JP2004274026A - チップマウント方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板上に複数の半導体チップを圧着するチップマウント作業を高速化すると共に、高信頼度で圧着する。
【解決手段】 裏面に接着剤１２_1Aを有する半導体チップ１１_1Aをコレット１４によってピックアップして、台座部１５に内蔵した加熱ヒータによって所定温度に加熱されている基板１３の第１マウント位置Ａに短時間加圧して仮圧着し、同様に、基板１３の第２マウント位置Ｂに、コレット１４によって半導体チップ１１_1Bを仮圧着し、これらの半導体チップ１１_1A，１１_1Bを、加熱ヒータを内蔵する本圧着治具１６によって所定の加圧力で加圧加熱して本圧着する。基板１３の他のマウント位置Ｃ〜Ｆにも同様に第１層目の半導体チップ１１₁を仮圧着後、本圧着する。その後、第１層目の半導体チップ１１₁の上に、第２層目の半導体チップ１１₂を仮圧着した後、本圧着治具１６によって本圧着する。
【選択図】図１

Description

本発明はチップマウント方法および装置に関し、例えば、半導体チップ（ダイ）をリードフレームなどの基板に複数個積層してマウントするスタック型半導体装置などを製造するチップマウント方法およびチップマウント装置に関するものである。

半導体装置においては、一般に、半導体チップ（ダイ）の裏面に設けられた電極を、低電気抵抗で、かつ、低熱抵抗でリードフレームなどの基板にマウント（接合）するために、良導電性、かつ、良熱伝導性のろう材または導電性樹脂を介して、基板にボンディング（接合）している。しかしながら、半導体メモリなどのスタック型半導体装置３０においては、半導体チップを基板に実装する場合、図１８に示すように、半導体チップ３１_1Aを、接着剤、例えば、樹脂３２_1Aを介して基板３３上の第１マウント位置Ａにマウントし、この半導体チップ３１_1A上に、樹脂３２_2Aを介して半導体チップ３１_2Aをマウントするといった具合に、複数の半導体チップ３１_1A，３１_2A，…を積層してマウントしている。また、基板３３上の第２マウント位置Ｂに、複数の半導体チップ３１_1B，３１_2B，…を積層してマウントしている。このように、基板３３の複数箇所Ａ〜Ｆに、それぞれ複数の半導体チップ３１を積層してマウントしている。

このような、スタック型半導体装置３０を製造する場合、半導体チップ３１のマウント時に１枚ずつの樹脂３２を供給することは煩雑であるのみならず、その供給位置が一定しないので、次のような製造方法が採用されている。まず、図１９（Ａ）に示すように、表面に粘着層を有するダイシングシート３４０の上に、樹脂シート３２０の貼り付けられた半導体ウェーハ３１０を接着し、図１９（Ｂ）に示すように、半導体ウェーハ３１０をダイサ３５０によって樹脂シート３２０と共に所定ピッチでＸ方向およびＹ方向に切断して、図１９（Ｃ）に示すように、樹脂３２が裏面に接着された多数の半導体チップ３１を整列状態で製造している。

そして、図２０に示すように、裏面に樹脂３２_1Aが接着された半導体チップ３１_1Aをコレット３４によってピックアップして、下方に加熱ヒータ３５を配置して加熱されたリードフレームなどの基板３３上の第１マウント位置Ａに搬送し、コレット３４によって半導体チップ３１_1Aを加圧すると共に、基板３３の下方に配置した加熱ヒータ３５によって樹脂３２_1Aを所定時間加熱することによって溶融させて、半導体チップ３１_1Aを基板３３に圧着する。

この間に、半導体チップ３１のピックアップポジション側では、半導体チップ３１を整列状態で接着したダイシングシート３４０を半導体チップ３１の１個分だけ水平移動させて、次の半導体チップ３１_1Bがピックアップポジションに来ている。

その後、コレット３４がピックアップポジションに復帰して、次の裏面に樹脂３２_1Bを有する半導体チップ３２_1Bをピックアップして、基板３３の第２マウント位置Ｂに搬送し、コレット３４によって半導体チップ３１_1Bを加圧すると共に、基板３３の下方に配置した加熱ヒータ３５によって樹脂３２_1Bを所定時間加熱することによって溶融させて、半導体チップ３１_1Bを基板３３に圧着する。以下、同様の動作によって、基板３３の複数のマウント位置Ｃ〜Ｆに順次半導体チップ３１_1C〜３１_1F（符号省略）をマウントして、第１層目の半導体チップ３１₁のマウントを完了する。

なお、前記第１層目の全ての半導体チップ３１₁をマウントした後、または、前述の基板３３の各マウント位置Ａ，Ｂ，…に順次半導体チップ３１_1A，３１_1B，…のマウントを終了する毎に、マウントした半導体チップ３１₁に対して、必要に応じてワイヤボンディングを行う。

このようにして、第１層目の全ての半導体チップ３１₁をマウントした後、または、必要に応じてワイヤボンディング終了後、第２層目の半導体チップ３１₂のマウントを行う。即ち、コレット３４が再びピックアップポジションに復帰して、裏面に樹脂３２_2Aが接着された半導体チップ３１_2Aをピックアップして、基板３３上の第１マウント位置Ａに搬送し、先にマウントされている半導体チップ３１_1Aの上にコレット３４によって半導体チップ３１_2Aを加圧すると共に、基板３３の下方に配置した加熱ヒータ３５によって樹脂３２_2Aを所定時間加熱することによって溶融させて、半導体チップ３１_2Aを半導体チップ３１_1Aの上に圧着する。

以下、同様に、基板３３の第２のマウント位置Ｂにマウントされている半導体チップ３１_1Bの上に、半導体チップ３１_2Bを、樹脂３２_2Bを加熱溶融して圧着し、第３マウント位置Ｃ〜第６マウント位置Ｆの半導体チップ３１_1C〜３１_1Fの上にも同様に順次、半導体チップ３１_2C〜３１_2Fを圧着してマウントする。

前記第２層目の全ての半導体チップ３１₂をマウントした後、または、前述の基板３３の各マウント位置Ａ，Ｂ，…に順次半導体チップ３１_2A，３１_2B，…のマウントを終了する毎に、マウントした半導体チップ３１₂に対して、必要に応じてワイヤボンディングを行う。

以下、同様の動作を繰り返して、基板３３の複数のマウント位置Ａ〜Ｆに、それぞれ所定数の半導体チップ３１₁，３１₂，…を積層してマウントしている。図２０は、第１マウント位置Ａ〜第４マウント位置Ｄに、それぞれ３個ずつの半導体チップ３１をマウントし、第５マウント位置Ｅおよび第６マウント位置Ｆに、それぞれ２個ずつの半導体チップ３１をマウントした場合を示している。このようなスタック型半導体装置の製造には、積層チップマウント法が採用される（例えば、特許文献１，２参照。）。

特開平１１−１２１６８５号公報 特開平１１−１２６８６９号公報

ところが、上記のチップマウント方法およびチップマウント装置によれば、次のような、解決すべき問題点がある。

（１）コレット３４によって、半導体チップ３１を１個ずつピックアップして基板３３に搬送し、コレット３４で半導体チップ３１を加圧すると共に、基板３３の下方に配置した加熱ヒータ３５によって樹脂３２を加熱溶融して圧着するので、コレット３４により半導体チップ３１を圧着する接合プロセスに１秒以上の時間を要し、マシンインデックスは、この接合プロセス＋コレット３４による半導体チップ３１のピックアップ〜マウントサイクルで決定されるため、高速化ができず生産性が低かった。

（２）半導体チップ３１の圧着時には、半導体チップ３１を１０〜２０Ｎｍ／10×10ｍｍ程度の高荷重で加圧することが必要で、従来の樹脂ボンド用ダイボンダ（〜１０Ｎｍ／10×10ｍｍ）では対応できなかった。

（３）半導体チップ３１を上記の高荷重で加圧するためには、コレット３４の半導体チップの吸着部（押圧部）３４ａは半導体チップ３１の大きさに応じた大きさが要求されると共に、この吸着部（押圧部）３４ａに高荷重を付加するための荷重付与手段（図示省略）が必要で、コレット３４を含む可動部が大重量化して、その慣性が大きいために、前述のピックアップ〜マウントサイクルの高速化ができなかった。

