CN103131355A - 底填剂材料及半导体装置的制造方法 - Google Patents

底填剂材料及半导体装置的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供确保在缓和半导体元件和被粘物的热响应行为的差异上能够利用的材质并且能够制造连接可靠性高的半导体装置的底填剂材料、以及使用其的半导体装置的制造方法。本发明的底填剂材料在175℃热固化处理1小时后的贮存弹性模量E’[MPa]及热膨胀系数α[ppm/K]在25℃下满足下述式(1)。E’×α<250000[Pa/K] (1)。

Description

底填剂材料及半导体装置的制造方法
技术领域
本发明涉及底填剂材料及半导体装置的制造方法。
背景技术
作为第1背景,近年来,随着电子设备的小型、薄型化,高密度安装的要求急剧增加。因此,半导体封装中适于高密度安装的表面安装型已代替以往的销插入型成为主流。该表面安装型将导线直接焊接于印制电路板等。利用作为加热方法的红外线回流、气相回流、浸沾软钎焊等,对封装整体加热来进行安装。
在表面安装后,为了保护半导体元件表面、确保半导体元件与基板之间的连接可靠性,对半导体元件与基板之间的空间进行密封树脂的填充。作为这样的密封树脂,广泛使用液状的密封树脂,但是液状的密封树脂难以调节注入位置和注入量。因此,还提出了使用片状的密封树脂填充半导体元件与基板之间的空间的技术(专利文献1)。
一般而言,作为使用片状的密封树脂的工艺,采用以下步骤,即将片状的密封树脂贴附于半导体晶片后,进行半导体晶片的切割,形成半导体元件,一边将半导体元件连接于被粘物来进行安装,一边用将与半导体元件一体化的片状的密封树脂填充基板等被粘物与半导体元件之间的空间。该工艺容易进行被粘物与半导体元件之间的空间的填充。
作为第2背景,在被粘物上安装半导体元件时,通过使设置于半导体元件的焊料凸点等电极熔融而将两者电连接。此时,为了除去电极表面的氧化膜、提高焊料的润湿性等,有时在液状的密封树脂中添加来自羧酸等的焊剂(flux agent)(专利文献3)。最近也提出了在如上述那样的片状的密封树脂中添加羧酸焊剂的技术(专利文献4)。
作为第3背景,如上所述的工艺容易进行被粘物与半导体元件之间的空间的填充。但是,随着半导体元件中的电路宽度、端子间距离的狭小化,在对安装时的连接位置进行校准时发生即便是微小的偏差,也有可能导致半导体元件的损伤、安装时的接合不良等,进而还会导致半导体装置的成品率降低。
关于安装时的定位,由于片状的底填剂材料预先层叠在半导体元件上,因此底填剂材料需要具有一定程度的透射性,以使得可以辨别在半导体元件安装时的半导体元件与基板间的对位时赋予半导体元件的对准用标记。但是,由于通常在底填剂材料中为了提高其特性而包含二氧化硅填料等添加物,因此有时会难以降低底填剂材料的透过性、难以在半导体元件安装时进行半导体元件与基板间的对位。
作为解决上述问题的底填剂组合物,提出了通过组合含胶态二氧化硅分散物及环氧树脂的第1固化性透明树脂组合物、和含固化性焊剂组合物的第2固化性焊剂组合物而改善底填剂材料的透明性的技术(专利文献5)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第4438973号
专利文献2:日本专利第2833111号
专利文献3:日本专利第3868179号
专利文献4:美国专利第5128746号说明书
专利文献5:日本特表2007-515524号公报
发明内容
但是,关于第1背景,虽然在半导体装置的小型化、薄型化中只要使半导体元件的厚度变薄即可,但是随着半导体元件的薄型化的推进,与半导体元件相比被粘物的对热的响应行为的影响(翘曲、膨胀等)变大。这是由于通常基板等被粘物的热膨胀系数大于半导体元件的热膨胀系数的值而引起的。由于半导体元件及被粘物的对热的响应行为的差异而产生的应力尤其容易集中在连接半导体元件和被粘物的焊料凸点等连接部件上,有时在接合部会发生断裂。针对于此,选择两者的材质等也能够匹配半导体元件与被粘物的热响应性行为,但是会使所选择的材质的范围受限制。
本发明的目的在于,提供一种底填剂材料,其通过缓和半导体元件和被粘物的对热的响应行为的差异从而既能够确保能够利用的材质并且能够制造连接可靠性高的半导体装置,以及使用该底填剂材料的半导体装置的制造方法。
此外,关于上述第2背景,作为添加有羧酸系的焊剂的片状密封树脂的所要求的特性,除了作为片状密封组合物的处理性所需的挠性外,还可列举焊剂在半导体元件的安装时能够充分发挥焊剂功能的特性。即,羧酸系焊剂与作为热固化性树脂添加的环氧树脂的反应性高,因此在制作片状密封组合物后不久两者就发生经时性地反应,有时片状密封组合物的挠性会降低。而且,在显现焊剂功能之前焊剂就因安装时的热而与环氧树脂发生反应,有时不能充分地发挥用于焊料接合的焊剂功能。
另外,在上述专利文献4中,虽然能够简便地填充半导体元件与基板之间的空间,但是在挠性的经时稳定性方面尚有改善的余地,并且在安装时存在焊剂无法显现焊剂功能的情况。
因此,本发明的目的还在于,提供具有经时稳定的挠性并且能够充分发挥基于羧酸的焊剂功能的片状密封组合物、以及使用其的半导体元件的制造方法。
进而,关于第3背景,上述技术虽然改善了底填剂材料的透明性,但是也因此需要使用具有规定官能团的纳米级填料即官能化胶态二氧化硅分散物、环式脂肪族环氧基单体等特定的成分,能够用作底填剂材料的材料受限制。
因此,本发明的目的还在于,底填剂材料的形成材料不受特别的限制、且半导体元件的用于安装的对位简便的半导体装置的制造方法。
本申请发明人等对有关第1背景的问题进行了深入地研究,结果发现通过采用下述方案能够达成上述目的,以至完成本发明。
即,本发明的底填剂材料在175℃热固化处理1小时后的贮存弹性模量E’[MPa]及热膨胀系数α[ppm/K]在25℃下满足下述式(1)。
E’×α<250000[Pa/K]…(1)
由于该底填剂材料的热固化后的贮存弹性模量E’[MPa]及热膨胀系数α[ppm/K]满足上述式(1),因此能够缓和半导体元件和被粘物的对热的响应行为的差异,能够得到接合部的断裂受到抑制的连接可靠性高的半导体装置。上述式(1)中,贮存弹性模量E’与热膨胀系数α成反比例的关系。当贮存弹性模量E’变高时,底填剂材料自身的刚性提高,从而可以吸收或分散应力。此时热膨胀系数α变低,底填剂材料自身的热膨胀行为受到抑制,因此能够降低对邻接的部件(即半导体元件和被粘物)的机械损伤。另一方面,当贮存弹性模量E’变低时,底填剂材料自身的柔软性提高,能够吸收邻接的部件、尤其是被粘物的对热的响应行为。此时热膨胀系数α变高,底填剂材料的对热的响应行为与被粘物的对热的响应行为呈同一步调,随着贮存弹性模量E’的降低,对半导体元件的影响受到抑制,使整体上的应力得到缓和。由此能够实现半导体元件、被粘物、及底填剂材料的相互的应力的最佳缓和,并且能够抑制连接部件的断裂,其结果能够提高半导体装置的连接可靠性。另外,贮存弹性模量E’及热膨胀系数α的测定方法依据实施例的记载来进行。
上述底填剂材料优选使上述贮存弹性模量E’为100~10000[MPa]、且上述热膨胀系数α为10~200[ppm/K]。通过使贮存弹性模量E’及热膨胀系数α分别为如上所述的范围,从而能够有效地缓和整个体系的应力。
上述底填剂材料优选使上述贮存弹性模量E’[MPa]和上述热膨胀系数α[ppm/K]满足下述式(2)。
