(57)【要約】【課題】  半導体チップと配線パターンとの電気的接続を良好に図ることができる、半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  本発明にかかる半導体装置の製造方法は、  （ａ）複数の電極１５を有する半導体チップ１０を準備する工程と、  （ｂ）複数の電気的接続部２５を有する基板２０を準備する工程と、  （ｃ）前記半導体チップ１０を保持具４２に保持する工程と、  （ｄ）前記保持具４２に保持された前記半導体チップ１０の前記電極１５の上面を平坦化する工程と、  （ｅ）前記工程（ｄ）の後に、前記半導体チップ１０の前記電極１５と前記基板２０の前記電気的接続部２５とを電気的に接続する工程と、を含む。【選択図】      図４
2007035942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）複数の電極を有する半導体チップを準備する工程と、
（ｂ）複数の電気的接続部を有する基板を準備する工程と、
（ｃ）前記半導体チップを保持具に保持する工程と、
（ｄ）前記保持具に保持された前記半導体チップの前記電極の上面を平坦化する工程と、
（ｅ）前記工程（ｄ）の後に、前記半導体チップの前記電極と前記基板の前記電気的接続部とを電気的に接続する工程と、を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記工程（ｅ）は、前記工程（ｄ）において前記半導体チップが前記保持具に保持されたままの状態で行われる、半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記工程（ｄ）では、前記半導体チップの前記電極の上面を該半導体チップの下方に設けられた基体上面の平坦面に押圧すること、を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記半導体チップに対する前記基板の傾きと、該半導体チップに対する前記平坦面の傾きとは、ほぼ同一である、半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１または２において、
前記工程（ｄ）では、前記半導体チップの前記電極の上面を該半導体チップの下方に設けられた前記基板上面の平坦面に押圧すること、を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項３ないし５のいずれかにおいて、
前記工程（ｄ）は、さらに加熱することを含む、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板の配線パターンと、半導体チップの電極とを対向させて電気的に接続する技術が知られている。この接続技術においては、ボンディングツールに半導体チップの電極側を下に向けた状態で保持し、対向して設けられた配線基板の配線パターンに加熱加圧をすることで接続が行われる。
【特許文献１】特開２００４−４７６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、半導体チップと配線パターンを有する基板との電気的接続を良好に図ることができる、半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（１）本発明にかかる半導体装置の製造方法は、
（ａ）複数の電極を有する半導体チップを準備する工程と、
（ｂ）複数の電気的接続部を有する基板を準備する工程と、
（ｃ）前記半導体チップを保持具に保持する工程と、
（ｄ）前記保持具に保持された前記半導体チップの前記電極の上面を平坦化する工程と、
（ｅ）前記工程（ｄ）の後に、前記半導体チップの前記電極と前記基板の前記電気的接続部とを電気的に接続する工程と、を含む。
【０００５】
本発明にかかる半導体装置の製造方法によれば、工程（ｃ）の後に工程（ｄ）が行われるため、その接続面の平坦性が向上した電極を有する半導体チップを、実装基板と接続させることができることとなる。その結果、半導体チップを基板に実装する際に、電極と電気的接続部との接触面積を大きくすることができる。たとえば、半導体チップの電極と電気的接続部との相互間に導電性粒子を介して電気的接続を図る技術の場合、粒子の捕捉性を向上させることができ、電気的接続を良好にすることができる。さらに、複数の電極間における高さの均一性が向上した電極を有する半導体チップを基板に実装することができることとなり、一の半導体チップにおける複数の電極間における実装性のばらつきを抑制することができる。
【０００６】
なお、本発明は、さらに、下記の態様をとることができる。
【０００７】
（２）本発明にかかる半導体装置の製造方法において、
前記工程（ｅ）は、前記工程（ｄ）において前記半導体チップが前記保持具に保持されたままの状態で行われることができる。