（４）基板３３の下方に加熱ヒータ３５を配置して、基板３３を１００〜２００℃程度に加熱して樹脂３２を加熱溶融するようにしているので、積層する半導体チップ３１の積層数が増大すると、ｎ層目の半導体チップ３１_nは下層の半導体チップ３１₁〜３１_n-1および樹脂３２₁〜３２_n-1を介して樹脂３２_nを加熱溶融しなければならないため、温度勾配により、上層部での温度低下が生じ、あるいは温度低下に対応すべく加熱溶融時間を増大しなければならないという問題があった。このため、メモリの大容量化のために半導体チップ３１の積層数が増大する最近の趨勢から、ますます高速化が困難になっていた。

（５）上記の理由で、上層の半導体チップ３１になるほど、加熱不足が生じ易く、半導体チップの接合信頼性に難が生じていた。

（６）前述のように、半導体チップ３１の積層数が多くなると、上層の半導体チップ３１ほど温度低下により樹脂３２の加熱溶融が困難になるので、加熱ヒータ３５の加熱温度を高くしなければならず、その消費電力が大きくなっていた。

（７）半導体チップ３１をほぼ同じ大きさのコレット３４で加圧して一気に圧着しているので、エッジ効果により半導体チップ３１の中央部よりも周縁部に高面圧がかかる。半導体チップ３１がその周縁部から圧着されると、半導体チップ３１に取り込まれた空気は、逃げ場を失いボイド（気泡）が発生する。ボイドは、半導体装置３０の発熱により膨張し、半導体装置３０が冷却されることで収縮する。このようにボイドが膨縮を繰り返すことで、半導体チップ３１の剥離現象が発生する。特に、薄くて大きな半導体チップ３１を低流動性接着剤３２（例えばエポキシ樹脂系接着剤）を使用して積層する場合に、半導体チップ３１の剥離現象が多く見受けられる。この理由としては、薄くて大きな半導体チップ３１は、コレット３４による吸着で窪み、この状態で基板３３上に載置されるために空気を取り込み易いことと、低流動性接着剤３２は、半導体チップ３１に取り込まれた空気を移動させ難いことが挙げられる。このため、従来は、高流動性接着剤３２（例えばポリイミド樹脂系接着剤）を使用してボイドを抑制してが、低流動性接着剤よりも単価が高いので、半導体装置３０の製造コストが嵩む。このため、高流動性接着剤の数〜十数分の一の単価で入手できる廉価な低流動性接着剤であっても、ボイドが発生しないチップマウント方法および装置が要望されている。

そこで、本発明は、半導体チップをコレットによって基板に搬送して圧着するチップマウント方法およびチップマウント装置において、チップマウント作業の高速化および高信頼性化が可能なチップマウント方法およびチップマウント装置を提供することを目的とするものである。

本発明のチップマウント方法は、基板の複数箇所にコレットによって裏面に接着剤を有する半導体チップを搬送し積層してマウントするチップマウント方法において、前記コレットによって、半導体チップの搬送と仮圧着を行い、前記コレットとは別に設けた本圧着治具によって、仮圧着された半導体チップの本圧着を行うことを特徴とするものである（請求項１）。

ここで、上記の「接着剤」とは、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの樹脂や、銀ペーストなどを含む。また、上記の「半導体チップの仮圧着」とは、接着剤を完全に溶融させて圧着することなく、コレットによって搬送された半導体チップが、コレットによる押圧力と接着剤の接着力とによって後述する本圧着までの間に移動しない程度の圧着状態にすることを意味する。したがって、樹脂の場合は６０℃程度で軟化して接着性が現出する程度の加熱により、また、銀ペーストの場合は常温でも接着性が得られるので、仮圧着が可能である。

上記のチップマウント方法によれば、コレットとは別に設けた本圧着治具によって、仮圧着された半導体チップの本圧着を行う間に、コレットによる半導体チップの搬送と仮圧着とを行える。コレットは、本圧着に要する高荷重を必要としないから、コレットの軽量化と共に慣性を小さくでき、コレットの高速動作が可能になる。また、接着剤が完全に溶融するまでコレットで半導体チップを加圧しなくてもよいから、コレットによる半導体チップの仮圧着に長時間を要しない。したがって、コレットによる半導体チップの搬送と仮圧着を短時間で行える。また、本圧着治具は、仮圧着された半導体チップに高荷重を掛けて本圧着するために重量は大きいが、コレットに比較して移動距離が小さいので、重量大で慣性が大きくても、接合プロセス時間が長くなることがない。したがって、チップマウント作業を高速化することができる。なお、コレットによる半導体チップの仮圧着は、半導体チップの全体に限らず一部であっても構わない。

また、本発明のチップマウント方法は、前記本圧着治具によって、仮圧着された半導体チップの加圧および加熱を行って本圧着することを特徴とするものである（請求項２）。

上記のチップマウント方法によれば、本圧着治具によって、仮圧着された半導体チップの加圧および加熱を行って本圧着するので、基板の下方に配置した加熱ヒータのみによって基板を介して接着剤を加熱溶融する従来方法に比較して、半導体チップの上下両方から加熱するため、半導体チップの積層数が増大しても上層の接着剤を短時間で加熱溶融させて、半導体チップを短時間で本圧着することができるので、チップマウント作業を高速化することができる。

また、本発明のチップマウント方法は、前記本圧着治具によって、基板の複数箇所に仮圧着された半導体チップを同時に加圧および加熱を行って本圧着することを特徴とするものである（請求項３）。

上記のチップマウント方法によれば、本圧着治具によって、基板の複数箇所に仮圧着された半導体チップを同時に加圧および加熱を行って本圧着するので、半導体チップを１個ずつ加圧および加熱を行って本圧着する場合に比較して、本圧着作業の回数を低減することができ、チップマウント作業を高速化することができる。しかも、加圧面積の拡大によって、本圧着治具の傾斜が小さくなり、積層された半導体チップ上面の傾きのばらつきが減少するので、後続工程で半導体チップ上面にワイヤボンディングを行う場合、ワイヤボンディング作業が容易、かつ、確実に行えるため、高品質のスタック型半導体装置などのチップマウント構体を製造することができる。

また、本発明のチップマウント方法は、前記本圧着治具によって、半導体チップの本圧着を半導体チップの一部から広げて行うことを特徴とするするものである（請求項４）。

上記のチップマウント方法によれば、本圧着治具によって、半導体チップの本圧着を一部から全体に広げつつ行うことで、半導体チップを基板上に搬送した際に半導体チップに取り込まれた空気が外部へ押し出され、ボイドが発生しない。すなわち、半導体チップの仮圧着と本圧着とを別々に行うと、半導体チップの高速搬送と、半導体チップの圧着精度に重点をおいた本圧着とを行える。これにより半導体チップの剥離現象が起こらない半導体装置を製造でき、チップマウント作業の高信頼化が達成される。ここで、「半導体チップの一部」は、半導体チップの中心部、前後方向又は左右方向の中央部、一辺部、一角部などが挙げられる。

また、本発明のチップマウント方法は、前記本圧着治具を半導体チップに対して順次ずらして本圧着を行うことを特徴とするものである（請求項５）。

上記のチップマウント方法は、前記本圧着治具を半導体チップに対して順次ずらすことで、半導体チップの本圧着を一部から全体に広げて行える。本圧着治具をずらす範囲は、半導体チップに取り込まれた空気が外側へ移動できる範囲内で適宜設定する。半導体チップの一部の本圧着を行ったのち、当該本圧着範囲を含むより広範囲の本圧着、或いは当該本圧着範囲に隣接する範囲の本圧着を行い、半導体チップの一部から本圧着範囲を段階的に広げていく。最初の本圧着では、本圧着範囲が狭く、低流動性接着剤であってもその流動により、半導体チップに取り込まれた空気が当該本圧着範囲外へ逃げる。また、次の本圧着では、新たに本圧着される範囲が狭いので、半導体チップに取り込まれた空気は、当該新たな本圧着範囲よりも外側へ逃げる。このように、本圧着治具を半導体チップに対して順次ずらして本圧着を行うと、半導体チップに取り込まれた空気は、段階的に外側へ押し出されて外部へ排出されるので、ボイドが発生しない。これにより半導体チップの剥離現象が起こらない半導体装置を製造できる。

また、本発明のチップマウント方法は、前記半導体チップの一部を中央部とし、前記半導体チップの中央部から外側に向かって半導体チップの圧着を行うことを特徴とするものである（請求項６）。

ここで、「半導体チップの中央部」は、半導体チップの中心部若しくは前後方向又は左右方向の中央部である。これらの場合、半導体チップの中心部から放射状に広げて本圧着を行うか、或いは半導体チップの前後方向又は左右方向の中央部から前後の辺部又は左右の辺部に向けて本圧着を行う。このように半導体チップの中央部から外側に向かって本圧着を行うことで、半導体チップに取り込まれた空気は、ほぼ最短ルートで外部へ押し出される。したがって、半導体チップに取り込まれた空気を、半導体チップと基板の間、若しくは半導体チップ積層方向相互間から排出し易くなる。