10000<E’×α<250000[Pa/K]…(2)
通过使贮存弹性模量E’及热膨胀系数α满足上述式(2),从而能够更容易地实现半导体元件、被粘物、及底填剂材料的相互的应力的最佳缓和。
该底填剂材料优选含有热塑性树脂和热固化性树脂。在一个实施方式中,上述热塑性树脂优选包含丙烯酸树脂。在另一个实施方式中,上述热固化性树脂优选包含环氧树脂和酚醛树脂。通过采用这些树脂作为构成材料,从而能够容易地达成底填剂材料的上述式(1)的充足性。
本发明还包括具备背面磨削用带和层叠在该背面磨削用带上的该底填剂材料的密封片。通过一体化地使用该底填剂材料和背面磨削用带,从而能够实现从半导体晶片的背面磨削到半导体元件的安装的制造过程的高效化。
此外,本发明还包括一种半导体装置的制造方法,所述半导体装置具有被粘物、与该被粘物电连接的半导体元件、以及填充该被粘物与该半导体元件之间的空间的底填剂材料,该制造方法包括:
贴合工序,将半导体晶片的形成有连接部件的电路面和该密封片的底填剂材料贴合;
磨削工序,对上述半导体晶片的与电路面相反一侧的表面进行磨削;
切割工序,切割上述半导体晶片而形成带有上述底填剂材料的半导体元件;以及
连接工序,用上述底填剂材料填充上述被粘物和上述半导体元件之间的空间并同时借助上述连接部件将上述半导体元件和上述被粘物电连接。
通过该制造方法,从而顺利地进行从半导体晶片的背面磨削到半导体元件的安装的一系列流程,能够有效地制造半导体元件和被粘物的对热的响应行为的差异得到缓和的、连接可靠性高的半导体装置。
此外,本申请发明人等对有关第2背景的问题进行了深入地研究,结果发现通过采用特定的树脂组成及羧酸能够达成上述目的,以至完成本发明。
即,本发明的片状密封组合物包含:重均分子量为10万以上的热塑性树脂、环氧树脂、固化促进剂、以及pKa为3.5以上的含羧基化合物。
该片状密封组合物(以下,有时简称为“密封组合物”。)由于使用pKa为3.5以上的含羧基化合物(以下,有时简称为“含羧基化合物”。)作为焊剂,因此能够抑制羧酸根离子的产生,从而还能够抑制与环氧树脂的反应性。其结果该含羧基化合物也不会因半导体的安装时的热而立即与环氧树脂反应,之后能够因经时地赋予的热而充分发挥焊剂功能。此外,由于除采用上述特定的含羧基化合物外,不仅含有环氧树脂而且还含有重均分子量为10万以上的热塑性树脂,因此能够经时地显现适度的柔软性,能够发挥经时稳定的挠性。
该密封树脂组合物中,上述含羧基化合物优选为从分子内具有选自烷基、烷氧基、芳氧基、芳基及烷氨基中的至少1种取代基的芳香族羧酸、以及分子内具有1个以上羧基的碳原子数为8以上的脂肪族羧酸中选择的至少1种。
通过从具有如上所述的特定取代基的芳香族羧酸及脂肪族羧酸中选择含羧基化合物,从而抑制与环氧树脂的反应,由此能够有效地达成挠性的经时稳定性及焊剂功能的突显性。
该密封组合物中,上述芳香族羧酸优选为2位、4位及6位中的至少1个氢原子独立地被烷基、烷氧基、芳氧基、芳基或烷氨基取代的苯甲酸衍生物。通过在特定的位置存在上述苯甲酸衍生物的取代基,从而能够进一步抑制与环氧树脂的反应性,并且有助于挠性的经时稳定性及焊剂功能的突显性。
上述苯甲酸衍生物进一步优选为2位或4位的氢原子被甲氧基、苯氧基、苯基或二甲氨基取代的苯甲酸衍生物。这样的苯甲酸衍生物容易获得,并且能够更有效地达成与环氧树脂的反应性的抑制以及源于此的挠性的经时稳定性及焊剂功能的突显性。
该密封组合物中,上述苯甲酸衍生物优选不含有羟基。通过排除能够作为与环氧树脂反应的反应位点的羟基,从而该密封组合物能够维持挠性并且适当地发挥焊剂功能。
该密封组合物中,上述脂肪族羧酸优选碳原子数为8~12的链状脂肪族二羧酸或脂环式二羧酸。这样的特定脂肪族羧酸具有体积大的结构,因此能够利用位阻抑制与环氧树脂的反应性。同时能够通过制成二羧酸而充分地发挥焊剂功能。
该密封组合物优选进一步含有酚系固化剂。由此,能够构建与环氧树脂的交联结构,并且能够提高固化后的密封树脂组合物的热稳定性。
该密封组合物中,上述热塑性树脂优选为丙烯酸树脂。由此,能够提高密封组合物的尤其在固化后的胶粘性、强度,并且能够提高连接可靠性。
本发明还包括一种半导体装置的制造方法,其包括:
贴合工序,将半导体晶片的形成有连接部件的面和该片状密封组合物贴合;
切割工序,切割上述半导体晶片而形成带有上述片状密封组合物的半导体元件;以及
连接工序,用上述片状密封组合物填充上述被粘物与上述半导体元件之间的空间并且同时借助上述连接部件将上述半导体元件和上述被粘物电连接。
进而,本申请发明人等对有关第3背景的问题进行了深入地研究,通过采用下述方案能够达成上述目的,以至完成本发明。
即,本发明为一种半导体装置的制造方法,所述半导体装置具备被粘物、与该被粘物电连接的半导体元件、以及填充该被粘物与该半导体元件之间的空间的底填剂材料,该制造方法包括:
位置校准工序,对贴合在半导体元件的电路面的总透射率为50%以上的底填剂材料的露出面照射斜光,使上述半导体元件和上述被粘物的相对位置校准到彼此的连接预定位置;以及
连接工序,用上述底填剂材料填充上述被粘物与上述半导体元件之间的空间并且同时借助上述连接部件将上述半导体元件和上述被粘物电连接。
该制造方法中,即使在底填剂材料的总透射率降低至50%左右的情况下,对底填剂材料的露出面仅照射斜光即可准确地检测半导体元件的位置。由此,能够容易地进行半导体元件和被粘物向连接预定位置的位置校准,其结果无需对底填剂材料的形成材料加以特别的考虑即可有效地制造半导体装置。另外,总透射率的测定方法依据实施例的记载来进行。
该制造方法中,优选对上述底填剂材料的露出面以5~85°的入射角照射斜光。通过以这样的入射角照射斜光,从而能够防止正反射光而提高半导体元件的位置检测精度,并且能够进一步提高向连接预定位置校准的精度。
该制造方法中,上述斜光优选包含400~550nm的波长。在斜光包含上述特定波长时,对于由含有无机填充剂的一般的材料形成的底填剂材料也显示出良好的透过性,因此能够更容易地进行半导体元件和被粘物向连接预定位置的校准。
该制造方法中,优选对上述底填剂材料的露出面从2个以上方向或全部方向照射上述斜光。通过来自多方向乃至全部方向(全周方向)的斜光照射,从而能够增大来自半导体元件的漫反射而提高位置检测的精度,能够进一步提高半导体元件和被粘物向连接预定位置校准的精度。
该制造方法中,即使上述底填剂材料含有一般的无机填充剂,也能够利用斜光照射容易地进行半导体元件的位置检测及向连接预定位置的校准。
该制造方法中,上述无机填充剂的平均粒径优选为0.005~10μm。在上述无机填充剂的平均粒径小于0.005μm时,会导致底填剂材料的挠性降低。另一方面,在上述平均粒径超过10μm时,粒径比底填剂材料密封的间隙大,会成为密封性降低的主要原因。
该制造方法中,上述底填剂材料优选含有热塑性树脂和热固化性树脂。由此,能够维持底填剂材料的透明性,并且能够平衡良好地对底填剂材料赋予用于提高贴合工序中底填剂材料对半导体晶片的密合性所需的柔软性、强度、胶粘性。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的具有底填剂材料的密封片的剖面示意图。
图2A是表示本发明的一个实施方式所涉及的半导体装置的制造工序的剖面示意图。
图2B是表示本发明的一个实施方式所涉及的半导体装置的制造工序的剖面示意图。
图2C是表示本发明的一个实施方式所涉及的半导体装置的制造工序的剖面示意图。
