと、前記フレキシブル配線基板上に形成された位置合わせマークとで位置を合わせてもよい。
【００２２】
これによれば、半導体ウェハ上及びフレキシブル配線基板上に、フォトリソグラフィ等によって位置合わせマークが形成されているため、これらを重ね合わせて位置合わせすることにより正確な位置合わせが可能となる。
【００２３】
この半導体装置の製造方法において、前記半導体ウェハ上に形成された位置合わせマークは、前記スクライブライン上に形成されていてもよい。
【００２４】
半導体ウェハ上で、スクライブラインと半導体チップ領域とを除いた領域に位置合わせマークを形成するには、半導体ウェハの全面を一括で露光する場合は問題とならないが、ステッパによって繰り返し露光を行う場合には、チップパターンの露光とは別に、位置合わせマークを露光するための工程が必要となる。しかし、この製造方法よれば、半導体ウェハ上の位置合わせマークがスクライブライン上にあるため、ステッパにより露光する場合でも、単純な繰り返し露光によって、チップパターン及び位置合わせマークの形成が可能となる。
【００２５】
この半導体装置の製造方法において、前記半導体ウェハと前記フレキシブル配線基板とを位置合わせする工程は、前記半導体ウェハ上のスクライブラインと、前記フレキシブル配線基板上に形成された位置合わせマークとで位置を合わせてもよい。
【００２６】
これによれば、位置合わせにスクライブラインそのものを用いるため、半導体ウェハ上には位置合わせマークを備える必要がない。このため、ステッパにより露光する場合でも簡単にパターン形成が可能となるうえ、様々な用途に使用されるスクライブライン上の領域を他の用途に有効に活用することが可能となる。
【００２７】
この半導体装置の製造方法において、前記フレキシブル配線基板は光透過性を有していてもよい。
【００２８】
これによれば、フレキシブル配線基板が光透過性を有するため、半導体ウェハ上の位置合わせマークをフレキシブル配線基板を通して認識することが可能となり、半導体ウェハとフレキシブル配線基板の位置合わせを容易に行うことが可能となる。
【００２９】
この半導体装置の製造方法において、前記電極と前記リードとの接合状態を、ウェハ状のまま前記フレキシブル配線基板を透過して検査する工程を備えてもよい。
【００３０】
これによれば、光透過性を有するフレキシブル配線基板を通して、ウェハ状のまま電極とリードの接合状態を検査するため、位置ずれ等の不良を効率よく発見することが可能となる。
【００３１】
この半導体装置の製造方法において、前記封止樹脂を注入後に、封止樹脂の注入状態を、ウェハ状のまま前記フレキシブル配線基板を透過して検査する工程を備えてもよい。
【００３２】
これによれば、光透過性を有するフレキシブル配線基板を通して、ウェハ状のまま封止樹脂の注入状態を検査するため、異物や気泡の混入等の不良を効率よく発見することが可能となる。
【００３３】
この半導体装置の製造方法において、前記検査をする工程は、可視光以外の光であって、前記フレキシブル配線基板に対し光透過性を有する光を用いて行ってもよい。
【００３４】
これによれば、フレキシブル配線基板のベースフィルムが厚い場合や濃い着色がなされている場合等で、可視光の光透過性が十分でない場合にも、電極とリードの接合状態や、封止樹脂の注入状態を検査することが可能となる。
【００３５】
この半導体装置の製造方法において、前記位置合わせをする工程は、可視光以外の光であって、前記フレキシブル配線基板に対し光透過性を有する光を用いて行ってもよい。
【００３６】
これによれば、フレキシブル配線基板のベースフィルムが厚い場合や濃い着色がなされている場合等で、可視光の光透過性が十分でない場合にも、半導体ウェハ及びフレキシブル配線基板に形成された位置合わせマークを認識することが可能となる。
【００３７】
この半導体装置の製造方法において、前記電極と前記リードとを接合する工程の後に、ウェハ状のまま電気特性を検査する工程を備えてもよい。
【００３８】
これによれば、ウェハ状のまま電気特性を検査するため、１回で複数の半導体チップ領域に対して検査用プローブを接触させることが可能となる。そのため、ダイシングにより個片となった半導体装置の各々を検査のためにピックアップしたり、各半導体装置に検査用プローブを接触させたりする工程を簡略化することが可能となる。
【００３９】