【０００８】
この態様によれば、工程（ｄ）と工程（ｅ）とは、半導体チップを保持具に保持した状態で行われる。そのため、工程（ｄ）の平坦化により保持具の平衡度が保たれた状態で工程（ｅ）を行うことができる。その結果、工程（ｅ）では、保持具の平衡度を考慮しなくとも、基板の電気的接続部と、半導体チップの電極とが平行になった状態で、双方を接続できることとなり、より良好な電気的接続を図ることができる。以上のように、本発明にかかる半導体装置の製造方法によれば、信頼性の向上が図られた半導体装置を製造することができる。
【０００９】
（３）本発明にかかる半導体装置の製造方法において、
前記工程（ｄ）では、前記半導体チップの前記電極の上面を該半導体チップの下方に設けられた基体上面の平坦面に押圧することを含むことができる。
【００１０】
（４）本発明にかかる半導体装置の製造方法において、
前記半導体チップに対する前記基板の傾きと、該半導体チップに対する前記平坦面の傾きとは、ほぼ同一であることができる。
【００１１】
この態様によれば、半導体チップに対して、平坦面の傾きと、基板の傾きとがほぼ同一であるため、工程（ｄ）において制御された半導体チップの電極の平坦性および高さの均一性がより確実に維持された状態で、工程（ｅ）を行うことができる。そのため、より良好な電気的接続が図られた半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００１２】
（５）本発明にかかる半導体装置の製造方法において、
前記工程（ｄ）では、前記半導体チップの前記電極の上面を該半導体チップの下方に設けられた前記基板上面の平坦面に押圧することができる。
【００１３】
この態様によれば、半導体チップに対する平坦面の傾きと、基板の傾きとをより確実に同一にすることができる。
【００１４】
（６）本発明にかかる半導体装置の製造方法において、
前記工程（ｄ）は、さらに加熱することを含むことができる。
【００１５】
この態様によれば、電極を変形しやすくすることができるため、電極の平坦化を短時間で確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態の一例について、図面を参照しつつ説明する。図１ないし図６は、本実施の形態にかかる半導体装置の製造工程を説明する図である。
【００１７】
（１）本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法では、まず、図１に示されるような半導体チップ１０を準備する。図１に示すように、半導体チップ１０には、集積回路１１が設けられている。集積回路１１の構成は特に限定されないが、たとえば、トランジスタ等の能動素子や、抵抗、コイル、コンデンサ等の受動素子を含んでいることができる。半導体チップ１０は、電極１５を有している。電極１５は、半導体チップ１０の内部と電気的に接続されていることができる。また、半導体チップ１０の内部と電気的に接続されていない電極を含めて、電極１５と称してもよい。電極１５は、たとえば、パッドと該パッド上に形成されたバンプとを含んでいてもよい。このとき、バンプとしては、たとえば、電解メッキ法による金バンプ、無電解メッキ法による金バンプ、または、ニッケルバンプに金メッキがなされた構造を有することができる。さらに、半導体チップ１０は、図示していないが、パッシベーション膜を有してもよい。パッシベーション膜は、たとえば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ポリイミド樹脂等で形成してもよい。
【００１８】
（２）次に、基板２０を準備する。以下、図２及び図３を利用して、基板２０の構成について説明する。なお、図２は、基板２０の上視図であり、図３は、図２のIII−III線断面の一部拡大図である。
【００１９】
基板２０は、ベース基板２２と、ベース基板２２に設けられた配線パターン２４とを含んでなる。基板２０は、複数の電気的接続部２５を有している。電気的接続部２５は、図５に示すように、ベース基板２２の表面に形成されており、配線パターン２４の一部であることができる。この電気的接続部２５は、半導体チップ１０の電極１５との電気的な接続に利用される部分である。すなわち、電気的接続部２５は、後述する基板２０に半導体チップ１０を搭載する工程で、半導体チップ１０の電極１５と対向して電気的に接続される部分である。
【００２０】
