JPH0587949U - 半導体チップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 フェイスダウンボンディング用の半導体チッ
プＡ１において、基板Ａ２に対応する能動面と反対側の
裏面３に視覚的に認識可能な位置合わせ用十字マーク４
が形成されていて、基板Ａ２のチップ側十字マーク４に
対応する位置には、基板側十字マーク５が形成されてい
る。 【効果】 半導体チップを実装する時に裏面の目安マー
クと基板のマーク、パターン等を用いて位置合わせを行
うことにより、簡単な方法で位置精度の高いフェイスダ
ウンボンディングが実現できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は半導体チップに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、一方の面にのみ能動素子が形成されている半導体チップにおいては、裏 面には認識可能なマーク等は何もないものが知られていた。この半導体チップを その能動面を基板側に向けて実装する際（フェイスダウンボンディング）には、 従来以下のような２つの方法が知られていた。図５はその内の第１の従来例を示 した斜視図である。裏面３に何もマーク等がない半導体チップＤ１９を能動面の 下側にして基板Ｄ２０の上に外形ガイドマーク２１と半導体チップＤ１９の角の 位置を合わせて実装する方法である。いわゆる半導体チップのダイシングの外形 を基準と考える外形ガイドによる方法である。さらに図６に第２の従来例を示す 。この方法では、半導体チップＤ１９の能動面２７のパターンをミラーＡ２２と ミラーＢ２３を用いて基板Ｅ２４の上方のビジョン認識カメラ２５でモニターし 位置決めの目安として、位置決め後ミラーＡ２２を半導体チップＤ１９と基板Ｅ ２４の間から逃がしてチップ保持ツール２６を下降して実装する。パターン認識 技術を用いた実装方法である。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、従来の半導体チップをフェイスダウンボンディングで実装する場合、 基板に対する半導体チップの位置精度は、狭ピッチ高密度実装を行うためには十 分であるとは言えなかった。図５に示した従来例１のように外形ガイドで実装す る場合の半導体チップと基板との位置関係は半導体チップのスクライブ精度に影 響を受けてしまい３０μｍ程度の誤差がどうしても発生してしまい、高精度を達 成することが困難である。

【０００４】 また図６に示したの従来例２のように基板側を向いている半導体チップの能動 面のパターンを目安にする場合は、パターンをモニターするための光学的な経路 が複雑になり、かつパターン認識が終了したら、ミラーを半導体チップの範囲外 に移動し、退避させた後に半導体チップを下方に移動し基板に実装させなければ ならないので、実装装置の構造が複雑になり、装置は高価でかつ位置合わせから 実装するまでの時間（サイクルタイム）が長くかかってしまう。さらに半導体チ ップの能動面のパターンがモニター可能である距離で位置合わせを行ってから基 板に接近させるので接近させるときの誤差が生じる、加えて実装後にはパターン を用いての正確な位置の確認が不可能になる。このため、従来の半導体チップは ２００μｍピッチパターン程度が限度であった。従来の半導体チップには以上の ような多くの課題があった。

【０００５】 そこで本考案は、従来のこのような課題を解決するため、フェイスダウンボン ディングにおいても、簡単な方法で、狭ピッチ高密度実装にも対応できる高い位 置精度の実装及び位置検査が可能になるような半導体チップを得ることを目的と している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記の課題を解決するために、本考案は少なくとも一方の面に能動素子が形成 されている半導体チップにおいて、裏面にもパターンあるいは模様等の視覚的に 認識可能なものを形成し、基板上に正確に実装する際の目安として用いることに より、フェイスダウンボンディングでも簡単な方法で高い位置精度の実装及び位 置検査を実現できるようにした。

【０００７】

【作用】

上記のように構成された半導体チップにおいては、半導体チップをフェイスダ ウンボンディングする際に、基板上のパターンと、半導体チップ裏面のパターン が同じ方向を向いているので、その両方をモニターしながら基準となるパターン 同士の位置合わせがミラー等の複雑な光学経路を必要とせずに可能となる。この ため、半導体チップ裏面のパターンが能動面のパターンに対して相互位置が十分 に高精度であれば、単純な構造の実装機で高精度な位置決めができる。また、実 装後も半導体チップ裏面のパターンをモニターすることができるので、基板上の パターンとのずれを測定することにより実装位置の検査を行うことも可能となる 。

