半導体装置の製造方法
【課題】チップの搭載を短時間で確実に実施できるようにする。
【解決手段】基板１０上にＢステージ化したフィルム接着剤２１を設け、フィルム接着剤２１を介してチップ１を基板１０に仮固定する。さらに、チップ１上に封止フィルム４１を供給してから、プレスヘッド４３で押圧する。プレスヘッド４３の温度を調整して、最初に封止フィルム４１のみを軟化させてチップ１間の空間４０に封止フィルム４１の材料を充填させる。次に、プレスヘッド４３の温度を上昇させ、フィルム接着剤２１を軟化させてバンプ２と電極パッド１３Ａを接続させる。この後、プレスヘッド４３の温度をさらに上昇させてフィルム接着剤２１及び封止フィルム４１をＣステージ化する。
【解決手段】基板１０上にＢステージ化したフィルム接着剤２１を設け、フィルム接着剤２１を介してチップ１を基板１０に仮固定する。さらに、チップ１上に封止フィルム４１を供給してから、プレスヘッド４３で押圧する。プレスヘッド４３の温度を調整して、最初に封止フィルム４１のみを軟化させてチップ１間の空間４０に封止フィルム４１の材料を充填させる。次に、プレスヘッド４３の温度を上昇させ、フィルム接着剤２１を軟化させてバンプ２と電極パッド１３Ａを接続させる。この後、プレスヘッド４３の温度をさらに上昇させてフィルム接着剤２１及び封止フィルム４１をＣステージ化する。
【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】
半導体装置の製造工程において、基板上に回路を形成したチップを搭載する方法としては、ワイヤボンディングを行わずに、チップの回路を基板に向けるような、いわゆるフェイスダウン状態で直接にチップを基板に実装するフリップチップ実装が知られている。この場合には、チップ側の電極にバンプといわれる突起電極を形成し、バンプと基板側の電極とを接合させる。
【０００３】
ここで、フリップチップ実装を行う場合の半導体装置の製造方法の従来例について、以下に説明する。
まず、ウェハに多数形成した回路の電極にバンプを形成し、その後にウェハをダイシングしてチップを複数形成する。
一方、基板には、電極を覆うように熱硬化性接着剤をディスペンサーなどで塗布、又は印刷、あるいは転写する。
【０００４】
次に、接合ツールでチップを吸着保持し、基板に形成した熱硬化性接着剤の上に、チップをバンプが基板に向くように配置する。このとき、接合ツールを加熱し、チップを基板に向けて押圧する。これにより、バンプと電極とが電気的に接続される。さらに、基板に塗布しておいたペースト接着剤を所定の硬化率になるまで熱硬化させる。
【０００５】
この後、チップを搭載させた基板をポストキュアし、ペースト接着剤を完全に硬化させる。さらに、基板のチップを搭載した面とは反対側の面にＢＧＡ（Ball Grid Array）を形成してから、切断ラインに沿って基板にダイシングにより個別化する。
【０００６】
ここで、半導体装置の製造工程では、チップを実装した後に基板上のチップを樹脂材料からなる樹脂部で封止する工程が実施されることがある。樹脂部は、熱硬化性樹脂を一端熱融解させた後に硬化させることで形成される。さらに、複数個のチップを封止フィルムで一括して封止する。
【０００７】
また、樹脂材料からなる封止フィルムを用いてチップを封止する工程では、浸入工程と封止工程とを備えるものが知られている。浸入工程では、基板及びチップ並びに封止フィルムを袋に収容し、この袋を、例えば、硬化温度未満である１５０℃未満まで加熱して封止フィルムを軟化させる。これにより、軟化した封止フィルムが袋の内外の圧力差によって押圧されてチップ間に侵入する。次に、硬化工程で封止フィルムを硬化させる。
【０００８】
なお、チップを実装する際には、ペースト状の熱硬化性接着剤を使用する代わりに、熱硬化性樹脂を貼り付けツールで基板の電極上に貼り付けることもある。この場合は、熱硬化性樹脂を貼り付けた後、加熱された接合ツールでチップを基板に対して、２０ｇｆの荷重で押し付ける。接合ツールの押圧力でバンプが熱硬化性樹脂内に進入すると共に、熱により熱硬化樹脂が溶融する。これにより、チップのバンプが基板側の電極に接合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−３２７６２３号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ９７／０２５９６明細書
【特許文献３】国際公開ＷＯ２００５／０７１７３１明細書
【特許文献４】国際公開ＷＯ９８／３００７３明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、チップの接続にペースト状の接着剤を用いると、チップを基板に搭載させる工程で、チップを１つ仮搭載させるごとにペースト状の接着剤を硬化させる必要があるので、チップの搭載に要する時間が長くなる。また、熱硬化性樹脂を用いる場合でも、チップを１つ仮搭載させるごとに熱硬化性樹脂を硬化させる必要があるので、作業時間が長くなる。このような課題は、１つの基板に搭載するチップ数が多いときに特に顕著に現れる。例えば、シートにチップを３００個から４００個搭載させる場合には、圧着に１時間くらいかかってしまうことがあった。
【００１１】
また、ペースト状の接着剤を使用する場合には、チップを配置してから接着剤を硬化させるまでの間に、チップの位置がずれる可能性もあった。
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、チップの搭載を短時間で確実に実施できるようにすることを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願の一観点によれば、Ｂステージ化した接着剤層をチップ上又は基板上に設ける工程と、前記接着剤層を用いて前記チップを前記基板に固定する工程と、前記チップ上にＢステージ化した封止フィルムを重ねる工程と、前記封止フィルムを軟化させ、隣り合う前記チップ間に空間に前記封止フィルムを構成する材料を充填する工程と、前記封止フィルムを介して前記チップを前記基板に押圧し、前記チップに形成された突起電極端子と前記基板の電極とを電気的に接続させる工程と、前記接着剤層と前記封止フィルムを硬化させる工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、Ｂステージ化した接着剤層を設けることでチップと基板を仮固定したので、従来のようにチップを仮搭載するたびに硬化させる必要がなくなり、製造時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示すフローチャートである。
【図２】図２は、チップにバンプを形成する工程を説明する図である。
【図３】図３は、基板の製造工程を説明する図である。
【図４】図４は、基板にフィルム接着剤を貼り付ける工程を説明する図である。
【図５】図５は、基板にチップを仮搭載する工程を説明する図である。
【図６】図６は、基板にチップを仮搭載した状態を示す図である。
【図７】図７は、封止フィルムを供給した図である。
【図８】図８は、チップの封止工程を説明する図である。
【図９】図９は、チップの封止後にバンプを形成した図である。
【図１０】図１０は、基板を切断して半導体装置を完成させた図である。
【図１１】図１１は、バンプを形成したウェハを示す平面図である。
【図１２】図１２は、図１１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図１３】図１３は、印刷マスクとスキージを用いて樹脂からなる接着剤層を形成する工程を説明する図である。
【図１４】図１４は、ウェハにバンプを形成した後で、個別化する前にウェハに樹脂からなる接着剤層を形成した図である。
【図１５】図１５は、チップの封止工程を説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
発明の目的および利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素および組み合わせによって実現され達成される。
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、典型例および説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない、と理解すべきである。
【００１６】
以下に、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。図面において、同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。
（第１実施の形態）
【００１７】
最初に、この実施の形態に係る半導体装置の製造方法の概略について、図１のフローチャートを参照して説明する。