まず、ベース基板２２について説明する。ベース基板２２は、その材料や構造は特に限定されず、既に公知となっているいずれかの基板を利用することができる。ベース基板２２は、フレキシブル基板、リジッド基板、あるいはテープ基板であることができる。また、ベース基板２２は、積層型の基板であってもよく、あるいは、単層の基板であってもよい。また、ベース基板２２の外形も特に限定されるものではない。また、ベース基板２２の材料についても特に限定されるものではない。ベース基板２２は、有機系または無機系のいずれの材料で形成されていてもよく、また、これらの複合構造であることができる。有機系の材料で形成されたベース基板２２としては、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる基板（フィルムを含む）ポリイミド樹脂からなるフレキシブル基板を挙げることができる。フレキシブル基板としては、ＦＰＣ(Flexible Printed Circuit)や、ＴＡＢ(Tape Automated Bonding)技術で使用されるテープを使用してもよい。また、無機系の材料から形成されたベース基板２２として、たとえばセラミックス基板やガラス基板が挙げられる。有機系及び無機系の材料の複合構造として、たとえばガラスエポキシ基板を挙げることができる。
【００２１】
次に、基板２０に設けられている配線パターン２４について説明する。図５に参照されるように、配線パターン２４は、ベース基板２２の表面に形成されていることができる。ベース基板２２がテープ状をなす場合、１つのベース基板２２に複数の配線パターン２４が形成されていてもよい。このとき、１つのベース基板２２のうち個々の配線パターン２４が形成された領域を、それぞれ、基板２０と称してもよい。配線パターン２４の構造は特に限定されるものではないが、単一の金属層で形成されていてもよく、複数の金属層で形成されていてもよい。配線パターン２４は、たとえば、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタンタングステン（Ｔｉ−Ｗ）のうちのいずれかが積層された構造をなしていることができる。なお、配線パターン２４は、ベース基板２２の内側を通る内部配線（図示せず）を含んでいてもよい。
【００２２】
また、基板２０は、図示しない樹脂層（「ソルダレジスト」ともいう。）を有していることができる。このとき、樹脂層は、配線パターン２４を部分的に覆うように形成されていてもよい。ベース基板２２がガラスの場合の配線パターン２４はＩＴＯ（Indium Tin OxideElectrode）やその他の金属で形成されていてもよい。
【００２３】
（３）次に、図４に示すように、まず、保持具（以下、「ボンディングツール」という。）４２により、半導体チップ１０の電極１５が形成されている面が下向きになるように保持する。なお、このボンディングツール４２は吸引機構を有しており、吸引することにより半導体チップ１０が保持された状態となる。ついで、半導体チップ１０において、電極１５の上面（後述の工程で基板２０と接続される面をいう）を、別途準備した平坦面４６に押圧する。これにより、電極１５の上面を平坦化させる。平坦面４６をなす基体４８としては、平坦な面を有し、半導体チップ１０が押圧された場合であっても、平坦面４６が変形することのない強度を有している限り、特に限定されない。たとえば、ガラス基板などを用いることができる。
【００２４】
また、基体４８は、支持台（図示せず）に配置されていることができる。このとき、支持台としては、加熱機構などを有することが好ましい。この平坦化工程では、平坦面４６に押圧しさらに加熱することで、電極１５を変形しやすくでき、電極１５の平坦化を容易に行うことができるためである。なお、加熱機構は、ボンディングツール４２の側に設けられていてもよい。
【００２５】
さらに、平坦面４６および基板２０の電気的接続部２５の上面の少なくとも一方は、半導体チップ１０に対して平行であることが好ましい。この場合には、複数の電極１５間での高さのばらつきを低下させることができ、半導体チップ全体で良好な電気的接続を図ることができるようになり、信頼性を向上させることができるためである。
【００２６】
また、半導体チップ１０に対する平坦面４６の傾きと、基板２０との傾きは、ほぼ同一であることが好ましい。ここで傾きとは、具体的には、半導体チップ１０の電極１５の上面と平行な面を基準面としたとき、平坦面４６もしくは基板２０の電気的接続部２５の上面が、基準面からどの程度ずれているかを意味する。たとえば、傾きが異なる場合、平坦面４６に対して複数の電極１５の高さを均一にできたとしても、基板２０の電気的接続部２５の上面に対しては、その高さが不均一になってしまうこととなる。これは、基板２０に実装した後、複数の電極１５間で抵抗値のばらつきなどを生じ、信頼性低下の一因となってしまう。上記問題の発生を抑制するために、平坦面４６の傾きと基板２０の傾きとをほぼ同一にすることが好ましいのである。
【００２７】
