TWI595819B - 半導體裝置的製造方法以及半導體裝置 - Google Patents

Description

半導體裝置的製造方法以及半導體裝置

本發明是有關於一種半導體裝置的製造方法以及半導體裝置。

近年來，伴隨著半導體積體電路、顯示器等電子零件的小型化、薄型化及高精細化，作為用以將電子零件與電路系統加以高密度地連接的連接材料，各向異性導電性接著劑受到關注。在先前的各向異性導電性接著劑中，多使用熱硬化系接著劑，所述熱硬化系接著劑使用熱潛伏性的聚合起始劑及環氧樹脂或(甲基)丙烯酸單體，然而有可能因連接時的熱而導致被連接體變差或變形。另一方面，當使用光潛伏性的聚合起始劑時，藉由在加熱壓著時進行光照射，可在比較低的溫度下進行連接，從而研究得到進一步發展。

在使用含有光潛伏性的聚合起始劑的各向異性導電性接著劑的半導體裝置的製造方法中，使用例如在金屬粒子或塑膠粒子中分散有已實施金屬鍍敷的導電粒子而成的光硬化系接著劑， 作為各向異性導電性接著劑。並且，一面將該各向異性導電性接著劑夾於半導體元件與基板之間，利用加壓頭進行加壓，一面進行光照射(例如參照日本專利實開平5-41091號公報、日本專利特開昭62-283581號公報)。藉此，經加壓的導電粒子成為電性連接媒體，從而可利用簡單的方法來使多個電路間的電性連接同時完成。並且，藉由接著劑的各向異性導電性，會在連接電路間獲得低電阻連接性，且在相鄰電路間獲得高絕緣性。

然而，在上述日本專利實開平5-41091號公報、日本專利特開昭62-283581號公報的半導體元件的連接方法中，在載置半導體元件及基板的平台的內部配置光照射裝置，自基板的背面側對接著層照射光。在此種方法中，雖被認為可充分獲得對接著層的光照射量，但平台的構成變得複雜，因此存在壓著裝置的改造成本增加的問題。

本發明是為了解決上述問題開發而成，其目的在於提供一種半導體裝置的製造方法、以及使用該製造方法的半導體裝置，其可利用簡單的方法來使光硬化性的接著層充分硬化，從而獲得半導體元件與基板的良好的連接性。

為了解決上述問題，本發明者等人反覆潛心研究，結果關注到如下方面：先前是以可應對各種尺寸的半導體元件為前提來研究各種製造方法，伴隨於此，限制增多。因此，本發明者等人獲得如下見解，即，若取代該觀點，而反之限定所製造的半導 體元件的尺寸來研究製造方法，即可獲得適合於該尺寸的更簡單的製造方法，從而完成本發明。

即，為了解決上述問題，本發明的一實施形態的半導體裝置的製造方法包括連接步驟，所述連接步驟是在載置於平台上的基板上經由光硬化性的接著層而配置寬度1mm以下的半導體元件，並藉由壓著頭的加壓及光照射裝置的光照射而將半導體元件連接於基板，並且在連接步驟中，藉由自半導體元件的寬度方向的兩側照射來自光照射裝置的光而使接著層硬化。

在該半導體裝置的製造方法中，將寬度1mm以下的半導體元件連接於基板時，自該半導體元件的寬度方向的兩側照射光。此時，與基板連接的半導體元件的寬度為1mm以下，因此藉由自半導體元件的兩側照射來自光照射裝置的光，可將充分量的光照射至接著層，從而獲得半導體元件與基板的良好的連接性。即，根據本方法，可利用簡單的方法來使光硬化性的接著層充分硬化，亦可避免熱壓著裝置的改造成本增加。

又，亦可設為自半導體元件的兩側的斜方向照射來自光照射裝置的光。此時，可更進一步增加照射至接著層的光的量。

又，基板亦可為透光性基板。此時，具有在透光性基板內傳輸的光，因此可進一步增加照射至接著層的光的量。並且，由於是透光性基板，因此亦可防止因基板而遮擋來自光照射裝置的光之類的情況。

