JP2004259866A - Manufacturing method for semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造技術、特に、半導体素子を含む集積回路が作り込まれた半導体チップ(以下、チップという。)の電極パッドにキャリアに敷設されたインナリードをボンディングするボンディング技術に関し、例えば、チップ・オン・フィルム・パッケージ(Chip On Film Package)を備えた半導体集積回路装置(以下、COF・ICという。)の製造方法に利用して有効なものに関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置のドライバには、フィルム状のキャリアに敷設された複数本のインナリードがチップの複数個の電極パッドにボンディングされたCOF・ICが、使用されている。
【0003】
COF・ICの製造方法においてインナリードをチップの電極パッドにボンディングするインナリードボンディング工程を実施するボンディング装置として、多数本のインナリードをチップの多数個の電極パッドにボンディング工具によって一括して接合するインナリードボンディング装置(以下、ダイボンダという。)、がある(例えば、非特許文献1参照)。
【0004】
【非特許文献1】
「電子材料1999年11月号別冊」,株式会社工業調査会,1999年11月25日,p.115−120
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記したダイボンダにおいて、COF・ICを製造する場合にはテープの熱膨張と熱収縮とによって、電極パッドとインナリードとの圧接強度が低下するという問題点があることが本発明者によって明らかにされた。
【0006】
本発明の目的は、インナリードを電極パッドに適正にボンディングすることができるボンディング技術を提供することにある。
【0007】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通りである。
【0009】
すなわち、半導体チップの複数個の電極パッドがキャリアに敷設された複数本のインナリードにボンディング工具によって一括して熱圧着されるボンディング工程を備えた半導体装置の製造方法であって、
ボンディング温度とボンディング荷重と荷重ホールド時間以外のファクタとして、ボンディング工具のタッチ速度、初期荷重印加速度、初期荷重サーチ速度、荷重変更速度、第二荷重サーチ速度、荷重低減速度およびリリース速度が制御されることを特徴とする。
【0010】
前記した手段によれば、インナリードとバンプとの圧接強度を高めることができるので、444ピンで50μmというような多ピンで狭ピッチの場合であっても適正にギャングボンディングすることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に即して説明する。
【0012】
本実施の形態において、本発明に係る半導体装置の製造方法はCOF・ICの製造方法として構成されており、その特徴工程であるインナリードボンディング工程は、図1に示されたチップ10を図2に示されたキャリアテープ20にインナリードボンディングする図3に示されたダイボンダ30によって実施される。
【0013】
ダイボンダの一方のワークであるチップ10は、COF・ICの製造方法における所謂前工程において半導体ウエハの状態で集積回路を作り込まれた後に、図1に示されているように、長方形の平板形状に切り出されてダイボンダ30に供給される。すなわち、チップ10のサブストレート11のアクティブエリア側主面(以下、第一主面という。)12には、集積回路を外部に取り出すための電極パッド13が複数個、長辺側の両端部において互いに干渉しない適当な間隔をとってそれぞれ配列されて開設されている。チップ10の第一主面12の上にはパッシベーション膜14が、電極パッド(以下、パッドという。)13をそれぞれ露出させた状態で全体的に均一に被着されている。各パッド13の上には金系材料(AuまたはAu合金)からなるバンプ15がそれぞれ突設されている。バンプ15はワイヤボンディング技術が使用されて略半球形状に形成されており、パッシベーション膜14から突出した状態になっている。
【0014】
本実施の形態に係るCOF・ICの製造方法に使用されるダイボンダ30には、他方のワークとして図2に示されたキャリアテープ20が供給される。キャリアテープ20はTCP・IC(テープ・キャリア・パッケージを備えたIC)の製造方法に使用されるTAB(テープ・オートメイテッド・ボンディング)テープに相当するものである。キャリアテープ20は同一パターンが長手方向に繰り返されるように構成されているため、その構成の説明および図示は一単位だけについて行う。
【0015】