まず、半導体プロセスで形成した回路を有するチップを製造する（ステップＳ１０１）。また、これと平行して、チップを搭載させる基板を作製する（ステップＳ１０２）。チップに対しては、バンプの形成を行い（ステップＳ１０３）、基板にはフィルム接着剤を供給して貼り付ける（ステップＳ１０４）。なお、チップ側の処理であるステップＳ１０１及びステップＳ１０３と、基板側の処理であるステップＳ１０２及びステップＳ１０４は、必ずしも平行して実施する必要はない。
【００１８】
次に、フリップチップ実装によりチップを基板に仮搭載させる（ステップＳ１０５）。続いて、チップを仮搭載させた基板に封止フィルムを供給し（ステップＳ１０６）、チップのバンプ接続及びチップの封止を行う（ステップＳ１０７）。そして、基板にボールを形成し（ステップＳ１０８）、その後に基板を所定のサイズに切断する（ステップＳ１０９）。
【００１９】
以下、各工程について詳細に説明する。
まず、ステップＳ１０１のチップの製造工程では、最初にウェハ上に半導体技術を用いて回路を形成する。この後に、ウェハをバックグラインドし、タイシングにてチップに個別化する。
【００２０】
続いてステップＳ１０３について図２を参照して説明する。個別化されたチップ１の所定位置に、例えば、ボールボンディング法を用いて突起電極端子であるバンプ２が形成される。ボールボンディング法では、図示を省略する金材料等からなるボンディンワイヤをキャピラリー３に通し、キャピラリー３の下部から引き出したボンディングワイヤを溶融等させることでボールを形成する。ボールをチップ１に形成された電極上に接触させることでバンプ２が形成される。
【００２１】
一方、ステップＳ１０２では、チップを搭載する基板を作製する。図３に示すように、基板１０には、例えば、エポキシ樹脂などからなるシート材１１が用いられる。基板１０を製造するときは、シート材１１に穴あけ加工によりビアホール１２を形成すると共に、表面に印刷技術などを用いて回路パターン１３を形成する。その上に絶縁性の保護膜１４を形成する。保護膜１４の一部に開口部１４Ａを形成することで、下層の回路パターン１３の一部を露出させる。このようにして露出させた回路パターン１３の一部が、バンプ２などを電気的に接続させるための電極パッド１３Ａとなる。
【００２２】
続いて行われるステップＳ１０４では、図４に示すように、基板１０上の所定位置に接着剤層となるフィルム接着剤２１を取り付ける。フィルム接着剤２１は、例えば、リールテープ２２上に着脱自在に取り付けられたものを使用する。フィルム接着剤２１を貼り付
けるときは、最初にカッター２３でフィルム接着剤２１を所定の大きさに切断する。なお、フィルム接着剤２１の膜厚及び体積は、後に詳細を説明するように、チップ１と基板１０との間に形成されるギャップを埋めるのに適切な厚さとする。
【００２３】
この後に、切断したフィルム接着剤２１を基板１０表面のチップ１の搭載位置に貼り付ける。搭載位置のフィルム接着剤２１の周囲には、電極パッド１３Ａが露出している。なお、フィルム接着剤２１は、例えば、エポキシ樹脂系の熱硬化樹脂が用いられる。リールテープ２２には、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やテフロン（登録商標）などが用いられる。フィルム接着剤２１を貼り付けたリールテープ２２は、巻き回された状態で図示を省略する貼付装置に取り付けられる。フィルム接着剤２１を自動処理により切断し、基板１０側に供給される。なお、フィルム接着剤２１の貼り付けは、公知の貼り付け機を用いても良いし、作業者が手作業でフィルム接着剤２１を基板１０に貼り付けても良い。
【００２４】
ここで、フィルム接着剤２１には、常温ではＢステージを保ち、１８０℃以上でＣステージに移行するような接着剤、例えば、エポキシ系樹脂が用いられ、これをベースに硬化剤や硬化促進剤、フィラーなどを添加した構成を有する。このような接着剤としては、例えば、ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス社製の商品名「ＤＳ９９」があげられる。
【００２５】
なお、Ｂステージ及びＣステージは、樹脂材料の状態を示し、この他にＡステージがある。より詳細には、Ａステージは、液体状または固体状で加熱により溶融する状態である。三次元架橋構造を有する高分子の前躯体としても位置付けられる。Ｂステージは、Ａステージからさらに加熱された状態で、通常、室温では固体状態にある。Ｃステージに比べて架橋が不十分な状態になっており、半硬化状態といわれることもある。そして、Ｃステージは、Ｂステージからさらに加熱された状態で、この段階で溶剤には不溶になり、膨潤も生じない。さらに、これ以上加熱しても溶融することはない。なお、Ｃステージの状態は、硬化状態ともいわれる。
【００２６】
ステップＳ１０５では、チップ１を基板１０に仮搭載させる。まず、図示を省略するトレイにチップ１を多数収容させる。このとき、チップ１は、バンプ２が下に向くように、つまりチップ１の背面が上に配置されるようにトレイに収容される。次に、図５に示すように、フリップチップボンダーのボンディングツール３１でチップ１の背面を保持する。チップ１の保持には、例えばボンディングツール３１に形成した吸着穴３１Ａを用いた吸着保持を用いることができる。
【００２７】
次に、ボンディングツール３１でチップ１を吊り下げてから、図示を省略する撮像装置の上方にチップ１を移動させ、チップ１の位置を確認する。さらに、チップ１側、基板１０側に形成してある認識マークを確認して基板１０とチップ１の位置合わせを行う。この後、ボンディングツール３１を移動させ、チップ１を基板１０上に搭載位置に仮搭載する。なお、搭載位置とは、基板１０に形成された電極パッド１３Ａの上方に、チップ１に形成されたバンプ２が配置されるような位置である。また、ボンディングツール３１は、所定の圧力でチップ１を基板１０側に押し付ける。これにより、図６に示すように、Ｂステージ化した、つまり未硬化状態のフィルム接着剤２１が変形してフィルム接着剤２１がバンプ２を覆うように広がる。
【００２８】
ここで、チップ１が搭載される位置は、ステップＳ１０４でフィルム接着剤２１が供給された位置である。これにより、チップ１は、未硬化状態で接着性のあるフィルム接着剤２１を介して、基板１０に固定される。したがって、この後に基板１０を移動等させてもチップ１に形成されたバンプ２の位置と、基板１０上の電極パッド１３Ａの位置とがずれ
が防止される。なお、このときの基板１０からのチップ１までの高さは、５０μｍ〜１００μｍとする。そして、この処理は、基板１０上に必要な数だけチップ１を仮搭載するまで繰り返して行われる。従来のように、１つのチップ１を搭載するごとに接着剤を乾燥させる必要がなくなるので、作業時間を短縮できる。
【００２９】
続くステップＳ１０６では、図７に示すように、チップ１を仮搭載した基板１０の上に、封止フィルム４１を供給する。封止フィルム４１を基板１０及びチップ１を覆う大きさに予め切断したものが使用される。この状態では、バンプ２と電極パッド１３Ａは接続されていなくても良い。
【００３０】
封止フィルム４１は、エポキシ系の熱硬化性のフィルムで、常温から８０℃の温度領域では、弾性を保ちつつ半硬化状態のＢステージ化した状態を維持し、８０℃から１５０℃の温度領域では、軟化して半液状になり、１５０℃以上の温度領域で硬化を開始するものが使用される。なお、このような封止フィルム４１としては、例えば、ナガセケムテクス社製のエポキシシート（商品名）があげられる。
【００３１】
この工程は、常温で行われるため、チップ１上で封止フィルム４１はＢステージ化したシート状態を保つ。このため、隣り合う２つのチップ１の間には、空間４０が形成される。なお、封止フィルム４１の厚さは、例えば、封止後の膜厚の目標値が２００μｍ程度である場合には、３００μｍ程度にする。
【００３２】
ステップＳ１０７では、チップ１のバンプ２と基板１０の電極パッド１３Ａとを接続すると共に、チップ１の封止を行う。この工程は、ヘッド加熱工程と、チップ間封止工程と、加圧接続工程と、硬化工程の４つにさらに分けることができる。
まず、図８（ａ）に示すように、第１段階目のヘッド加熱工程では、加温可能なステージ４２上に基板１０を載置し、温度制御が可能なプレスヘッド４３を封止フィルム４１の上方に配置する。この段階では、プレスヘッド４３は、封止フィルム４１には接触していない。ステージ４２の温度は、フィルム接着剤２１及び封止フィルム４１の硬化が進まない温度、例えば、７０℃程度にする。さらに、プレスヘッド４３の温度は、８０℃とする。なお、プレスヘッド４３は、基板１０上方の封止フィルム４１に一様に接触可能な大きさとする。
【００３３】