本発明のチップマウント装置は、基板の複数箇所にコレットによって裏面に接着剤を有する半導体チップを搬送し積層してマウントするチップマウント装置において、半導体チップの搬送と仮圧着を行うコレットと、前記コレットとは別に、基板上に仮圧着された半導体チップを本圧着する本圧着治具とを設けたことを特徴とするものである（請求項７）。

上記のチップマウント装置によれば、コレットによって、半導体チップの搬送および仮圧着を行い、本圧着治具で本圧着を行うので、コレットは本圧着に要する高荷重を必要とせず軽量化でき慣性を小さくできると共に、接着剤を完全に溶融させる本圧着を行わなくてもよいことにより、半導体チップの加圧時間を大幅に短縮することができるため、半導体チップの積層数が増加しても、半導体チップのピックアップ〜マウントサイクル時間がそれほど増大しない。また、本圧着治具は、仮圧着された半導体チップを所定の高荷重によって本圧着するために重量が大きいが、コレットに比較して移動距離が小さいので、重量大で慣性が大きくても、接合プロセス時間が長くなることがない。したがって、チップマウント作業を高速化することができ、スタック型半導体装置などのスタック型チップマウント構体の生産性が向上する。

また、本発明のチップマウント装置は、前記基板の下方に加熱ヒータが配置され、前記本圧着治具が、加熱ヒータを内蔵していることを特徴とするものである（請求項８）。

上記のチップマウント装置によれば、基板の下方に加熱ヒータが配置され、前記本圧着治具が、加熱ヒータを内蔵しているので、基板の下方に配置された加熱ヒータによって、半導体チップの裏面の接着剤を下方から加熱して半導体チップを仮圧着することができると共に、仮圧着された半導体チップを下方の加熱ヒータと、加熱ヒータを内蔵した本圧着治具とによって、上下両方から加熱して本圧着できるので、基板の下方に配置した加熱ヒータのみによって接着剤を加熱溶融して本圧着する従来装置に比較して、上層の半導体チップでも温度低下が少なく短時間で加熱して本圧着することができるので、チップマウント作業を高速化することができる。また、基板の下方に配置する加熱ヒータの加熱温度を低減して、節電することができる。

また、本発明のチップマウント装置は、前記本圧着治具が、基板上の複数個所に仮圧着された半導体チップに対して、同時に本圧着を行うことが可能な大きさを有することを特徴とするものである（請求項９）。

上記のチップマウント装置によれば、基板の複数箇所に仮圧着された半導体チップを、本圧着治具によって同時に加圧および加熱を行って本圧着することができるので、本圧着治具によって半導体チップを１個ずつ加圧および加熱を行って本圧着する場合に比較して、本圧着治具による本圧着作業回数が低減され、本圧着作業が高速化できる。しかも、本圧着治具の加圧面積が大きいことによって、本圧着治具の傾斜が小さくなり、積層された半導体チップ上面の傾きのばらつきが減少するので、後続工程で半導体チップ上面にワイヤボンディングする場合、ワイヤボンディング作業が容易、かつ、確実に行えるため、高品質のスタック型半導体装置などのチップマウント構体を製造することができる。

また、本発明のチップマウント装置は、加圧面の大きさが相違する複数個の本圧着治具を備え、加圧面の小さな本圧着治具から同心状に順次本圧着を行うことを特徴とするものである（請求項１０）。

上記のチップマウント装置によれば、加圧面の小さな本圧着治具によって半導体チップの一部の本圧着を行ったのち、当該本圧着治具よりも加圧面の大きな本圧着治具によって、既に本圧着された部位も含めてより広範な部位の本圧着を行い、半導体チップの一部から本圧着範囲を段階的に広げていく。加圧面の小さな本圧着治具による本圧着では、本圧着範囲が狭く、低流動性接着剤であってもその流動により半導体チップに取り込まれた空気が当該本圧着範囲外へ逃げる。また、加圧面の小さな本圧着治具よりも加圧面が大きな本圧着治具による本圧着では、新たに本圧着される範囲が狭いので、半導体チップに取り込まれた空気は、当該新たな本圧着範囲よりも外側へ逃げる。このように、加圧面の小さな本圧着治具から同心状に順次本圧着を行っていくと、半導体チップに取り込まれた空気は、段階的に外側へ押し出され、最終的に外部へ排出されるので、ボイドが発生しない。これにより半導体チップの剥離現象が起こらない半導体装置を製造できる。

また、本発明のチップマウント装置は、前記本圧着治具の下部に弾性材からなる加圧部を設け、かつ、前記加圧部の加圧面の一部を突出形成したことを特徴とするものである（請求項１１）。

上記のチップマウント装置によれば、基板に仮圧着された半導体チップに対する本圧着治具の加圧力を高めていくと、本圧着治具の加圧面が弾性変形して平らになっていく。本圧着治具の加圧面が平らになっていくのに追従して半導体チップの本圧着範囲が徐々に広がる。これと同時に半導体チップと基板との間若しくは半導体チップの積層方向相互間から空気が押し出されるので、ボイドが発生しない。これにより半導体チップの剥離現象が起こらない半導体装置を製造できる。

また、本発明のチップマウント装置は、基板を載置する台座部を備え、前記台座部の基板上のチップ積層位置に対応する部位に弾性材からなる加圧部を設けると共に前記加圧部の加圧面の一部を突出形成したことを特徴とするものである（請求項１２）。

上記のチップマウント装置によれば、基板に仮圧着された半導体チップに対する本圧着治具の加圧力を高めていくと、台座部に設けた加圧部の加圧面が弾性変形して平らになっていく。台座部の加圧面が平らになっていくのに追従してコレットの本圧着範囲が徐々に広がる。これと同時に半導体チップと基板との間若しくは半導体チップの積層方向相互間から空気が押し出されるので、ボイドが発生しない。これにより半導体チップの剥離現象が起こらない半導体装置を製造できる。

ここで、本圧着治具又は台座部に設けた加圧部は、その加圧面の一部が他の部位よりも突出したものであり、例えば加圧部の加圧面全体を階段状や曲面状に突出形成したものも含む。加圧面の一部としては、加圧面の中心部、前後方向又は左右方向の中央部、一辺部、一角部などが挙げられる。

また、本発明のチップマウント装置は、前記加圧部の加圧面の一部を加圧面の中央部とし、前記加圧部の加圧面を中央部から外側に向かって傾斜させたことを特徴とするものであるものである（請求項１３）。

上記のチップマウント装置によれば、基板に仮圧着された半導体チップに対する本圧着治具の加圧力を高めていくと、半導体チップの中央部から外側へ向かって徐々に本圧着範囲が広がる。これと同時に半導体チップに取り込まれた空気は、半導体チップの中央部から外側へ向かって徐々に押し出されるので、ボイドが発生しない。

また、本発明のチップマウント装置は、前記加圧部の加圧面を球面状、円錐状又は角錐状に形成したものであるものである（請求項１４）。

上記のチップマウント装置によれば、基板に仮圧着された半導体チップに対する本圧着治具の加圧力を高めていくと、半導体チップの中心部から外側へ向かって徐々に本圧着範囲が広がる。これと同時に半導体チップに取り込まれた空気は、半導体チップの中心部から外側へ向かって徐々に押し出されるので、ボイドが発生しない。

本発明のチップマウント方法は、基板の複数箇所にコレットによって裏面に接着剤を有する半導体チップを搬送し積層してマウントするチップマウント方法において、前記コレットによって、半導体チップの搬送と仮圧着を行い、前記コレットとは別に設けた本圧着治具によって、仮圧着された半導体チップの本圧着を行うものであるから、コレットによって半導体チップの搬送および加圧を行って本圧着する従来のチップマウント方法に比較して、コレットによる本圧着のための加圧時間が省略され、コレットによる半導体チップのピックアップ〜仮圧着〜半導体チップ吸着作業と、本圧着治具による本圧着作業とを並行して行うので、チップマウント作業を高速化することができると共に、上層の半導体チップの接合信頼性が向上する。

