专利名称：半导体装置的制造方法及其制造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体装置的制造方法及其制造装置。
背景技术：
作为在柔性薄膜基板上倒装设有Au凸台等突起电极的半导体芯片的半导体装置，公知TAB(Tape Automated Bonding)和TCP(Tape CarrierPackage)。
公知由于用于上述TAB或TCP的柔性薄膜基板通常是在由聚酰亚胺树脂等构成的绝缘薄膜的面上形成由Cu构成的多个配线图案的基板，因此由于气体介质中的温度和湿度等原因引起绝缘薄膜伸缩，在配线图案的间距中产生误差。
例如，特开2003-124262号公报公开了有作为因接合时加热而引起的间距差的解决方案对内部配线图案预先施加间距补正的技术。
但是，由于膨胀系数还受到绝缘薄膜厚度(批次(lot)内的偏差)制约，仅通过上述间距补正难以实现细微化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以高精度地连接基板的导线(lead)和半导体芯片的电极的技术。
(1)有关本发明的半导体装置的制造方法，包括(a)在由XYZ轴构成的三维座标系的XY轴平面上配置形成有多条导线的基板；(b)配置具有多个电极的半导体芯片以使所述电极的形成面与所述基板的所述导线的形成面空出间隔并相对；(c)对所述多条导线和所述多个电极进行位置对准以使其互相相对；以及(d)电连接所述多条导线和所述多个电极，所述(c)工序包括(c1)沿着与所述XY轴平面正交的一个轴，对所述电极的形成面和所述导线的形成面进行摄像；(c2)得到所述电极的形成面和所述导线的形成面的、向与Z轴正交的一个面的投影图像；(c3)在所述投影图像中，计算一个所述电极的图像与一个所述导线的图像之间的偏移；(c4)为了不产生所述偏移量，计算必要的、由所述基板和所述半导体芯片中的至少一方的膨胀或收缩而引起的变形值；(c5)为了得到所述变形值，计算必要的、所述基板和所述半导体芯片中的至少一方的温度变化；以及(c6)根据所述温度变化，使所述半导体芯片和所述基板中的至少一方的温度变化。根据本发明，即使在使电极或导线微细化，通过分别加热而需要进行间距变化的微调整的情况下，也可通过由实物观察进行位置对准以进行微细连接。
(2)该半导体装置的制造方法，在所述(c1)工序中，在所述摄像中，也可同时对所述电极的形成面和所述导线的形成面进行摄像。
(3)该半导体装置的制造方法，在所述(c1)工序中，在所述摄像中，也可由红外区域波长的光进行摄像。
(4)该半导体装置的制造方法，在所述(c5)工序中，也可计算所述基板和所述半导体芯片中的至少一方的温度上升。
(5)有关本发明的半导体装置的制造装置，具备载物台，其用于在由XYZ轴构成的三维座标系的XY轴平面上配置形成有多条导线的基板；搬运装置(carrier)，其用于配置具有多个电极的半导体芯片和所述基板以使所述电极的形成面与所述基板的所述导线的形成面相对地空出间隔并且相对；调节器，其用于对所述多条导线和所述多个电极进行位置对准以使其互相相对；和按压机，其用于所述多个电极对所述多条导线相对地加压，所述调节器具备第一机构，其沿与所述XY轴平面正交的一个轴，对所述电极的形成面和所述导线的形成面进行摄像；第二机构，其得到所述电极的形成面和所述导线的形成面的、向与Z轴正交的一个面的投影图像；第三机构，其在所述投影图像中，计算一个所述电极的图像和一个所述导线的图像之间的偏移；第四机构，其为了不产生所述偏移，计算必要的、由所述基板和所述半导体芯片中的至少一方的膨胀或收缩而引起的变形值；第五机构，其为了得到所述变形值，计算必要的、所述基板和所述半导体芯片中的至少一方的温度变化；和第六机构，其根据所述温度变化，使所述半导体芯片和所述基板中的至少一方的温度变化。
(6)该半导体装置的制造装置，所述第一机构也可同时对所述电极的形成面和所述导线的形成面进行摄像。
(7)该半导体装置的制造装置，所述第一机构也可由红外区域波长的光进行摄像。
(8)该半导体装置的制造装置，所述第五机构计算所述基板和所述半导体芯片中的至少一方的温度上升。
有关本实施方式的图1(A)～图1(C)是说明适用本发明的实施方式的半导体装置的制造方法的图。
图2是有关本实施方式的位置对准的流程图。
