(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁フィルムに形成される配線パターンにおける半導体チップの電極との接合部と同一の疑似接合部を有し前記配線パターンと同一形状をなす疑似パターンと、前記疑似接合部に対応する領域に形成される光透過部と、を有する疑似フィルムを用意する工程と、
前記疑似接合部と前記電極とが対面する方向を向くように、前記疑似フィルムと前記半導体チップとを配置する工程と、
前記光透過部から観察して、前記疑似接合部と前記電極との位置合わせを行う工程と、
前記疑似フィルムを取り除いて、同一位置に前記絶縁フィルムを配置する工程と、
前記接合部と電極とを接合する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記光透過部は、穴である半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記疑似フィルムは全体が光透過性を有する材質からなる半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記絶縁フィルムに位置決めマークを形成する工程と、
前記位置決めマークと前記接合部との相対的位置を記憶する工程と、
を含み、
前記疑似フィルムを取り除いて同一位置に前記絶縁フィルムを配置する工程の後に、前記位置決めマークの位置を検出し、前記接合部の位置を算出し、算出された前記接合部の位置情報を基にして、前記接合部と前記電極との位置合わせを行ってから、前記接合部と電極とを接合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、ＣＳＰ（chip scale/size package）型の半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
半導体装置の高密度実装を追求すると、ベアチップ実装が理想的である。しかしながら、ベアチップは、品質の保証及び取り扱いが難しい。そこで、ＣＳＰ（chip scale/size package）が開発されている。ＣＳＰについては正式な定義はないが、一般に、パッケージサイズがＩＣチップと同じか、ＩＣチップよりわずかに大きいＩＣパッケージと解されている。高密度実装を推進するためには、ＣＳＰ技術の開発が重要である。ＣＳＰに関する従来例を開示する刊行物として、特表平８−５０４０６３号公報がある。これによれば、リードフレーム支持体（専用治具）上にリードフレームを載層し、特殊なツールによりリードを個別（一本毎）切断すると同時に切断されたリードを下側に折り曲げ、ＩＣチップのボンディングパッドに接続するという方式が採用されている。この方法では、特殊な治具や機械設備が必要であり、また、リードを切断しながらＩＣチップへボンディングする時に、リード曲がりが生じやすいので歩留まりが悪いという問題があった。
【０００３】
そこで、絶縁フィルムに配線パターンを形成し、この配線パターンと半導体チップの能動面とを対面させて、配線パターンの一部と半導体チップの電極とを直接ボンディングすることが提案されている。これによれば、上記問題は解消されるが、配線パターンと電極とが対面するので、上から見ながら位置合わせをすることができない。そして、位置合わせをするには、対面する配線パターンと電極とを光学系を介して見ることのできるフリップチップボンディング用の装置が必要となり、汎用のギャングボンディング方式のボンダを使用できないという問題が生じた。
【０００４】
本発明は、従来の基板構造とは異なる構造（デバイスホールのない構造）をとるがゆえに位置認識を行う際に従来の一方向からの認識手段のみでは対応がとれないことに鑑みてなされたものである。そして、その目的は、一方向から（絶縁フィルム側から）の認識手段にて位置合わせできる（言い換えると、製造装置側に複雑な構造をとることなく、従来の一方向からの認識手段を利用する）半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、絶縁フィルムに形成される配線パターンにおける半導体チップの電極との接合部と同一の疑似接合部を有し前記配線パターンと同一形状をなす疑似パターンと、前記疑似接合部に対応する領域に形成される光透過部と、を有する疑似フィルムを用意する工程と、