又，亦可設為在半導體元件的寬度方向的兩側分別設置 光照射裝置，從而自設置於兩側的光照射裝置進行光照射。並且，亦可設為一面使光照射裝置以半導體元件為中心而轉動，一面進行光照射。無論何種情況，均可簡化熱壓著裝置的構成。

又，亦可設為一面使光照射裝置相對於半導體元件而擺動，一面進行光照射。此時，可改變光照射的角度，因此可進一步增加照射至接著層的光的量。並且，亦可將半導體元件的端子與基板的配線加以電性連接。

又，本發明的一實施形態的半導體裝置是使用上述的半導體裝置的製造方法來製造。在該半導體裝置中，將半導體元件與基板以充分的連接強度加以連接。因此，獲得連接電阻長期且充分地受到抑制的半導體裝置。

根據本發明，可利用簡單的方法來使光硬化性的接著層充分硬化，從而獲得半導體元件與基板的良好的連接性。

1‧‧‧熱壓著裝置

2‧‧‧平台

3‧‧‧熱壓著頭

4、4a、4b‧‧‧光照射裝置

11‧‧‧半導體元件

12‧‧‧接著層

13‧‧‧透光性基板

14‧‧‧半導體裝置

W‧‧‧寬度

圖1是表示一實施形態的半導體裝置的製造方法的示意圖。

圖2(a)及圖2(b)是表示圖1所示的製造方法中所使用的半導體元件的示意性俯視圖。

圖3(a)及圖3(b)是表示變形例的半導體裝置的製造方法的示意圖，圖3(a)是自側面觀察的圖，圖3(b)是自上表面觀察的圖。

圖4是表示另一變形例的半導體裝置的製造方法的示意圖。

圖5是表示進而另一變形例的半導體裝置的製造方法的示意圖。

以下，一面參照圖式，一面詳細說明半導體裝置的製造方法及半導體裝置的實施形態。

圖1是表示一實施形態的半導體裝置的製造方法的示意圖。如圖1所示，該半導體裝置的製造方法包括連接步驟，所述連接步驟是在載置於平台2上的透光性基板13上經由光硬化性的接著層12而配置半導體元件11，並藉由熱壓著頭3的加熱、加壓及光照射裝置4a、光照射裝置4b的光照射而將半導體元件11連接於透光性基板13。該連接步驟是藉由熱壓著裝置1來實現，所述熱壓著裝置1包括平台2、熱壓著頭3及光照射裝置4a、光照射裝置4b。

半導體元件11例如是積體電路(integrated circuit，IC)晶片、大規模積體電路(large scale integrated circuit，LSI)晶片、電阻、電容器等各種元件，如圖2(a)所示，俯視時，例如呈其寬度W為1mm的矩形形狀。半導體元件11只要是寬度W為1mm以下且可連接至透光性基板13的元件，即無特別限制，例如亦可如圖2(b)所示，俯視時，呈寬度W為1mm的正方形狀。寬度W的下限並無特別限制，但為0.3mm左右。而且，半導體元件11的俯視時的長度亦無特別限制，但為與寬度W相同的長度以上~40mm左右。

透光性基板13例如是包含規定的配線的基板，所述規定的配線用以電性連接於半導體元件11的凸塊等端子。透光性基板13例如是厚度1mm以下的薄型玻璃基板。作為透光性基板13，除了玻璃基板以外，亦可使用聚亞醯胺基板、聚對苯二甲酸乙二酯基板、聚碳酸酯基板、聚萘二甲酸乙二酯基板、玻璃強化環氧基板、酚醛紙基板、陶瓷基板、積層板等。該些基板中，較佳為使用對紫外光的透過性優異的玻璃基板、聚對苯二甲酸乙二酯基板、聚碳酸酯基板、聚萘二甲酸乙二酯基板。再者，亦可利用不使光透過的基板來製造半導體裝置14。

所謂藉由該半導體裝置的製造方法而製作的半導體裝置14，只要是將半導體元件11與透光性基板13電性連接而成的裝置，即無特別限制，例如亦包括將半導體元件11僅配置於透光性基板13的端部的裝置，如液晶顯示器或有機電致發光(electroluminescence，EL)顯示器。