本発明のチップマウント装置は、基板の複数箇所にコレットによって裏面に接着剤を有する半導体チップを搬送し積層してマウントするチップマウント装置において、半導体チップの搬送と仮圧着を行うコレットと、前記コレットとは別に、基板上に仮圧着された半導体チップを本圧着する本圧着治具とを設けたので、コレットによって半導体チップの搬送および加圧を行って本圧着する従来のチップマウント装置に比較して、コレットによる本圧着のための加圧時間が省略され、コレットによる半導体チップのピックアップ〜仮圧着〜半導体チップ吸着作業と、本圧着治具による本圧着作業とを並行して行うことができるので、チップマウント作業を高速化することができると共に、上層の半導体チップの接合信頼性が向上する。

以下、本発明のチップマウント方法およびチップマウント装置の実施形態について、図面を参照して説明する。まず、図１は本発明のチップマウント装置１０の概略斜視図を示す。

図１は、本発明の第１〜第３実施形態に使用するチップマウント装置１０を例示している。このチップマウント装置１０は、裏面に接着剤、例えば、流動性に優れたポリイミド樹脂系の熱圧着フィルム１２_1A，１２_2A，…（以下、総称する場合は、熱圧着フィルム１２という。）を有する半導体チップ１１_1A，１１_2A，…（以下、総称する場合は、半導体チップ１１という。）をピックアップし、台座部１５に内蔵した加熱ヒータ１５ａ（図２(Ａ)〜(Ｃ)参照）によって加熱されているリードフレームなどの基板１３上の所定位置に搬送し、短時間だけ加圧して、仮圧着するコレット１４を有すると共に、このコレット１４とは別に、基板１３上にコレット１４によって仮圧着された半導体チップ１１を加圧および加熱して本圧着する本圧着治具１６を具備している。この本圧着治具１６は、加圧面が平らで、かつ、基板１３上の複数箇所、例えば、図示例では２個所に仮圧着された半導体チップ１１_1A，１１_1Bを同時に本圧着できる大きさに形成され、図２（Ｃ）に示すように、加熱ヒータ１７を内蔵している。

次に、図１のチップマウント装置１０による本発明の第１実施形態のチップマウント方法について、図１〜図４（Ａ）〜（Ｃ）を参照して説明する。まず、図１９（Ａ）〜（Ｃ）に示すようにして製造された、裏面に熱圧着フィルム１２を有する多数の半導体チップ１１が整列状態で接着されたダイシングシート３４０を、Ｘ−Ｙテーブル（図示省略）上に配置する。

Ｘ−ＹテーブルをＸ方向および／またはＹ方向に移動させて、裏面に熱圧着フィルム１２_1Aを有する半導体チップ１１_1Aをピックアップポジションに位置させる。このピックアップポジションで、図１に示すように、コレット１４が下降して（１）、吸着部１４ａにより裏面に熱圧着フィルム１２_1Aを有する半導体チップ１１_1Aをピックアップし（２）、水平移動（３）およびマウントポジションで下降動作して（４）、下方に配置した加熱ヒータ１５ａによって所定温度、例えば、１００〜２００℃に加熱されている基板１３上の第１のマウント位置Ａに搬送して、所定の本圧着荷重よりも小さい加重、例えば、１〜２Ｎｍ／10×10ｍｍ程度で、従来よりも短時間、例えば、０．０５〜０．１秒だけ加圧することにより、熱圧着フィルム１２_1Aを軟化させて、図２（Ａ）に示すように、半導体チップ１１_1Aを基板１３に仮圧着する。

仮圧着を終わったコレット１４は、マウントポジションで上昇し（５）、水平移動して（６）、再びピックアップポジションに戻る。なお、コレット１４は、マウントポジションで下降動作（４）、仮圧着作業および上昇動作（５）を行うが、本圧着治具１６は、コレット１４の横方向に位置しており、コレット１４による半導体チップ１１の仮圧着作業を邪魔しない。また、上記コレット１４のピックアップポジションでの上昇（２）〜下降動作（１）の間に、Ｘ−Ｙテーブルを１ピッチ分水平移動させて、裏面に熱圧着フィルム１２_1Bを有する半導体チップ１１_1Bをピックアップポジションに位置させる。したがって、コレット１４はピックアップポジションで下降動作して（１）、この半導体チップ１１_1Bをピックアップする。

半導体チップ１１_1Bをピックアップした（２）コレット１４は、再び水平移動（３）および次のマウントポジションである基板１３の第２マウント位置Ｂに下降動作して（４）、下方に配置した加熱ヒータ１５ａによって所定温度に加熱されている基板１３上に、所定の本圧着荷重よりも小さい加重で短時間加圧することにより、熱圧着フィルム１２_1Bを軟化させて、図２（Ｂ）に示すように、半導体チップ１１_1Bを基板１３に仮圧着する。このとき、コレット１４の移動位置を第２マウント位置Ｂに変更させる代わりに、基板１３を移動させて第２マウント位置Ｂをマウントポジションに変更させてもよい。

基板３３の複数のマウント位置、図示例では、基板１３の第１マウント位置Ａおよび第２マウント位置Ｂに半導体チップ１１_1A，１１_1Bの仮圧着が終了すると、図２（Ｃ）に示すように、加熱ヒータ１７を内蔵した本圧着治具１６が水平移動（または基板１３が水平移動）および下降動作して、基板１３の第１マウント位置Ａに仮圧着された半導体チップ１１_1Aと、第２マウント位置Ｂに仮圧着された半導体チップ１１_1Bとを、同時に、所定の荷重，例えば、１０〜２０Ｎｍ／10×10ｍｍおよび所定時間，例えば、０．３〜０．５秒程度で加圧および加熱して、各半導体チップ１１_1A，１１_1Bの熱圧着フィルム１２_1A，１２_1Bを溶融させて、基板１３の第１マウント位置Ａおよび第２マウント位置Ｂに仮圧着された半導体チップ１１_1Aおよび１１_1Bを同時に本圧着する。

このように、複数のマウント位置Ａ，Ｂの半導体チップ１１_1A，１１_1Bを、加熱ヒータ１７を内蔵した本圧着治具１６によって同時に加圧加熱して本圧着すると、半導体チップ１１_1A，１１_1Bを１個ずつ個別に本圧着する場合に比較して、半導体チップ１１_1A，１１_1Bの本圧着時間が短縮されると共に、半導体チップ１１_1A，１１_1Bの傾斜のばらつきが減少する。

なお、基板３３の第１マウント位置Ａおよび第２マウント位置Ｂの半導体チップ１１_1A，１１_1Bの本圧着が終了すると、必要に応じて、半導体チップ１１_1A，１１_1Bにワイヤボンディングを行う。

同様に、コレット１４により基板１３の第３マウント位置Ｃ、第４マウント位置Ｄに順次半導体チップ１１_1C，１１_1D（符号省略）を仮圧着した後、本圧着治具１６によって、これらの半導体チップ１１_1C，１１_1Dを本圧着し、必要に応じて、半導体チップ１１_1C，１１_1Dにワイヤボンディングを行う。

以下、同様にして、基板１３の第５マウント位置Ｅ、第６マウント位置Ｆに、コレット１４によって半導体チップ１１_1E，１１_1F（符号省略）を仮圧着し、本圧着治具１６によって、これらの半導体チップ１１_1E，１１_1Fを本圧着し、必要に応じて、半導体チップ１１_1E，１１_1Fにワイヤボンディングを行う。

なお、上記の実施形態では、基板１３上の２個所に半導体チップ１１₁を本圧着するごとにワイヤボンディングを行う場合について説明したが、第１層目の全半導体チップ１１_1A〜１１_1Fを本圧着した後に、一括してワイヤボンディングを行うようにしてもよい。

上記のようにして、基板１３の複数のマウント位置Ａ，Ｂ，…に第１層目の半導体チップ１１₁の本圧着が終了すると、あるいは、さらに必要に応じて、ワイヤボンディングが終了すると、コレット１４によって、図３（Ａ）に示すように、基板１３の第１マウント位置Ａにマウントされている半導体チップ１１_1Aの上に、前述と同様の動作によって、第２層目の半導体チップ１１_2Aが仮圧着され、続いて、図３（Ｂ）に示すように、基板１３の第２のマウント位置Ｂにマウントされている半導体チップ１１_1Bの上に、前述と同様の動作によって、第２層目の半導体チップ１１_2Bが仮圧着される。

上記のようにして、基板１３の第１マウント位置Ａおよび第２マウント位置Ｂに第２層目の半導体チップ１１_2A，１１_2Bが積層して仮圧着されると、図３（Ｃ）に示すように、加熱ヒータ１７を内蔵した本圧着治具１６が下降して、基板１３の第１マウント位置Ａおよび第２マウント位置Ｂに仮圧着された半導体チップ１１_2A，１１_2Bを、同時に所定の荷重および所定時間だけ加圧加熱して、各半導体チップ１１_2A，１１_2Bの熱圧着フィルム１２_2A，１２_2Bを溶融させて、半導体チップ１１_2A，１１_2Bを本圧着する。