図2に示されているように、キャリアテープ20はポリイミド樹脂等の絶縁性を有する材料が用いられてテープ形状に形成されたテープ本体21を備えており、テープ本体21には多数個の送り孔22が両端辺に沿うように所定の間隔で配列されている。テープ本体21の中心線上には仮想的に形成された略長方形のボンディングエリア23が多数個、所定の間隔をもって配列されており、各ボンディングエリア23は長軸方向がテープ本体21の中心線に直交されている。ボンディングエリア23の左右の両脇には左右で一対のアウタリードホール24、24が左右対称形にそれぞれ開設されている。テープ本体21の一方の主面(以下、第一主面とする。)には集積回路を外部に取り出すためのインナリード25が複数本、互いに電気的に非接続になるように敷設されている。インナリード25群は複数本宛がボンディングエリア23の左右に分配されており、左右のインナリード25、25の先端部はボンディングエリア23に突き出してチップ10のパッド13と対応するように配列されている。インナリード25の外側には各アウタリード26がそれぞれ一体的に形成されており、各アウタリード26はテープ本体21の左右のアウタリードホール24、24をそれぞれ跨ぐように形成されている。インナリード25およびアウタリード26の表面には錫メッキ被膜が部分的または全体的に被着されている。
【0016】
図3に示されているように、ダイボンダ30はキャリアテープ20を一方向に案内する複数個のテープガイド31を備えており、複数個のテープガイド31の間に架橋されたキャリアテープ20は、ピッチ送り装置(図示せず)によって一方向にピッチ送りされるようになっている。所定の位置において隣り合うテープガイド31、31の途中にはボンディングステーション32が設定されており、ボンディングステーション32にはキャリアテープ20をクランピングする上クランパ33Aおよび下クランパ33Bが設置されている。また、ボンディングステーション32にはヒートブロック34が設置されており、ヒートブロック34の上には第一ボンディング工具35が設置されている。第一ボンディング工具35はチップ10をバンプ15側が上向きになった状態で保持するように構成されている。ヒートブロック34は断熱ブロック36を介してZテーブル37に支持されており、Zテーブル37は第一ボンディング工具35を垂直(Z)方向に昇降させるように構成されている。Zテーブル37はΘテーブル38に支持されており、Θテーブル38はZテーブル37を水平面内で回転させるように構成されている。Θテーブル38はXテーブル39に支持されており、Xテーブル39はΘテーブル38を水平面内でキャリアテープ20の送り方向(Y方向)と直交する方向であるX方向に往復移動させるように構成されている。Xテーブル39はYテーブル40に支持されており、Yテーブル40はXテーブル39を水平面内でキャリアテープ20の送り方向であるY方向に往復移動させるように構成されている。
【0017】
ボンディングステーション32の上方には上側Yテーブル41が水平に設置されており、上側Yテーブル41の上には上側Xテーブル42が支持されている。上側Yテーブル41は上側Xテーブル42を水平面内でY方向に往復移動させるように構成されている。上側Xテーブル42のボンディングステーション32に面する側面にはブラケット43が垂直に支持されており、上側Xテーブル42はブラケット43を水平面内でX方向に往復移動させるように構成されている。ブラケット43のボンディングステーション32に面する側面の上端部には、荷重印加装置44が設置されており、荷重印加装置44にはロードセル45、工具平坦度Θy調整部46、工具平坦度Θx調整部47、工具平坦度Θ調整部48、断熱部49および保持部50を介して第二ボンディング工具51が連結されている。荷重印加装置44は送りねじ軸装置によって第二ボンディング工具51に荷重を印加するように構成されており、ロードセル45は荷重印加装置44をフィードバック制御するように構成されている。第二ボンディング工具51はボンディングエリア23に対応する長方形の棒形状に形成されており、第二ボンディング工具51にはヒータ(図示せず)が内蔵されている。図示しないが、ブラケット43には画像認識装置が垂直方向下向きに設置されている。また、各テーブルや荷重印加装置44はコントローラによって制御されるように構成されている。
【0018】
以上の構成に係るダイボンダ30によるCOF・ICの製造方法におけるインナリードボンディング工程を説明する。
【0019】
チップ10がキャリアテープ20にインナリードボンディングされるに際して、図3に示されているように、一方のワークであるキャリアテープ20はインナリード25側の第一主面が下向きに配置された状態で、複数個のテープガイド31間に張設されて一方向にピッチ送りされる。他方のワークであるチップ10はバンプ15側の第一主面を上向きにした状態で第一ボンディング工具35に保持される。
【0020】
キャリアテープ20が間欠停止されて上クランパ33Aと下クランパ33Bとによってクランピングされると、図4(a)に示されているように、チップ10のパッド13に突設されたバンプ15がキャリアテープ20のボンディングエリア23に対向してインナリード25の先端部に整合されるとともに、第一ボンディング工具35が上昇される。
【0021】
この状態で、図4(b)に示されているように、第二ボンディング工具51が荷重印加装置44によって下降されると、各バンプ15は各インナリード25の先端部に第一ボンディング工具35と第二ボンディング工具51とによって一括して熱圧着される。すなわち、インナリード25の表面に被着された錫メッキ被膜と、金系材料から構成されたバンプ15との間において、金−錫共晶層が形成されるため、各パッド13と各インナリード25とはバンプ15によって機械的かつ電気的に接続された状態になる。
【0022】