この半導体装置の製造方法において、接合された前記半導体ウェハと前記フレキシブル配線基板とを、ダイシングにより同時に切断し、個々の半導体装置に分割する工程を備えてもよい。
【００４０】
これによれば、半導体ウェハとフレキシブル配線基板とを同時に切断するため、フレキシブル配線基板のみを切断する工程を省略すること可能となり、製造時間の短縮とコストの削減が可能となる。
【００４１】
本発明のウェハ状半導体装置は、先に記載の半導体装置の製造方法を用いて製造されたウェハ状半導体装置であって、前記半導体ウェハと前記フレキシブル配線基板とが、前記電極と前記リードとの接合を介して貼り合わされたことを特徴とする。
【００４２】
これによれば、半導体ウェハとフレキシブル配線板を重ね合わせて、従来のＴＣＰやＣＯＦのボンディング工程を活用してウェハレベルでボンディングをしているため、この後にダイシングで切断することにより、小型で安価な半導体装置を得ることが可能となる。
【００４３】
このウェハ状半導体装置において、前記半導体ウェハと前記フレキシブル配線基板とが、前記電極と前記リードとの接合を介して貼り合わされるとともに、前記半導体ウェハと前記フレキシブル配線基板との間に封止樹脂が注入されていてもよい。
【００４４】
これによれば、半導体ウェハとフレキシブル配線基板との間に封止樹脂が注入されているため、半導体チップの表面を保護するとともに、電極とリードの接合を補強することが可能となる。さらに、封止樹脂として遮光性を有する樹脂を用いれば、半導体チップ表面を遮光することが可能となる。
【００４５】
本発明の半導体装置は、先に記載の半導体装置の製造方法を用いて製造された半導体装置であって、接合された前記半導体ウェハと前記フレキシブル配線基板とが、ダイシングによって同時に切断されて、個々に分割されたことを特徴とする。
【００４６】
これによれば、半導体ウェハとフレキシブル配線基板とが同時に切断されているため、フレキシブル配線基板のみを切断する工程が省略されているうえ、パッケージ表面の面積は半導体チップ表面の面積と同一となる。そのため、この半導体装置の小型化、低価格化が可能となり、さらに、この半導体装置を備える機器の小型化、低価格化が可能となる。
【００４７】
本発明の半導体装置は、複数の電極を備えた半導体チップと、複数のリードを備えたフレキシブル配線基板とを有する半導体装置において、前記フレキシブル配線基板は、封止樹脂を注入するための孔を備えていることを特徴とする。
【００４８】
これによれば、フレキシブル配線基板に封止樹脂を注入するための孔が形成されているため、この孔から注入された封止樹脂によって、半導体チップの表面を確実に封止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に示す実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の内容を何ら限定するものではない。また、以下に示す構成のすべてが、特許請求の範囲に記載された発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００５０】
本発明に係る半導体ウェハを、図１及び図２を用いて説明する。図１は、半導体ウェハの平面図であり、図２は、その要部の拡大平面図である。
【００５１】
図１及び図２に示すように、半導体ウェハ１０は、チップパターンが露光された有効な半導体チップ領域１１を複数有しており、各半導体チップ領域１１の境界には、スクライブライン１２が形成されている。また、半導体ウェハ１０の外周近傍で、スクライブライン１２と半導体チップ領域１１とを除いた領域１３の４ヶ所には、Ａ×Ｂの寸法を有する長方形の位置合わせマーク１４が形成されている。ここで、この位置合わせマーク１４は、半導体ウェハ１０と後述するフレキシブル配線基板２０との位置合わせに用いるものであるが、複数層のチップパターンを露光する際に位置を合わせるための位置合わせマークと兼用することも可能である。各半導体チップ領域１１上には、Ａｌ等からなるパッド上にＡｕ等からなるバンプを有する複数の電極１５が２列に形成されている。なお、本実施形態では、電極１５はバンプを有しているが、後述するフレキシブル配線基板２０と接続ができるものであれば、この形態に限定されない。
【００５２】