图2D是表示本发明的一个实施方式所涉及的半导体装置的制造工序的剖面示意图。
图2E是表示本发明的一个实施方式所涉及的半导体装置的制造工序的剖面示意图。
图3是表示本发明的一个实施方式所涉及的片状密封组合物的剖面示意图。
图4A是表示本发明的一个实施方式所涉及的半导体装置的制造工序的剖面示意图。
图4B是表示本发明的一个实施方式所涉及的半导体装置的制造工序的剖面示意图。
图4C是表示本发明的一个实施方式所涉及的半导体装置的制造工序的剖面示意图。
图4D是表示本发明的一个实施方式所涉及的半导体装置的制造工序的剖面示意图。
图5是表示本发明的一个实施方式所涉及的密封片的剖面示意图。
图6A是表示本发明的一个实施方式所涉及的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面示意图。
图6B是表示本发明的一个实施方式所涉及的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面示意图。
图6C是表示本发明的一个实施方式所涉及的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面示意图。
图6D是表示本发明的一个实施方式所涉及的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面示意图。
图6E是表示本发明的一个实施方式所涉及的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面示意图。
图6F是表示本发明的一个实施方式所涉及的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面示意图。
图6G是表示本发明的一个实施方式所涉及的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面示意图。
图6H是表示本发明的一个实施方式所涉及的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面示意图。
图7A是表示本发明的一个实施方式所涉及的切割位置确定工序的剖面示意图。
图7B是表示本发明的一个实施方式所涉及的位置校准工序的剖面示意图。
图8A是表示本发明的其他实施方式所涉及的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面示意图。
图8B是表示本发明的其他实施方式所涉及的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面示意图。
图8C是表示本发明的其他实施方式所涉及的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面示意图。
图8D是表示本发明的其他实施方式所涉及的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面示意图。
图8E是表示本发明的其他实施方式所涉及的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面示意图。
具体实施方式
<第1实施方式>
本实施方式的底填剂材料中,热固化处理后的贮存弹性模量E’[MPa]及热膨胀系数α[ppm/K]满足规定的关系。以下,以底填剂材料和背面磨削用带一体化而成的密封片及使用其的半导体装置的制造方法为例说明本发明的一个实施方式。以下的说明基本上也可以应用在只有底填剂材料的情况中。
(密封片)
如图1所示,密封片10具备背面磨削用带1和层叠在背面磨削用带1上的底填剂材料2。另外,底填剂材料2可以不如图1所示那样层叠在背面磨削用带1的整面上,只要以足够与半导体晶片3(参照图2A)贴合的尺寸进行设置即可。
(背面磨削用带)
背面磨削用带1具备基材1a和层叠在基材1a上的粘合剂层1b。另外,底填剂材料2层叠在粘合剂层1b上。
(基材)
上述基材1a是构成密封片10的强度基础的物质。可列举例如:低密度聚乙烯、直链状聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、均聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯等聚烯烃,乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、离聚物树脂、乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸酯(无规、交替)共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯,聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、全芳香族聚酰胺、聚苯硫醚、芳族聚酰胺(纸)、玻璃、玻璃布、氟树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、纤维素系树脂、硅酮树脂、金属(箔)、纸等。在粘合剂层1b为紫外线固化型的情况下,基材1a优选为对紫外线具有透过性的基材。
此外,作为基材1a的材料,可列举上述树脂的交联体等聚合物。上述塑料膜可以在无拉伸的状态下使用,根据需要,还可以使用实施了单轴或双轴的拉伸处理而得的塑料膜。
为了提高基材1a的表面与邻接的层的密合性、保持性等,可实施惯用的表面处理例如铬酸处理、臭氧暴露、火焰暴露、高压电击暴露、离子化放射线处理等化学性或物理性的处理,基于底涂剂(例如后述的胶粘物质)的涂布处理。
上述基材1a可适当选择同种或异种的基材,根据需要,可以使用将多种基材混合而成的混合物。此外,为了对基材1a赋予抗静电能力,可以在上述的基材1a上设置由金属、合金、它们的氧化物等形成的厚度
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左右的导电性物质的蒸镀层。基材1a可以为单层或2种以上的多层。
基材1a的厚度可以适当地确定,通常为5μm以上且200μm以下左右,优选为35μm以上且120μm以下。
另外,基材1a中可以以不损害本发明效果等的范围包含各种添加剂(例如着色剂、填充剂、增塑剂、防老化剂、抗氧化剂、表面活性剂、阻燃剂等)。
(粘合剂层)
粘合剂层1b的形成中使用的粘合剂只要是在切割时借助底填剂材料牢固地保持半导体晶片或半导体芯片、能够控制为在拾取时能够剥离带有底填剂材料的半导体芯片的粘合剂,则没有特别的限制。例如可以使用丙烯酸系粘合剂、橡胶系粘合剂等通常的压敏性胶粘剂。作为上述压敏性胶粘剂,从半导体晶片、玻璃等忌避污染的电子部件的利用超纯水或醇等有机溶剂进行清洗的洁净清洗性等方面出发,优选以丙烯酸系聚合物作为基础聚合物的丙烯酸系粘合剂。
作为上述丙烯酸系聚合物,可列举将丙烯酸酯用作主要单体成分的聚合物。作为上述丙烯酸酯,可列举例如使用(甲基)丙烯酸烷基酯(例如甲酯、乙酯、丙酯、异丙酯、丁酯、异丁酯、仲丁酯、叔丁酯、戊酯、异戊酯、己酯、庚酯、辛酯、2-乙基己酯、异辛酯、壬酯、癸酯、异癸酯、十一烷酯、十二烷酯、十三烷酯、十四烷酯、十六烷酯、十八烷酯、二十烷酯等烷基的碳原子数为1~30、尤其碳原子数为4~18的直链状或支链状的烷基酯等)及(甲基)丙烯酸环烷酯(例如环戊酯、环己酯等)中的一种或两种以上作为单体成分的丙烯酸系聚合物等。另外,(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯,本发明的(甲基)均为相同的含义。