次に、第２段階としてチップ間封止工程を実施する。図８（ｂ）に示すように、８０℃に加熱したプレスヘッド４３を下降させる。この温度領域では、封止フィルム４１がＢステージから軟化して半液状になるので、プレスヘッド４３により溶融させられた封止フィルム４１の材料がチップ１の間の空間４０に充填される。このときの封止フィルム４１の厚さは、基板１０からチップ１の背面までの距離の目標値が２００μｍである場合には、約２５０μｍ〜３００μｍとする。なお、フィルム接着剤２１は、Ｂステージの状態を維持する。
【００３４】
ここで、プレスヘッド４３は、封止フィルム４１を当接させた状態で数秒間保持しても良い。また、チップ１の間に封止フィルム４１を充填させるときは、周囲を真空雰囲気にすると、ボイド巻き込みや、チップ１間の未充填などが生じ難くなる。
【００３５】
なお、フィルム接着剤２１、封止フィルム４１のヤング率は、フィルム接着剤２１の方が封止フィルム４１より大きくする。これにより、仮固定されたチップ１と基板１０の間のギャップを保ちつつ、チップ１の間に封止フィルム４１のフィルム材を充填することができる。
【００３６】
さらに、第３段階として、加圧接続工程を実施する。まず、プレスヘッド４３の温度を
１８０℃にし、さらに下降させる。このとき、封止フィルム４１の硬化は充分に進んでおらず、半液状を保つ。また、基板１０とチップ１の間のフィルム接着剤２１は、１８０℃に加熱されることから軟化して半液状になる。この状態で、フィルム接着剤２１及び封止フィルム４１は、プレスヘッド４３の押圧力をチップ１に伝達できる程度の硬度を保っているので、図８（ｃ）に示すように、プレスヘッド４３で封止フィルム４１を介して押圧さているチップ１のバンプ２と、基板１０側の電極パッド１３Ａとが接触し、電気的に接続される。
【００３７】
なお、この処理の前段階でチップ１を覆うように封止フィルム４１の材料が充填されているので、チップ１とプレスヘッド４３が直接に接触することが防止され、チッピングが生じなくなる。また、封止フィルム４１を介して多数のチップ１が一様に押圧されるので、基板１０に対するチップ１の高さのばらつきを抑制できる。
【００３８】
そして、第４段階として、硬化工程を実施する。すなわち、プレスヘッド４３の温度及び押圧を継続させ、フィルム接着剤２１及び封止フィルム４１をほぼ硬化させる。この後、ポストキュアを行ってフィルム接着剤２１及び封止フィルム４１を完全に硬化させる。なお、硬化工程では、プレスヘッド４３の温度を前の段階より上昇させて硬化を促進させても良い。
【００３９】
次のステップＳ１０８では、基板１０を他の装置に実装するために用いられるボールを形成する。図９に示すように、ボール４５は、基板１０の一方の面、すなわちチップ１が搭載されていない面に形成された電極パッド１３Ａにフラックスを印刷してから、各電極パッド１３Ａに半田からなるボール４５を形成してＢＧＡを形成する。次に、リフロー工程でボール４５と電極パッド１３Ａとを接続させ、その後にフラックを洗浄する。
【００４０】
さらに、ステップＳ１０９で、予め定められた切断ラインＬ１に沿って基板１０を分割すると、図１０に示すようなパッケージからなる半導体装置５０が複数得られる。
【００４１】
以上、説明したように、この実施の形態では、フィルム接着剤２１を用いてチップ１を基板１０に仮固定するようにした。フィルム接着剤２１は、チップ１を押し付けたときに、チップ１の位置ずれを防止できる程度の接着力を有するものを使用するので、従来のペースト状の接着剤を用いる場合のようにチップを仮搭載するたびに硬化させる必要がなくなり、製造時間を短縮できる。
【００４２】
なお、フィルム接着剤２１は、チップ１の位置ずれを防止できる程度の接着力を有するので、硬化工程を実施しなくても製造過程においてチップ１と基板１０の位置ずれを防止できる。また、プレスヘッド４３でチップ１を基板１０に押し当てただけでは、金製のバンプ２と金製の電極パッド１３Ａの接着力が小さいことがあるが、フィルム接着剤２１を用いてチップ１と基板１０を接着しているので、半導体装置５０においてもチップ１と基板１０の位置ずれが防止される。
【００４３】
また、プレスヘッド４３でチップ１を基板１０に押圧する工程において、プレスヘッド４３の温度をコントロールすることで、チップ１間の空間４０に封止フィルム４１の材料を充填させるようにしたので、工程時間を短縮できる。また、プレスヘッド４３の温度をコントロールすることで、封止フィルム４１が硬化する前に、フィルム接着剤２１を半液状にしてバンプ２と電極パッド１３Ａの電気接続を形成することが可能になる。
【００４４】
ここで、この実施の形態の変形例について以下に説明する。
図１１及び図１２では、チップ１に分割する前のウェハ５１にバンプ５２を形成している。バンプ５２は、例えば、ウェハ５１にマスクを形成し、マスクのバンプ形成位置に開
口部を設けた後に、電解めっきにより成長させる。バンプ５２の形成後には、マスクを除去してから、バックグラインドし、タイシングにてチップに個別化する。このようにして形成したチップ１を前記と同様にして基板１０に実装すれば、半導体装置５０を形成できる。バンプ５２の形成箇所が多い場合などに、製造時間を短縮できる。
【００４５】
（第２の実施の形態）
図１３に示すように、基板１０側に印刷マスク６１を装着し、その上から樹脂製のペースト状の接着剤６２をスキージ６３で供給する。印刷マスク６１には、開口部６１Ａをチップ１の搭載位置であって、バンプ接続を行う電極パッド１３Ａを避けた領域に形成しておく。ペースト状の接着剤６２を塗布した後は、印刷マスク６１を除去する。これにより、図５に示すようなフィルム接着剤２１が形成される。接着剤６２には、第１の実施の形態のフィルム接着剤２１の材料と同じ組成のペースト状の接着剤が用いられる。そして、第１の実施の形態と同様に、チップ１を仮搭載し、接着剤６２と封止フィルム４１の硬化温度の差を利用しつつ、半導体装置５０を製造する。これにより、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００４６】
（第３の実施の形態）
また、図１１及び図１２に示すように、ウェハ５１にバンプ５２を形成した後で、ダイシングを行う前に、スピンコート法を用いてウェハ５１の表面にペースト状の接着剤６２を塗布する。接着剤６２は、第１の実施の形態のフィルム接着剤２１と同じ材料を用いることが好ましい。スピナーの回転等によって接着剤６２をバンプ５２を覆う所望の厚さに調整した後、乾燥させると、図１４に示すように接着剤層６６が形成される。このとき、接着剤層６６は、擬似的なＢステージになっている。この後に、ウェハ５１をバックグラインドしてからダインシングを行ってチップ１に分割する。なお、接着剤層６６は、バンプ５２を覆う厚さに形成することが好ましいが、バンプ５２と同じ膜厚又はバンプ５２より小さい膜厚でも良い。
【００４７】
チップ１を基板１０に仮固定するときは、接着剤層６６を基板１０の所定位置に押し付ける。この段階では、チップ１側のバンプ５２と基板１０側の電極１３Ａとは電気的に接続されていない。この後、図１のステップＳ１０６からステップＳ１０９を実施することで、半導体装置５０が形成される。
【００４８】
（第４の実施の形態）
この実施の形態では、Ｂステージから半液状になる温度がフィルム接着剤２１より高い封止フィルム４１を用いることを特徴とする。フィルム接着剤２１及び封止フィルム４１に使用される接着剤は、エポキシ主剤に硬化剤、硬化促進剤、フィラーなどを添加した構成を有する。フィルム接着剤２１は、硬化促進剤にイミダゾール系の材料を用いることで硬化温度を低下させている。これに対し、封止フィルム４１は、エポキシ主剤と硬化剤にフィルム接着剤２１と同じものを使用し、硬化促進剤にリン系の材料を用いることで硬化温度を上昇させている。
【００４９】
半導体装置５０は、図１のフローチャートに従って製造され、ステップＳ１０７の処理の内容が第１の実施の形態と異なる。この実施の形態で、ステップＳ１０７はさらにヘッド加熱工程と、加圧接続工程と、チップ間封止工程と、硬化工程に分かれる。
【００５０】
まず、フィルム接着剤２１を用いて基板１０上にチップ１を仮搭載した後、封止フィルム４１を供給したら、図１５（ａ）に示すようにステージ４２上に配置し、プレスヘッド４３を待機させる。なお、実装後の基板１０からチップ１までの厚さが２００μｍであるとき、封止フィルム４１の膜厚は２００μｍ〜２５０μｍ程度とする。
【００５１】
一番目のヘッド加熱工程では、プレスヘッド４３の温度を室温から１５０℃の範囲おいて、フィルム接着剤２１のヤング率が封止フィルム４１のヤング率より小さくなる温度に設定する。なお、この段階では、プレスヘッド４３は封止フィルム４１に接触していないので、フィルム接着剤２１及び封止フィルム４１共にＢステージを維持する。
【００５２】