次に、本発明に係るフレキシブル配線基板を、図３〜図５を用いて説明する。図３は、両面がパターニングされたフレキシブル配線基板の平面図であり、半導体ウェハ１０と対向する面（以下、ウェハ対向面２１ａという）を示している。図４は、その要部の拡大平面図であり、図５は、これをウェハ対向面の反対面（以下、外部接続面２１ｂという）から見た拡大平面図である。
【００５３】
図３に示すように、フレキシブル配線基板２０は、半導体ウェハ１０と同程度の大きさのベースフィルム２１を有している。ベースフィルム２１は、厚さ１０μｍ〜１２５μｍ程度のポリイミドフィルム等からなっており、可撓性を有するとともに光透過性を有している。また、ベースフィルム２１には、半導体ウェハ１０の各半導体チップ領域１１に対応して、複数の配線領域２２が形成されている。
【００５４】
また、半導体ウェハ１０上に形成された位置合わせマーク１４に対応して、フレキシブル配線基板２０のウェハ対向面２１ａ上にも、枠状にパターニングされた位置合わせマーク２３が形成されている。ここで、枠の内側は長方形形状をしており、その寸法は、半導体ウェハ１０上の位置合わせマーク１４とほぼ同一（Ａ×Ｂ）になっている（図４参照）。
【００５５】
図４に示すように、各配線領域２２には、複数の配線３１がパターニングにより形成されており、各配線３１の一端は、半導体ウェハ１０上の電極１５に接続するためのリード３２を形成している。また、各配線３１の他端は、スルーホール３３に接続されており、スルーホール３３を介して、フレキシブル配線基板２０の外部接続面２１ｂにＣｕ等の金属箔がパターニングされて形成された接続端子３４（図５参照）に導通している。接続端子３４は４列ずつ形成されており、２列ずつ形成された半導体ウェハ１０上の電極１５より端子ピッチは広くなっている。また、図４に示すように、ウェハ対向面２１ａの配線３１上で、リード３２以外の領域には、必要に応じて絶縁膜３５が形成されている。同様に、図５に示すように、外部接続面２１ｂの接続端子３４の周辺には、絶縁膜３６が形成されている。なお、露出しているリード３２や接続端子３４の表面は、Ａｕ等のメッキ処理が施されている。また、各配線領域２２（図４参照）の略中央部には、フレキシブル配線基板２０の表裏を貫通する孔としてのスリット３７が形成されている。
【００５６】
次に、上記のように構成された半導体ウェハ１０及びフレキシブル配線基板２０を接合して、半導体装置を製造する方法を、図６〜図９を用いて説明する。図６は、半導体ウェハ１０とフレキシブル配線基板２０との熱圧力接合を行うボンディング装置の構成を示す模式図であり、図７は、半導体ウェハ１０とフレキシブル配線基板２０とを重ね合わせた状態を示す平面拡大図である。また、図８（ａ）〜（ｂ）及び図９（ｃ）〜（ｅ）は、半導体装置の製造方法を示す模式断面図である。
【００５７】
図６に示すように、このボンディング装置４０は、従来のＴＣＰやＣＯＦのボンディング装置と類似の構成を有している。ボンディング装置４０は、半導体ウェハ１０を載置する加熱ステージ４１と、フレキシブル配線基板２０を支持する支持部４２とを備えており、加熱ステージ４１は、ＸＹＺの各方向に移動可能であるうえ、θ方向に回転可能になっている。加熱ステージ４１の上方には、位置合わせマーク１４，２３を撮像する認識カメラ４３と、加圧ツール４４をＺ方向に駆動させる加圧部４５が備えられている。加圧ツール４４の底面は、半導体ウェハ１０上の１つの半導体チップ領域１１とほぼ同じ大きさであり、１度に１つの半導体チップ領域１１を熱圧着できるようになっている。また、ボンディング装置４０には、各種動作を制御する制御部４６が備えられており、加熱ステージ４１や加圧部４５の制御や、認識カメラ４３が撮像した画像処理等を行う。
【００５８】
このボンディング装置４０で熱圧力接合をするには、まず、半導体ウェハ１０を加熱ステージ４１上に水平に載置して、フレキシブル配線基板２０のウェハ対向面２１ａが半導体ウェハ１０に対向するよう支持部４２によってフレキシブル配線基板２０の外周部を支持する。次いで、フレキシブル配線基板２０が、半導体ウェハ１０と所定の間隔を隔てて平行になるよう、加熱ステージ４１をＺ方向に移動させる。
【００５９】