以凝聚力、耐热性等的改性为目的,上述丙烯酸系聚合物根据需要可以含有与能够同上述(甲基)丙烯酸烷基酯或环烷基酯共聚的其他单体成分对应的单元。作为这样的单体成分,可列举例如:丙烯酸、甲基丙烯酸、(甲基)丙烯酸羧基乙酯、(甲基)丙烯酸羧基戊酯、衣康酸、马来酸、富马酸、巴豆酸等含羧基单体;马来酸酐、衣康酸酐等酸酐单体;(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸6-羟基己酯、(甲基)丙烯酸8-羟基辛酯、(甲基)丙烯酸10-羟基癸酯、(甲基)丙烯酸12-羟基月桂酯、(甲基)丙烯酸(4-羟基甲基环己基)甲酯等含羟基单体;苯乙烯磺酸、烯丙基磺酸、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯酰胺丙磺酸、(甲基)丙烯酸磺丙酯、(甲基)丙烯酰氧基萘磺酸等含磺酸基单体;2-羟基乙基丙烯酰基磷酸酯等含磷酸基单体;丙烯酰胺、丙烯腈等。这些能够共聚的单体成分可以使用一种或两种以上。这些能够共聚的单体的使用量优选为全部单体成分的40重量%以下。
进而,为了使上述丙烯酸系聚合物交联,也可以根据需要含有多官能性单体等作为共聚用单体成分。作为这样的多官能性单体,可列举例如:己二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸环氧酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯等。这些多官能性单体也可以使用一种或两种以上。从粘合特性等方面出发,多官能性单体的使用量优选为全部单体成分的30重量%以下。
上述丙烯酸系聚合物可以通过将单一单体或两种以上的单体混合物加以聚合而得到。聚合也可以以溶液聚合、乳液聚合、本体聚合、悬浮聚合等任意一种方式进行。从防止对洁净的被粘物的污染等方面出发,优选使低分子量物质的含量小。从这一点出发,丙烯酸系聚合物的数均分子量优选为30万以上,进一步优选为40万~300万左右。
此外,为了提高作为基础聚合物的丙烯酸系聚合物等的数均分子量,在上述粘合剂中还可以适当地采用外部交联剂。作为外部交联方法的具体做法,可列举添加聚异氰酸酯化合物、环氧化合物、氮丙啶化合物、蜜胺系交联剂等所谓的交联剂使其反应的方法。在使用外部交联剂的情况下,其使用量由与应交联的基础聚合物的平衡、以及作为粘合剂的使用用途来适当地确定。一般而言,相对于上述基础聚合物100重量份,优选配合5重量份左右以下,进一步优选配合0.1~5重量份。进而,在粘合剂中,根据需要,除了上述成分以外,还可以使用以往公知的各种增粘剂、防老化剂等添加剂。
粘合剂层1b可以利用放射线固化型粘合剂来形成。放射线固化型粘合剂通过紫外线等放射线的照射而使交联度增大,能够容易地降低其粘合力,并且能够容易地进行拾取。作为放射线,可列举X射线、紫外线、电子束、α射线、β射线、中子射线等。
放射线固化型粘合剂可以无特别限制地使用具有碳-碳双键等放射线固化性的官能团且显示粘合性的粘合剂。作为放射线固化型粘合剂,可例示出例如在上述丙烯酸系粘合剂、橡胶系粘合剂等一般的压敏性粘合剂中配合了放射线固化性的单体成分、低聚物成分的添加型的放射线固化性粘合剂。
作为所配合的放射线固化性的单体成分,可列举例如:氨基甲酸酯低聚物、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、四羟甲基甲烷四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇单羟基五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯等。此外,放射线固化性的低聚物成分可列举氨基甲酸酯系、聚醚系、聚酯系、聚碳酸酯系、聚丁二烯系等各种低聚物,适合为重均分子量为100~30000左右的范围的物质。放射线固化性的单体成分、低聚物成分的配合量可以根据上述粘合剂层的种类而适当地确定能够降低粘合剂层的粘合力的量。一般而言,相对于构成粘合剂的丙烯酸系聚合物等基础聚合物100重量份,例如为5~500重量份,优选为40~150重量份左右。
此外,作为放射线固化型粘合剂,除了上述说明的添加型的放射线固化性粘合剂以外,可以列举使用了在聚合物侧链、或者主链中或主链末端具有碳-碳双键的聚合物作为基础聚合物的内在型的紫外线固化型粘合剂。内在型的放射线固化性粘合剂无需含有作为低分子量成分的低聚物成分等或者不含有大量的作为低分子量成分的低聚物成分等,因此低聚物成分等不会随着时间的推移而在粘合剂中移动,能够形成稳定的层结构的粘合剂层,故优选。
上述具有碳-碳双键的基础聚合物可以无特别限制地使用具有碳-碳双键且具有粘合性的聚合物。作为这样的基础聚合物,优选以丙烯酸系聚合物作为基本骨架的聚合物。作为丙烯酸系聚合物的基本骨架,可列举上述例示的丙烯酸系聚合物。
向上述丙烯酸系聚合物中导入碳-碳双键的方法没有特别的限制,可以采用各种方法,在分子设计中容易将碳-碳双键导入到聚合物侧链中。例如可列举如下方法,即,预先将丙烯酸系聚合物与具有官能团的单体共聚后,使具有能够与该官能团反应的官能团及碳-碳双键的化合物在维持碳-碳双键的放射线固化性的同时进行缩聚或加成反应。
作为这些官能团的组合例,可列举羧酸基与环氧基、羧酸基与氮丙啶基、羟基与异氰酸酯基等。在这些官能团的组合中,从追随反应的容易性出发,优选羟基与异氰酸酯基的组合。此外,如果通过这些官能团的组合而成为能够生成上述具有碳-碳双键的丙烯酸系聚合物的组合,则官能团无论处于丙烯酸系聚合物和上述化合物的任意一方均可,在上述优选的组合中,优选丙烯酸系聚合物具有羟基、上述化合物具有异氰酸酯基的情况。该情况下,作为具有碳-碳双键的异氰酸酯化合物,可列举例如甲基丙烯酰基异氰酸酯、2-甲基丙烯酰基氧基乙基异氰酸酯、间异丙烯基-α,α-二甲基苄基异氰酸酯等。此外,作为丙烯酸系聚合物,使用将上述例示的含羟基单体、2-羟基乙基乙烯基醚、4-羟基丁基乙烯基醚、二乙二醇单乙烯基醚的醚系化合物等共聚而得到的聚合物。
上述内在型的放射线固化型粘合剂可以单独使用上述具有碳-碳双键的基础聚合物(特别是丙烯酸系聚合物),但也可以以不会使特性变差的程度配合上述紫外线固化性的单体成分、低聚物成分。放射线固化性的低聚物成分等通常相对于基础聚合物100重量份为30重量份的范围内,优选为0~10重量份的范围。