次に、加圧接続工程として、プレスヘッド４３を下降させて、封止フィルム４１を介してチップ１を基板１０に向けて押圧する。プレスヘッド４３の温度は、封止フィルム４１を液化させないが、フィルム接着剤２１は軟化して半液状になるように設定されている。基板１０からのチップ１の高さが予め定められた所定の高さになったら、プレスヘッド４２の下降を停止させる。その結果、図１５（ｂ）に示すように、チップ１が基板１０にフリップチップ接続される。
【００５３】
続くチップ間封止工程では、プレスヘッド４３の温度をフィルム接着剤２１及び封止フィルム４１が共に半液状になる温度に設定する。これにより、封止フィルム４１が軟化してチップ１間の空間４０に充填され、チップ１が封止される。なお、この工程を真空雰囲気中で実施すると、ボイド巻き込みや、フィルム材の未充填などの発生を防止できる。
【００５４】
そして、硬化工程で、プレスヘッド４３による押圧力を維持させながら加熱を継続し、シート接着剤２１及び封止フィルム４１をほぼ硬化させる。その後、ポストキュアを行うことで、フィルム接着剤２１及び封止フィルム４１がＣステージ化する。
【００５５】
この実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。また、第２又は第３の実施の形態で形成した樹脂を用いても良い。また、図１１及び図１２に示すようなバンプ５２を用いても良い。
【００５６】
なお、本発明は、前記の各実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、接着剤層（例えば、フィルム接着剤２１）や、封止シート４１の種類は、常温でＢステージを維持し、ＢステージからＣステージなる温度や硬化に要する時間が異なる材料であれば良く、前記したもの限定されない。硬化温度を変化させるための添加剤は、イミダゾール系の材料や、リン系の材料に限定されない。また、接着剤層と封止シート４１のそれぞれがＢステージから、半液状態を経て硬化する温度も実施の形態に限定されない。
【００５７】
また、ステージの変化のために、プレスヘッド４３の温度を変えても良いし、温度を変化させなくても時間の経過でステージが変化する材料を用いても良い。
さらに、基板１０に接着剤をスクリーン印刷、スピンコーティング法、スプレーコーティング法で塗布した後、乾燥工程を実施して接着剤中の溶剤を揮発させて乾燥状態にすることで擬似的なＢステージ状態を有する接着剤層を形成しても良い。
【００５８】
ここで挙げた全ての例および条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明および概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例および条件に限定することなく解釈すべきであり、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換および変形を施すことができると理解すべきである。
【００５９】
以下、実施の形態の特徴を付記する。
（付記１） Ｂステージ化した接着剤層をチップ上又は基板上に設ける工程と、前記接着剤層を用いて前記チップを前記基板に固定する工程と、前記チップ上にＢステージ化した封止フィルムを重ねる工程と、前記封止フィルムを軟化させ、隣り合う前記チップ間に空
間に前記封止フィルムを構成する材料を充填する工程と、前記封止フィルムを介して前記チップを前記基板に押圧し、前記チップに形成された突起電極端子と前記基板の電極とを電気的に接続させる工程と、前記接着剤層と前記封止フィルムを硬化させる工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記２） 前記チップ間に前記封止フィルムを構成する材料を充填する工程の後に、前記突起電極端子と前記基板の電極とを電気的に接続させる工程を実施することを特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造方法。
（付記３） 前記チップ間に前記封止フィルムを構成する材料を充填する工程は、前記チップを前記基板に向けて押圧するプレスヘッドを前記封止フィルムに当接させ、前記プレスヘッドの温度を前記接着剤層がＢステージを維持し、かつ前記封止フィルムが軟化する温度まで加熱する工程を有し、前記突起電極端子と前記基板の電極とを電気的に接続させる工程は、前記プレスヘッドの温度を前記封止フィルム及び前記接着剤が共に軟化する温度まで加熱しながら、前記プレスヘッドで前記チップを前記基板に向けて押圧する工程を有することを特徴とする付記２に記載の半導体装置の製造方法。
（付記４） 前記突起電極端子と前記基板の電極とを電気的に接続させる工程の後に、前記チップ間に前記封止フィルムを構成する材料を充填する工程を実施することを特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造方法。
（付記５） 前記突起電極端子と前記基板の電極とを電気的に接続させる工程は、前記プレスヘッドの温度を前記封止フィルムがＢステージを維持し、かつ前記接着剤が軟化する温度まで加熱しながら、前記プレスヘッドで前記チップを前記基板に向けて押圧する工程を有し、前記チップ間に前記封止フィルムを構成する材料を充填する工程は、前記プレスヘッドの温度を前記接着剤層及び前記封止フィルムが軟化する温度まで加熱する工程を有することを特徴とする付記４に記載の半導体装置の製造方法。
（付記６） 前記接着剤層を前記チップ上又は前記基板上に設ける工程は、Ｂステージ化した接着剤のフィルムを所定の形状に切断してから、前記基板に取り付けることを特徴とする付記１乃至付記５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
（付記７） 前記接着剤層を前記チップ上又は前記基板上に設ける工程は、前記基板にマスクを用いてペースト状の接着剤を塗布してからＢステージ化させて前記接着剤層を形成することを特徴とする付記１乃至付記５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。（付記８） ウェハに前記突起電極端子を形成した後に、前記ウェハの表面にペースト状の接着剤を塗布してからＢステージ化させて前記接着剤層を形成することを特徴とする付記１乃至付記５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【００６０】
１ チップ
２，５２ バンプ
１０ 基板
２１ フィルム接着剤
４１ 封止シート
４３ プレスヘッド
【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】
半導体装置の製造工程において、基板上に回路を形成したチップを搭載する方法としては、ワイヤボンディングを行わずに、チップの回路を基板に向けるような、いわゆるフェイスダウン状態で直接にチップを基板に実装するフリップチップ実装が知られている。この場合には、チップ側の電極にバンプといわれる突起電極を形成し、バンプと基板側の電極とを接合させる。
【０００３】
ここで、フリップチップ実装を行う場合の半導体装置の製造方法の従来例について、以下に説明する。
まず、ウェハに多数形成した回路の電極にバンプを形成し、その後にウェハをダイシングしてチップを複数形成する。
一方、基板には、電極を覆うように熱硬化性接着剤をディスペンサーなどで塗布、又は印刷、あるいは転写する。
【０００４】
次に、接合ツールでチップを吸着保持し、基板に形成した熱硬化性接着剤の上に、チップをバンプが基板に向くように配置する。このとき、接合ツールを加熱し、チップを基板に向けて押圧する。これにより、バンプと電極とが電気的に接続される。さらに、基板に塗布しておいたペースト接着剤を所定の硬化率になるまで熱硬化させる。
【０００５】
この後、チップを搭載させた基板をポストキュアし、ペースト接着剤を完全に硬化させる。さらに、基板のチップを搭載した面とは反対側の面にＢＧＡ（Ball Grid Array）を形成してから、切断ラインに沿って基板にダイシングにより個別化する。
【０００６】
ここで、半導体装置の製造工程では、チップを実装した後に基板上のチップを樹脂材料からなる樹脂部で封止する工程が実施されることがある。樹脂部は、熱硬化性樹脂を一端熱融解させた後に硬化させることで形成される。さらに、複数個のチップを封止フィルムで一括して封止する。
【０００７】
また、樹脂材料からなる封止フィルムを用いてチップを封止する工程では、浸入工程と封止工程とを備えるものが知られている。浸入工程では、基板及びチップ並びに封止フィルムを袋に収容し、この袋を、例えば、硬化温度未満である１５０℃未満まで加熱して封止フィルムを軟化させる。これにより、軟化した封止フィルムが袋の内外の圧力差によって押圧されてチップ間に侵入する。次に、硬化工程で封止フィルムを硬化させる。