第一ボンディング工具35と第二ボンディング工具51との協働によるギャングボンディングが終了すると、図4(c)に示されているように、第二ボンディング工具51は上昇される。続いて、図4(d)に示されているように、第一ボンディング工具35が下降される。
【0023】
以降、キャリアテープ20の各単位毎にインナリードボンディングが、前記作動が繰り返されることにより順次実施されて行く。
【0024】
インナリードボンディング工程が終了すると、図5に示されているように、キャリアテープ20にチップ10がバンプ15によって機械的かつ電気的に接続された組立体27が製造されたことになる。すなわち、図5に示されているように、チップ10のパッド13に突設されたバンプ15がキャリアテープ20のボンディングエリア23に対向してインナリード25の先端部に機械的かつ電気的に接続されている。
【0025】
インナリードボンディング工程においてチップ10がキャリアテープ20にインナリードボンディングされて成る組立体27は、樹脂封止体成形工程に供給される。図示しないが、樹脂封止体成形工程において、組立体27には樹脂封止体がポッティング法によって成形され、成形品が製造される。成形品において、樹脂封止体はチップ10、インナリード25群およびバンプ15群を樹脂封止した状態になっており、樹脂封止体はテープ本体21およびチップ10に一体的に連結した状態になっている。
【0026】
その後に、成形品が左右のアウタリード26、26とテープ本体21の樹脂封止体の前後両脇において切断されると、COF・ICが製造された状態になる。COF・ICにおいて、チップ10の上面には複数個のパッド13が二列に整列されており、インナリード25の先端部はボンディングエリア23においてパッド13にそれぞれバンプ15を介してギャングボンディングされて機械的かつ電気的に接続されており、樹脂封止体によって樹脂封止されている。
【0027】
ところで、COF・ICにおいてパッドおよびインナリードの多ピン化や狭ピッチ化が進むと、複数本のインナリードを複数個のパッドにギャングボンディングするための印加荷重および加熱温度は増大する。例えば、444ピンでピッチが50μmになると、荷重は490Nになり、加熱温度は第一ボンディング工具35側で500℃、第二ボンディング工具51側で200℃になる。このようにチップ10の加熱温度が高くなると、ボンディング加熱保持中のテープの熱膨張と加熱保持開放時のテープの熱収縮力とによって、加熱接合されたパッドからインナリードが引っ張られる形となり、パッドとインナリードとの圧接強度が低下するという問題点があることが本発明者によって明らかにされた。すなわち、ボンディング温度とボンディング荷重と荷重ホールド時間とを制御して、444ピンで50μmのインナリードおよびバンプを一括して熱圧着しそれぞれ金−錫共晶接合した後に、キャリアテープ20を固定してチップ10を引っ張っる実験を実施したところ、インナリード25とバンプ15との金−錫共晶接合部において剥離が発生してしまった。なお、インナリード25とバンプ15との金−錫共晶接合部の共晶接合強度が適正である場合には、これよりも接合(接着)強度が低いアウタリード26とテープ本体21との間で剥離が発生する。
【0028】
そこで、本実施の形態においては、前述したインナリードボンディング工程において、ボンディング荷重の制御シーケンスを図6に示されているように設定することにより、パッドとインナリードとの共晶接合強度を高めるものとした。
【0029】
以下、図6に示された本発明の一実施の形態であるインナリードボンディング工程におけるボンディング荷重の制御シーケンスを説明する。図6において、横軸は時間(秒)を示し、縦軸は印加荷重(N)を示している。ボンディング時の加熱温度は、第一ボンディング工具35側が500℃であり、第二ボンディング工具51側が200℃である。
【0030】
図6において、61は第二ボンディング工具51が下降してチップ10に荷重が印加され始める際のタッチ速度での検出荷重直線を示している。本実施の形態におけるタッチ速度は8mm/秒であり、タッチ速度はチップ10を衝撃等による破損から防止するために低速に設定されている。
【0031】
図6において、62は着地検出荷重を示しており、ロードセル45が予め設定された荷重を検出した際のチップ10に印加されている荷重値であり、本実施の形態においては20Nである。ロードセル45は予めチップ10に印加される荷重値と相関が取られている。63は着地した時の衝撃波である。
【0032】
その後、検出された着地検出荷重62から初期ボンディング荷重66の近くまで初期荷重印加速度(単位時間当たりの印加荷重。以下、荷重印加速度について同じ。)64をもって荷重が印加され、そこから続いて、初期荷重サーチ速度65をもって荷重が印加される。本実施の形態において、初期荷重印加速度64は200N/秒であり、初期ボンディング荷重66の値は70Nである。このようにして初期荷重印加速度64を制御することにより、バンプ15の幅方向への広がりを抑制することができるために、接合面積を増大させることができ、バンプ15とインナリード25との共晶接合強度を高めることができる。また、初期ボンディング荷重66を制御することにより、バンプへのインナリードの押し込み量を制御することができる。
【0033】