次に、半導体ウェハ１０の各電極１５と、これに対応するフレキシブル配線基板２０の各リード３２とが、適切に対向するように位置合わせを行う。この位置合わせは、ボンディング装置４０に備えられた認識カメラ４３及び制御部４６による画像認識によって行われる。認識カメラ４３は、図７に示すように、フレキシブル配線基板２０の外部接続面２１ｂ側から、光透過性を有するベースフィルム２１を通して、ウェハ対向面２１ａ側に形成された位置合わせマーク２３及び半導体ウェハ１０上に形成された位置合わせマーク１４を撮像する。そして、制御部４６は、半導体ウェハ１０を水平に維持したまま、加熱ステージ４１をＸＹ方向に移動したり、θ方向に回転したりして、半導体ウェハ１０上にある位置合わせマーク１４がフレキシブル配線基板２０上にある枠状の位置合わせマーク２３の内側に位置するよう調整する。これにより位置合わせが完了し、図８（ａ）に示した状態となる。なお、半導体ウェハ１０とフレキシブル配線基板２０には、それぞれ４つの位置合わせマーク１４，２３を設けているが、本実施形態では、そのうちの対角線上にある２つの位置合わせマークを合わせることで位置合わせを行っている。
【００６０】
次に、図８（ｂ）に示すように、従来のＴＣＰやＣＯＦのボンディングと同様に、所定の温度に加熱された加圧ツール４４を反Ｚ方向に駆動し、フレキシブル配線基板２０を半導体ウェハ１０に所定時間加圧する。半導体ウェハ１０とフレキシブル配線基板２０との間には隙間が設けられているが、フレキシブル配線基板２０が、その可撓性によって撓むことで、加圧ツール４４の下方にある電極１５にリード３２が加圧されて熱圧力接合される。一方、加圧ツール４４で直接加圧されない隣接する半導体チップ領域１１の電極１５は、その上方にあるリード３２に接触することはない。このようにして、すべての半導体チップ領域１１上を加圧することにより、図９（ｃ）に示すようなウェハ状半導体装置Ｗが形成される。
【００６１】
次に、このウェハ状半導体装置Ｗに対して、ディスペンサを備えた封止装置で封止樹脂の注入を行う。図９（ｃ）に示すように、フレキシブル配線基板２０に形成されたスリット３７に対して、封止樹脂５１が収容されたシリンジ５２の先端から図示しないディスペンサによってエポキシ樹脂等の封止樹脂５１を注入する。注入された封止樹脂５１は、毛管力によって半導体ウェハ１０とフレキシブル配線基板２０との隙間の広い範囲に行き渡る。他の領域のスリット３７に対しても同様に封止樹脂５１の注入を行い、すべての半導体チップ領域１１に封止樹脂が行き渡るまで繰り返すことで、図９（ｄ）に示すように、ウェハ状半導体装置Ｗは封止樹脂５１によって封止される。また、フレキシブル配線基板２０の接続端子３４上には、必要に応じて半田ボール６１を形成する。
【００６２】
次に、ウェハ状半導体装置Ｗ上のすべての接続端子３４に、図示しない検査用プローブを１度に接触させ、半導体チップ領域１１ごとに電気特性の検査を行う。検査によって不良と判定された半導体チップ領域１１は、フレキシブル配線基板２０の外部接続面２１ｂ上にマーキング等が付されることによって識別される。なお、この検査は、一度に１つ又は複数の半導体チップ領域１１ごとにプローブを接触させて行ってもよい。また、接続端子３４上に半田ボール６１を形成する場合の検査は、半田ボール６１の形成前後のいずれの状態で行ってもよい。
【００６３】
次いで、図７で示したように、光透過性を有するフレキシブル配線基板２０を通して、電極１５とリード３２との接合状態及び封止樹脂５１の注入状態等を確認する外観検査を行う。これにより、電極１５とリード３２との位置ずれや、封止樹脂５１内に存在する異物や気泡等を検出する。検査によって不良と判定された半導体チップ領域１１は、フレキシブル配線基板２０の外部接続面２１ｂ上にマーキング等が付されることによって識別される。
【００６４】
最後に、ダイシング装置によって、半導体ウェハ１０とフレキシブル配線基板２０とを同時に切断し、図９（ｅ）に示すように、チップ状の半導体装置Ｃが形成される。なお、本実施形態では、ダイシングの際の位置決めは、フレキシブル配線基板２０のウェハ対向面２１ａに形成された位置合わせマーク２３を透過して認識することで行われる。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、以下の効果を得ることができる。
【００６６】
（１）本実施形態によれば、半導体装置Ｃを、従来のＴＣＰやＣＯＦのボンディング工程を活用してウェハレベルで形成しているため、小型で安価な半導体装置Ｃを、少ない投資で製造することが可能となる。
【００６７】
（２）本実施形態によれば、可撓性を有するフレキシブル配線基板２０を用いているため、例えば、１枚の半導体ウェハ１０に１枚のフレキシブル配線基板２０を重ね合わせた状態でも、１つの半導体チップ領域１１ごとに加圧することが可能となる。また、リジッドな配線基板では問題となる基板の反りによる剥離力が非常に小さいため、１枚の半導体ウェハ１０に大判のフレキシブル配線基板２０を貼り合わせることが可能となる。