この本圧着治具１６による半導体チップ１１_2A，１１_2Bの本圧着作業中に、コレット１４は並行して、基板１３の第３マウント位置Ｃ，第４マウント位置Ｄに、半導体チップ１１_2C，１１_2D（符号省略）を順次仮圧着していく。基板１３の第３マウント位置Ｃ，第４マウント位置Ｄに、第２層目の半導体チップ１１_2C，１１_2Dを仮圧着し終わると、本圧着治具１６がこれらの半導体チップ１１_2C，１１_2Dを所定の荷重で、所定時間だけ加圧加熱して、本圧着する。

以下、同様の動作によって、基板１３上の第５マウント位置Ｅ，第６マウント位置Ｆにコレット１４によって第２層目の半導体チップ１１_2E，１１_2F（符号省略）を仮圧着し、本圧着治具１６によって所定荷重および所定時間だけ加圧および加熱して、仮圧着した半導体チップ１１_2E，１１_2Fを本圧着する。

さらに、同様の動作によって、図４（Ａ）に示すように、基板１３上の第１マウント位置Ａにマウントされた半導体チップ１１_2Aの上に、コレット１４によって第３層目の半導体チップ１１_3Aを仮圧着し、図４（Ｂ）に示すように、第２マウント位置Ｂにマウントされた半導体チップ１１_2Bの上に、第３層目の半導体チップ１１_3Bを仮圧着した後、図４（Ｃ）に示すように、半導体チップ１１_3A，１１_3Bを本圧着治具１６によって同時に所定荷重で所定時間だけ加圧および加熱して、本圧着する。

以下、同様の動作によって、基板１３の複数個所に、コレット１４によって所定数の半導体チップ１１を積層して仮圧着し、続いて本圧着治具１６で加圧加熱して本圧着する。

したがって、上記のチップマウント方法によれば、コレット１４により半導体チップ１１を加圧して仮圧着する所要時間は、従来のコレット３４によって１個ずつ半導体チップ３１を加圧して加熱ヒータ３５により熱圧着フィルム１２を溶融させて本圧着する接合プロセス時間に比較して格段に短くなり、しかも、コレット１４は高荷重で加圧する必要が無いので軽量化することができ、その慣性を小さくして、高速動作させることができる。

また、本圧着治具１６は、本圧着に必要な高荷重を必要とするので、慣性が大きくても、コレット１４の移動距離に比較して本圧着治具１６の移動距離が小さく、しかも、上述のように、コレット１４の複数サイクル、例えば、図示例の場合は、２サイクルの動作につき１回だけ動作すればよく、しかも、各半導体チップ１１の熱圧着フィルム１２は、基板１３の下方に配置された加熱ヒータ１５ａと、本圧着治具１６に内蔵された加熱ヒータ１７とによって、上下両方から加熱されるため、本圧着に要する接合プロセス時間は、従来の基板３３の下方に配置した加熱ヒータ３５のみにより熱圧着フィルム１２を溶融させて本圧着する接合プロセスに要する総所要時間に比較して格段に短くなる。さらに、この本圧着治具１６による本圧着作業は、上述のように、コレット１４による仮圧着作業と並行して行われるので、本圧着治具１６による本圧着作業時間は無視することができる。

その結果、コレット１４によるｎ層目の半導体チップ１１_nのピックアップ〜仮圧着〜ｎ＋１層目の半導体チップ１１_n+1の吸着サイクルと、これと並行して行われる本圧着治具１６による本圧着の接合プロセス時間とによる、総マウント所要時間を、格段に短縮することができ、ダイボンダの著しい高速化が実現できる。

また、半導体チップ１１の積層数が増大しても、上層の半導体チップ１１の熱圧着フィルム１２は、本圧着治具１６に内蔵されている加熱ヒータ１７により上方から加熱するので、上層の半導体チップ１１における熱圧着フィルム１２の加熱不足が生じなくなり、接合信頼性が向上する。

さらに、基板１３を下方から加熱する加熱ヒータ１５ａは、上層の半導体チップ１１の熱圧着フィルム１２を加熱溶融させる必要がないので、その加熱温度を低減することができ、節電することができる。

さらにまた、基板１３上の複数箇所に仮圧着された半導体チップ１１を同時に本圧着治具１６によって加圧および加熱して本圧着するので、本圧着された半導体チップ１１上面の傾きのばらつきが低減される結果、半導体チップ１１上にワイヤボンディングする場合は、ワイヤボンディング作業が容易、かつ、確実に行えるようになり、ワイヤボンディングの信頼性が向上する。

なお、上記の実施形態では、基板１３の第１マウント位置Ａおよび第２マウント位置Ｂに半導体チップ１_1A，１_1Bを仮圧着してから、これらの半導体チップ１_1A，１_1Bを、同時に加圧および加熱して本圧着する場合について説明したが、本発明のチップマウント方法は、このような方法に限定されるものではなく、各種の変更が可能である。

図５（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第２実施形態に係るチップマウント方法の説明図で、図５（Ａ）に示すように、基板１３の第１マウント位置Ａにコレット１４によって半導体チップ１１_1Aを仮圧着した後、図５（Ｂ）に示すように、加熱ヒータ１７ａを内蔵する本圧着治具１６ａによって加圧および加熱して本圧着し、さらに、図５（Ｃ）に示すように、基板１３の第２マウント位置Ｂにコレット１４によって半導体チップ１１_1Bを仮圧着し、その後、図示は省略するが、この半導体チップ１１_1Bを本圧着治具１６ａによって加圧および加熱して本圧着する動作を、基板１３の複数のマウント位置Ｃ〜Ｆで繰り返して、基板１３の複数個所に所定数の半導体チップ１１を積層してマウントする。

このようなチップマウント方法によれば、図２に示すように、同時に、基板１３上の複数箇所の半導体チップ１１を本圧着治具１６により本圧着する場合に比較すると、本圧着時間は増大するが、従来方法に比較すればマウント時間を大幅に短縮できる、また、本圧着治具１６ａを小型化できると共に、加熱面積の減少により加熱ヒータ１７ａの加熱電力を低減することができる。

図６（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明方法による第３実施形態のチップマウント方法の説明図で、中間層の半導体チップにワイヤボンディングを行わないで、かつ、半導体チップ１１の積層数が少ない場合に好適な方法である。図６（Ａ）に示すように、コレット１４によって基板１３の第１マウント位置Ａに所定数、例えば、３個の半導体チップ１１_1A〜１１_3Aを順次仮圧着した後、図６（Ｂ）に示すように、加熱ヒータ１７ｂを内蔵する本圧着治具１６ｂで加圧および加熱して本圧着し、次に、図６（Ｃ）に示すように、コレット１４によって基板１３の第２マウント位置Ｂに所定数、例えば、３個の半導体チップ１１_1B〜１１_3Bを順次仮圧着した後、図示は省略するが、この半導体チップ１１_1B〜１１_3Bを本圧着治具１６ｂによって加圧および加熱して本圧着する。

このようなチップマウント方法によれば、図２〜図４に示す、同時に基板１３上の複数箇所の半導体チップ１１を本圧着治具１６によって本圧着する場合や、図５に示す、半導体チップ１１を１個ずつ本圧着治具１６によって本圧着する場合に比較して、本圧着回数をさらに低減することができる。

なお、上記実施形態では、基板１３の下方に配置された加熱ヒータ１５ａが、本圧着される半導体チップ１１のみを加熱し得る大きさの場合を示しているが、通常のダイボンダにおけるヒータレールのように、１個ないし数個のリードフレームなどの基板１３を加熱し得る大きさにしてもよい。

また、上記実施形態は、いずれも半導体チップ１１のマウント方法およびチップマウント装置について説明したが、半導体チップ以外の、半導体チップコンデンサや、半導体チップ抵抗器などの半導体チップ型電子部品を積層したスタック型電子部品などにおけるチップマウントにも同様に適用することができる。

図７は、本発明の第４実施形態に使用するチップマウント装置１０を例示している。このチップマウント装置１０は、半導体チップ１１の中心部を吸着・仮圧着するようにコレット１４を構成した点と、加圧面積が異なる複数個（例えば３個）の本圧着治具１６ｃ〜１６ｅを備え、加圧面積の小さい本圧着治具１６ｃ〜１６ｅから順に配列してある点で、上記第１〜第３実施形態のチップマウント装置１０と相違している。なお、図７において、台座部１５は、基板１３を順次搬送可能に構成してある。他の点については、上記第１〜第３実施形態のチップマウント装置１０と同じであるから、同一部位には同一符号を付して詳しい説明を省略する。