前記疑似接合部と前記電極とが対面する方向を向くように、前記疑似フィルムと前記半導体チップとを配置する工程と、
前記光透過部から観察して、前記疑似接合部と前記電極との位置合わせを行う工程と、
前記疑似フィルムを取り除いて、同一位置に前記絶縁フィルムを配置する工程と、
前記接合部と電極とを接合する工程と、を含む。
【０００６】
本発明によれば、まず、疑似フィルムを用いて、半導体チップの電極と、疑似パターンの疑似接合部と、を位置合わせする。この疑似フィルムには、疑似接合部に対応する位置に光透過部が形成されているので、この光透過部から観察しながら、疑似接合部と電極との位置合わせを簡単に行うことができる。こうして、疑似接合部と電極とが対応するように、疑似フィルムと半導体チップとを配置する。次に、疑似フィルムを取り除き、同一位置に絶縁フィルムを配置する。絶縁フィルムは、疑似パターンと同一の配線パターン及び疑似接合部と同一の接合部を有するので、疑似フィルムと同一位置に配置されると、接合部が電極に対応する位置に配置される。そして、接合部と電極とを接合して、必要があればその後の工程を行うことで半導体装置を製造することができる。
【０００７】
本発明によれば、絶縁フィルムは、疑似フィルムと交換するだけで位置合わせがなされる。したがって、接合部が見えなくても電極との接合を正確に行うことができる。
【０００８】
なお、本発明において、疑似フィルムを用意する工程とは、疑似フィルムを入手して位置合わせができるように準備することを指すが、その前に、疑似フィルムを形成する工程自体を含んでもよい。
【０００９】
本発明において、前記光透過部は、穴であってもよい。光透過部は穴であるために、絶縁フィルムの材料にはこだわらなくともよい。例え基材が光透過性の悪い材質のものであっても利用することができる。
【００１０】
また、前記疑似フィルムは全体が光透過性を有する材質からなるものであってもよい。この場合には、疑似フィルム自体が光を透過することで光透過部が形成される。
【００１３】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、
前記絶縁フィルムに位置決めマークを形成する工程と、
前記位置決めマークと前記接合部との相対的位置を記憶する工程と、
を含み、
前記疑似フィルムを取り除いて同一位置に前記絶縁フィルムを配置する工程の後に、前記位置決めマークの位置を検出し、前記接合部の位置を算出し、算出された前記接合部の位置情報を基にして、前記接合部と前記電極との位置合わせを行ってから、前記接合部と電極とを接合する。
【００１４】
要するに、本発明は、疑似フィルムを用いて絶縁フィルムの位置合わせをした後、位置マークによって絶縁フィルムの微調整を行う方法である。この方法によれば、位置精度を一層高めることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。図１（Ｃ）に示すように、完成した半導体装置１０は、半導体チップ１２及びフィルム片１４を含み、フィルム片１４の一方の面には配線パターン１６が形成されている。配線パターン１６には、凸状の接合部１６ａが形成されており、異方性導電膜１８を介して、接合部１６ａと半導体チップ１２の電極１３とが接合されている。なお、接合部１６ａの形状は、凸状でなく平坦であってもよい。また、配線パターン１６には、外部端子１７が形成されている。
【００２６】
本実施形態では、汎用のギャングボンディング方式のボンダを用いて、半導体装置１０が次のようにして製造される。
【００２７】
まず、図１（Ａ）に示すように、電極１３を上にして半導体チップ１２を配置し、その上方に、疑似フィルムキャリアテープ２０を配置する。疑似フィルムキャリアテープ２０は、半導体装置１０のフィルム片１４を構成するためのフィルムキャリアテープ３０（図１（Ｂ）参照）から形成される。
【００２８】
ここで、フィルムキャリアテープ３０は、周知のＴＡＢ（Tape Automated Bonding）技術において用いられるもので、絶縁性のテープである。図２は、フィルムキャリアテープ３０を示す図である。同図に示すように、フィルムキャリアテープ３０には、スプロケットホール３２が形成され、複数の配線パターン１６が連続的に形成されている。なお、同図は、配線パターン１６側から見た状態を示している。