在上述放射线固化型粘合剂中,在利用紫外线等进行固化的情况下,优选含有光聚合引发剂。作为光聚合引发剂,可列举例如:4-(2-羟基乙氧基)苯基(2-羟基-2-丙基)酮、α-羟基-α,α’-二甲基苯乙酮、2-甲基-2-羟基苯丙酮、1-羟基环己基苯酮等α-酮系化合物;甲氧基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、2-甲基-1-[4-(甲基硫代)-苯基]-2-吗啉代丙烷-1等苯乙酮系化合物;苯偶姻乙基醚、苯偶姻异丙基醚、茴香偶姻甲基醚等苯偶姻醚系化合物;苄基二甲基缩酮等缩酮系化合物;2-萘磺酰氯等芳香族磺酰氯系化合物;1-苯基-1,2-丙二酮-2-(O-乙氧基羰基)肟等光活性肟系化合物;二苯甲酮、苯甲酰基苯甲酸、3,3’-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮等二苯酮系化合物;噻吨酮、2-氯噻吨酮、2-甲基噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮、异丙基噻吨酮、2,4-二氯噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2,4-二异丙基噻吨酮等噻吨酮系化合物;樟脑醌;卤化酮;酰基氧化膦;酰基磷酸酯等。光聚合引发剂的配合量相对于构成粘合剂的丙烯酸系聚合物等基础聚合物100重量份,为例如0.05~20重量份左右。
另外,在放射线照射时因氧而阻碍固化的情况下,理想的是利用某些方法从放射线固化型的粘合剂层1b的表面阻断氧(空气)。可列举例如:以隔离件被覆粘合剂层1b的表面的方法;在氮气气氛中进行紫外线等放射线的照射的方法等。
另外,在粘合剂层1b中可以以不损害本发明效果等的范围含有各种添加剂(例如着色剂、增稠剂、增量剂、填充剂、增粘剂、增塑剂、防老化剂、抗氧化剂、表面活性剂、交联剂等)。
粘合剂层1b的厚度没有特别的限定,从防止芯片切断面的残缺和保持底填剂材料2的固定这两者的兼顾性等观点出发,优选为1~50μm左右。优选为2~30μm,进一步优选为5~25μm。
(底填剂材料)
本实施方式中的底填剂材料2可以用作填充表面安装(例如倒装片安装等)的半导体元件与被粘物之间的空间的密封用膜。
本实施方式的底填剂材料在175℃热固化处理1小时后的贮存弹性模量E’[MPa]及热膨胀系数α[ppm/K]在25℃下满足下述式(1)。
E’×α<250000[Pa/K]…(1)
利用这样的底填剂材料,能够缓和半导体元件和被粘物的对热的响应行为的差异,并且能够得到接合部的断裂受到抑制的连接可靠性高的半导体装置。此外,由于能够实现半导体元件、被粘物、及底填剂材料的相互作用的应力的最佳缓和,因此还能够抑制连接部件的断裂,并且能够提高半导体装置的连接可靠性。
上述底填剂材料优选使上述贮存弹性模量E’为100~10000[MPa]、且上述热膨胀系数α为10~200[ppm/K]。通过使贮存弹性模量E’及热膨胀系数α分别为如上所述的范围,从而能够有效地缓和半导体装置整个体系的应力。
上述底填剂材料的上述贮存弹性模量E’[MPa]和上述热膨胀系数α[ppm/K]优选满足下述式(2)。
10000<E’×α<250000[Pa/K]…(2)
通过使热固化后的底填剂材料的贮存弹性模量E’及热膨胀系数α满足上述式(2),从而能够更容易地实现半导体元件、被粘物、及底填剂材料的相互的应力的最佳缓和。
将上述底填剂材料在175℃热固化处理1小时后的玻璃化转变温度(Tg)优选为100~180℃,更优选为130~170℃。通过使热固化后的底填剂材料的玻璃化转变温度为上述范围,从而能够在抑制热循环可靠性试验的温度范围内急剧的物性变化,并且能够期待可靠性的进一步提高。
作为底填剂材料的构成材料,可以单独使用热塑性树脂或热固化性树脂,但是优选并用热塑性树脂和热固化性树脂的材料。
作为上述热塑性树脂,可列举:天然橡胶、丁基橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁橡胶、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丁二烯树脂、聚碳酸酯树脂、热塑性聚酰亚胺树脂、6-尼龙、6,6-尼龙等聚酰胺树脂、苯氧基树脂、丙烯酸树脂、PET或PBT等饱和聚酯树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、或氟树脂等。这些热塑性树脂可以单独使用或者并用两种以上。这些热塑性树脂中,特别优选离子性杂质少、耐热性高、且能够确保半导体元件的可靠性的丙烯酸树脂。
作为上述丙烯酸树脂,没有特别的限定,可列举以具有碳原子数30以下、尤其是碳原子数4~18的直链或支链的烷基的丙烯酸或甲基丙烯酸的酯中的一种或两种以上为成分的聚合物等。作为上述烷基,可列举例如:甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、异丁基、戊基、异戊基、己基、庚基、环己基、2-乙基己基、辛基、异辛基、壬基、异壬基、癸基、异癸基、十一烷基、月桂基、十三烷基、十四烷基、硬脂基、十八烷基、或二十烷基等。
此外,作为形成上述聚合物的其他单体,没有特别的限定,可列举例如:像丙烯腈那样的含氰基单体;丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羧基乙酯、丙烯酸羧基戊酯、衣康酸、马来酸、富马酸或巴豆酸等各种含羧基单体;马来酸酐或衣康酸酐等各种酸酐单体;(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸6-羟基己酯、(甲基)丙烯酸8-羟基辛酯、(甲基)丙烯酸10-羟基癸酯、(甲基)丙烯酸12-羟基月桂酯或丙烯酸酯(4-羟基甲基环己基)甲酯等各种含羟基单体;苯乙烯磺酸、烯丙基磺酸、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯酰胺丙磺酸、(甲基)丙烯酸磺丙酯或(甲基)丙烯酰氧基萘磺酸等各种含磺酸基单体;或者2-羟基乙基丙烯酰基磷酸酯等各种含磷酸基单体。
作为上述热固化性树脂,可举出酚醛树脂、氨基树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、硅酮树脂、或热固化性聚酰亚胺树脂等。这些树脂可以单独使用或并用两种以上。特别优选为腐蚀半导体元件的离子性杂质等的含量少的环氧树脂。此外,作为环氧树脂的固化剂,优选为酚醛树脂。
上述环氧树脂只要为通常用作胶粘剂组合物的环氧树脂,则没有特别限定,可以使用例如双酚A型、双酚F型、双酚S型、溴化双酚A型、氢化双酚A型、双酚AF型、联苯型、萘型、芴型、苯酚酚醛清漆型、邻甲酚酚醛清漆型、三羟基苯基甲烷型、四羟苯基乙烷型等二官能环氧树脂或多官能环氧树脂、或者乙内酰脲型、三缩水甘油基异氰脲酸酯型或者缩水甘油基胺型等环氧树脂。这些环氧树脂可以单独使用或者并用两种以上。在这些环氧树脂中,特别优选酚醛清漆型环氧树脂、联苯型环氧树脂、三羟基苯基甲烷型树脂或四苯基乙烷型环氧树脂。这是由于这些环氧树脂富有与作为固化剂的酚醛树脂的反应性且耐热性等优异。
进而,上述酚醛树脂作为上述环氧树脂的固化剂发挥作用,可列举例如:苯酚酚醛清漆树脂、苯酚芳烷基树脂、甲酚酚醛清漆树脂、叔丁基酚醛清漆树脂、壬基酚醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂、甲酚型酚醛树脂、聚对氧基苯乙烯等聚氧基苯乙烯等等。它们可以单独使用或并用两种以上。在这些酚醛树脂中,特别优选为苯酚酚醛清漆树脂、苯酚芳烷基树脂。这是由于能够提高半导体装置的连接可靠性。
有关上述环氧树脂与酚醛树脂的配合比例,例如优选以酚醛树脂中的羟基相对于上述环氧树脂成分中的每1当量环氧基为0.5~2.0当量的方式配合。更优选为0.8~1.2当量。即,这是由于若两者的配合比例在上述范围之外,则无法进行充分的固化反应,环氧树脂固化物的特性容易劣化。