次いで、初期ボンディング荷重ホールド時間67が経過した後に、初期ボンディング荷重66から第二ボンディング荷重70の近くまで荷重変更速度68をもって荷重が印加され、続いて、第二荷重サーチ速度69をもって荷重が印加される。本実施の形態において、初期ボンディング荷重ホールド時間67は0.25秒であり、荷重変更速度68は10N/秒であり、第二ボンディング荷重70の値は58Nである。
【0034】
第二ボンディング荷重70の値が検出された時から第二ボンディング荷重ホールド時間71が経過した後に、印加荷重が荷重低減速度73をもって速度切替荷重74まで低減される。本実施の形態において、第二ボンディング荷重ホールド時間71は1.25秒であり、荷重低減速度73は150N/秒であり、速度切替荷重74の値は25Nである。なお、初期ボンディング荷重ホールド時間67の最初から第二ボンディング荷重ホールド時間71の最後までのボンディング荷重ホールドトータル時間72は2秒である。このように荷重低減速度73を制御することにより、荷重低減時に共晶接合強度を高めることができる。
【0035】
印加荷重が速度切替荷重74まで低減されたことがロードセル45によって確認され、第二ボンディング工具51がリリース速度としての第二ボンディング工具上昇速度75をもって上昇される。本実施の形態において、第二ボンディング工具上昇速度75は5mm/秒である。このように第二ボンディング工具上昇速度75を制御することにより、テープの熱収縮速度を制御し、溶融共晶接合部の冷却固着力とのバランスを管理することができるので、ボンディング後のキャリアテープ20の縮み力による共晶接合部の剥離を防止することができる。チップ10の熱膨張への対策としてキャリアテープ20をフォーミングによって予め引き伸ばしてボンディング(熱圧着)を実施した場合においては、熱圧着後の第一ボンディング工具35のリリースに伴うキャリアテープ20の縮み力が大きくなるので、この縮み力発生速度を抑えるのに特に有効である。
【0036】
以上のようにして複数本のインナリード25を複数個のバンプ15に一括して熱圧着するに際して、ボンディング温度とボンディング荷重と荷重ホールド時間以外のファクタとして、ボンディング工具の被ボンディング部へのタッチ速度、初期荷重印加速度64、初期荷重サーチ速度65、荷重変更速度68、第二荷重サーチ速度69、荷重低減速度73および第二ボンディング工具上昇速度75を制御することにより、インナリード25とバンプ15との共晶接合強度を高めることができるので、444ピンで50μmというような多ピンで狭ピッチの場合であっても適正にギャングボンディングすることができる。すなわち、本実施の形態により、444ピンで50μmのインナリード25およびバンプ15を一括して熱圧着し金−錫共晶接合した後に、キャリアテープ20を固定してチップ10を引っ張っる実験を実施したところ、インナリード25とバンプ15との金−錫共晶接合部において剥離は全く発生せずに、これよりも接合(接着)強度の低いアウタリード26とテープ本体21との間で剥離が発生した。
【0037】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【0038】
1) 複数本のインナリードを複数個のバンプに一括して熱圧着するに際して、ボンディング温度とボンディング荷重と荷重ホールド時間以外のファクタとして、ボンディング工具の被ボンディング部へのタッチ速度、初期荷重印加速度、初期荷重サーチ速度、荷重変更速度、第二荷重サーチ速度、荷重低減速度および第二ボンディング工具上昇速度を制御することにより、インナリードとバンプとの共晶接合強度を高めることができるので、444ピンで50μmというような多ピンで狭ピッチのCOF・ICの場合であっても適正にギャングボンディングすることができる。
【0039】
2) 二列に並んだパッドをインナリードにボンディング工具によって同時にギャングボンディングすることにより、高密度および狭ピッチのパッドを有するCOF・ICであっても一括してインナリードボンディングすることができるため、シングルポイントボンディングによって実施する場合や、ギャングボンディングとシングルポイントボンディングとを併用する場合に比べて、インナリードボンディング工程の作業時間を大幅に短縮することができる。
【0040】
3) COF・ICのキャリアテープは所謂フライングインナリードが無いことにより、インナリードの多ピン化や狭ピッチ化が容易であるので、COF・ICの多ピン化や狭ピッチ化およびシュリンク化を促進することができ、また、インナリードの成形や取り扱いの観点から歩留り的に有利であるので、COF・ICの製造コストを低減することができる。
【0041】
図7は本発明の第二の実施の形態であるボンディング荷重の制御シーケンスを示すグラフである。
【0042】
本実施の形態が前記実施の形態と異なる点は、初期荷重サーチ速度65および初期ボンディング荷重ホールド時間67が設定されていない点である。本実施の形態においては、初期ボンディング荷重66に機構上による高低のばらつきが若干発生するが、トータルボンディング時間を短縮することができるという利点を得ることができる。
【0043】
図8は本発明の第三の実施の形態であるボンディング荷重の制御シーケンスを示すグラフである。
【0044】