【００２９】
そして、疑似フィルムキャリアテープ２０は、図２に示すフィルムキャリアテープ３０をさらに加工して形成される。詳しくは、疑似フィルムキャリアテープ２０は、一方の面に疑似パターン２６を有し、疑似パターン２６は、凸状の疑似接合部２６ａを有する。また、疑似フィルムキャリアテープ２０には、疑似接合部２６ａに対応する領域に、光が透過するように穴２２が形成されている。この穴２２が形成されていることで、疑似パターン２６の形成面とは反対側からも、疑似接合部２６ａを観察することができる。なお、疑似フィルムキャリアテープ２０には、穴２４も形成されているが、この穴２４は、フィルムキャリアテープ３０に形成される穴３４が残存しているに過ぎず使用されないので、なくてもよい。
【００３０】
疑似フィルムキャリアテープ２０は、詳しくは、疑似パターン２６と電極１３とが対面する方向を向くように配置され、穴２２から観察しながら、疑似接合部２６ａが電極１３の真上に配置されるように、位置合わせをする。
【００３１】
ここで、疑似接合部２６ａと電極１３との位置合わせは、上方に設けられるカメラ１００によって観察しながら行う。このようなカメラ１００は、汎用のボンダに備えられている。
【００３２】
こうして、疑似フィルムキャリアテープ２０が適切な位置に配置されると、これを取り外し、実際に使用されるフィルムキャリアテープ３０を、疑似フィルムキャリアテープ２０と全く同じ位置に配置する。
【００３３】
フィルムキャリアテープ３０は、一方の面に配線パターン１６が形成され、配線パターン１６には、凸状の接合部１６ａが形成されている。接合部１６ａは、半導体チップ１２の電極１３との接合のために使用される。また、フィルムキャリアテープ３０には、配線パターン１６の一部に対応して穴３４が形成されている。穴３４は、図１（Ｃ）に示す外部端子１７を形成するために使用される。
【００３４】
さらに、フィルムキャリアテープ３０には、異方性導電膜１８が貼り付けられている。異方性導電膜１８は、樹脂中の金属微粒子を分散させてシート状にしたものである。
【００３５】
フィルムキャリアテープ３０は、疑似フィルムキャリアテープ２０と全く同じ位置に配置されるので、位置合わせを再び行わなくても、接合部１６ａが電極１３の真上に位置する。
【００３６】
次に、図１（Ｂ）に示すように、ボンディングツール２００によって、フィルムキャリアテープ３０を、半導体チップ１２の方向に押圧する。
【００３７】
なお、図１（Ａ）に示すように、最初に１ユニットとしての半導体装置について位置合わせを一回行い、必要に応じて２つ目以降の半導体装置についても位置決めを行ってから、連続的に図１（Ｂ）に示す工程を行うことが好ましい。
【００３８】
こうして、図１（Ｂ）に示す工程において、異方性導電膜１８は、電極１３と接合部１６ａとの間で押しつぶされ、金属微粒子も押しつぶされて、両者間を電気的に導通させるようになる。また、異方性導電膜１８を使用すると、金属微粒子が押しつぶされる方向にのみ電気的に導通し、それ以外の方向には導通しない。したがって、複数の接合部１６ａ上一面に異方性導電膜１８を貼り付けても、隣り同士の接合部１６ａ間は電気的に導通しない。
【００３９】
こうして、接合部１６ａと電極１３とが接合されると、図１（Ｃ）に示すように、穴３４を介して、配線パターン１６の上にボール状にハンダを設けて外部端子１７を形成する。そして、フィルムキャリアテープ３０を、半導体チップ１２の外形に沿って打ち抜き、フィルム片１４を備える半導体装置１０を得る。フィルムキャリアテープ３０が絶縁性であるから、フィルム片１４も絶縁性を有する。
【００４０】
このように、本実施形態によれば、汎用のボンダを使用して、対面する方向を向く接合部１６ａ及び電極１３を、簡単に接合することができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、フィルムキャリアテープ３０をさらに加工して疑似フィルムキャリアテープ２０を形成したが、別個に疑似フィルムキャリアテープを製造してもよい。その場合、接合部を観察するための光透過部として、穴の代わりに透明部を設けても良いし、疑似フィルムキャリアテープ自体を透明にして、全体的に光が透過するようにしてもよい。また、フィルムキャリアテープ３０及び疑似フィルムキャリアテープ２０を用いる代わりに、最初から、上記フィルム片１４と、このフィルム片１４と同じ大きさで上記疑似フィルムキャリアテープ２０と同様の機能を果たす疑似フィルム片と、を使用してもよい。