（４）次に、図５、６に示すように、ついで、平坦化された電極１５を有する半導体チップ１０を基板２０に搭載させる。この工程では、まず、図５に示すように、その表面が平坦化された電極１５を含む半導体チップ１０をボンディングツール４２から離すことなく、保持した状態で基板２０の配線パターンと対向させる。ついで、図６に示すように、支持台４４とボンディングツール４２とで、半導体チップ１０と基板２０とを押圧して接続させることができる。このとき、電極１５と電気的接続部２５とによって、共晶合金を形成してもよい。すなわち、電極１５と電気的接続部２５とを共晶合金接合してもよい。あるいは、電極１５と電気的接続部２５とは、接触させずに、図示しない導電粒子を介して電気的に接続してもよい。
【００２８】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図示しない封止樹脂を形成することを含んでいてもよい。そして、検査工程や打ち抜き工程をさらに経て、本実施の形態にかかる半導体装置を製造することができる。
【００２９】
本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法によれば、工程（３）の後に工程（４）が行われるため、その接続面の平坦性が向上した電極１５を有する半導体チップ１０を、実装基板２０と接続させることができることとなる。その結果、半導体チップ１０を基板２０に実装する際に、電極１５と電気的接続部２５との重なり面積を大きくすることができる。たとえば、半導体チップ１０の電極１５と電気的接続部２５との相互間に導電性粒子を介して電気的接続を図る技術の場合、粒子の捕捉性を向上させることができ、電気的接続を良好にすることができる。さらに、複数の電極間１５における高さの均一性が向上した電極を有する半導体チップを基板に実装することができることとなり、一の半導体チップにおける複数の電極間における実装性のばらつきを抑制することができる。なお、上記「重なり面積」とは、電極１５の上面と電気的接続部２５の上面との間で、ほぼ同一の距離が保たれている部分の重なり面積である。
【００３０】
また、工程（３）と工程（４）とは、半導体チップを保持具に保持した状態で行われる。そのため、工程（３）の平坦化によりボンディングツール４２の平衡度が保たれた状態で工程（４）を行うことができる。その結果、工程（４）では、ボンディングツール４２の平衡度を考慮しなくとも、基板２０の電気的接続部２５と、半導体チップ１０の電極１５とが平行になった状態で、双方を接続できることとなり、より良好な電気的接続を図ることができる。以上のように、本発明にかかる半導体装置の製造方法によれば、信頼性の向上が図られた半導体装置を製造することができる。また、工程（ｃ）と工程（ｄ）は必ずしも連続している必要はなく、分離して行うことができる。たとえばダイシング前のウエハーに対して工程（ｃ）を行うことも可能であり、その場合は多量の製品（複数の半導体チップ）を一括して平坦化できることになる。
【００３１】
半導体チップ１０が液晶パネルの駆動ＩＣである場合、基板２０として配線パターンが設けられたガラス基板を用いることができる。このとき、ガラス基板の所定の領域を平坦面４６とすることができる。この場合には、基板２０と平坦面４６の条件を同一にすることができるため、上記方法により半導体装置を製造することで、電気的接続が良好に図られ、信頼性の向上した半導体装置を製造することができる。
【００３２】
なお、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。たとえば、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（たとえば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）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また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】
【００３３】
【図１】本実施の形態にかかる半導体装置の製造工程を模式的に示す図。
【図２】本実施の形態にかかる半導体装置の製造工程を模式的に示す図。
【図３】本実施の形態にかかる半導体装置の製造工程を模式的に示す図。
【図４】本実施の形態にかかる半導体装置の製造工程を模式的に示す図。
【図５】本実施の形態にかかる半導体装置の製造工程を模式的に示す図。
【図６】本実施の形態にかかる半導体装置の製造工程を模式的に示す図。
【符号の説明】
【００３４】
１０…半導体チップ、  １１…集積回路、  １５…電極、  ２０…基板、  ２２…ベース基板、  ２４…配線パターン、  ２５…電気的接続部、  ４２…ボンディングツール、  ４４…支持台、  ４６…平坦面、  ４８…基体、
【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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