本実施の形態が前記実施の形態と異なる点は、荷重変更速度68、第二荷重サーチ速度69および第二ボンディング荷重ホールド時間71が設定されていない点である。なお、前記実施の形態において、初期荷重印加速度64、初期荷重サーチ速度65および初期ボンディング荷重ホールド時間67を設定しない場合にも図8と同様のボンディング荷重のシーケンスとなる。本実施の形態によれば、接合強度が若干低下するものの短いボンディング時間で一定した接合強度のボンディングが可能になる。
【0045】
以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0046】
バンプはチップのパッド側に配設するに限らず、キャリアテープのインナリード側に配設してもよい。
【0047】
また、バンプはワイヤボンディング法によって突設する所謂スタッドバンプを使用するに限らず、メッキ法等によって突設するバンプを使用してもよい。
【0048】
COF・ICは分断して出荷してもよいし、テープの形態で出荷してもよい。
【0049】
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野である液晶表示装置のドライバに使用されるCOF・ICの製造方法に適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、TCP・ICの製造方法にも適用することができるし、液晶表示装置のドライバに使用されるCOF・ICやTCP・ICの製造方法に限らず、システムLSIのように他の用途に使用されるCOF・ICやTCP・IC、トランジスタアレーおよび電子部品等の半導体装置の製造方法全般に適用することができる。
【0050】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次の通りである。
【0051】
複数本のインナリードを複数個のバンプに一括して熱圧着するに際して、ボンディング温度とボンディング荷重と荷重ホールド時間以外のファクタとして、ボンディング工具のタッチ速度、初期荷重印加速度、初期荷重サーチ速度、荷重変更速度、第二荷重サーチ速度、荷重低減速度およびリリース速度を制御することにより、インナリードとバンプとの圧接強度を高めることができるので、444ピンで50μmというような多ピンで狭ピッチの場合であっても適正にギャングボンディングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態であるCOF・ICの製造方法に使用されるチップを示し、(a)は平面図、(b)は(a)のb−b線に沿う拡大断面図である。
【図2】同じくキャリアテープを示しており、(a)は一部省略平面図、(b)は(a)のb−b線に沿う断面図である。
【図3】本発明の一実施の形態であるCOF・ICの製造方法に使用されるダイボンダを示す正面図である。
【図4】作用を説明するための各拡大正面図であり、(a)は整合ステップ、(b)は熱圧着ステップ、(c)は第二ボンディング工具の上昇ステップ、(d)は第一ボンディング工具の下降ステップを示している。
【図5】インナリードボンディング工程後を示しており、(a)は一部省略平面図、(b)は(a)のb−b線に沿う断面図である。
【図6】本発明の一実施の形態であるボンディング工程のボンディング荷重の制御シーケンスを示すグラフである。
【図7】本発明の第二の実施の形態であるボンディング荷重の制御シーケンスを示すグラフである。
【図8】本発明の第三の実施の形態であるボンディング荷重の制御シーケンスを示すグラフである。
【符号の説明】
10…チップ(半導体チップ)、11…サブストレート、12…第一主面(アクティブエリア側主面)、13…電極パッド、14…パッシベーション膜、15…バンプ、20…キャリアテープ、21…テープ本体、22…送り孔、23…ボンディングエリア、24…アウタリードホール、25…インナリード、26…アウタリード、27…組立体、30…ダイボンダ(ボンディング装置)、31…テープガイド、32…ボンディングステーション、33A…上クランパ、33B…下クランパ、34…ヒートブロック、35…第一ボンディング工具、36…断熱ブロック、37…Zテーブル、38…Θテーブル、39…Xテーブル、40…Yテーブル、41…上側Yテーブル、42…上側Xテーブル、43…ブラケット、44…荷重印加装置、45…ロードセル、46…工具平坦度Θy調整部、47…Θx調整部、48…Θ調整部、49…断熱部、50…保持部、51…第二ボンディング工具、61…タッチ速度での検出荷重直線、62…着地検出荷重、63…衝撃波形、64…初期荷重印加速度、65…初期荷重サーチ速度、66…初期ボンディング荷重、67…初期ボンディング荷重ホールド時間、68…荷重変更速度、69…第二荷重サーチ速度、70…第二ボンディング荷重、71…第二ボンディング荷重ホールド時間、72…ボンディング荷重ホールドトータル時間、73…荷重低減速度、74…速度切替荷重、75…第二ボンディング工具上昇速度(リリース速度)。