【００６８】
（３）本実施形態によれば、多数の半導体チップ領域１１を有する１枚の半導体ウェハ１０に対して、複数回に分けて接合を行っているため、１度の接合で加圧する面積はさほど大きくなくてよい。そのため、加圧ツール４４の圧力分布（平坦度）や温度分布のムラによる影響を最小限に抑えることが可能となる。
【００６９】
（４）本実施形態によれば、半導体ウェハ１０とフレキシブル配線基板２０との間に隙間を設けているため、半導体ウェハ１０上のまだ加圧されていない領域がフレキシブル配線基板２０に接触することがなくなる。このため、加圧ツール４４の熱がフレキシブル配線基板２０を通じて、半導体ウェハ１０上のまだ加圧されていない領域へ伝わるのを抑えることが可能となる。この結果、加圧ツール４４の熱が半導体ウェハ１０に与えるダメージを最小限に抑えることができるうえ、加圧ツール４４の温度管理が容易になる。
【００７０】
（５）本実施形態によれば、半導体ウェハ１０とフレキシブル配線基板２０との間に封止樹脂５１を注入するため、半導体チップ領域１１の表面を保護するとともに、電極１５とリード３２の接合を補強することが可能となる。さらに、封止樹脂５１として遮光性を有する樹脂を用いれば、半導体チップ領域１１の表面を遮光することが可能となる。
【００７１】
（６）本実施形態によれば、フレキシブル配線基板２０に、封止樹脂５１を注入するためのスリット３７が形成されているため、このスリット３７から封止樹脂５１を注入することにより、ウェハレベルでフレキシブル配線基板２０が貼り付けられた状態でも、半導体チップ領域１１の表面を確実に封止することが可能となる。
【００７２】
（７）本実施形態によれば、封止樹脂５１をウェハレベルで注入しているため、ダイシングによって切断された個々の半導体装置Ｃに対して、個別に封止樹脂５１を注入する工程を省略することが可能となり、製造時間の短縮とコストの削減が可能となる。
【００７３】
（８）本実施形態によれば、半導体ウェハ１０上及びフレキシブル配線基板２０上に、それぞれフォトリソグラフィ等により形成された位置合わせマーク１４，２３が形成されているため、これらを重ね合わせて位置合わせすることにより正確な位置合わせが可能となる。
【００７４】
（９）本実施形態によれば、フレキシブル配線基板２０が光透過性を有するため、半導体ウェハ１０上の位置合わせマーク１４を、フレキシブル配線基板２０を通して認識することが可能となり、半導体ウェハ１０とフレキシブル配線基板２０の位置合わせを容易に行うことが可能となる。
【００７５】
（１０）本実施形態によれば、光透過性を有するフレキシブル配線基板２０を通して、ウェハ状のまま電極１５とリード３２の接合状態を検査するため、位置ずれ等の不良を効率よく発見することが可能となる。
【００７６】
（１１）本実施形態によれば、光透過性を有するフレキシブル配線基板２０を通して、ウェハ状のまま封止樹脂５１の注入状態を検査するため、異物や気泡の混入等の不良を効率よく発見することが可能となる。
【００７７】
（１２）本実施形態によれば、ウェハ状のまま電気特性を検査するため、１回で複数の半導体チップ領域１１に対して検査用プローブを接触させることが可能となる。そのため、ダイシングにより個片となった半導体装置Ｃの各々を検査のためにピックアップしたり、各半導体装置Ｃに検査用プローブを接触させたりする工程を簡略化することが可能となる。
【００７８】
（１３）本実施形態によれば、半導体ウェハ１０とフレキシブル配線基板２０とを同時に切断するため、フレキシブル配線基板２０のみを切断する工程を省略することが可能となり、製造時間の短縮とコストの削減が可能となる。
（変形例）
なお、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
【００７９】
・前記実施形態では、半導体ウェハ１０上で、スクライブライン１２と半導体チップ領域１１とを除いた領域１３に位置合わせマーク１４を形成しているが、これをスクライブライン１２上に形成してもよい。
【００８０】