图3是说明有关本实施方式的半导体装置的制造装置的图。
图4是说明有关本实施方式的投影图像中的偏移量d’的图。
图5是说明有关本实施方式的投影图像中的偏移量s’的图。
图中10-基板；12-导线；14-连接盘；16-导线中心线；18-粘接剂；30-半导体芯片；32-电极；34-电极中心线；40-焊接工具；42-按压机；50-加热台；52-搬运装置；70-上下同时摄像机；72-杆；74-上摄像窗；76-下摄像窗；100-计算机；110-运算部；122-图像存储部；124-基础信息存储部；130-驱动控制部；140-温度控制部；150-显示部；160-输入部；212-导线；216-导线中心线；232-电极；234-电极中心线。
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1(A)～图1(C)是说明有关本发明实施方式的半导体装置的制造方法的图。
在本实施方式中，准备基板10(参照图1(A))。基板10例如是由有机类或树脂类材料形成的基板，因此具有挠性。不限制具有挠性的基板10的材料。例如，可以列举聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺树脂、聚醚砜(PES)、聚醚醚酮(PEEK)。导线12形成在基板10的一方的面上。再有，虽然除了基板10的一方的面的导线12之外，还可以在另一方的面上形成配线图案，但形成于该另一方的面上的配线图案不是本发明必需的构成条件。导线12，可由溅射等在基板10上覆盖铜等的导电膜，通过对其进行蚀刻而形成。此种情况下，在基板10上直接形成导线12，成为二层基板。在导线12上形成连接盘14，就容易与半导体芯片30的电极32相接合。再有，在连接盘14上也可形成凸台。还有，导线12也可由作为粘接剂18的各向异性导电膜薄板等覆盖。
说明有关本实施方式的半导体装置的制造方法。首先，如图1(A)所示，在基板10中形成有导线12的面和在半导体芯片30中形成有电极32的面是相反的方向，基板10和半导体芯片30，沿着面平行移动时，向着能够面对的方向。换句话说，与基板10中形成有导线12的面相反侧的面和半导体芯片30中形成有电极32的面朝向相同的方向，同时使在俯视图中按照不在同一平面的方式偏移。
接下来，在图1(B)中，上下同时摄像机70被配置在上下同时摄像机70与在基板10中形成有导线12的面和在半导体芯片30中形成有电极32的面相对的方向，且实际与两方的面面对。即，上下同时摄像机70按照与形成基板10中的导线12的面面对的方式配置。并且，还按照与形成半导体芯片30中的电极32的面面对的方式配置。
此外，将基板10和半导体芯片30保持在焊接工具(bonding tool))40和加热台50上以使它们可以分别沿着形成有导线12的面或形成有电极32的面平行移动。
在这种状态下，上下同时摄像机70沿着与XY轴平面正交的一个轴对电极32的形成面和导线12的形成面进行摄像。该被摄像的图像是电极32的形成面以及导线12的形成面的、向与Z轴正交的一个面的投影图像。计算机根据该投影图像，进行规定的处理，通过使用焊接工具40以及加热台50使多条导线12和多个电极32按照彼此相对那样进行位置对准。
接下来，在图1(C)中，对连接盘14和电极32进行倒装。此外，在图1(A)和图1(B)中，虽然上下同时摄像机70，在摄像时位置是固定的，但优选在进行倒装时，平行移动而进行如图1(C)所示那样的位置对准。
并且，对有关本实施方式的按照由上下同时摄像机70摄像的电极形成面以及导线形成面的投射图像分别彼此相对的方式，通过软件使多条导线12和多个电极32位置对准的过程进行详细说明。图2是有关本发明的实施方式的位置对准流程图。
在本实施方式中，如图2所示，首先，在步骤S310，由上下同时摄像机70沿着与XY轴平面正交的一个轴对半导体芯片30的规定电极232的形成面和导线212的形成面这两个面同时进行摄像。由此，获得电极232的形成面和上述导线212的形成面的、向与Z轴正交的一个面上的投影图像s。
接下来，在步骤S312中，在步骤S310中获得的投影图像s中，计算一个电极232的图像与一个导线212的图像之间的偏移量s’。详细地说，通过对投影图像s进行图像处理，计算一个电极232的中心线即电极中心线234的X座标位置和一个导线212的中心线即导线中心线216的X座标位置，计算出其X座标方向的差值，即偏移量s’(参照图5)。