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technology for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a bonding technology for bonding an inner lead laid on a carrier to an electrode pad of a semiconductor chip (hereinafter, referred to as a chip) in which an integrated circuit including a semiconductor element is built. For example, the present invention relates to a device that is effective when used in a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device (hereinafter, referred to as COF · IC) provided with a chip-on-film package (Chip On Film Package).
[0002]
[Prior art]
A COF IC in which a plurality of inner leads laid on a film-like carrier are bonded to a plurality of electrode pads of a chip is used for a driver of a liquid crystal display device.
[0003]
As a bonding apparatus for performing an inner lead bonding step of bonding inner leads to electrode pads of a chip in a COF / IC manufacturing method, a large number of inner leads are collectively bonded to a large number of electrode pads of a chip by a bonding tool. There is an inner lead bonding apparatus (hereinafter, referred to as a die bonder) (for example, see Non-Patent Document 1).
[0004]
[Non-patent document 1]
"Electronic Materials November 1999 Separate Volume," Industrial Research Council, November 25, 1999, p. 115-120
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, it has been clarified by the present inventor that the above-described die bonder has a problem in that when the COF · IC is manufactured, the pressure expansion strength between the electrode pad and the inner lead is reduced due to the thermal expansion and thermal contraction of the tape. Was.
[0006]
An object of the present invention is to provide a bonding technique that can properly bond an inner lead to an electrode pad.
[0007]
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The outline of a typical invention disclosed in the present application will be described as follows.
[0009]
That is, a method for manufacturing a semiconductor device including a bonding step in which a plurality of electrode pads of a semiconductor chip are thermocompression-bonded together by a bonding tool to a plurality of inner leads laid on a carrier,
Factors other than the bonding temperature, bonding load, and load hold time are controlled by the touch speed, initial load application speed, initial load search speed, load change speed, second load search speed, load reduction speed, and release speed of the bonding tool. It is characterized by the following.