半導体ウェハ１０上で、スクライブライン１２と半導体チップ領域１１とを除いた領域１３に位置合わせマーク１４を形成するには、半導体ウェハ１０の全面を一括で露光する場合は問題とならないが、ステッパによって繰り返し露光を行う場合には、チップパターンの露光とは別に、位置合わせマーク１４を露光するための工程が必要となる。しかし、この製造方法よれば、位置合わせマーク１４をスクライブライン１２上に形成するため、スクライブライン１２上に位置合わせマーク１４を配置したレチクルを用いることによって、ステッパにより露光する場合でも、単純な繰り返し露光によって、チップパターン及び位置合わせマークの形成が可能となる。
【００８１】
・前記実施形態では、半導体ウェハ１０及びフレキシブル配線基板２０の両方に、位置合わせマーク１４，２３を形成しているが、半導体ウェハ１０には、位置合わせマーク１４を形成せずに、スクライブライン１２を位置合わせに用いてもよい。例えば、図１０に示すように、フレキシブル配線基板２０上で、半導体ウェハ１０のスクライブライン１２の交点に対応する位置に、十字型の位置合わせマーク２３を形成する。そして、図１１に示すように、半導体ウェハ１０とフレキシブル配線基板２０のウェハ対向面２１ａとを対向させた状態で、外部接続面２１ｂ側から位置合わせマーク２３及びスクライブライン１２を透過して認識し、両者を重ね合せることで位置合わせをすることができる。
【００８２】
これによれば、位置合わせにスクライブライン１２を用いるため、半導体ウェハ１０上には位置合わせマーク１４を備える必要がない。このため、ステッパにより露光する場合でも簡単にパターン形成が可能となるうえ、様々な用途に使用されるスクライブライン１２上の領域を他の用途に有効に活用することが可能となる。
【００８３】
・前記実施形態では、半導体ウェハ１０及びフレキシブル配線基板２０のそれぞれに形成された位置合わせマーク１４，２３を、フレキシブル配線基板２０を通して認識しているが、フレキシブル配線基板２０に位置合わせ孔を設けて、その位置合わせ孔から直接認識してもよい。例えば、図１２に示すように、半導体ウェハ１０の外周近傍に、十字型の位置合わせマーク１４を形成する。さらに、図１３に示すように、フレキシブル配線基板２０の前記位置合わせマーク１４に対応する位置に、位置合わせ孔２４を形成するとともに、この位置合わせ孔２４上に一部が延在するように、十字を反転した位置合わせマーク２３を形成する。そして、半導体ウェハ１０とフレキシブル配線基板２０のウェハ対向面２１ａとを対向させた状態で、外部接続面２１ｂ側から２つの位置合わせマーク１４，２３を直接認識し、それぞれの十字を重ね合せることで位置合わせをすることができる。
【００８４】
これによれば、フレキシブル配線基板２０のベースフィルム２１が厚い場合や濃い着色がなされている場合等で、光透過性が十分でない場合にも、半導体ウェハ１０及びフレキシブル配線基板２０にそれぞれ形成された位置合わせマーク１４，２３を認識することが可能となる。なお、フレキシブル配線基板２０の位置合わせマーク２３と位置合わせ孔２４を、半導体ウェハ１０のスクライブライン１２の交点に対応する位置に形成してもよく、この場合、半導体ウェハ１０上には、位置合わせマーク１４を形成する必要はない。
【００８５】
・前記実施形態では、ベースフィルム２１に、厚さ１０μｍ〜１２５μｍ程度のポリイミドフィルム等を使用しているが、ベースフィルム２１の材質や厚さは、前記に限定されない。ただし、ポリイミドフィルムを使用する場合において、好適な可撓性や可視光の光透過性を得るためには、その厚さは１０μｍ〜１２５μｍであることが望ましく、さらに、その厚さが１０μｍ〜５０μｍであれば、より好適な可撓性や可視光の光透過性を得ることができる。
【００８６】
・前記実施形態では、フレキシブル配線基板２０の封止樹脂５１を注入するためのスリット３７が、半導体チップ領域１１の中央部に対向する位置に設けられているが、これをスクライブライン１２に対向する位置に設けてもよい。
【００８７】
これによれば、ダイシングで切断した後に残る領域にはスリット３７が存在しないため、フレキシブル配線基板２０上の配線３１や接続端子３４を形成する位置がスリット３７によって制限されることがなくなる。
【００８８】
・前記実施形態では、１枚の半導体ウェハ１０に対して、１枚のフレキシブル配線基板２０を接合しているが、１枚の半導体ウェハ１０に対して、それぞれに複数の配線領域２２が形成された複数枚のフレキシブル配線基板２０を接合してもよい。
【００８９】
