(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハのダイシングにより得られた個々の半導体チップを配線が形成された基材上に順次搭載する半導体装置の製造方法であって、
ダイシングフィルムの第１面に貼り付けた前記ウェハをダイシングして、前記個々の半導体チップを得た後に、
前記ダイシングフィルムを引き延ばして、該ダイシングフィルムに貼り付いている前記半導体チップの間隔を拡げる第１工程、
前記引き延ばされたダイシングフィルムを、前記半導体チップの一つとこれが搭載される前記基材の前記配線の一部に設けられたチップ搭載位置との相対位置を合わせながら、該基材の前記配線が形成された面に、隙間を介して対向させる第２工程、
前記基材の前記配線が形成された面とは反対側の裏面に当てた第１コレットと、前記引き延ばされたダイシングフィルムの前記第１面とは反対側の第２面に当てた第２コレットとで、前記半導体チップの一つを前記基材の前記チップ搭載位置に押しつけ且つ該一つの半導体チップとこれに接触する該基材の該チップ搭載位置を加熱する第３工程、及び
前記第１コレットを前記基材の前記裏面から、前記第２コレットを前記引き延ばされたダイシングフィルムの前記第２面から夫々離して、前記基材の前記チップ搭載位置に接着された前記半導体チップの一つをダイシングフィルムから引き剥がす第４工程を順次繰り返して行い、
前記基材の前記一つの半導体チップの搭載位置付近に設けられた接着剤を、前記第３工程で加熱して半溶融させ且つ前記第４工程で冷却することにより、該一つの半導体チップを該チップ搭載位置に接着させ、
前記第３工程において、前記半導体チップの一つに隣接して前記引き延ばされたダイシングフィルムに貼られている該半導体チップの他が前記基材に接触しないように、前記第１コレットで該基材の前記チップ搭載位置を該ダイシングフィルムに向けて、前記第２コレットで該ダイシングフィルムの該一つの半導体チップが搭載された部分を該基材に向けて、夫々突き出させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記接着剤として、熱可塑性樹脂を用いることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第４工程の後に、前記半導体チップの一つとこれが接着された前記基材の前記面にポッティングレジンを滴下して、該一つの半導体チップを保護し且つ該一つの半導体チップと該基材との固定を強化する第５工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記接着剤として熱硬化性樹脂を用い、
第５工程の前に、前記第３工程での前記一つの半導体チップ及びこれに接する前記基材の加熱とは別の熱処理を行うことにより、該接着剤を硬化させることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第３工程において、前記一つの半導体チップに対する前記ダイシングフィルムの粘着性を低下させることを特徴とする請求項１の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、無線通信を行う半導体チップを有しこれに付随する外部アンテナ回路を有する小形無線通信装置の製造方法に関し、装置の電気的、機械的、化学的保護となるパッケージの構造及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来フリップチップ接続技術を用いてリードフレームやインターポーザ基板にICチップなどの半導体チップを搭載接続する場合は、例えば特開2001−015533号公報記載のようにダイシングされた半導体チップを一度真空チャックなどで粘着テープから引き剥がし、その後、反転してコレットに持ち替え、しかる後、搭載するリードフレームやインターポーザ基板に位置決めし接続する方法が一般的であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術は、特に半導体チップが０．３ｍｍ四方程度と小さい場合に、以下のような問題を有している。
【０００４】
従来方式では、ダイシングテープの粘着力で半導体チップが張り付いているので真空チャックなどでチャックしはがすときに、チップが小さい場合は周辺からの漏れが生じやすく、真空吸着力が不足しがちであり、安定した剥離が実現しがたい。
【０００５】
さらに、半導体チップが小さい場合は真空チャックの吸着面寸法をチップサイズとより小さく設計すると吸着力が不足するため、チップサイズぎりぎりの吸着面を必要とする。このためチャック周辺がダイシングテープ上で隣接しているチップに接触しやすく、別なチップの配置を乱してしまうおそれがあった。
【０００６】