【０００８】

【実施例】

以下に、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。 図１は本考案における半導体チップの実施例１を示す斜視図である。半導体チ ップＡ１の裏面３の４つの角部には視覚的に認識可能なチップ側十字マーク４が ４つ形成されている。このチップ側十字マーク４は、例えば両面ＩＣのパターン 露光等に用いられる両面アライナを使用することにより、裏面３の反対側面であ る図示しない能動面のパターンや電極に対し３μｍ以下の高い位置精度で形成す る事が可能である。またマークの形は、十字以外でも四角形や三角形等、位置合 わせに用いる事が可能な形状であればどんなものでもかまわない。

【０００９】 一方、基板Ａ２には基板側十字マーク５が４ケ所、半導体チップＡ１が正しい 位置に実装されたときにチップ側十字マーク４と決められた位置関係になるよう に形成されている。半導体チップＡ１を能動面の下側にして基板Ａ２に実装する とき、まず基板Ａ２のおおよその位置に半導体チップＡ１を置き、それぞれ４ヶ 所の基板側十字マーク５とチップ側十字マーク４とをビジョン認識して、基板側 十字マーク５とチップ側十字マーク４との相対位置が正確に合う様にチップの位 置を補正することにより、基板電極６の位置と半導体チップＡ１の能動面側の電 極の位置を正確に合せた実装が出来る。このときビジョン認識は、基板側十字マ ーク５も、チップ側十字マーク４も上方から直接カメラあるいは顕微鏡等で目視 し、位置調整が行えるのでミラー等の複雑な経路が不要になる。

【００１０】 また位置精度の高い実装が可能になる事により、１００μｍ以下のピッチパタ ーンと配線ピッチの狭い高密度実装や高位置精度が要求されるセンサＩＣの実装 にも対応が可能となる。また実装後にチップ側十字マーク４と基板側十字マーク ５の位置を測定する事により、実際には目視出来ない半導体チップＡ１の能動面 のパターンや電極と基板Ａ２の基板電極６との相互位置関係を推定出来るので位 置検査を正確に行う事ができる。

【００１１】 図２は本考案にかかる半導体チップの実施例２の斜視図である。基板Ｂ９には 左右に３個づつ合計６個の基板電極６が形成され、そこからそれぞれ基板Ｂ９の 長手方向に並行に、即ちＸ方向に基板配線７が６本形成されている。また基板配 線７と直角方向（Ｙ方向）には基板側Ｘ方向合わせライン１２が４本形成されて いる。一方半導体チップＢ８の裏面３には実装時に基板配線７と同一直線上にな るチップ側Ｙ方向合わせライン１０が３本と、基板側Ｘ方向合わせライン１２に 対応する位置にチップ側Ｘ方向合わせライン１１が４本、実施例１と同様に能動 面に対して高い位置精度で形成されている。

【００１２】 半導体チップＢ８を基板Ｂ９にフェイスダウンボンディングするとき、上方か ら、半導体チップＢ８と基板Ｂ９のパターンをビジョン認識して、Ｘ方向は基板 側Ｘ方向合わせライン１２とチップ側Ｘ方向合わせライン１１を、Ｙ方向は基板 配線７とチップ側Ｙ方向合わせラインを、それぞれ一直線上になるように位置合 わせをする事により、高位置精度の実装ができる。また実装後に、それぞれのラ インのズレを測定する事により容易に実装位置検査を行う事が出来る。本実施例 のように基板上の配線パターンや、基板や半導体チップに形成した線状のパター ンを目安マークとして位置合わせをする事も可能である。