・前記実施形態では、封止樹脂５１を注入するためのスリット３７は、１つの配線領域２２に１つの割合で形成しているが、スリット３７の数はこれに限定されないし、その一部は配線領域２２の外部に形成されてもよい。実験等により、封止樹脂５１の広がり具合を確認して最適な数や位置を導き出せばよい。
【００９０】
・前記実施形態では、ダイシングの際の位置決めは、フレキシブル配線基板２０のウェハ対向面２１ａに形成された位置合わせマーク２３を透過して認識することで行われているが、外部接続面２１ｂ上に、ダイシングの位置決めのためのマーク等を形成してもよい。また、封止樹脂５１が光透過性を有していれば、半導体ウェハ１０上の位置合わせマーク１４やスクライブライン１２を透過して認識し、位置決めしてもよい。
【００９１】
・前記実施形態では、半導体ウェハ１０にフレキシブル配線基板２０を加圧する際に、１回の加圧で、１つの半導体チップ領域１１のみを加圧しているが、半導体チップ領域１１の面積や加圧ツール４４の底面の平坦度を考慮して、１回の加圧で複数の半導体チップ領域１１を加圧し、これを半導体ウェハ１０の全面に渡って複数回繰り返してもよい。さらに、半導体ウェハ１０の全ての半導体チップ領域１１を１回で加圧してもよい。これによれば、１枚の半導体ウェハ１０における加圧に要する時間を短縮することが可能となる。
【００９２】
・前記実施形態では、フレキシブル配線基板２０の位置合わせマーク２３を、ウェハ対向面２１ａに形成しているが、これを、外部接続面２１ｂに形成してもよい。ただし、位置合わせマーク２３は、密に形成されるリード３２と同時にパターニングされるウェハ対向面２１ａに形成したほうが、リード３２と位置合わせマーク２３との位置関係のずれが少なく好ましい。
【００９３】
・前記実施形態では、フレキシブル配線基板２０に設けられたスリット３７から、封止樹脂を注入しているが、半導体ウェハ１０の周縁部から注入してもよい。また、半導体ウェハ１０の周縁部を、樹脂注入口を備えたシール材を介してフレキシブル配線基板２０と貼り合わせておき、液晶表示パネルにおける液晶の注入のように、樹脂注入口から真空注入法によって封止樹脂５１を注入してもよい。さらに、封止樹脂を注入する前に、半導体ウェハ１０の裏面やフレキシブル配線基板２０の外部接続面２１ｂに、剥離可能なフィルムや補強板等を貼り付けておけば、封止樹脂の注入前後におけるフレキシブル配線基板の撓みを抑えることが可能になるうえ、封止樹脂が付着しても、これらを剥離することにより半導体装置の汚染を防ぐことが可能になる。
【００９４】
・前記実施形態において、半導体ウェハ１０とフレキシブル配線基板２０の間にＡＣＦ（異方性導電フィルム）を介在させ、電極１５とリード３２とをＡＣＦを介して接合してもよい。
【００９５】
・前記実施形態において、半導体装置Ｃの使用形態や品質保証の程度に応じて、封止樹脂５１の注入は省略してもよい。或いは、ダイシングによる切断後に封止樹脂５１を注入してもよい。
【００９６】
・前記実施形態では、両面がパターニングされた、いわゆる両面配線のフレキシブル配線基板２０を使用しているが、これを片面配線のフレキシブル配線基板２０としてもよい。この場合、図１４に示すように、フレキシブル配線基板２０のウェハ対向面２１ａに形成された配線３１の一端はリード３２を構成し、その他端は同一面（ウェハ対向面２１ａ）に形成された接続端子３４に接続されている。接続端子３４が形成される位置のベースフィルム２１には、開口部３８が形成されており、外部接続面２１ｂ側から接触が取れるようになっている。接続端子３４の外部接続面２１ｂ側は、Ａｕ等のメッキ処理が施されており、必要に応じて半田ボール６１が形成される。
【００９７】
これによれば、製造工程が簡単で、低コストの片面配線のフレキシブル配線基板２０を使用することが可能となるため、低コストの半導体装置Ｃを提供することが可能となる。
【００９８】
・前記実施形態において、半導体ウェハ１０とフレキシブル配線基板２０とを位置合わせをする工程や、電極１５とリード３２の接合状態や封止樹脂５１の注入状態を検査する工程において、フレキシブル配線基板２０に対して光透過性を有する光であれば、可視光以外の光を用いてもよい。
【００９９】
これによれば、フレキシブル配線基板２０のベースフィルムが厚い場合や濃い着色がなされている場合等で、可視光の光透過性が十分でない場合にも、位置合わせマーク１４，２３を認識することが可能となるうえ、電極１５とリード３２の接合状態や、封止樹脂５１の注入状態を検査することが可能となる。