【０００８】
なお、チップを実装する際には、ペースト状の熱硬化性接着剤を使用する代わりに、熱硬化性樹脂を貼り付けツールで基板の電極上に貼り付けることもある。この場合は、熱硬化性樹脂を貼り付けた後、加熱された接合ツールでチップを基板に対して、２０ｇｆの荷重で押し付ける。接合ツールの押圧力でバンプが熱硬化性樹脂内に進入すると共に、熱により熱硬化樹脂が溶融する。これにより、チップのバンプが基板側の電極に接合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−３２７６２３号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ９７／０２５９６明細書
【特許文献３】国際公開ＷＯ２００５／０７１７３１明細書
【特許文献４】国際公開ＷＯ９８／３００７３明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、チップの接続にペースト状の接着剤を用いると、チップを基板に搭載させる工程で、チップを１つ仮搭載させるごとにペースト状の接着剤を硬化させる必要があるので、チップの搭載に要する時間が長くなる。また、熱硬化性樹脂を用いる場合でも、チップを１つ仮搭載させるごとに熱硬化性樹脂を硬化させる必要があるので、作業時間が長くなる。このような課題は、１つの基板に搭載するチップ数が多いときに特に顕著に現れる。例えば、シートにチップを３００個から４００個搭載させる場合には、圧着に１時間くらいかかってしまうことがあった。
【００１１】
また、ペースト状の接着剤を使用する場合には、チップを配置してから接着剤を硬化させるまでの間に、チップの位置がずれる可能性もあった。
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、チップの搭載を短時間で確実に実施できるようにすることを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願の一観点によれば、Ｂステージ化した接着剤層をチップ上又は基板上に設ける工程と、前記接着剤層を用いて前記チップを前記基板に固定する工程と、前記チップ上にＢステージ化した封止フィルムを重ねる工程と、前記封止フィルムを軟化させ、隣り合う前記チップ間に空間に前記封止フィルムを構成する材料を充填する工程と、前記封止フィルムを介して前記チップを前記基板に押圧し、前記チップに形成された突起電極端子と前記基板の電極とを電気的に接続させる工程と、前記接着剤層と前記封止フィルムを硬化させる工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、Ｂステージ化した接着剤層を設けることでチップと基板を仮固定したので、従来のようにチップを仮搭載するたびに硬化させる必要がなくなり、製造時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示すフローチャートである。
【図２】図２は、チップにバンプを形成する工程を説明する図である。
【図３】図３は、基板の製造工程を説明する図である。
【図４】図４は、基板にフィルム接着剤を貼り付ける工程を説明する図である。
【図５】図５は、基板にチップを仮搭載する工程を説明する図である。
【図６】図６は、基板にチップを仮搭載した状態を示す図である。
【図７】図７は、封止フィルムを供給した図である。
【図８】図８は、チップの封止工程を説明する図である。
【図９】図９は、チップの封止後にバンプを形成した図である。
【図１０】図１０は、基板を切断して半導体装置を完成させた図である。
【図１１】図１１は、バンプを形成したウェハを示す平面図である。
【図１２】図１２は、図１１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図１３】図１３は、印刷マスクとスキージを用いて樹脂からなる接着剤層を形成する工程を説明する図である。
【図１４】図１４は、ウェハにバンプを形成した後で、個別化する前にウェハに樹脂からなる接着剤層を形成した図である。
【図１５】図１５は、チップの封止工程を説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
発明の目的および利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素および組み合わせによって実現され達成される。
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、典型例および説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない、と理解すべきである。
【００１６】
以下に、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。図面において、同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。
（第１実施の形態）
【００１７】
最初に、この実施の形態に係る半導体装置の製造方法の概略について、図１のフローチャートを参照して説明する。
まず、半導体プロセスで形成した回路を有するチップを製造する（ステップＳ１０１）。また、これと平行して、チップを搭載させる基板を作製する（ステップＳ１０２）。チップに対しては、バンプの形成を行い（ステップＳ１０３）、基板にはフィルム接着剤を供給して貼り付ける（ステップＳ１０４）。なお、チップ側の処理であるステップＳ１０１及びステップＳ１０３と、基板側の処理であるステップＳ１０２及びステップＳ１０４は、必ずしも平行して実施する必要はない。
【００１８】
次に、フリップチップ実装によりチップを基板に仮搭載させる（ステップＳ１０５）。続いて、チップを仮搭載させた基板に封止フィルムを供給し（ステップＳ１０６）、チップのバンプ接続及びチップの封止を行う（ステップＳ１０７）。そして、基板にボールを形成し（ステップＳ１０８）、その後に基板を所定のサイズに切断する（ステップＳ１０９）。
【００１９】
以下、各工程について詳細に説明する。
まず、ステップＳ１０１のチップの製造工程では、最初にウェハ上に半導体技術を用いて回路を形成する。この後に、ウェハをバックグラインドし、タイシングにてチップに個別化する。
【００２０】
続いてステップＳ１０３について図２を参照して説明する。個別化されたチップ１の所定位置に、例えば、ボールボンディング法を用いて突起電極端子であるバンプ２が形成される。ボールボンディング法では、図示を省略する金材料等からなるボンディンワイヤをキャピラリー３に通し、キャピラリー３の下部から引き出したボンディングワイヤを溶融等させることでボールを形成する。ボールをチップ１に形成された電極上に接触させることでバンプ２が形成される。
【００２１】
一方、ステップＳ１０２では、チップを搭載する基板を作製する。図３に示すように、基板１０には、例えば、エポキシ樹脂などからなるシート材１１が用いられる。基板１０を製造するときは、シート材１１に穴あけ加工によりビアホール１２を形成すると共に、表面に印刷技術などを用いて回路パターン１３を形成する。その上に絶縁性の保護膜１４を形成する。保護膜１４の一部に開口部１４Ａを形成することで、下層の回路パターン１３の一部を露出させる。このようにして露出させた回路パターン１３の一部が、バンプ２などを電気的に接続させるための電極パッド１３Ａとなる。
【００２２】
続いて行われるステップＳ１０４では、図４に示すように、基板１０上の所定位置に接着剤層となるフィルム接着剤２１を取り付ける。フィルム接着剤２１は、例えば、リールテープ２２上に着脱自在に取り付けられたものを使用する。フィルム接着剤２１を貼り付
けるときは、最初にカッター２３でフィルム接着剤２１を所定の大きさに切断する。なお、フィルム接着剤２１の膜厚及び体積は、後に詳細を説明するように、チップ１と基板１０との間に形成されるギャップを埋めるのに適切な厚さとする。
【００２３】
この後に、切断したフィルム接着剤２１を基板１０表面のチップ１の搭載位置に貼り付ける。搭載位置のフィルム接着剤２１の周囲には、電極パッド１３Ａが露出している。なお、フィルム接着剤２１は、例えば、エポキシ樹脂系の熱硬化樹脂が用いられる。リールテープ２２には、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やテフロン（登録商標）などが用いられる。フィルム接着剤２１を貼り付けたリールテープ２２は、巻き回された状態で図示を省略する貼付装置に取り付けられる。フィルム接着剤２１を自動処理により切断し、基板１０側に供給される。なお、フィルム接着剤２１の貼り付けは、公知の貼り付け機を用いても良いし、作業者が手作業でフィルム接着剤２１を基板１０に貼り付けても良い。