接下来，在步骤S314中，为了使在步骤S312中计算出的偏移量s’成为‘0’状态，计算必要的、基板10的X座标方向的移动量。因此，根据该移动量，由搬运装置52移动配置有基板10的加热台50。
接下来，在步骤S316中，由上下同时摄像机70沿着与XY轴平面正交的一个轴对半导体芯片30的由步骤S310摄像的电极232和导线212不同的规定的电极32的形成面和导线12的形成面这两个面同时进行摄像。由此，获得电极32的形成面以及上述导线12的形成面的、向与Z轴正交的一个面的投影图像d。
接下来，在步骤S318中，在步骤S316中获得的投影图像d中，计算一个电极32的图像与一个导线12的图像之间偏移量d’。详细地说，通过对投影图像d进行图像处理，计算一个电极32的中心线即电极中心线34的X座标位置和一个导线12的中心线即导线中心线16的X座标位置，并计算其X座标方向的差，即偏移量d’(参照图4)。
接下来，在步骤S320中，判断一个电极32的图像的电极中心线34与一个导线12的图像的导线中心线16之间的偏移量d’的状态。当判断偏移量d’不是‘0’的状态即‘否’时，进入到步骤S322。当偏移量是‘0’的状态即‘YES’时结束操作。
接下来，在步骤S322中，对于步骤318中计算的一个电极32的图像的电极中心线34和一个导线12的图像的导线中心线16之间的偏移量d’，为了使偏移量d’成为‘0’状态计算必要的、由基板10和半导体芯片30中的至少一方的膨胀或收缩而引起的变形值。而且，为了得到此变形值，使用基板10和半导体芯片30各自的线膨胀系数等，计算基板10和半导体芯片30中的至少一方的温度变化。
接下来，在步骤S324中，根据在步骤S322中计算出的温度变化，控制配置基板10的加热台50和配置半导体芯片30的焊接工具40中的至少一方的温度。
接下来，返回到步骤S310，重复进行直到步骤S320使偏移量d’成为‘0’的状态。
上述内容是本实施方式的半导体装置的制造方法，下面针对该制造装置进行说明。图3是说明有关本实施方式的半导体装置的制造装置的图。
如图3所示，在本实施方式中，包括焊接工具40、按压机(press)42、作为载物台的加热台50、搬运装置52、作为调节器(adjuster)的上下同时摄像机70(第一机构)、计算机100、温度控制部140(第六机构)以及驱动控制部130。而且，计算机100具备作为第三机构、第四机构、第五机构的运算部110，和作为第二装置的存储部120。
焊接工具40通过按压机42向Z方向移动，多个电极32对多条导线12相对地加压。焊接工具40通过图中未示出的加热机构使半导体芯片30的温度变化。
按压机42与焊接工具40连接，通过使焊接工具40在Z方向移动，介由焊接工具40多个电极32对多条导线12相对地加压。
加热台50将形成多条导线12的基板10配置在由XYZ轴构成的三维座标系的XY轴平面上。加热台50通过图中未示出的加热机构使基板10的温度变化。
搬运装置52使加热台50沿着形成基板10的导线12的平面平行移动。
上下同时摄像机70沿着与XY轴平面正交的一个轴对电极32的形成面和导线12的形成面进行摄像。该被摄像的图像是电极32的形成面以及导线12的形成面的、向与Z轴正交的一个面的投影图像。在焊接工具40和加热台50位于焊接位置时，上下同时摄像机70被配置在焊接工具40和加热台50之间。上下同时摄像机70对电极32的形成面和导线12的形成面同时进行摄像。上下同时摄像机70通过使用红外区域波长的光，即使在覆盖有粘接剂18的导线12的摄像中，也可得到充分的透过光量，因此是适用的。上下同时摄像机70在摄像时虽然固定位置，但是在进行倒装时，由图中未示出的滑动机构加以保持以使可平行移动。上下同时摄像机70是使用安装在杆72端部的主体内的两个反射镜，由两个反射镜向一个照相机引导，因此在上面配置作为上方摄像部的上摄像窗74、在下面配置作为的下方摄像部的下摄像窗76的摄像机。此外，上下同时摄像机70也可是使两个CCD摄像机的背面相对而配置的摄像机。
驱动控制部130与加热台50的搬运装置52连接。驱动控制部130根据来自运算部110的指示，使用搬运装置52，控制配置基板10的加热台50的X座标方向的驱动。