【００４２】
なお、上記実施形態においても、接合部と電極との接合方法として、Ｂ−ＴＡＢ型以外に、周知のいずれの技術を適用してもよい。
【００４３】
（第２実施形態）
本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、絶縁フィルムに位置決めマークを形成する工程と、位置決めマークと接合部との相対的位置を記憶する工程と、を含んでもよい。また、疑似フィルムを取り除いて同一位置に絶縁フィルムを配置する工程の後に、位置決めマークの位置を検出し、接合部の位置を算出し、算出された接合部の位置情報を基にして、接合部と電極との位置合わせを行ってから、接合部と電極とを接合してもよい。この点を第２の実施形態で説明する。
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。本実施形態によれば、図１（Ｃ）に示す半導体装置１０と同様に、半導体チップ４２及びフィルム片４４を含む半導体装置が製造される。フィルム片４４は、配線パターン４６が形成されたフィルムキャリアテープ５０を、配線パターン４６とともに打ち抜いて形成される。配線パターン４６には、凸状の接合部４６ａが形成されており、異方性導電膜４８を介して、接合部４６ａと半導体チップ４２の電極４３とが接合されている。なお、配線パターン４６には、その後の工程で、図１（Ｃ）に示す外部端子１７と同様の外部端子が形成される。そのために、フィルム片４４に穴４７が形成されている。
【００４４】
本実施形態では、フィルムキャリアテープ５０に、位置決めマークとしての小孔５２ａが露出するようになっている。詳しくは、フィルムキャリアテープ５０における配線パターン４６と同じ面に形成される金属箔５２に、この金属箔５２をドライエッチングして、小孔５２ａは形成されている。図３（Ｂ）は、小孔５２ａの平面図である。そして、フィルムキャリアテープ５０には、小孔５２ａを内側に位置させるように、穴５４が形成されている。こうして、小孔５２ａは、配線パターン４６の形成面とは反対側からも見えるようになっている。
【００４５】
そして、本実施形態では、次のようにして、配線パターン４６の接合部４６ａと半導体チップ４２の電極４３とを接続する。
【００４６】
まず、予め、小孔５２ａと接合部４６ａとの相対的位置関係を記憶手段に記憶させる。ここで、小孔５２ａは、ドライエッチングにて形成されるので、正確な位置に形成することが可能である。したがって、小孔５２ａは、設計通りの位置に形成されるので、接合部４６ａとの設計上の相対的位置関係が、そのまま実際の相対的位置関係となる。
【００４７】
そして、半導体チップ４２の電極４３を上に向け、この電極４３の上方に、フィルムキャリアテープ５０を配線パターン４６を下に向けて配置する。次に、カメラ１００にて、小孔５２ａの位置を撮像して、その位置を検出する。そして、検出された小孔５２ａの位置情報から、接合部４６ａの位置を算出する。具体的には、予め記憶された小孔５２ａと接合部４６ａとの相対的位置関係を基にして、小孔５２ａの位置情報から接合部４６ａの位置を算出する。
【００４８】
そして、接合部４６ａを、電極４３の真上に位置させるように、フィルムキャリアテープ５０及び半導体チップ４２を、相対的に移動させる。
【００４９】
こうして、接合部４６ａと電極４３との位置合わせを行って、ボンディングツール２００によって両者を接合する。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態によれば、汎用のボンダを用いて、接合部４６ａと電極４３との接合を行うことができる。なお、本実施形態において、位置決めマークとしての小孔５２ａは、少なくとも２つ形成することが好ましい。そうすることで、小孔５２ａと接合部４６ａとの二次元的な相対的位置関係を、正確に把握することができる。
【００５１】
なお、上記実施形態においても、接合部と電極との接合方法として、Ｂ−ＴＡＢ型以外に、周知のいずれの技術を適用してもよい。
【００５２】
（第３実施形態）