接著層12例如藉由含有光潛伏性的聚合起始劑及聚合性化合物的光硬化系的接著材料來形成。作為此種接著材料，可列舉各向異性導電膜(anisotropic conductive film，ACF)、各向異性導電膏(anisotropic conductive paste，ACP)、絕緣膜(non-conductive film，NCF)、絕緣膏(non-conductive paste，NCP)等。此外，藉由使上述光硬化系的接著材料含有熱潛伏性的聚合起始劑及聚合性化合物，亦可形成為可藉由光及熱而硬化的接著材料。接著層12例如形成為呈現出與半導體元件11為大致相同 幅度的表面積。

使接著層12硬化時，自半導體元件11的寬度方向的兩側大致同時照射來自光照射裝置4a、光照射裝置4b的光，所述光照射裝置4a、光照射裝置4b配置於半導體元件11及接著層12的兩側的斜上方。光照射裝置4a、光照射裝置4b例如是照射紫外線等光化射線的裝置。光照射裝置4a、光照射裝置4b的光軸配置成相對於平台2的上表面具有規定的角度，自光照射裝置4a、光照射裝置4b射出的光設定為入射至接著層12的端面，所述接著層12配置於半導體元件11與透光性基板13之間。再者，亦可為自光照射裝置4a、光照射裝置4b射出的光擴散，其一部分入射至透光性基板13，在基板內傳輸的光入射至接著層12。

光照射裝置4a、光照射裝置4b的光軸相對於平台2而傾斜，從而來自光照射裝置4a、光照射裝置4b的光自斜上方入射至接著層12的端面等，但亦可設為以光照射裝置4a、光照射裝置4b的光軸與平台2的平面為大致平行的方式將光照射裝置4a、光照射裝置4b配置於接著層12的正側面，而照射光。並且，如圖4所示，亦可設為藉由擺動裝置來支持光照射裝置4a、光照射裝置4b，從而在光照射過程中使光軸與平台上表面的角度以規定的週期發生變動。再者，在圖4中，僅對光照射裝置4a進行了圖示，但光照射裝置4b亦同樣。

在使用如上所述的熱壓著裝置1的半導體裝置的製造方法中，用於製造的半導體元件11的寬度W為1mm以下，因此只 要自該半導體元件11的寬度方向的兩側照射來自光照射裝置4a、光照射裝置4b的光，即可將充分量的光照射至接著層12，從而獲得半導體元件11與透光性基板13的良好的連接性。即，根據上述製造方法，可利用簡單的方法來使光硬化性的接著層12充分硬化，亦可避免熱壓著裝置的改造成本增加。

又，在該半導體裝置的製造方法中，設為自半導體元件11的兩側的斜上方照射來自光照射裝置4a、光照射裝置4b的光。因此，可使光抵達至接著層12的更內側，從而可進一步增加照射至接著層12的光的量。

並且，在該半導體裝置的製造方法中，用於製造的基板為透光性基板13。因此，可利用在透光性基板13內傳輸的光，進一步增加照射至接著層12的光的量。並且，由於使用透光性基板13，因此即使在假設自斜下方進行光照射時，亦可防止因基板而遮擋來自光照射裝置4a、光照射裝置4b的光之類的情況。再者，當使用不使光透過的基板時，較佳為自斜上方或自正側面進行光照射。

又，在使用該半導體裝置的製造方法而獲得的半導體裝置14中，將半導體元件11與透光性基板13以充分的連接強度加以連接。其結果為，可獲得連接電阻長期且充分地受到抑制的半導體裝置14。

以上，對實施形態進行了詳細說明，但本發明並不限定於上述實施形態，在未脫離本發明的主旨的範圍內可進行各種變 形。例如，在上述實施形態中，是將光照射裝置4a、光照射裝置4b設置於半導體元件11的寬度方向的兩側，自半導體元件11的寬度方向的兩側照射來自兩個光照射裝置4a、光照射裝置4b的光，但如圖3所示，亦可設為將一個光照射裝置4設置於半導體元件11的寬度方向的一側，一面藉由規定的旋轉機構(未圖示)使該光照射裝置4以俯視時半導體元件11及接著層12成為中心的方式而轉動，一面進行光照射。此時，亦可自半導體元件11的寬度方向的兩側照射來自光照射裝置4的光。再者，亦可使圖1所示的構成的光照射裝置4a、光照射裝置4b如圖3所示轉動。