温度控制部140与焊接工具40和加热台50的图中未示出的加热机构连接。温度控制部140根据来自运算部110的温度变化的指示，使用焊接工具40以及加热台50的图中未示出的加热装置，使半导体芯片30和基板10中的至少一方的温度变化。
在图像存储部122中获得的投影图像s中，运算部110计算一个电极232的图像和一个导线212的图像之间的偏移量s’。详细地说，通过对投影图像s进行图像处理，计算一个电极232的中心线即电极中心线234的X座标位置和一个导线212的中心线即导线中心线216的X座标位置，并计算出这两个X座标方向的差值，即偏移量s’(参照图5)。此外，为了使该偏移量s’成为‘0’状态，计算必要的、基板10的X座标方向的移动量。并且，将该移动量指示给驱动控制部130。
此外，在图像存储部122中获得的投影图像d中，计算一个电极32的图像和一个导线12的图像之间偏移量d’。详细地说，通过对投影图像d进行图像处理，计算一个电极32的中心线即电极中心线34的X座标位置和一个导线12的中心线即导线中心线16的X座标位置，并计算出这两个X座标方向的差值，即偏移量d’(参照图4)。此外，为了使该偏移量d’成为‘0’状态，计算必要的基板10和半导体芯片30中的至少一方的膨胀或收缩而引起的变形值。并且，为了得到该变形值，使用存储在基础信息存储部124中的基板10和半导体芯片30的各自的膨胀系数等，计算必要的、基板10和半导体芯片30中至少一方的温度变化。
存储部120具有可读取数据的RAM、ROM、磁盘等存储介质(记录介质)，该存储介质由磁性的、光学的记录介质，或者半导体存储器等构成。存储部120具备图像存储部122和基础信息存储部124。
图像存储部122沿着与XY轴平面正交的一个轴，存储从拍摄电极的形成面以及导线的形成面的上下同时摄像机70获得的、向与Z轴正交的一个面的投影图像。此外，根据需要也可存储进行了各种图像处理后的图像。
基础信息存储部124通过网络从图中未示出的数据服务器取得基板10和半导体芯片30的基础信息。作为取得的基础信息，在基板10和半导体芯片30中分别存在线膨胀系数等。
此外，运算部110与上下同时摄像机70、驱动控制部130、温度控制部140、显示部150和输入部160连接。
显示部150由例如CRT(阴极射线管)、液晶显示器等构成，显示例如操作画面、数据输入画面等。在显示部150中，除此之外，还可以显示由上下同时摄像机70摄像的电极32的形成面和导线12的形成面的图像，或图像处理中间阶段的处理状况的显示，或最终识别的电极32的形成面和导线12的形成面的形状图像。
虽然图中未示出，但是输入部160可以与用于输入文字或数字的键盘、由在显示部150的画面上显示的光标进行各种操作的鼠标、连接网络的主机等连接。
根据本实施方式，通过使半导体芯片30和基板10中的至少一方的温度变化，可使一个电极32的图像的电极中心线34和一个导线12的图像的导线中心线16之间的偏移量d’成为‘0’状态，可进行位置对准以使多条导线12和多个电极32分别相对。由此，即使由焊接工具40施加的热量使基板10膨胀或者明显地收缩，也可以使导线12和与其连接的相应的电极32的位置高精度地一致。即，可以确切地防止导线12和电极32构成非接触的开路不良或通过一条导线12与相邻的两个电极32接触的短路不良。以上，虽然针对使用自动识别位置对准的装置(工序)的例子进行了说明，但是本发明也可适用于手动位置对准的装置(即当操作者在显示器中看到摄像图像时，进行位置对准的机器)。由此，即使不使用昂贵的设备也可由简单的装置进行高精度的接合。
本发明并不局限于上述实施方式，而是进行各种变形。例如，本发明包括与在实施方式中已说明的构成实质上相同的构成(例如，性能、方法和结果相同的构成，或者目的和结果相同的构成)。此外，本发明包括置换本实施方式中已说明的构成的非本质部分后的构成。此外，本发明包括与实施方式中说明的构成具有相同作用效果的构成或可以实现相同目的构成。此外，本发明包括对本实施方式说明的构成添加公知技术的构成。而且，本发明包括限定性地除去实施方式中已说明的任意技术事项的任一项后的内容。或者，本发明包括从上述实施方式限定性地除去公知技术后的内容。
权利要求