【０１００】
次に、前記実施形態及び変形例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
【０１０１】
（１）請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、前記電極と前記リードとを接合する工程は、前記電極と前記リードとを、異方性導電フィルムを介して接合することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１０２】
これによれば、前記半導体ウェハと前記フレキシブル配線基板との間は、異方性導電フィルムで封止され、別途封止樹脂を注入する工程が不要となるため、製造時間の短縮とコストの削減が可能となる。
【０１０３】
（２）前記技術的思想（１）に記載の半導体装置の製造方法であって、さらに、請求項２、３、７〜１１、１３〜１６の少なくとも１項に記載の要件を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１０４】
これによれば、前記技術的思想（１）の効果に加えて、前記請求項２、３、７〜１１、１３〜１６の効果と同様の効果を得ることが可能となる。
【０１０５】
（３）前記技術的思想（１）又は（２）に記載の半導体装置の製造方法を用いて製造されたウェハ状半導体装置であって、請求項１７に記載の要件を備えたことを特徴とするウェハ状半導体装置。
【０１０６】
これによれば、前記技術的思想（１）の効果に加えて、前記請求項１７の効果と同様の効果を得ることが可能となる。
【０１０７】
（４）前記技術的思想（１）又は（２）に記載の半導体装置の製造方法を用いて製造された半導体装置であって、請求項１９に記載の要件を備えたことを特徴とする半導体装置。
【０１０８】
これによれば、前記技術的思想（１）の効果に加えて、前記請求項１９の効果と同様の効果を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明に係る半導体ウェハを示す平面図。
【図２】図１の要部の拡大平面図。
【図３】本発明に係るフレキシブル配線基板をウェハ対向面から見た平面図。
【図４】図３の要部の拡大平面図。
【図５】図４のフレキシブル配線基板を外部接続面からみた拡大平面図。
【図６】ボンディング装置の構成を示す模式図。
【図７】半導体ウェハとフレキシブル配線基板とを重ね合わせた状態を示す拡大平面図。
【図８】本発明に係る半導体装置の製造工程（ａ），（ｂ）を示す模式断面図。
【図９】本発明に係る半導体装置の製造工程を示す模式断面図であり、図８の次の工程（ｃ）〜（ｅ）を示す図。
【図１０】本発明の変形例に係るフレキシブル配線基板をウェハ対向面から見た拡大平面図。
【図１１】図１０のフレキシブル配線基板に半導体ウェハを重ね合わせた状態を示す拡大平面図。
【図１２】本発明の変形例に係る半導体ウェハを示す平面図。
【図１３】図１２の半導体ウェハに貼り合わされるフレキシブル配線基板をウェハ対向面から見た拡大平面図。
【図１４】本発明の変形例に係る半導体装置を示す模式断面図。
【符号の説明】
【０１１０】
１０…半導体ウェハ、１１…半導体チップ領域、１２…スクライブライン、１４…位置合わせマーク、１５…電極、２０…フレキシブル配線基板、２１…ベースフィルム、２１ａ…ウェハ対向面、２１ｂ…外部接続面、２２…配線領域、２３…位置合わせマーク、２４…位置合わせ孔、３１…配線、３２…リード、３３…スルーホール、３４…接続端子、３５，３６…絶縁膜、３７…孔としてのスリット、３８…開口部、４０…ボンディング装置、４１加熱ステージ、４２…支持部、４３…認識カメラ、４４…加圧ツール、４５…加圧部、４６…制御部、５１…封止樹脂、５２…シリンジ、６１…半田ボール、Ｃ…半導体装置、Ｗ…ウェハ状半導体装置。
【図１】
2005116806.tif 000003
【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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【図１３】
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【図１４】
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