另外,本实施方式中,特别优选使用了环氧树脂、酚醛树脂及丙烯酸树脂的底填剂材料。这些树脂的离子性杂质少且耐热性高,因此可确保半导体元件的可靠性。就该情况下的配合比而言,相对于丙烯酸树脂成分100重量份,环氧树脂和酚醛树脂的混合量为10~200重量份。
作为环氧树脂和酚醛树脂的热固化促进催化剂,没有特别限定,可适当从公知的热固化促进催化剂中加以选择使用。热固化促进催化剂可以单独使用或组合使用两种以上。作为热固化促进催化剂,可以使用例如胺系固化促进剂、磷系固化促进剂、咪唑系固化促进剂、硼系固化促进剂、磷-硼系固化促进剂等。
为了除去焊料凸点表面的氧化膜而使半导体元件的安装容易进行,可以在底填剂材料2中添加焊剂。作为焊剂,没有特别的限定,可以使用具有以往公知的焊剂作用的化合物,可列举例如:二苯酚酸、己二酸、乙酰水杨酸、苯甲酸、二苯乙醇酸、壬二酸、苄基苯甲酸、丙二酸、2,2-双(羟基甲基)丙酸、水杨酸、邻甲氧基苯甲酸、间羟基苯甲酸、琥珀酸、2,6-二甲氧基甲基对甲酚、苯甲酸酰肼、碳酰肼、丙二酸二酰肼、琥珀酸二酰肼、戊二酸二酰肼、水杨酸酰肼、亚氨基二乙酸二酰肼、衣康酸二酰肼、柠檬酸三酰肼、硫代碳酰肼、二苯甲酮腙、4,4’-氧基双苯磺酰肼及己二酸二酰肼等。焊剂的添加量只要是发挥上述焊剂作用的程度即可,通常相对于底填剂材料中含有的树脂成分100重量份为0.1~20重量份左右。
本实施方式中,底填剂材料2可以根据需要进行着色。底填剂材料2中,作为通过着色而呈现出的颜色,没有特别的限制,优选例如黑色、蓝色、红色、绿色等。在着色时,可以从颜料、染料等公知的着色剂中适当地选择使用。
在预先使本实施方式的底填剂材料2进行某种程度的交联的情况下,在制作时,可以添加与聚合物的分子链末端的官能团等反应的多官能性化合物作为交联剂。由此,使高温下的胶粘特性提高,可以实现耐热性的改善。
作为上述交联剂,尤其更优选为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、多元醇与二异氰酸酯的加成物等多异氰酸酯化合物。作为交联剂的添加量,相对于上述聚合物100重量份,通常优选设为0.05~7重量份。若交联剂的量多于7重量份,则胶粘力降低,因而不优选。另一方面,若少于0.05重量份,则凝聚力不足,因而不优选。此外,可以根据需要与这样的多异氰酸酯化合物一起含有环氧树脂等其他多官能性化合物。
此外,在底填剂材料2中可以适当配合无机填充剂。无机填料的配合能够赋予导电性、提高热传导性、调节贮存弹性模量等。
作为上述无机填料,可列举例如:二氧化硅、粘土、石膏、碳酸钙、硫酸钡、氧化铝、氧化铍、碳化硅、氮化硅等陶瓷类,铝、铜、银、金、镍、铬、铅、锡、锌、钯、焊料等金属、或者合金类,以及其他的包含碳等的各种无机粉末等。这些无机填料可以单独使用或并用两种以上。其中,可以优选使用二氧化硅,特别优选使用熔融二氧化硅。
无机填充剂的平均粒径没有特别的限定,但优选在0.005~10μm的范围内,更优选在0.01~5μm的范围内,进一步优选为0.1~2.0μm。在无机填充剂的平均粒径小于0.005μm时,会导致底填剂材料的挠性降低。另一方面,在上述平均粒径超过10μm时,粒径比底填剂材料密封的间隙大,会成为密封性降低的主要原因。另外,本发明中可以组合使用平均粒径互不相同的无机填充剂。此外,平均粒径是利用分光光度式的粒度分布计(HORIBA制、装置名:LA-910)求得的值。
上述无机填充剂的配合量相对于有机树脂成分100重量份优选为10~400重量份,更优选为50~250重量份。在无机填充剂的配合量小于10重量时,有时贮存弹性模量降低,使封装的应力可靠性大大受损。另一方面,在无机填充剂的配合量超过400重量份时,有时底填剂材料2的流动性降低,无法充分埋入基板和半导体元件的凹凸而导致产生空隙、裂缝。
另外,底填剂材料2中,除上述无机填充剂以外,还可以根据需要适当配合其他添加剂。作为其他添加剂,可列举例如阻燃剂、硅烷偶联剂或离子捕获剂等。作为上述阻燃剂,可列举例如三氧化锑、五氧化锑、溴化环氧树脂等。它们可以单独使用或并用两种以上。作为上述硅烷偶联剂,可列举例如β-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷等。这些化合物可以单独使用或并用两种以上。作为上述离子捕获剂,可列举例如水滑石类、氢氧化铋等。它们可以单独使用或并用两种以上。
本实施方式中,热固化前的上述底填剂材料2在100~200℃时的最低熔融粘度优选为100Pa·s以上且20000Pa·s以下,更优选为1000Pa·s以上且10000Pa·s以下。通过使最低熔融粘度在上述范围,从而可以使连接部件4(参照图2A)容易地进入底填剂材料2中。此外,还可以防止半导体元件5在电连接时空隙的产生、以及底填剂材料2从半导体元件5和被粘物6之间的空间溢出(参照图2E)。另外,最低熔融粘度的测定是使用流变仪(HAAKE公司制、RS-1),利用平行板法测定出的值。更详细而言,在间隙100μm、旋转锥直径20mm、转速10s-1、升温速度10℃/分钟的条件下在60℃~200℃的范围测定熔融粘度,将此时得到的100℃~200℃的范围内的熔融粘度的最低值作为最低熔融粘度。
此外,热固化前的上述底填剂材料2在23℃下的粘度优选为0.01MPa·s以上且100MPa·s以下,更优选为0.1MPa·s以上且10MPa·s以下。通过使热固化前的底填剂材料具有上述范围的粘度,从而可以提高切割时半导体晶片3(参照图2C)的保持性、操作时的处理性。另外,粘度的测定可以依据最低熔融粘度的测定法来进行。
进而,热固化前的上述底填剂材料2在温度23℃、湿度70%的条件下的吸水率优选为1重量%以下,更优选为0.5重量%以下。通过使底填剂材料2具有如上所述的吸水率,从而抑制水分向底填剂材料2中的吸收,可以更有效地抑制半导体元件5安装时的空隙的产生。另外,上述吸水率的下限越小越优选,优选基本上为0重量%,更优选0重量%。
底填剂材料2的厚度(在多层情况下为总厚),没有特别的限定,但若考虑底填剂材料2的强度、半导体元件5与被粘物6之间的空间的填充性,则可以为10μm以上且100μm以下左右。另外,底填剂材料2的厚度只要考虑半导体元件5与被粘物6之间的间隙、连接部件的高度进行适当设定即可。
密封片10的底填剂材料2优选通过隔离件来加以保护(未图示)。隔离件具有作为在供于实用之前保护底填剂材料2的保护材料的功能。隔离件在向密封片的底填剂材料2上贴附半导体晶片3时被剥离。作为隔离件,也可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯、聚丙烯、或利用氟系剥离剂、长链烷基丙烯酸酯系剥离剂等剥离剂进行了表面涂覆的塑料膜或纸等。
(密封片的制造方法)
本实施方式所涉及的密封片10例如可以通过分别制作背面磨削用带1及底填剂材料2、最后将这两者贴合来制作。具体而言,可以以下所示的步骤来制作。
首先,基材1a可以利用以往公知的制膜方法来制膜。作为该制膜方法,可例示出例如压延制膜法、有机溶剂中的浇注法、密闭体系中的吹塑挤出法、T模头挤出法、共挤出法、干式层压法等。