また、従来方式ではチップの接続パッドを下向きに回転させてから接続を行うため、チップの持ち替えを生じ、特に微細なチップではチップ把持位置がずれやすく、正確な搭載が困難であった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明においては以下の手段を実施した。ダイシングフィルムに熱処理または紫外線照射により粘着力が低下する拡張可能なフィルムを用い、リードフレーム若しくは基板のチップ搭載位置を周辺より突出させ、また熱処理により接着する樹脂を予め塗布した。これによりにより、ダイシングテープに貼り付けられたウェハをダイシング後、テープ拡張によりチップ周辺のギャップを拡大して、周辺チップの干渉を低減し、またリードフレームましくは基板のチップ搭載位置を周辺より突出させたことでリードフレーム若しくは基板の周辺が接触することを回避した。その上で、搭載しようとする半導体チップをダイシングテープに貼り付けた状態のままで、リードフレーム若しくは基板に近接させ、ダイシングフィルム越しに裏面からコレットで押し上げて、チップとフレーム若しくは基板を接触させる。ここで紫外線照射または熱処理を実施し、半導体チップの固着力がダイシングテープ側よりリードフレーム若しくは基板側の方が強くなるようにする。しかる後にリードフレーム若しくは基板とダイシングテープを引き離し、半導体チップをリードフレーム若しくは基板に移し替える。この方法により、チップの持ち替えを無くし、チップ搭載精度を高めた。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態について図１乃至図８を用い以下に説明する。
【０００９】
図１は本発明の半導体装置の概略構造を示す斜視図である。ポッティングレジン１０５は簡便のため透明に書いてある。中間基板１０４の基材１０４ａ上に設けられた配線１０４ｂに、半導体チップ１０１は搭載されており、周囲をポッティングレジン１０５で保護されている。
【００１０】
図２に本発明の無線装置の細部詳細を説明する縦断面図を示す。なお、薄膜状の構成を明示するため、膜厚等は実際の構造より厚く強調して作図してある。半導体チップ１０１は、配線１０４ｂの一部に設けられたチップ搭載位置１０４ｃに搭載されている。チップ搭載位置１０４ｃは周囲の中間基板１０４に比べ突出した形態を有している。また、半導体チップ１０１は配線との接続部分であるチップ搭載位置１０４ｃとの接合によってのみ固定されているわけではなく、チップ搭載位置１０４ｃ付近に設けられた接着剤１０４ｅに依っても固定されている。
【００１１】
図３に本発明の半導体装置の製造に用いる中間基板１０４の構造を示す。中間基板１０４は全体として帯状の形態の薄形プリント基板であり、ポリイミドテープである基材１０４ａの上に銅メッキによる配線１０４ｂを施してある。中間基板１０４の両側には送り穴１０４ｂが設けられており、製造工程で高速に安定な送りができる。中間基板１０４には後にチップ搭載位置１０４ｃとなる突起が設けられている。
【００１２】
図４から図８に本実施例の半導体装置の製造工程を順次示す。
【００１３】
図４に搭載開始直前の状態を示す。ダイシングフィルム５０１に貼り付けられたウェハがダイシングされて個々の半導体チップ１０１となる。このままでは半導体チップ１０１の間隔が狭すぎるため、搭載開始前に予めダイシングフィルム５０１を引き延ばして、チップ間隔を拡げておく。この状態でダイシングフィルム５０１を下吸着ステージ７０２に吸着し平坦に固定しておく。一方半導体チップ１０１を搭載する中間基板１０４は上吸着ステージ７０１に平坦に吸着され、チップ搭載位置１０４ｃを下向きになるように下向きに保持される。ここで、下吸着ステージ７０２と上吸着ステージ７０１の相対位置を合わせることで、正に搭載しようとしている半導体チップ１０１ａと中間基板上のチップ搭載位置１０４ｃが対向する位置に、わずかの隙間を有して配置される。
【００１４】
次に図５に示すように、上コレット６０１、及び下コレット６０２が移動し、半導体チップ１０１と中間基板１０４を押しつける。実際にはダイシングテープ５０１の方が中間基板１０４の基材１０４ａに比べ柔軟性に富み、かつ最終廃棄される部材であり永久変形しても問題とならないため、上コレット６０１は殆ど動く必要がなく、下コレット６０２が大部分の移動を行う。中間基板１０４のチップ搭載位置１０４ｃの突起量が少ない場合は、上コレット６０１の移動量をやや大きくした方が好ましい。
【００１５】
また、このときダイシングフィルム５０１が変形させられるため、正に搭載しようとする半導体チップ１０１ａ以外に、これに隣接する半導体チップ１０４ｂなども持ち上げられるが、下吸着ステージ７０２の吸着力で下方向に吸着しており、近接した半導体チップ１０１ｂなどのずれは小さい。
【００１６】
この状態で、両コレット６０１・６０２はヒーターにより加熱されており、半導体チップ１０１、中間基板１０４も接触部付近が加熱される。このとき接着剤１０４ｅも加熱され半溶融し、半導体チップ１０１を粘着する。同時に、ダイシングフィルム５０１の粘着力は加熱処理および、下コレット６０２による変形により低下する。
【００１７】
次に図６に示すように、下コレット６０２が降下する。同時に上コレット６０１もわずかに上昇する。このため、チップ付近の加熱は中断する。このときより大きく変形させられているダイシングフィルム５０１は弾性で元の平面に戻ろうとするが、中間基板１０４の接着剤１０４ｅがチップ１０１を粘着しており、両者は殆ど動く事はない。この状態で半導体チップ１０１、中間基板１０４、接着剤１０４ｅの温度が低下し、接着剤１０４ｅの接着力が強くなる。このときダイシングフィルム５０１の粘着力は温度低下で殆ど復旧せず、弱いままである。
【００１８】