1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括(a)在由XYZ轴构成的三维座标系的XY轴平面上配置形成有多条导线的基板；(b)配置具有多个电极的半导体芯片以使所述电极的形成面与所述基板的所述导线的形成面空出间隔并相对；(c)对所述多条导线和所述多个电极进行位置对准以使其互相相对；以及(d)电连接所述多条导线和所述多个电极；所述(c)工序包括(c1)沿着与所述XY轴平面正交的一个轴，对所述电极的形成面和所述导线的形成面进行摄像；(c2)得到所述电极的形成面和所述导线的形成面的、向与Z轴正交的一个面的投影图像；(c3)在所述投影图像中，计算一个所述电极的图像与一个所述导线的图像之间的偏移；(c4)为了不产生所述偏移量，计算必要的、由所述基板和所述半导体芯片中的至少一方的膨胀或收缩而引起的变形值；(c5)为了得到所述变形值，计算必要的、所述基板和所述半导体芯片中的至少一方的温度变化；以及(c6)根据所述温度变化，使所述半导体芯片和所述基板中的至少一方的温度变化。
2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，在所述(c1)工序中，在所述摄像中，同时对所述电极的形成面和所述导线的形成面进行摄像。
3.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，在所述(c1)工序中，在所述摄像中，由红外区域波长的光进行摄像。
4.根据权利要求1到权利要求3中任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，在所述(c5)工序中，计算所述基板和所述半导体芯片中的至少一方的温度上升。
5.一种半导体装置的制造装置，其特征在于，具备载物台，其用于在由XYZ轴构成的三维座标系的XY轴平面上配置形成有多条导线的基板；搬运装置，其用于配置具有多个电极的半导体芯片和所述基板以使所述电极的形成面与所述基板的所述导线的形成面相对地空出间隔并且相对；调节器，其用于对所述多条导线和所述多个电极进行位置对准以使其互相相对；和按压机，其用于所述多个电极对所述多条导线相对地加压；所述调节器具备第一机构，其沿与所述XY轴平面正交的一个轴，对所述电极的形成面和所述导线的形成面进行摄像；第二机构，其得到所述电极的形成面和所述导线的形成面的、向与Z轴正交的一个面的投影图像；第三机构，其在所述投影图像中，计算一个所述电极的图像和一个所述导线的图像之间的偏移；第四机构，其为了不产生所述偏移，计算必要的、由所述基板和所述半导体芯片中的至少一方的膨胀或收缩而引起的变形值；第五机构，其为了得到所述变形值，计算必要的、所述基板和所述半导体芯片中的至少一方的温度变化；和第六机构，其根据所述温度变化，使所述半导体芯片和所述基板中的至少一方的温度变化。
6.根据权利要求5所述的半导体装置的制造装置，其特征在于，所述第一机构同时对所述电极的形成面和所述导线的形成面进行摄像。
7.根据权利要求5所述的半导体装置的制造装置，其特征在于，所述第一机构由红外区域波长的光进行摄像。
8.根据权利要求5到权利要求7中任一项所述的半导体装置的制造装置，其特征在于，所述第五机构计算所述基板和所述半导体芯片中的至少一方的温度上升。
全文摘要
本发明提供一种半导体装置的制造方法及其制造装置。沿着与XY轴平面正交的一个轴，对电极(32)的形成面和导线(12)的形成面进行摄像。得到电极(32)的形成面和导线(12)的形成面的、向与Z轴正交的一个面的投影图像。在投影图像中，计算一个电极(32)的图像和一个导线(12)的图像之间的偏移。为了不产生偏移计算所必需的、由基板(10)和半导体芯片(30)中的至少一方的膨胀或收缩引起的变形值。为了得到该变形值，计算必需的、基板(10)和半导体芯片(30)中至少一方的温度变化。根据温度变化，改变半导体芯片(30)和基板(10)中至少一方的温度。因此提供了一种可高精度地连接半导体芯片的电极和基板的导线的技术。
文档编号H01L23/495GK1677635SQ200510069739
公开日2005年10月5日 申请日期2005年2月5日 优先权日2004年2月6日
发明者今井隆浩 申请人:精工爱普生株式会社