半導体チップ１１は、概ね２〜２５ｍｍ角程度の大きさのものがあり、５ｍｍ角以上の大きさのものにボイドが発生し易いことが経験的に分かっている。ここでは、ボイドが発生し易い半導体チップ１１として、便宜上、１０ｍｍ角程度の大きさのものを使用する。また、半導体チップ１１の裏面には、ポリイミド樹脂よりも流動性が低いエポキシ樹脂系の熱圧着フィルム１２を接着してある。エポキシ樹脂系の熱圧着フィルム１２は、ポリイミド樹脂系のものと比較して単価が数〜十数分の一と安い反面、溶融しても流動性が低いために、半導体チップ１１が取り込んだ空気を外部に逃がし難いものである。

コレット１４は、直径５ｍｍ程度の円筒状の部材で、吸着面が半導体チップ１１よりも狭くなっている。

本圧着治具１６ｃ，１６ｄは、加熱ヒータ１７ｃ，１７ｄ（図８(Ｄ)参照）を有する治具本体１６_C1，１６_D1の底面部に、基板１３上のマウント位置に対応して加圧部１６_C2，１６_D2を突出形成したものである。本圧着治具１６ｃは、加圧部１６_C2の加圧面を、コレット１４の吸着面とほぼ同じ大きさ（直径５ｍｍ程度）に形成してある。本圧着治具１６ｄは、加圧部１６_D2の加圧面を、コレット１４の吸着面と半導体チップ１１のほぼ中間の大きさ（直径７ｍｍ程度）に形成してある。本圧着治具１６ｅは、加熱ヒータ１７ｅ（図８(Ｄ)参照）を有し、その底面部で半導体チップ１１の上面全体を加圧・加熱するものである。

次に、図８(Ａ)〜(Ｄ)及び図９(Ａ)〜(Ｄ)を参照して、図７のチップマウント装置１０による本発明の第４実施形態のチップマウント方法について説明する。なお、図８(Ａ)〜(Ｄ)では、第１、第３及び第５マウント位置Ａ，Ｃ，Ｅでの半導体チップ１１_1A，１１_1C，１１_1Eのマウント工程を例示しており、第２、第４及び第６マウント位置Ｂ，Ｄ，Ｆでのマウント工程については図示及び説明を省略する。

図８（Ａ）に示す工程は、コレット１４によって基板１３の第１マウント位置Ａに搬送した半導体チップ１１_1Aの中心部の仮圧着を行う工程である。このとき、半導体チップ１１_1Aは、図９（Ａ）の斜線で示すように、その中心部が仮圧着される。

図８（Ｂ）に示す工程は、基板１３を移動させて、加熱ヒータ１７ｃを内蔵する本圧着治具１６ｃで半導体チップ１１_1Aを加圧および加熱して半導体チップ１１_1Aの中心部の本圧着を行うと共に、コレット１４によって基板１３上の第３マウント位置Ｃに搬送した半導体チップ１１_1Cの中心部の仮圧着を行う工程である。このとき、半導体チップ１１_1Aは、図９（Ｂ）の網目で示すように、その中心部が本圧着される。図８（Ａ）の工程で半導体チップ１１_1Aを基板１３上に載置した際に取り込まれた空気（図示略）は、本圧着された半導体チップ１１_1Aの中心部が本圧着治具１６ｃの加圧面に対応した狭い範囲（直径５ｍｍ程度）であるから、低流動性のエポキシ樹脂系の熱圧着フィルム１２_1Aであってもその流動により、半導体チップ１１_1Aの中心部よりも外側へ逃げる。

図８（Ｃ）に示す工程は、基板１３をさらに移動させて加熱ヒータ１７ｄを内蔵する本圧着治具１６ｄで半導体チップ１１_1Aを加圧および加熱して半導体チップ１１_1Aの中心部と周縁部の間の中間部まで本圧着を行うと共に、本圧着治具１６ｃによる半導体チップ１１_1Cの中心部の本圧着を行い、さらにコレット１４によって基板１３上の第５マウント位置Ｅに搬送した半導体チップ１１_1Eの中心部の仮圧着を行う工程である。このとき、半導体チップ１１_1Aは、図９（Ｃ）の網目で示すように、その中間部まで本圧着される。半導体チップ１１_1Aに取り込まれた空気は、図８（Ｃ）の工程による本圧着範囲が本圧着治具１６ｃ，１６ｄの加圧面積の差に対応した狭い範囲であるから、半導体チップ１１_1Aの中間部よりも外側へ逃げる。

図８（Ｄ）に示す工程は、基板１３をさらに移動させて加熱ヒータ１７ｅを内蔵する本圧着治具１６ｅで半導体チップ１１_1Aを加圧および加熱して半導体チップ１１_1Aの周縁部までの本圧着を行うと共に、本圧着治具１６ｄによる半導体チップ１１_1Cの中間部までの本圧着と、本圧着治具１６ｃによる半導体チップ１１_1Eの中心部の本圧着とを行う工程である。このとき、半導体チップ１１_1Aは、図９（Ｄ）の網目で示すように、全体が本圧着される。半導体チップ１１_1Aに取り込まれた空気は、図８（Ｄ）の工程で本圧着された範囲が本圧着治具１６ｄ，１６ｅの加圧面積の差に対応した狭い範囲であるから、半導体チップ１１_1Aの外部へ排出される。なお、コレット１４は、次の基板（図示略）が搬送されてくるまでの間、ピックアップポジションで待機している。

図８(Ｄ)の工程が終わったのち、さらに、基板１３を移動させて、本圧着治具１６ｄ，１６ｅによって、半導体チップ１１_1Cの全体の本圧着と、半導体チップ１１_1Eの中間部までの本圧着とを行う間に、図８(Ａ)に示すように、コレット１４で次の基板１３上の第１マウント位置Ａへ半導体チップ１１_1Aを搬送する。以上の工程を繰り返して、搬送手段１５ａによって搬送される各基板１３に第１層目の半導体チップ１１₁を圧着する。さらに、第１層目の半導体チップ１１₁が圧着された基板１３に対して、図８（Ａ）〜（Ｄ）の工程を繰り返して、第ｎ層目まで半導体チップ１１を積層する。

第４実施形態のチップマウント方法及び装置によれば、本圧着治具１６ｃ〜１６ｅで順次半導体チップ１１の本圧着を行い、半導体チップ１１の中心部から図９各図の網目で示す本圧着範囲を段階的に広げていくので、半導体チップ１１に取り込まれた空気は、外側へ押し出されていき、半導体チップ１１の全体を本圧着した段階で全て排出される。これによりボイドが発生しないから、半導体チップ１１の剥離現象が起こらない信頼性の高い半導体装置３０を製造できる。また、第４実施形態のチップマウント方法及び装置では、低流動性のエポキシ樹脂系の熱圧着フィルム１２を使用しても、ボイドが発生しないから、半導体装置３０の製造コストを大幅に低減にできる。

なお、第４実施形態では、半導体チップ１１の中心部の仮圧着を行い、当該中心部から外側に向かって段階的に本圧着を行っているが、例えば、上記第１〜第３実施形態で使用するコレット１４の如く、半導体チップ１１とほぼ大きさの吸着部１４ａを有するものによって、図１０（Ａ）及び図１１（Ａ）の斜線で示すように、半導体チップ１１の全体の仮圧着を行い、図１０(Ｂ)〜(Ｄ)及び図１１(Ｂ)〜(Ｄ)の網目で示す半導体チップ１１の本圧着範囲を、半導体チップ１１の一辺部や一角部から対向辺部や対向角部へ向かって段階的に広げて、半導体チップ１１の本圧着を行っても構わない。

また、第４実施形態では、加圧面積の異なる複数個の本圧着治具１６ｃ〜１６ｅを使用しているが、図１２（Ｃ）の如く、加圧面の大きさが同じ複数個の本圧着治具１６ｆ₁，１６ｆ₂，１６ｆ₃によって、本方法を行うことも可能である。この場合、本圧着治具１６ｆ₁，１６ｆ₂，１６ｆ₃は、加圧面が長方形状の加圧部１６ｆ₄，１６ｆ₅，１６ｆ₆を有し、図１２(Ａ)〜(Ｃ)及び図１３に示すように、半導体チップ１１の左辺部、左右方向の中央部、右辺部の本圧着を順次行う。なお、図１３のように、先に本圧着を行う本圧着治具１６ｆ₁による本圧着範囲の端縁を、本圧着治具１６ｆ₂による後の本圧着時に重複して本圧着を行うと、半導体チップ１１の左辺部から中央部へ押し込まれた空気が、後の本圧着時に左辺部側へ逆戻りしない。