しかる後に、図７に示すように上吸着ステージ７０１と上コレット６０１を大きく上昇させると、加熱処理を経過して既に粘着力を低下させたダイシングテープ５０１の固着力より、冷却により接着力が高まった接着剤１０４ｅの接着力が強いため、半導体チップ１０１ａはダイシングテープ５０１から引き剥がされ、中間基板１０４に移動する。同時にダイシングフィルム５０１は下吸着ステージ７０２の真空吸引によって徐々に引き戻され、概ね元の形状に復帰する。
【００１９】
これらの工程を順次繰り返し、中間基板１０４に順次半導体チップ１０１が搭載された後、中間基板１０４は次のステージであるポッティングステージ８０２に移動して図８に示すように吸着固定される。そしてポッティングノズル８０１からポッティングレジン１１０の滴下を受け、半導体チップ１０１が保護されると同時に、半導体チップ１０１と中間基板１０４の固定が強化される。その後、中間基板１０４から回路部分が個別に切り出され、図１に示した製品形状となる。
【００２０】
この実施例では、チップ搭載位置１０４ａの突起量が十分にあったため、隣接するチップ搭載位置１０４ｃが無関係な半導体チップ１０１に接触することが十分防止でき、上コレット６０１の移動量は最小限で済み、中間基板１０４に与えるダメージは最小限で済む。
【００２１】
以下に、本発明のその他の実施例を示す。
【００２２】
図９は、チップ搭載位置１０４ｃの突出量が設計上の制限で十分に得られなかった場合の実施例を、第１の実施例の図５の工程と対比して示した図である。このとき上コレット６０１は第１の実施例での移動量より大きく設定されており、代わりに下コレット６０２の移動量が少なくなっている。このため、搭載しようとする半導体チップ１０１以外の半導体チップ１０１ｂ等の移動量も少なくなっており、また、搭載すべきチップ搭載位置１０４ｃは中間基板１０４全体から比べて十分な突出量を得ており、無関係な半導体チップ１０１ｂ等が中間基板１０４に不用意に接触することがない。この実施例では搭載時に上コレット６０１を移動させることでチップ搭載位置１０４ｃを突出させるため、中間基板１０４の製造工程で大きな突出を設ける必要が無く、中間基板１０４の製造工程が簡略化できるメリットがある。
【００２３】
また第１の実施例では接着剤１０４ｅに高温で溶融し中温で粘着性を示し、低温で接着剤として働く熱可塑性樹脂から成る接着剤を用いたが、初期には粘着剤としての流動性を示し、加熱処理により硬化して十分な接着強度を発揮する熱硬化性樹脂による接着剤を使用することもできる。この場合はコレット６０１及び６０２の加熱温度を熱硬化性樹脂の反応に足るだけの高温に、十分な時間保つことは困難であり、一般に熱可塑性樹脂であるダイシングフィルム５０１の耐熱温度を超えてしまう。そこで、チップ搭載時の熱処理はダイシングフィルム５０１から半導体チップ１０１を引き剥がすに足るだけの熱処理に留め、ポッティングレジン１１０の滴下工程の前に十分な熱処理をバッチで実施することで、接着剤１０４ｅの硬化時間を十分に得つつ、ダイシングフィルム５０１に不要な熱疲労を与えなくて澄む。この実施例では接着剤１０４ｅに低温で熱可塑性を示す樹脂を使用しなくても済むため、ポッティングレジン１１０との接合強度を高くすることができ、半導体装置のリフロー耐性を高くすることができるメリットがある。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、従来のフリップチップ接続による手法と比較してチップを上下反転する必要がないため、搭載精度を高めやすく、例えば０．５ｍｍ以下の微細なチップをダイシングフィルムから直接基板に搭載できるメリットがあり、より微細な半導体チップを用いた半導体装置を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置の概略構造を示す斜視図。
【図２】本発明の半導体装置の細部詳細を説明する縦断面図。
【図３】本発明に用いる中間基板１０４の構造を示す斜視図。
【図４】製造工程の途中に本発明の半導体装置の状態を示す立面図。
【図５】製造工程の途中に本発明の半導体装置の状態を示す立面図。
【図６】製造工程の途中に本発明の半導体装置の状態を示す立面図。
【図７】製造工程の途中に本発明の半導体装置の状態を示す立面図。
【図８】製造工程の途中に本発明の半導体装置の状態を示す立面図。
【図９】その他の実施例を示す図。
【符号の説明】
１００…パッケージ（全体）、１０１…ＩＣチップ、１０４…中間基板、１０４ａ…基材、１０４ｂ…配線、１０４ｃ…チップ搭載位置、１０４ｄ…送り穴、１０４ｅ…接着剤、１１０…保護レジン、５０１…ダイシングテープ、６０１…上コレット、６０２…下コレット、７０１…上吸着ステージ、７０２…下吸着ステージ、８０１…ポッティングノズル、８０２…ポッティングステージ。
【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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【図８】
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【図９】
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