[0010]
According to the above-described means, the pressure contact strength between the inner lead and the bump can be increased, so that gang bonding can be appropriately performed even in the case of a multi-pin narrow pitch such as 50 μm with 444 pins.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
In the present embodiment, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is configured as a method of manufacturing a COF.IC. The inner lead bonding step, which is a characteristic step of the method, is performed by using the
[0013]
A
[0014]
The
[0015]
As shown in FIG. 2, the
[0016]
As shown in FIG. 3, the
[0017]
An upper Y table 41 is installed horizontally above the
[0018]
The inner lead bonding step in the method of manufacturing a COF / IC by the
[0019]
When the
[0020]
When the
[0021]
In this state, as shown in FIG. 4B, when the
[0022]
When the gang bonding by the cooperation of the
[0023]
Thereafter, the inner lead bonding is sequentially performed for each unit of the
[0024]
When the inner lead bonding step is completed, as shown in FIG. 5, an
[0025]
An
[0026]
Thereafter, when the molded product is cut at the front and rear sides of the resin seal of the
[0027]
By the way, as the number of pins and the pitch of the pads and inner leads in the COF · IC increase, the applied load and the heating temperature for gang bonding a plurality of inner leads to a plurality of pads increase. For example, when the pitch becomes 50 μm with 444 pins, the load becomes 490 N, and the heating temperature becomes 500 ° C. on the
[0028]
Therefore, in the present embodiment, the eutectic bonding strength between the pad and the inner lead is increased by setting the control sequence of the bonding load as shown in FIG. 6 in the above-described inner lead bonding step. And
[0029]
Hereinafter, the control sequence of the bonding load in the inner lead bonding step according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 6 will be described. In FIG. 6, the horizontal axis represents time (seconds), and the vertical axis represents applied load (N). The heating temperature at the time of bonding is 500 ° C. on the
[0030]
In FIG. 6,
[0031]
In FIG. 6,
[0032]
Thereafter, a load is applied from the detected
[0033]
Next, after the initial bonding load hold
[0034]
After the second bonding load hold
[0035]
The
[0036]
As described above, when the plurality of
[0037]
According to the embodiment, the following effects can be obtained.
[0038]
1) When a plurality of inner leads are collectively bonded to a plurality of bumps by thermocompression bonding, factors other than a bonding temperature, a bonding load, and a load holding time are factors such as a touch speed of a bonding tool to a bonded portion and an initial load application speed. By controlling the initial load search speed, the load change speed, the second load search speed, the load reduction speed, and the second bonding tool raising speed, the eutectic bonding strength between the inner lead and the bump can be increased. Even in the case of a multi-pin, narrow-pitch COF IC having a pin size of 50 μm, gang bonding can be performed properly.
[0039]
2) By simultaneously gang bonding pads arranged in two rows to inner leads with a bonding tool, even COF ICs having high-density and narrow-pitch pads can be collectively subjected to inner lead bonding. The working time of the inner lead bonding step can be significantly reduced as compared with the case of performing by single point bonding or the case of using both gang bonding and single point bonding.
[0040]
3) Since the carrier tape of the COF / IC does not have a so-called flying inner lead, it is easy to increase the number of pins and narrow the pitch of the inner lead. In addition, it is advantageous in terms of yield from the viewpoint of molding and handling of the inner lead, so that the manufacturing cost of the COF / IC can be reduced.
[0041]
FIG. 7 is a graph showing a bonding load control sequence according to the second embodiment of the present invention.
[0042]
This embodiment is different from the above embodiment in that the initial
[0043]
FIG. 8 is a graph showing a bonding load control sequence according to the third embodiment of the present invention.
[0044]
This embodiment is different from the above embodiment in that the
[0045]
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say.
[0046]
The bump is not limited to being provided on the pad side of the chip, but may be provided on the inner lead side of the carrier tape.
[0047]
The bumps are not limited to so-called stud bumps protruded by a wire bonding method, but may be bumps protruded by a plating method or the like.
[0048]
The COF / IC may be shipped separately or may be shipped in the form of a tape.