接着,制备粘合剂层形成用的粘合剂组合物。在粘合剂组合物中配合如粘合剂层一项中说明的树脂、添加物等。在基材1a上涂布所制得的粘合剂组合物,形成涂布膜后,在规定条件下使该涂布膜干燥,(根据需要进行加热交联),形成粘合剂层1b。作为涂布方法,没有特别的限定,可列举例如辊涂刷、丝网涂刷、凹版涂刷等。此外,作为干燥条件,例如在干燥温度80~150℃、干燥时间0.5~5分钟的范围内进行。此外,在隔离件上涂布粘合剂组合物而形成涂布膜后,在上述干燥条件下使涂布膜干燥,从而可以形成粘合剂层1b。然后,将粘合剂层1b与隔离件一起贴合在基材1a上。由此,制作出具备基材1a及粘合剂层1b的背面磨削用带1。
底填剂材料2通过例如以下方式来制作。首先,制备作为底填剂材料2的形成材料的胶粘剂组合物。如底填剂材料一项中说明的那样,在该胶粘剂组合物中配合热塑性成分、环氧树脂、各种添加剂等。
接着,在基材隔离件上以规定厚度涂布所制得的胶粘剂组合物而形成涂布膜后,在规定条件下使该涂布膜干燥,形成底填剂材料。作为涂布方法,没有特别的限定,可列举例如辊涂刷、丝网涂刷、凹版涂刷等。此外,作为干燥条件,例如在干燥温度70~160℃、干燥时间1~5分钟的范围内进行。此外,在隔离件上涂布胶粘剂组合物而形成涂布膜后,在上述干燥条件下使涂布膜干燥,从而可以形成底填剂材料。然后,将底填剂材料与隔离件一起贴合在基材隔离件上。
接着,分别从背面磨削用带1及底填剂材料2剥离隔离件,以底填剂材料和粘合剂层构成贴合面的方式将两者贴合。贴合例如可以利用压接来进行。此时,层压温度没有特别的限定,例如优选为30~50℃,更优选为35~45℃。此外,线压没有特别的限定,例如优选为0.98~196N/cm,更优选为9.8~98N/cm。接着,剥离底填剂材料上的基材隔离件,得到本实施方式所涉及的密封片。
(半导体装置的制造方法)
接着,对利用上述密封片的半导体装置的制造方法的一个实施方式进行说明。本实施方式所涉及的半导体装置的制造方法包括:贴合工序,将半导体晶片的形成有连接部件的电路面与上述密封片的底填剂材料贴合;磨削工序,对上述半导体晶片的与电路面相反一侧的面进行磨削;切割工序,切割上述半导体晶片而形成带有上述底填剂材料的半导体元件;连接工序,用上述底填剂材料填充上述被粘物与上述半导体元件之间的空间并且同时借助上述连接部件将上述半导体元件与上述被粘物电连接。
[贴合工序]
贴合工序,将半导体晶片3的形成有连接部件4的电路面3a与上述密封片10的底填剂材料2贴合(参照图2A)。
(半导体晶片)
在半导体晶片3的电路面3a上形成多个连接部件4(参照图2A)。作为凸点、导电材料等连接部件的材质,没有特别的限定,可列举例如:锡-铅系金属材料、锡-银系金属材料、锡-银-铜系金属材料、锡-锌系金属材料、锡-锌-铋系金属材料等焊料类(合金)、金系金属材料、铜系金属材料等等。连接部件的高度也可以根据用途而定,一般而言为15~100μm左右。当然,半导体晶片3的各个连接部件的高度可以相同或不同。
本实施方式所涉及的半导体装置的制造方法中,就底填剂材料的厚度而言,优选使形成于半导体晶片表面的连接部件的高度X(μm)和上述底填剂材料的厚度Y(μm)满足下述的关系。
0.5≤Y/X≤2
上通过使所述连接部件的高度X(μm)和上述固化膜的厚度Y(μm)满足上述关系,从而能够充分地填充半导体元件与被粘物之间的空间,并且能够防止过量的底填剂材料从该空间溢出,并且能够防止底填剂材料对半导体元件的污染等。另外,在各连接部件的高度不同的情况下,以最高的连接部件的高度为基准。
(贴合)
如图2A所示,首先,将任意地设置在密封片10的底填剂材料2上的隔离件适当地剥离,使上述半导体晶片3的形成有连接部件4的电路面3a和底填剂材料2对置,将上述底填剂材料2和上述半导体晶片3贴合(装载工序)。
贴合的方法没有特别的限定,但优选采用压接的方法。通常利用压接辊等公知的挤压装置边负载优选0.1~1MPa、更优选0.3~0.7MPa的压力来挤压边进行压接。此时,还可以边在40~100℃左右加热边进行压接。此外,为了提高密合性,还优选在减压下(1~1000Pa)进行压接。
[磨削工序]
磨削工序,对上述半导体晶片3的与电路面3a相反一侧的面(即背面)3b进行磨削(参照图2B)。作为半导体晶片3的背面磨削中使用的薄型加工机,没有特别的限定,可例示出例如磨削机(背磨机)、研磨垫等。此外,可以利用蚀刻等化学方法进行背面磨削。背面磨削进行至半导体晶片成为期望的厚度(例如50~500μm)。
[切割工序]
切割工序,如图2C所示,切割半导体晶片而形成带有底填剂材料的半导体元件5。通过经过切割工序,从而将半导体晶片3切断为规定的尺寸,使其单片化(小片化),制造半导体芯片(半导体元件)5。在此得到的半导体芯片5与切断成同形状的底填剂材料2一体化。切割按照常规方法从半导体晶片3的与贴合有底填剂材料2的电路面3a相反侧的面3b进行。切断处的对位可以通过使用了直射光或间接光、或者红外线(IR)的图像识别来进行。
本工序中,例如可以采用切入到密封片的、被称为全切割(full cut)的切断方式等。作为本工序中使用的切割装置,没有特别的限定,可以使用以往公知的装置。此外,半导体晶片被具有底填剂材料的密封片以优异的密合性粘接固定,因此,能够抑制芯片残缺和芯片飞溅,并且还能够抑制半导体晶片的破损。另外,在底填剂材料由含有环氧树脂的树脂组合物形成时,即使通过切割将其切断,在其切断面中也能够抑制或防止发生底填剂材料的底填剂材料糊浆溢出的情况。其结果,能够抑制或防止切断面彼此再附着(粘连),能够更好地进行后述的拾取。
另外,在继切割工序后进行密封片的扩张(expand)的情况下,该扩张可以使用以往公知的扩张装置进行。扩张装置具有可通过切割环将密封片压向下方的圆环状的外环和直径比外环小的支撑密封片的内环。通过该扩张工序,能够在后述的拾取工序中防止相邻的半导体芯片彼此接触而造成破损。
[拾取工序]
为了回收粘接固定于密封片的半导体芯片5,如图2D所示,需要进行带有底填剂材料2的半导体芯片5的拾取,并从背面磨削用带1剥离半导体芯片5与底填剂材料2的层叠体A。
作为拾取的方法,没有特别限定,可采用以往公知的各种方法。例如,可举出利用针从密封片的基材侧将各个半导体芯片向上顶,并利用拾取装置对顶出的半导体芯片进行拾取的方法等。另外,被拾取的半导体芯片5与贴合于电路面3a的底填剂材料2一体化构成层叠体A。
在粘合剂层1b为紫外线固化型的情况下,在此的拾取在对该粘合剂层1b照射紫外线后进行。由此,粘合剂层1b对底填剂材料2的粘合力降低,半导体芯片5的剥离变得容易。其结果能够在不损伤半导体芯片5的情况下进行拾取。紫外线照射时的照射强度、照射时间等条件没有特别的限定,只要根据需要适当设定即可。此外,作为紫外线照射中使用的光源,可以使用例如低压汞灯、低压高输出等、中压汞灯、无电极汞灯、氙气闪光灯、准分子灯、紫外LED等。
[安装工序]
安装工序,用底填剂材料2填充被粘物6与半导体元件5之间的空间并且同时借助连接部件4将半导体元件5和被粘物6电连接(参照图2E)。具体而言,以半导体芯片5的电路面3a与被粘物6对置的方式,按照常规方法使层叠体A的半导体芯片5固定于被粘物6上。例如,通过在使形成于半导体芯片5的凸点(连接部件)4与粘附在被粘物6的连接垫的接合用的导电材料7(焊料等)接触并进行挤压的同时,使导电材料熔融,从而能够确保半导体芯片5与被粘物6的电连接,并且能够使半导体芯片5固定于被粘物6上。由于在半导体芯片5的电路面3a上贴附有底填剂材料2,因此在半导体芯片5与被粘物6电连接的同时,半导体芯片5与被粘物6之间的空间被底填剂材料2进行填充。