図１４は、本発明の第５実施形態に使用するチップマウント装置１０を例示している。このチップマウント装置１０は、第４実施形態と同様に、ボイドが発生し易い５ｍｍ角以上の半導体チップ１１を基板１３にマウントするのに好適なものであって、本圧着治具１６の底面部にフッ素樹脂等の耐熱性を有する弾性材からなる加圧部１８，１８を設けた点で、上記の第１実施形態のチップマウント装置１０と相違している。なお、他の点については、第１実施形態のチップマウント装置１０と同じであるから、同一部位には同一符号を付して詳しい説明を省略する。

加圧部１８，１８は、加圧面が半導体チップ１１とほぼ同じ大きさで、かつ、加圧面の中心部を突出させると共に外側に向かって徐々に傾斜した球面状に形成してある。また、加熱ヒータ１７（図１５(Ａ)〜(Ｃ)参照）としては、加圧部１８，１８が熱伝導性の低いフッ素樹脂で構成されているので、超音波加熱ヒータや非接触式の加熱ヒータを使用することが望ましい。

次に、図１５(Ａ)〜(Ｃ)及び図１６(Ａ)〜(Ｃ)を参照して、図１４のチップマウント装置１０による本発明の第５実施形態のチップマウント方法について説明する。

図１５（Ａ）に示す工程は、コレット１４によって基板１３の第１マウント位置Ａに搬送した半導体チップ１１_1Aの中心部の仮圧着を行う工程である。このとき、半導体チップ１１_1Aは、図１６（Ａ）の斜線で示すように、その中心部が仮圧着される。

図１５（Ｂ）及び（Ｃ）に示す工程は、基板１３を移動させて加熱ヒータ１７を内蔵する本圧着治具１６で加圧および加熱して半導体チップ１１_1Aの本圧着を行う工程である。図１５（Ｂ）の工程では、半導体チップ１１_1Aの中心部に本圧着治具１６の加圧部１８を接触させると共に本圧着治具１６の加圧力を徐々に高めて、その加圧部１８の加圧面中心部が弾性変形により平らになる。このとき、図１６（Ｂ）の網目で示す本圧着範囲が、同図の矢印で示すように、半導体チップ１１の中心点Ｏから放射状に徐々に広がる。さらに、本圧着治具１６の加圧力を高めていくと、図１５（Ｃ）に示すように、加圧部１８の加圧面全体が平らになる。これにより、図１６（Ｃ）の網目で示す本圧着範囲が、半導体チップ１１の全体に広がる。

以上の工程を繰り返して第１層目の半導体チップ１１₁を基板１３上に圧着し、さらに、第ｎ層目の半導体チップ１１_nを第（ｎ−１）層目の半導体チップ１１_n-1上にマウントしていく。

上記のチップマウント方法及び装置によれば、半導体チップ１１_1Aを基板１３上に載置した際に取り込まれた空気が、本圧着時に半導体チップ１１_1Aの中心部から外側へ向かって徐々に押し出される。これにより半導体チップ１１を本圧着した段階で、半導体チップ１１₁に取り込まれた空気が外部へ排出され、ボイドが発生しない。

図１７(Ａ)〜(Ｃ)は、本発明の第６実施形態のチップマウント方法及び装置１０を例示している。このチップマウント装置１０は、ＢＴ基板の如く半導体チップ１１よりも軟質で変形し易い基板１３に対して半導体チップ１１をマウントする際に、ボイドを防止するのに好適なものであって、基板１３を載置する台座部１５ａの上面部にフッ素樹脂等の耐熱性を有する弾性材からなる加圧部１８を設けた点で、上記の第１実施形態のチップマウント装置１０と相違している。なお、加圧部１８は、台座部１５ａの上面であって、基板１３上のマウント位置に対応して配設されるが、図１７各図では、便宜上、一の加圧部１８しか図示していない。また、他の点については、第１実施形態のチップマウント装置１０と同じであるから、同一部位には同一符号を付して詳しい説明を省略する。

図１７（Ａ）に示す工程は、コレット１４によって基板１３のマウント位置Ａに搬送した半導体チップ１１_1Aの中心部の仮圧着を行う工程である。このとき、半導体チップ１１_1Aは、図１６（Ａ）の斜線で示すように、その中心部が仮圧着される。

図１７（Ｂ）及び（Ｃ）に示す工程は、基板１３を移動させて加熱ヒータ１７を内蔵する本圧着治具１６で加圧および加熱して半導体チップ１１_1Aの本圧着を行う工程である。図１５（Ｂ）の工程では、半導体チップ１１_1Aの中心部に本圧着治具１６の加圧部１８を接触させると共に本圧着治具１６の加圧力を徐々に高めて、その加圧部１８の加圧面中心部が弾性変形により平らになる。このとき、図１６（Ｂ）の網目で示す本圧着範囲が、同図の矢印で示すように、半導体チップ１１の中心点Ｏから放射状に徐々に広がる。さらに、本圧着治具１６の加圧力を高めていくと、図１５（Ｃ）に示すように、加圧部１８の加圧面全体が平らになる。これにより、図１６（Ｃ）の網目で示す本圧着範囲が、半導体チップ１１の全体に広がる。このように半導体チップ１１の本圧着範囲が広がるのに伴って、半導体チップ１１に取り込まれた空気が、本圧着時に半導体チップ１１の中心部から外側へ向かって徐々に押し出されるので、ボイドが発生しない。

以上、本発明の第１〜第６実施形態につき説明したが、本発明は、裏面に接着剤１２を具備しない半導体チップ１１をマウントする場合にも適用可能である。接着剤３を具備しない半導体チップ１１_nの場合、そのマウント時に基板１３上又は基板１３に実装された既設の半導体チップ１１_n-1上にペースト状又はフィルム状の接着剤１２_nを供給してから、コレット１４によって新設の半導体チップ１１_nの搬送と仮加圧を行う。