【００２４】
ここで、フィルム接着剤２１には、常温ではＢステージを保ち、１８０℃以上でＣステージに移行するような接着剤、例えば、エポキシ系樹脂が用いられ、これをベースに硬化剤や硬化促進剤、フィラーなどを添加した構成を有する。このような接着剤としては、例えば、ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス社製の商品名「ＤＳ９９」があげられる。
【００２５】
なお、Ｂステージ及びＣステージは、樹脂材料の状態を示し、この他にＡステージがある。より詳細には、Ａステージは、液体状または固体状で加熱により溶融する状態である。三次元架橋構造を有する高分子の前躯体としても位置付けられる。Ｂステージは、Ａステージからさらに加熱された状態で、通常、室温では固体状態にある。Ｃステージに比べて架橋が不十分な状態になっており、半硬化状態といわれることもある。そして、Ｃステージは、Ｂステージからさらに加熱された状態で、この段階で溶剤には不溶になり、膨潤も生じない。さらに、これ以上加熱しても溶融することはない。なお、Ｃステージの状態は、硬化状態ともいわれる。
【００２６】
ステップＳ１０５では、チップ１を基板１０に仮搭載させる。まず、図示を省略するトレイにチップ１を多数収容させる。このとき、チップ１は、バンプ２が下に向くように、つまりチップ１の背面が上に配置されるようにトレイに収容される。次に、図５に示すように、フリップチップボンダーのボンディングツール３１でチップ１の背面を保持する。チップ１の保持には、例えばボンディングツール３１に形成した吸着穴３１Ａを用いた吸着保持を用いることができる。
【００２７】
次に、ボンディングツール３１でチップ１を吊り下げてから、図示を省略する撮像装置の上方にチップ１を移動させ、チップ１の位置を確認する。さらに、チップ１側、基板１０側に形成してある認識マークを確認して基板１０とチップ１の位置合わせを行う。この後、ボンディングツール３１を移動させ、チップ１を基板１０上に搭載位置に仮搭載する。なお、搭載位置とは、基板１０に形成された電極パッド１３Ａの上方に、チップ１に形成されたバンプ２が配置されるような位置である。また、ボンディングツール３１は、所定の圧力でチップ１を基板１０側に押し付ける。これにより、図６に示すように、Ｂステージ化した、つまり未硬化状態のフィルム接着剤２１が変形してフィルム接着剤２１がバンプ２を覆うように広がる。
【００２８】
ここで、チップ１が搭載される位置は、ステップＳ１０４でフィルム接着剤２１が供給された位置である。これにより、チップ１は、未硬化状態で接着性のあるフィルム接着剤２１を介して、基板１０に固定される。したがって、この後に基板１０を移動等させてもチップ１に形成されたバンプ２の位置と、基板１０上の電極パッド１３Ａの位置とがずれ
が防止される。なお、このときの基板１０からのチップ１までの高さは、５０μｍ〜１００μｍとする。そして、この処理は、基板１０上に必要な数だけチップ１を仮搭載するまで繰り返して行われる。従来のように、１つのチップ１を搭載するごとに接着剤を乾燥させる必要がなくなるので、作業時間を短縮できる。
【００２９】
続くステップＳ１０６では、図７に示すように、チップ１を仮搭載した基板１０の上に、封止フィルム４１を供給する。封止フィルム４１を基板１０及びチップ１を覆う大きさに予め切断したものが使用される。この状態では、バンプ２と電極パッド１３Ａは接続されていなくても良い。
【００３０】
封止フィルム４１は、エポキシ系の熱硬化性のフィルムで、常温から８０℃の温度領域では、弾性を保ちつつ半硬化状態のＢステージ化した状態を維持し、８０℃から１５０℃の温度領域では、軟化して半液状になり、１５０℃以上の温度領域で硬化を開始するものが使用される。なお、このような封止フィルム４１としては、例えば、ナガセケムテクス社製のエポキシシート（商品名）があげられる。
【００３１】
この工程は、常温で行われるため、チップ１上で封止フィルム４１はＢステージ化したシート状態を保つ。このため、隣り合う２つのチップ１の間には、空間４０が形成される。なお、封止フィルム４１の厚さは、例えば、封止後の膜厚の目標値が２００μｍ程度である場合には、３００μｍ程度にする。
【００３２】
ステップＳ１０７では、チップ１のバンプ２と基板１０の電極パッド１３Ａとを接続すると共に、チップ１の封止を行う。この工程は、ヘッド加熱工程と、チップ間封止工程と、加圧接続工程と、硬化工程の４つにさらに分けることができる。
まず、図８（ａ）に示すように、第１段階目のヘッド加熱工程では、加温可能なステージ４２上に基板１０を載置し、温度制御が可能なプレスヘッド４３を封止フィルム４１の上方に配置する。この段階では、プレスヘッド４３は、封止フィルム４１には接触していない。ステージ４２の温度は、フィルム接着剤２１及び封止フィルム４１の硬化が進まない温度、例えば、７０℃程度にする。さらに、プレスヘッド４３の温度は、８０℃とする。なお、プレスヘッド４３は、基板１０上方の封止フィルム４１に一様に接触可能な大きさとする。
【００３３】
次に、第２段階としてチップ間封止工程を実施する。図８（ｂ）に示すように、８０℃に加熱したプレスヘッド４３を下降させる。この温度領域では、封止フィルム４１がＢステージから軟化して半液状になるので、プレスヘッド４３により溶融させられた封止フィルム４１の材料がチップ１の間の空間４０に充填される。このときの封止フィルム４１の厚さは、基板１０からチップ１の背面までの距離の目標値が２００μｍである場合には、約２５０μｍ〜３００μｍとする。なお、フィルム接着剤２１は、Ｂステージの状態を維持する。
【００３４】
ここで、プレスヘッド４３は、封止フィルム４１を当接させた状態で数秒間保持しても良い。また、チップ１の間に封止フィルム４１を充填させるときは、周囲を真空雰囲気にすると、ボイド巻き込みや、チップ１間の未充填などが生じ難くなる。
【００３５】
なお、フィルム接着剤２１、封止フィルム４１のヤング率は、フィルム接着剤２１の方が封止フィルム４１より大きくする。これにより、仮固定されたチップ１と基板１０の間のギャップを保ちつつ、チップ１の間に封止フィルム４１のフィルム材を充填することができる。
【００３６】
さらに、第３段階として、加圧接続工程を実施する。まず、プレスヘッド４３の温度を
１８０℃にし、さらに下降させる。このとき、封止フィルム４１の硬化は充分に進んでおらず、半液状を保つ。また、基板１０とチップ１の間のフィルム接着剤２１は、１８０℃に加熱されることから軟化して半液状になる。この状態で、フィルム接着剤２１及び封止フィルム４１は、プレスヘッド４３の押圧力をチップ１に伝達できる程度の硬度を保っているので、図８（ｃ）に示すように、プレスヘッド４３で封止フィルム４１を介して押圧さているチップ１のバンプ２と、基板１０側の電極パッド１３Ａとが接触し、電気的に接続される。
【００３７】
なお、この処理の前段階でチップ１を覆うように封止フィルム４１の材料が充填されているので、チップ１とプレスヘッド４３が直接に接触することが防止され、チッピングが生じなくなる。また、封止フィルム４１を介して多数のチップ１が一様に押圧されるので、基板１０に対するチップ１の高さのばらつきを抑制できる。
【００３８】
そして、第４段階として、硬化工程を実施する。すなわち、プレスヘッド４３の温度及び押圧を継続させ、フィルム接着剤２１及び封止フィルム４１をほぼ硬化させる。この後、ポストキュアを行ってフィルム接着剤２１及び封止フィルム４１を完全に硬化させる。なお、硬化工程では、プレスヘッド４３の温度を前の段階より上昇させて硬化を促進させても良い。
【００３９】
次のステップＳ１０８では、基板１０を他の装置に実装するために用いられるボールを形成する。図９に示すように、ボール４５は、基板１０の一方の面、すなわちチップ１が搭載されていない面に形成された電極パッド１３Ａにフラックスを印刷してから、各電極パッド１３Ａに半田からなるボール４５を形成してＢＧＡを形成する。次に、リフロー工程でボール４５と電極パッド１３Ａとを接続させ、その後にフラックを洗浄する。
【００４０】
さらに、ステップＳ１０９で、予め定められた切断ラインＬ１に沿って基板１０を分割すると、図１０に示すようなパッケージからなる半導体装置５０が複数得られる。
【００４１】
以上、説明したように、この実施の形態では、フィルム接着剤２１を用いてチップ１を基板１０に仮固定するようにした。フィルム接着剤２１は、チップ１を押し付けたときに、チップ１の位置ずれを防止できる程度の接着力を有するものを使用するので、従来のペースト状の接着剤を用いる場合のようにチップを仮搭載するたびに硬化させる必要がなくなり、製造時間を短縮できる。
【００４２】