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、第２実施形態で説明した位置決めマークの変形例に係る第３実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。本実施形態によれば、図１（Ｃ）に示す半導体装置１０と同様に、半導体チップ６２及びフィルム片６４を含む半導体装置が製造される。フィルム片６４は、配線パターン６６が形成されたフィルムキャリアテープ７０を、配線パターン６６とともに打ち抜いて形成される。配線パターン６６には、凸状の接合部６６ａが形成されており、異方性導電膜６８を介して、接合部６６ａと半導体チップ６２の電極６３とが接合されている。なお、配線パターン６６には、その後の工程で、図１（Ｃ）に示す外部端子１７と同様の外部端子が形成される。そのために、フィルム片６４に穴６７が形成されている。
【００５３】
本実施形態では、フィルムキャリアテープ７０に、位置決めマーク７２ａ、７２ｂが形成されている。詳しくは、フィルムキャリアテープ７０における配線パターン７６と同じ面に形成される金属箔７２を、通常は配線パターン７２ａと同時にエッチングして、位置決めマーク７２ａ、７２ｂは形成されている。図４（Ｂ）は、位置決めマーク７２ａ、７２ｂの平面図である。同図に示すように、位置決めマーク７２ａ、７２ｂは、それぞれ１本の線状をなして、相互に直交する方向に形成されている。そして、フィルムキャリアテープ７０には、位置決めマーク７２ａ、７２ｂの先端部を内側に位置させるように、穴７４が形成されている。こうして、位置決めマーク７２ａ、７２ｂは、配線パターン６６の形成面とは反対側からも見えるようになっている。
【００５４】
また、位置決めマーク７２ａと位置決めマーク７２ｂとは、直交する方向に設けられている。したがって、位置決めマーク７２ａ、７２ｂのそれぞれを、平面座標におけるＸ軸又はＹ軸のそれぞれに直交させるように、フィルムキャリアテープ７０を配置すれば、少なくとも１箇所に設けられた位置決めマーク７２ａ、７２ｂだけで、平面座標を特定することができる。
【００５５】
そして、本実施形態においても、上記第２実施形態と同様に、位置決めマーク７２ａ、７２ｂの位置をカメラ１００によって撮像して、その位置を検出して、検出された情報と、接合部６６ａと電極６３との予め記憶された相対的位置関係と、接合部６６ａと電極６３とを位置合わせして、ボンディングツール２００によって両者を接合する。
【００５６】
本実施形態によっても、汎用のボンダを用いて、接合部６６ａと電極６３との接合を行うことができる。
【００５７】
なお、上記実施形態は、半導体装置に本発明を適用した例であるが、半導体装置と同様に多数の外部端子を必要とする面実装用の電子部品であれば、能動部品か受動部品かを問わず、本発明を適用することができる。電子部品として、例えば、抵抗器、コンデンサ、コイル、発振器、フィルタ、温度センサ、サーミスタ、バリスタ、ボリューム又はヒューズなどがある。
【００５８】
また、上記実施形態においても、接合部と電極との接合方法として、Ｂ−ＴＡＢ型以外に、周知のいずれの技術を適用してもよい。
【００５９】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図２】図２は、フィルムキャリアテープを示す図である。
【図３】図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図４】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、第３実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
１０  半導体装置
１２  半導体チップ
１３  電極
１４  フィルム片（絶縁フィルム）
１６  配線パターン
２０  疑似フィルムキャリアテープ
２２  穴（光透過部）
２６  疑似パターン
２６ａ  疑似接合部
３０  フィルムキャリアテープ（絶縁フィルム）
５２  金属箔
５２ａ  小孔（位置決めマーク）
７２  金属箔
７２ａ、７２ｂ  位置決めマーク
【図１】
0003801300.tif 000002
【図２】
0003801300.tif 000003
【図３】
0003801300.tif 000004
【図４】
0003801300.tif 000005