本発明の第１実施形態に係るチップマウント装置の概略斜視図である。 本発明の第１実施形態のチップマウント方法について説明する説明図で、（Ａ）は基板上の第１マウント位置Ａに半導体チップを仮圧着している状態の部分断面正面図、（Ｂ）は基板上の第２マウント位置Ｂに半導体チップを仮圧着している状態の部分断面正面図、（Ｃ）は基板上の第１マウント位置Ａおよび第２マウント位置Ｂに仮圧着した半導体チップを本圧着治具によって同時に加圧および加熱して本圧着している状態の部分断面正面図である。 本発明の第１実施形態のチップマウント方法について説明する説明図で、（Ａ）は基板上の第１マウント位置Ａにマウントされている第１層目の半導体チップの上に第２層目の半導体チップを仮圧着している状態の部分断面正面図、（Ｂ）は基板上の第２マウント位置Ｂにマウントされている第１層目の半導体チップの上に第２層目の半導体チップを仮圧着している状態の部分断面正面図、（Ｃ）は基板上の第１マウント位置Ａおよび第２マウント位置Ｂに仮圧着した第２層目の半導体チップを本圧着治具によって同時に加圧および加熱して本圧着している状態の部分断面正面図である。 本発明の第１実施形態のチップマウント方法について説明する説明図で、（Ａ）は基板上の第１マウント位置Ａにマウントされている第２層目の半導体チップの上に第３層目の半導体チップを仮圧着している状態の部分断面正面図、（Ｂ）は基板上の第２マウント位置Ｂにマウントされている第２層目の半導体チップの上に第３層目の半導体チップを仮圧着している状態の部分断面正面図、（Ｃ）は基板上の第１マウント位置Ａおよび第２マウント位置Ｂに仮圧着した第３層目の半導体チップを本圧着治具によって同時に加圧および加熱して本圧着している状態の部分断面正面図である。 本発明の第２実施形態のチップマウント方法について説明する説明図で、（Ａ）は基板上の第１マウント位置Ａに半導体チップを仮圧着している状態の部分断面正面図、（Ｂ）は基板上の第１マウント位置Ａに仮圧着した半導体チップを本圧着治具によって加圧および加熱して本圧着している状態の部分断面正面図、（Ｃ）は基板上の第２マウント位置Ｂに半導体チップを仮圧着している状態の部分断面正面図である。 本発明の第３実施形態のチップマウント方法について説明する説明図で、（Ａ）は基板上の第１マウント位置Ａに複数個の半導体チップを仮圧着している状態の部分断面正面図、（Ｂ）は基板上の第１マウント位置Ａに仮圧着した複数個の半導体チップを本圧着治具によって加圧および加熱して本圧着している状態の部分断面正面図、（Ｃ）は基板上の第２マウント位置Ｂに複数個の半導体チップを仮圧着している状態の部分断面正面図である。 本発明の第４実施形態に係るチップマウント装置の概略斜視図である。 本発明の第４実施形態のチップマウント方法について説明する説明図で、（Ａ）は基板上の第１マウント位置Ａにおける半導体チップの仮圧着を示す部分断面側面図、（Ｂ）は基板上の第１マウント位置Ａにおける半導体チップの中心部の本圧着と、基板上の第３マウント位置Ｃにおける半導体チップの仮圧着とを示す部分断面側面図、（Ｃ）は基板上の第１マウント位置Ａにおける半導体チップの中間部までの本圧着と、基板上の第３マウント位置Ｃにおける半導体チップの中心部の本圧着と、基板上の第５マウント位置Ｅにおける半導体チップの仮圧着とを示す部分断面側面図、（Ｄ）は基板上の第１マウント位置Ａにおける半導体チップの全体の本圧着と、基板上の第３マウント位置Ｃにおける半導体チップの中間部までの本圧着と、基板上の第５マウント位置Ｅにおける半導体チップの中心部の本圧着とを示す部分断面側面図である。 本発明の第４実施形態のチップマウント方法について説明する説明図で、（Ａ）は半導体チップの中心部を仮圧着した状態を示す平面図、（Ｂ）は半導体チップの中心部を本圧着した状態を示す平面図、（Ｃ）は半導体チップの中間部までを本圧着した状態を示す平面図、（Ｄ）は半導体チップの全体を本圧着した状態を示す平面図である。 本発明の第４実施形態のチップマウント方法の変形例について説明する説明図で、（Ａ）は半導体チップの全体が仮圧着された状態を示す平面図、（Ｂ）は半導体チップの一辺部が本圧着された状態を示す平面図、（Ｃ）は半導体チップの一辺部と対向辺部の間の中間部までが本圧着された状態を示す平面図、（Ｄ）は半導体チップの全体が本圧着された状態を示す平面図である。 本発明の第４実施形態のチップマウント方法の変形例について説明する説明図で、（Ａ）は半導体チップの全体が仮圧着された状態を示す平面図、（Ｂ）は半導体チップの一角部が本圧着された状態を示す平面図、（Ｃ）は半導体チップの一角部と対向角部との間の中間部までが本圧着された状態を示す平面図、（Ｄ）は半導体チップの全体が本圧着された状態を示す平面図である。 本発明の第４実施形態のチップマウント方法の変形例について説明する説明図で、（Ａ）は基板上の右端の半導体チップに対し、その一辺部を本圧着する状態を示す部分断面側面図、（Ｂ）は基板上の右端の半導体チップに対し、その一辺部と対向辺部の間の中間部を本圧着する状態を示す部分断面側面図、（Ｃ）は基板上の右端の半導体チップに対し、その全体を本圧着する状態を示す部分断面側面図である。 図１２各図における本圧着範囲を示す半導体チップの平面図である。 本発明の第５実施形態に係るチップマウント装置の概略斜視図である。 本発明の第５実施形態のチップマウント方法について説明する説明図で、（Ａ）は基板上の第１及び第２マウント位置に半導体チップを搬送すると共に各半導体チップの中心部の仮圧着を行う工程を示す部分断面正面図、（Ｂ）は半導体チップの中心部を本圧着している状態を示す部分断面正面図、（Ｃ）は半導体チップの全体を本圧着した状態を示す部分断面正面図である。 本発明の第５実施形態のチップマウント方法について説明する説明図で、（Ａ）は半導体チップの中心部を仮圧着した状態を示す平面図、（Ｂ）は半導体チップの中心部を本圧着した状態を示す平面図、（Ｃ）は半導体チップの全体を本圧着した状態を示す平面図である。 本発明の第６実施形態に係るチップマウント方法及び装置について説明する説明図で、（Ａ）は基板上の第１及び第２マウント位置に半導体チップを搬送すると共に各半導体チップの中心部の仮圧着を行う工程を示す部分断面正面図、（Ｂ）は半導体チップの中心部を本圧着している状態を示す部分断面正面図、（Ｃ）は半導体チップの全体を本圧着した状態を示す部分断面正面図である。 スタック型半導体装置の一例の斜視図である。 裏面に樹脂を有する半導体チップの製造方法の説明図で、（Ａ）は半導体ウェーハおよび樹脂シートをダイシングシートに貼り付けた状態の正面図、（Ｂ）は（Ａ）のダイシングシートに貼り付けた半導体ウェーハを樹脂シ−トと共にダイシングする際の正面図、（Ｃ）は（Ｂ）のようにダイシングして製造した裏面に樹脂を有する多数の半導体チップがダイシングシートに整列状態で接着されている状態の正面図である。 従来のスタック型半導体装置を製造するためのチップマウント装置およびチップマウント方法について説明する概略斜視図である。

符号の説明

１０ チップマウント装置
１１，１１_1A〜１１_3A，１１_1B〜１１_3B 半導体チップ
１２，１２_1A〜１２_3A，１２_1B〜１２_3B 接着剤（樹脂）
１３ 基板（リードフレーム）
１４ コレット
１５ 台座部
１５ａ 台座部に内蔵された加熱ヒータ
１６，１６ａ〜１６ｅ，１６ｆ₁〜１６ｆ₃ 本圧着治具
１７，１７ａ〜１７ｅ 本圧着治具に内蔵された加熱ヒータ
Ａ〜Ｆ 基板上のチップマウント位置

Claims (14)

1. 基板の複数箇所にコレットによって裏面に接着剤を有する半導体チップを搬送し積層してマウントするチップマウント方法において、
   前記コレットによって、半導体チップの搬送と仮圧着を行い、前記コレットとは別に設けた本圧着治具によって、仮圧着された半導体チップの本圧着を行うことを特徴とするチップマウント方法。
2. 前記本圧着治具によって、仮圧着された半導体チップの加圧および加熱を行って本圧着することを特徴とする請求項１に記載のチップマウント方法。
3. 前記本圧着治具によって、基板の複数箇所に仮圧着された半導体チップを同時に加圧および加熱を行って本圧着することを特徴とする請求項１または２に記載のチップマウント方法。
4. 前記本圧着治具によって、半導体チップの本圧着を半導体チップの一部から広げて行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のチップマウント方法。
5. 前記本圧着治具を半導体チップに対して順次ずらして本圧着を行うことを特徴とする請求項４に記載のチップマウント装置。
6. 前記半導体チップの一部を中央部とし、前記半導体チップの中央部から外側に向かって半導体チップの圧着を行う請求項４又は５に記載のチップマウント方法。
7. 基板の複数箇所にコレットによって裏面に接着剤を有する半導体チップを搬送し積層してマウントするチップマウント装置において、
   半導体チップの搬送と仮圧着を行うコレットと、前記コレットとは別に、基板上に仮圧着された半導体チップを本圧着する本圧着治具とを設けたことを特徴とするチップマウント装置。
8. 前記基板の下方に加熱ヒータが配置され、前記本圧着治具が、加熱ヒータを内蔵していることを特徴とする請求項７に記載のチップマウント装置。
9. 前記本圧着治具が、基板上の複数個所に仮圧着された半導体チップに対して、同時に本圧着を行うことが可能な大きさを有することを特徴とする請求項７または８に記載のチップマウント装置。
10. 加圧面の大きさが相違する複数個の本圧着治具を備え、加圧面の小さな本圧着治具から同心状に順次本圧着を行うことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のチップマウント装置。
11. 前記本圧着治具の下部に弾性材からなる加圧部を設け、かつ、前記加圧部の加圧面の一部を突出形成したことを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載のチップマウント装置。
12. 基板を載置する台座部を備え、前記台座部の基板上のチップ積層位置に対応する部位に弾性材からなる加圧部を設けると共に前記加圧部の加圧面の一部を突出形成したことを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載のチップマウント装置。
13. 前記加圧部の加圧面の一部を加圧面の中央部とし、前記加圧部の加圧面を中央部から外側に向かって傾斜させた請求項１１または１２に記載のチップマウント装置。
14. 前記加圧部の加圧面を球面状、円錐状又は角錐状に形成した請求項１１〜１３のいずれかに記載のチップマウント装置。