なお、フィルム接着剤２１は、チップ１の位置ずれを防止できる程度の接着力を有するので、硬化工程を実施しなくても製造過程においてチップ１と基板１０の位置ずれを防止できる。また、プレスヘッド４３でチップ１を基板１０に押し当てただけでは、金製のバンプ２と金製の電極パッド１３Ａの接着力が小さいことがあるが、フィルム接着剤２１を用いてチップ１と基板１０を接着しているので、半導体装置５０においてもチップ１と基板１０の位置ずれが防止される。
【００４３】
また、プレスヘッド４３でチップ１を基板１０に押圧する工程において、プレスヘッド４３の温度をコントロールすることで、チップ１間の空間４０に封止フィルム４１の材料を充填させるようにしたので、工程時間を短縮できる。また、プレスヘッド４３の温度をコントロールすることで、封止フィルム４１が硬化する前に、フィルム接着剤２１を半液状にしてバンプ２と電極パッド１３Ａの電気接続を形成することが可能になる。
【００４４】
ここで、この実施の形態の変形例について以下に説明する。
図１１及び図１２では、チップ１に分割する前のウェハ５１にバンプ５２を形成している。バンプ５２は、例えば、ウェハ５１にマスクを形成し、マスクのバンプ形成位置に開
口部を設けた後に、電解めっきにより成長させる。バンプ５２の形成後には、マスクを除去してから、バックグラインドし、タイシングにてチップに個別化する。このようにして形成したチップ１を前記と同様にして基板１０に実装すれば、半導体装置５０を形成できる。バンプ５２の形成箇所が多い場合などに、製造時間を短縮できる。
【００４５】
（第２の実施の形態）
図１３に示すように、基板１０側に印刷マスク６１を装着し、その上から樹脂製のペースト状の接着剤６２をスキージ６３で供給する。印刷マスク６１には、開口部６１Ａをチップ１の搭載位置であって、バンプ接続を行う電極パッド１３Ａを避けた領域に形成しておく。ペースト状の接着剤６２を塗布した後は、印刷マスク６１を除去する。これにより、図５に示すようなフィルム接着剤２１が形成される。接着剤６２には、第１の実施の形態のフィルム接着剤２１の材料と同じ組成のペースト状の接着剤が用いられる。そして、第１の実施の形態と同様に、チップ１を仮搭載し、接着剤６２と封止フィルム４１の硬化温度の差を利用しつつ、半導体装置５０を製造する。これにより、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００４６】
（第３の実施の形態）
また、図１１及び図１２に示すように、ウェハ５１にバンプ５２を形成した後で、ダイシングを行う前に、スピンコート法を用いてウェハ５１の表面にペースト状の接着剤６２を塗布する。接着剤６２は、第１の実施の形態のフィルム接着剤２１と同じ材料を用いることが好ましい。スピナーの回転等によって接着剤６２をバンプ５２を覆う所望の厚さに調整した後、乾燥させると、図１４に示すように接着剤層６６が形成される。このとき、接着剤層６６は、擬似的なＢステージになっている。この後に、ウェハ５１をバックグラインドしてからダインシングを行ってチップ１に分割する。なお、接着剤層６６は、バンプ５２を覆う厚さに形成することが好ましいが、バンプ５２と同じ膜厚又はバンプ５２より小さい膜厚でも良い。
【００４７】
チップ１を基板１０に仮固定するときは、接着剤層６６を基板１０の所定位置に押し付ける。この段階では、チップ１側のバンプ５２と基板１０側の電極１３Ａとは電気的に接続されていない。この後、図１のステップＳ１０６からステップＳ１０９を実施することで、半導体装置５０が形成される。
【００４８】
（第４の実施の形態）
この実施の形態では、Ｂステージから半液状になる温度がフィルム接着剤２１より高い封止フィルム４１を用いることを特徴とする。フィルム接着剤２１及び封止フィルム４１に使用される接着剤は、エポキシ主剤に硬化剤、硬化促進剤、フィラーなどを添加した構成を有する。フィルム接着剤２１は、硬化促進剤にイミダゾール系の材料を用いることで硬化温度を低下させている。これに対し、封止フィルム４１は、エポキシ主剤と硬化剤にフィルム接着剤２１と同じものを使用し、硬化促進剤にリン系の材料を用いることで硬化温度を上昇させている。
【００４９】
半導体装置５０は、図１のフローチャートに従って製造され、ステップＳ１０７の処理の内容が第１の実施の形態と異なる。この実施の形態で、ステップＳ１０７はさらにヘッド加熱工程と、加圧接続工程と、チップ間封止工程と、硬化工程に分かれる。
【００５０】
まず、フィルム接着剤２１を用いて基板１０上にチップ１を仮搭載した後、封止フィルム４１を供給したら、図１５（ａ）に示すようにステージ４２上に配置し、プレスヘッド４３を待機させる。なお、実装後の基板１０からチップ１までの厚さが２００μｍであるとき、封止フィルム４１の膜厚は２００μｍ〜２５０μｍ程度とする。
【００５１】
一番目のヘッド加熱工程では、プレスヘッド４３の温度を室温から１５０℃の範囲おいて、フィルム接着剤２１のヤング率が封止フィルム４１のヤング率より小さくなる温度に設定する。なお、この段階では、プレスヘッド４３は封止フィルム４１に接触していないので、フィルム接着剤２１及び封止フィルム４１共にＢステージを維持する。
【００５２】
次に、加圧接続工程として、プレスヘッド４３を下降させて、封止フィルム４１を介してチップ１を基板１０に向けて押圧する。プレスヘッド４３の温度は、封止フィルム４１を液化させないが、フィルム接着剤２１は軟化して半液状になるように設定されている。基板１０からのチップ１の高さが予め定められた所定の高さになったら、プレスヘッド４２の下降を停止させる。その結果、図１５（ｂ）に示すように、チップ１が基板１０にフリップチップ接続される。
【００５３】
続くチップ間封止工程では、プレスヘッド４３の温度をフィルム接着剤２１及び封止フィルム４１が共に半液状になる温度に設定する。これにより、封止フィルム４１が軟化してチップ１間の空間４０に充填され、チップ１が封止される。なお、この工程を真空雰囲気中で実施すると、ボイド巻き込みや、フィルム材の未充填などの発生を防止できる。
【００５４】
そして、硬化工程で、プレスヘッド４３による押圧力を維持させながら加熱を継続し、シート接着剤２１及び封止フィルム４１をほぼ硬化させる。その後、ポストキュアを行うことで、フィルム接着剤２１及び封止フィルム４１がＣステージ化する。
【００５５】
この実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。また、第２又は第３の実施の形態で形成した樹脂を用いても良い。また、図１１及び図１２に示すようなバンプ５２を用いても良い。
【００５６】
なお、本発明は、前記の各実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、接着剤層（例えば、フィルム接着剤２１）や、封止シート４１の種類は、常温でＢステージを維持し、ＢステージからＣステージなる温度や硬化に要する時間が異なる材料であれば良く、前記したもの限定されない。硬化温度を変化させるための添加剤は、イミダゾール系の材料や、リン系の材料に限定されない。また、接着剤層と封止シート４１のそれぞれがＢステージから、半液状態を経て硬化する温度も実施の形態に限定されない。
【００５７】
また、ステージの変化のために、プレスヘッド４３の温度を変えても良いし、温度を変化させなくても時間の経過でステージが変化する材料を用いても良い。
さらに、基板１０に接着剤をスクリーン印刷、スピンコーティング法、スプレーコーティング法で塗布した後、乾燥工程を実施して接着剤中の溶剤を揮発させて乾燥状態にすることで擬似的なＢステージ状態を有する接着剤層を形成しても良い。
【００５８】
ここで挙げた全ての例および条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明および概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例および条件に限定することなく解釈すべきであり、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換および変形を施すことができると理解すべきである。
【００５９】
以下、実施の形態の特徴を付記する。
（付記１） Ｂステージ化した接着剤層をチップ上又は基板上に設ける工程と、前記接着剤層を用いて前記チップを前記基板に固定する工程と、前記チップ上にＢステージ化した封止フィルムを重ねる工程と、前記封止フィルムを軟化させ、隣り合う前記チップ間に空
間に前記封止フィルムを構成する材料を充填する工程と、前記封止フィルムを介して前記チップを前記基板に押圧し、前記チップに形成された突起電極端子と前記基板の電極とを電気的に接続させる工程と、前記接着剤層と前記封止フィルムを硬化させる工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記２） 前記チップ間に前記封止フィルムを構成する材料を充填する工程の後に、前記突起電極端子と前記基板の電極とを電気的に接続させる工程を実施することを特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造方法。