又，在上述實施形態中，來自光照射裝置4a、光照射裝置4b的光是自斜上方入射至接著層12的端面等，但亦可如圖5所示，以來自光照射裝置4a、光照射裝置4b的光自斜下方入射至接著層12的端面等的方式而進行光照射。此時，相對於透光性基板13而充分縮小平台2的尺寸，並且在較平台2的上表面更靠下方側，在平台2的兩側分別配置光照射裝置4a、光照射裝置4b。

在此種半導體裝置的製造方法中，可通過透光性基板13而使來自光照射裝置4a、光照射裝置4b的光照射至接著層12的端面。而且，除此以外，亦可藉由使光照射裝置4a、光照射裝置4b擺動來使光軸偏移，從而使來自光照射裝置4a、光照射裝置4b的光自接著層12的底面側入射。因此，根據圖5所示的製造方法，可將更充分量的光照射至接著層12，從而獲得半導體元件11與透光性基板13的良好的連接性。並且，在該半導體裝置的製造方法 中，將光照射裝置4a、光照射裝置4b配置於較平台2的上表面更靠下方側。由於熱壓著頭3的周圍是裝置構成容易變得複雜的區域，因此藉由將光照射裝置4a、光照射裝置4b配置於較平台2的上表面更靠下方側，可確保熱壓著頭3周圍的裝置的配置自由度。

1‧‧‧熱壓著裝置

2‧‧‧平台

3‧‧‧熱壓著頭

4a、4b‧‧‧光照射裝置

11‧‧‧半導體元件

12‧‧‧接著層

13‧‧‧透光性基板

14‧‧‧半導體裝置

Claims (12)

1. 一種半導體裝置的製造方法，其包括連接步驟，所述連接步驟是在載置於平台上的基板上經由光硬化性的接著層而配置寬度1mm以下的半導體元件，並藉由壓著頭的加壓及光照射裝置的光照射而將上述半導體元件連接於上述基板，且在上述連接步驟中，藉由自上述半導體元件的寬度方向的兩側照射來自上述光照射裝置的光而使上述接著層硬化。
2. 如申請專利範圍第1項所述的半導體裝置的製造方法，其中自上述半導體元件的兩側的斜方向照射來自上述光照射裝置的光。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的半導體裝置的製造方法，其中上述基板為透光性基板。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的半導體裝置的製造方法，其中在上述半導體元件的寬度方向的兩側分別設置上述光照射裝置，自設置於兩側的上述光照射裝置進行光照射。
5. 如申請專利範圍第3項所述的半導體裝置的製造方法，其中在上述半導體元件的寬度方向的兩側分別設置上述光照射裝置，自設置於兩側的上述光照射裝置進行光照射。
6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的半導體裝置的製造方法，其中一面使上述光照射裝置以上述半導體元件為中心而轉動，一面進行光照射。
7. 如申請專利範圍第3項所述的半導體裝置的製造方法，其中一面使上述光照射裝置以上述半導體元件為中心而轉動，一面進行光照射。
8. 如申請專利範圍第4項所述的半導體裝置的製造方法，其中一面使上述光照射裝置以上述半導體元件為中心而轉動，一面進行光照射。
9. 如申請專利範圍第5項所述的半導體裝置的製造方法，其中一面使上述光照射裝置以上述半導體元件為中心而轉動，一面進行光照射。
10. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的半導體裝置的製造方法，其中一面使上述光照射裝置相對於上述半導體元件而擺動，一面進行光照射。
11. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的半導體裝置的製造方法，其中 將上述半導體元件的端子與上述基板的配線加以電性連接。
12. 一種半導體裝置，其是使用如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的半導體裝置的製造方法來製造。