[0049]
In the above description, mainly the case where the invention made by the present inventor is applied to a method of manufacturing a COF / IC used for a driver of a liquid crystal display device, which is a background of application, is limited. However, the present invention can be applied to a method of manufacturing a TCP / IC, and is not limited to a method of manufacturing a COF / IC or a TCP / IC used for a driver of a liquid crystal display device. The present invention can be applied to all methods for manufacturing semiconductor devices such as COF ICs, TCP ICs, transistor arrays, and electronic components.
[0050]
【The invention's effect】
The effect obtained by the representative one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
[0051]
Factors other than bonding temperature, bonding load, and load holding time are used as the factors other than bonding temperature, bonding load, and load holding time when multiple inner leads are collectively thermocompressed to multiple bumps. By controlling the change speed, the second load search speed, the load reduction speed, and the release speed, the pressure contact strength between the inner lead and the bump can be increased. However, gang bonding can be performed properly.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B show a chip used in a method of manufacturing a COF IC according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is an enlarged cross section along line bb of FIG. FIG.
FIGS. 2A and 2B also show a carrier tape, wherein FIG. 2A is a partially omitted plan view, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line bb of FIG.
FIG. 3 is a front view showing a die bonder used in a method of manufacturing a COF · IC according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 4A and 4B are enlarged front views for explaining the operation, wherein FIG. 4A is an alignment step, FIG. 4B is a thermocompression bonding step, FIG. 4C is an ascending step of a second bonding tool, and FIG. Figure 4 shows the lowering step of the bonding tool.
5A and 5B show a state after the inner lead bonding step, in which FIG. 5A is a partially omitted plan view, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line bb of FIG.
FIG. 6 is a graph showing a control sequence of a bonding load in a bonding step according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing a bonding load control sequence according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph showing a control sequence of a bonding load according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
ボンディング温度とボンディング荷重と荷重ホールド時間以外のファクタとして、ボンディング工具のタッチ速度、初期荷重印加速度、荷重低減速度およびリリース速度が制御されることを特徴とする半導体装置の製造方法。A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a bonding step in which a plurality of electrode pads of a semiconductor chip are thermocompression-bonded collectively to a plurality of inner leads laid on a carrier by a bonding tool,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a touch speed, an initial load application speed, a load reduction speed, and a release speed of a bonding tool are controlled as factors other than a bonding temperature, a bonding load, and a load holding time.
ボンディング温度とボンディング荷重と荷重ホールド時間以外のファクタとして、ボンディング工具のタッチ速度、荷重低減速度およびリリース速度が制御されることを特徴とする半導体装置の製造方法。A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a bonding step in which a plurality of electrode pads of a semiconductor chip are thermocompression-bonded collectively to a plurality of inner leads laid on a carrier by a bonding tool,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a touch speed, a load reduction speed, and a release speed of a bonding tool are controlled as factors other than a bonding temperature, a bonding load, and a load holding time.
ボンディング温度とボンディング荷重と荷重ホールド時間以外のファクタとして、ボンディング工具のタッチ速度、初期荷重印加速度、荷重変更速度、第二荷重サーチ速度、荷重低減速度およびリリース速度が制御されることを特徴とする半導体装置の製造方法。A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a bonding step in which a plurality of electrode pads of a semiconductor chip are thermocompression-bonded collectively to a plurality of inner leads laid on a carrier by a bonding tool,
As a factor other than the bonding temperature, the bonding load, and the load holding time, the touch speed, initial load application speed, load change speed, second load search speed, load reduction speed, and release speed of the bonding tool are controlled. A method for manufacturing a semiconductor device.
ボンディング温度とボンディング荷重と荷重ホールド時間以外のファクタとして、ボンディング工具のタッチ速度、初期荷重印加速度、初期荷重サーチ速度、荷重変更速度、第二荷重サーチ速度、荷重低減速度およびリリース速度が制御されることを特徴とする半導体装置の製造方法。A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a bonding step in which a plurality of electrode pads of a semiconductor chip are thermocompression-bonded collectively to a plurality of inner leads laid on a carrier by a bonding tool,
Factors other than the bonding temperature, bonding load, and load hold time are controlled by the touch speed, initial load application speed, initial load search speed, load change speed, second load search speed, load reduction speed, and release speed of the bonding tool. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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US9082885B2 (en) | 2013-05-30 | 2015-07-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor chip bonding apparatus and method of forming semiconductor device using the same |
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2003
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