（付記３） 前記チップ間に前記封止フィルムを構成する材料を充填する工程は、前記チップを前記基板に向けて押圧するプレスヘッドを前記封止フィルムに当接させ、前記プレスヘッドの温度を前記接着剤層がＢステージを維持し、かつ前記封止フィルムが軟化する温度まで加熱する工程を有し、前記突起電極端子と前記基板の電極とを電気的に接続させる工程は、前記プレスヘッドの温度を前記封止フィルム及び前記接着剤が共に軟化する温度まで加熱しながら、前記プレスヘッドで前記チップを前記基板に向けて押圧する工程を有することを特徴とする付記２に記載の半導体装置の製造方法。
（付記４） 前記突起電極端子と前記基板の電極とを電気的に接続させる工程の後に、前記チップ間に前記封止フィルムを構成する材料を充填する工程を実施することを特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造方法。
（付記５） 前記突起電極端子と前記基板の電極とを電気的に接続させる工程は、前記プレスヘッドの温度を前記封止フィルムがＢステージを維持し、かつ前記接着剤が軟化する温度まで加熱しながら、前記プレスヘッドで前記チップを前記基板に向けて押圧する工程を有し、前記チップ間に前記封止フィルムを構成する材料を充填する工程は、前記プレスヘッドの温度を前記接着剤層及び前記封止フィルムが軟化する温度まで加熱する工程を有することを特徴とする付記４に記載の半導体装置の製造方法。
（付記６） 前記接着剤層を前記チップ上又は前記基板上に設ける工程は、Ｂステージ化した接着剤のフィルムを所定の形状に切断してから、前記基板に取り付けることを特徴とする付記１乃至付記５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
（付記７） 前記接着剤層を前記チップ上又は前記基板上に設ける工程は、前記基板にマスクを用いてペースト状の接着剤を塗布してからＢステージ化させて前記接着剤層を形成することを特徴とする付記１乃至付記５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。（付記８） ウェハに前記突起電極端子を形成した後に、前記ウェハの表面にペースト状の接着剤を塗布してからＢステージ化させて前記接着剤層を形成することを特徴とする付記１乃至付記５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【００６０】
１ チップ
２，５２ バンプ
１０ 基板
２１ フィルム接着剤
４１ 封止シート
４３ プレスヘッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｂステージ化した接着剤層をチップ上又は基板上に設ける工程と、
前記接着剤層を用いて前記チップを前記基板に固定する工程と、
前記チップ上にＢステージ化した封止フィルムを重ねる工程と、
前記封止フィルムを軟化させ、隣り合う前記チップ間に空間に前記封止フィルムを構成する材料を充填する工程と、
前記封止フィルムを介して前記チップを前記基板に押圧し、前記チップに形成された突起電極端子と前記基板の電極とを電気的に接続させる工程と、
前記接着剤層と前記封止フィルムを硬化させる工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記チップ間に前記封止フィルムを構成する材料を充填する工程の後に、前記突起電極端子と前記基板の電極とを電気的に接続させる工程を実施す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】
前記チップ間に前記封止フィルムを構成する材料を充填する工程は、前記チップを前記基板に向けて押圧するプレスヘッドを前記封止フィルムに当接させ、前記プレスヘッドの温度を前記接着剤層がＢステージを維持し、かつ前記封止フィルムが軟化する温度まで加熱する工程を有し、
前記突起電極端子と前記基板の電極とを電気的に接続させる工程は、前記プレスヘッドの温度を前記封止フィルム及び前記接着剤が共に軟化する温度まで加熱しながら、前記プレスヘッドで前記チップを前記基板に向けて押圧する工程を有することを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記突起電極端子と前記基板の電極とを電気的に接続させる工程の後に、前記チップ間に前記封止フィルムを構成する材料を充填する工程を実施す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５】
前記突起電極端子と前記基板の電極とを電気的に接続させる工程は、前記プレスヘッドの温度を前記封止フィルムがＢステージを維持し、かつ前記接着剤が軟化する温度まで加熱しながら、前記プレスヘッドで前記チップを前記基板に向けて押圧する工程を有し、
前記チップ間に前記封止フィルムを構成する材料を充填する工程は、前記プレスヘッドの温度を前記接着剤層及び前記封止フィルムが軟化する温度まで加熱する工程を有することを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
Ｂステージ化した接着剤層をチップ上又は基板上に設ける工程と、
前記接着剤層を用いて前記チップを前記基板に固定する工程と、
前記チップ上にＢステージ化した封止フィルムを重ねる工程と、
前記封止フィルムを軟化させ、隣り合う前記チップ間に空間に前記封止フィルムを構成する材料を充填する工程と、
前記封止フィルムを介して前記チップを前記基板に押圧し、前記チップに形成された突起電極端子と前記基板の電極とを電気的に接続させる工程と、
前記接着剤層と前記封止フィルムを硬化させる工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記チップ間に前記封止フィルムを構成する材料を充填する工程の後に、前記突起電極端子と前記基板の電極とを電気的に接続させる工程を実施す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】
前記チップ間に前記封止フィルムを構成する材料を充填する工程は、前記チップを前記基板に向けて押圧するプレスヘッドを前記封止フィルムに当接させ、前記プレスヘッドの温度を前記接着剤層がＢステージを維持し、かつ前記封止フィルムが軟化する温度まで加熱する工程を有し、
前記突起電極端子と前記基板の電極とを電気的に接続させる工程は、前記プレスヘッドの温度を前記封止フィルム及び前記接着剤が共に軟化する温度まで加熱しながら、前記プレスヘッドで前記チップを前記基板に向けて押圧する工程を有することを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記突起電極端子と前記基板の電極とを電気的に接続させる工程の後に、前記チップ間に前記封止フィルムを構成する材料を充填する工程を実施す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５】
前記突起電極端子と前記基板の電極とを電気的に接続させる工程は、前記プレスヘッドの温度を前記封止フィルムがＢステージを維持し、かつ前記接着剤が軟化する温度まで加熱しながら、前記プレスヘッドで前記チップを前記基板に向けて押圧する工程を有し、
前記チップ間に前記封止フィルムを構成する材料を充填する工程は、前記プレスヘッドの温度を前記接着剤層及び前記封止フィルムが軟化する温度まで加熱する工程を有することを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−４９２９８（Ｐ２０１１−４９２９８Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９５５７３（Ｐ２００９−１９５５７３）
【出願日】平成２１年８月２６日（２００９．８．２６）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通セミコンダクター株式会社 (2,507)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２６日（２００９．８．２６）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通セミコンダクター株式会社 (2,507)
【Ｆターム（参考）】
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