【００１３】 具体的には半導体チップ裏面のマークと基板上のマークとの位置合わせは現在 は精密ＸＹテーブルを有する専用治具で手動で行っているが、チップマウンタを 有するロボットによる機械化も実験的に確認されている。 図３及び図４は本考案にかかる実施例３として両面とも能動素子で構成されて いる半導体チップ（両面ＩＣ）を用いた場合の一例を示したものである。図３は 実施例３の実装前の斜視図である。ここでは半導体チップＣ１３の基板側（下側 ）を向いた面を表面、上側を向いた面を裏面３とする。半導体チップＣ１３の裏 面３には能動素子を含むチップ裏面パターン２８（一部省略）とチップ裏面電極 １５が形成されている。また表面には、図示しない能動パターンと、バンプ電極 １８が形成されている。

【００１４】 一方、基板Ｃ１４には半導体チップＣ１３の裏面３にあるチップ裏面電極１５ との導通を取るための基板ワイヤボンド用電極１６と、同じく表面にあるバンプ 電極１８との導通を取るための基板バンプ用電極１７、及び基板配線７が形成さ れている。半導体チップＣ１３を基板Ｃ１４に実装するときは、チップ裏面パタ ーン２８やチップ裏面電極１５と、基板配線７や基板ワイヤボンド用電極１６を 位置合わせの目安として用い、それらの相対位置関係が正しくなるように位置合 わせをする事により高い位置精度での実装が行える。また位置合わせの目安マー クには本実施例のように電極や配線を利用する事もできるし、実施例１や実施例 ２の様に専用の位置合わせマークやラインを設けても良い。

【００１５】 図４は実施例３の実装後の斜視図である。半導体チップＣ１３の裏面３はチッ プ裏面電極１５と基板ワイヤボンド用電極１６の間をワイヤボンドする事により 基板Ｃ１４と電気的導通が図られている。また半導体チップＣ１３の表面はバン プ電極１８のバンプが基板バンプ用電極１７に圧着される事により基板Ｃ１４と の導通を取っている。

【００１６】

【考案の効果】

この考案は、以上説明したように半導体チップの裏面に認識可能な模様等を形 成し、半導体チップを基板上に正確に実装する際の目安マークとして用いること により、従来例に比べ約１０倍の高位置精度での実装が可能になる事により、セ ンサ等の高い位置精度が要求される半導体チップの実装が可能になるばかりでな く、従来例だと２００μｍピッチパターン程度が限度であったが、本考案では１ ００μｍ以下も対応可能で１／２以下の狭配線ピッチでの高密度実装も実現でき 、さらに従来例でのミラーの動作時間が省けるので約２倍のスピードで実装が可 能であり、半導体を用いたデバイスの小型化、高機能化が図れるという効果があ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案にかかる半導体チップの実施例１の斜視
図である。

【図２】本考案にかかる半導体チップの実施例２の斜視
図である。

【図３】本考案にかかる半導体チップの実施例３の実装
前の斜視図である。

【図４】本考案にかかる半導体チップの実施例３の実装
後の斜視図である。

【図５】従来の半導体チップの例１の斜視図である。

【図６】従来の半導体チップの例２の正面図である。

【符号の説明】

１ 半導体チップＡ ２ 基板Ａ ３ 半導体チップ裏面 ４ チップ側十字マーク ５ 基板側十字マーク ６ 基板電極 ７ 基板配線 ８ 半導体チップＢ ９ 基板Ｂ １０ チップ側Ｙ方向合わせライン １１ チップ側Ｘ方向合わせライン １２ 基板側Ｘ方向合わせライン １３ 半導体チップＣ １４ 基板Ｃ １５ チップ裏面電極 １６ 基板ワイヤボンド用電極 １７ 基板バンプ用電極 １８ バンプ電極 １９ 半導体チップＤ ２０ 基板Ｄ ２１ 外形ガイドマーク ２２ ミラーＡ ２３ ミラーＢ ２４ 基板Ｅ ２５ ビジョン認識カメラ ２６ チップ保持ツール ２７ 半導体チップ能動面 ２８ チップ裏面パターン

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一方の面に能動素子が形成さ
   れている半導体チップにおいて、他方の面に位置合わせ
   用パターンあるいは模様等の視覚的に認識可能なものが
   形成されていることを特徴とする半導体チップ。