一般而言,作为安装工序中的加热条件,为100~300℃,作为加压条件,为0.5~500N。此外,可以以多个阶段进行安装工序中的热压接处理。例如可以采用如下的步骤,即在150℃、100N下处理10秒钟后,在300℃、100~200N下处理10秒钟。通过以多个阶段进行热压接处理,从而能够有效地除去连接部件与焊垫间的树脂,得到更良好的金属间接合。
作为被粘物6,可使用引线框、电路基板(配线电路基板等)等各种基板、其他半导体元件。作为基板的材质,并没有特别的限定,可列举陶瓷基板、塑料基板。作为塑料基板,可列举例如环氧基板、双马来酰亚胺三嗪基板、聚酰亚胺基板、玻璃环氧基板等。
另外,安装工序中,使连接部件及导电材料的一方或两方熔融,并且使半导体芯片5的连接部件形成面3a的凸点4与被粘物6的表面的导电材7连接,作为该凸点4及导电材7的熔融时的温度,通常达到260℃左右(例如250℃~300℃)。本实施方式所涉及的密封片通过由环氧树脂等形成底填剂材料2,从而可以成为在该安装工序也具有耐受高温的耐热性的密封片。
[底填剂材料固化工序]
进行半导体元件5与被粘物6的电连接后,通过加热使底填剂材料2固化。由此,能够保护半导体元件5的表面,并且能够确保半导体元件5与被粘物6之间的连接可靠性。作为用于固化底填剂材料的加热温度,没有特别的限定,只要在150~250℃左右即可。另外,在通过安装工序的加热处理同时固化底填剂材料的情况下,可以省略本工序。
[密封工序]
接着,为了保护具有所安装的半导体芯片5的半导体装置20整体,可以进行密封工序。密封工序使用密封树脂来进行。作为此时的密封条件,没有特别的限定,通常通过在175℃加热60秒钟~90秒钟,从而进行密封树脂的热固化,但本发明并不限定于此,例如也可以在165℃~185℃下固化(cure)数分钟。
作为上述密封树脂,只要是具有绝缘性的树脂(绝缘树脂),则没有特别的限制,可以从公知的密封树脂等密封材料中适当选择使用,但更优选具有弹性的绝缘树脂。作为密封树脂,可列举例如含有环氧树脂的树脂组合物等。作为环氧树脂,可列举上述例示的环氧树脂等。此外,作为由含有环氧树脂的树脂组合物形成的密封树脂,就其树脂成分而言,除环氧树脂以外,还可以含有环氧树脂以外的热固化性树脂(酚醛树脂等)、热塑性树脂等。另外,作为酚醛树脂,也可以以环氧树脂的固化剂的形式来利用,作为这样的酚醛树脂,可列举上述例示的酚醛树脂等。
[半导体装置]
下面,参照附图对使用该密封片而得到的半导体装置进行说明(参照图2E)。在本实施方式所涉及的半导体装置20中,半导体元件5和被粘物6经由形成在半导体元件5上的凸点(连接部件)4及设置在被粘物6上的导电材料7而被电连接。此外,在半导体元件5与被粘物6之间配置底填剂材料2以填充其空间。由于半导体装置20通过使用具有上述底填剂材料的密封片10的上述制造方法来得到,因此能够抑制在半导体元件5、底填剂材料2和被粘物6之间产生的应力。因此,半导体元件5与被粘物6之间的空间的填充达到充分的水平,并且能够发挥作为半导体装置20的高可靠性。
<第2实施方式>
作为本发明的一个实施方式的第2实施方式所涉及的片状密封组合物包含:重均分子量为10万以上的热塑性树脂、环氧树脂、固化促进剂以及pKa为3.5以上的含羧基化合物。以下,根据需要参照附图说明本发明的一个实施方式。
(重均分子量为10万以上的热塑性树脂)
作为热塑性树脂,可以适当地采用构成第1实施方式的底填剂材料的热塑性树脂。此时的重均分子量为10万以上。
热塑性树脂的重均分子量只要为10万以上则没有特别的限定,但是考虑密封组合物的挠性、固化后的胶粘性、强度等,可以赋予与各种树脂的特性相应的重均分子量。例如,在上述丙烯酸树脂的情况下,重均分子量优选为10万~300万左右,更优选为50万~100万。另外,重均分子量的测定方法可以采用以下的方法来测定。在THF中溶解0.1wt%的试样,使用GPC(凝胶渗透色谱)测定以聚苯乙烯换算的重均分子量。详细的测定条件如以下所述。
<重均分子量的测定条件>
GPC装置:东曹制、HLC-8120GPC
柱:东曹制、(GMHHR-H)+(GMHHR-H)+(G2000HHR)
流量:0.8ml/min
浓度:0.1wt%
注入量:100μl
柱温:40℃
洗脱液:THF
热塑性树脂的含量没有特别的限定,只要考虑密封组合物的挠性、固化后的胶粘性及强度等进行设定即可。作为热塑性树脂的含量,优选相对于后述的环氧树脂100重量份为5~150重量份,更优选为10~100重量份。
从对片状密封组合物赋予挠性的观点出发,热塑性树脂的玻璃化转变温度(Tg)优选-40~20℃,更优选-30~0℃。另外,玻璃化转变温度的测定方法如下,即,用切割刀将制成膜状的热塑性树脂切割成厚度200μm、长度400mm(测定长度)、宽度10mm的长条状,使用固体粘弹性测定装置(RSAIII、RheometricScientific(株)制),测定-50~300℃下的贮存弹性模量及损失弹性模量。测定条件为频率1Hz、升温速度10℃/min。进而,算出tanδ(G”(损失弹性模量)/G’(贮存弹性模量))的值,从而得到玻璃化转变温度。
(环氧树脂)
环氧树脂可以适合使用第1实施方式所涉及的底填剂材料中的环氧树脂。
环氧树脂的含量没有特别的限定,从确保密封组合物的耐热性、高温下的弹性模量的观点出发,优选相对于密封组合物中的全部树脂的总重量(在含有酚系固化剂的情况下也包括其重量)为10~80重量%,更优选为20~50重量%。
上述环氧树脂优选环氧基当量为100~300g/eq的环氧树脂,更优选150~200g/eq的环氧树脂。通过使上述环氧树脂的环氧基当量为上述范围,从而可以进一步提高耐热性。
(固化促进剂)
本实施方式的密封组合物含有环氧树脂(一般包含的是酚系固化剂)的固化促进剂。作为固化促进剂,没有特别的限制,可以从公知的固化促进剂的中适当选择使用。固化促进剂可以单独使用或者组合使用两种以上。作为固化促进剂,可以使用例如胺系固化促进剂、磷系固化促进剂、咪唑系固化促进剂、硼系固化促进剂、磷-硼系固化促进剂等。
作为上述胺系固化促进剂,没有特别的限定,可列举例如单乙醇胺三氟硼酸酯(Stella Chemifa(株)制)、二氰基二酰胺(Nacalai Tesque(株)制)等。
作为上述磷系固化促进剂,没有特别的限定,可列举例如:三苯基膦、三丁基膦、三(对甲基苯基)膦、三(壬基苯基)膦、二苯基甲苯基膦等三有机膦;四苯基溴化鏻(商品名:TPP-PB)、甲基三苯基鏻(商品名:TPP-MB)、甲基三苯基氯化鏻(商品名:TPP-MC)、甲氧基甲基三苯基鏻(商品名:TPP-MOC)、苄基三苯基氯化鏻(商品名:TPP-ZC)等(均为北兴化学(株)制)。此外,作为上述三苯基膦系化合物,优选基本上对环氧树脂显示非溶解性的物质。在对环氧树脂为非溶解性时,能够抑制热固化过度地进行。作为具有三苯基膦结构且基本上对环氧树脂显示非溶解性的热固化催化剂,可例示出例如甲基三苯基鏻(商品名:TPP-MB)等。另外,上述“非溶解性”是指由三苯基膦系化合物形成的热固化催化剂对由环氧树脂形成的溶剂为不溶性,更详细而言,是指温度10~40℃的范围下有10重量%以上不溶解的情况。
作为上述咪唑系固化促进剂,可列举2-甲基咪唑(商品名:2MZ)、2-十一烷基咪唑(商品名:C11-Z)、2-十七烷基咪唑(商品名:C17Z)、1,2-二甲基咪唑(商品名:1.2DMZ)、2-乙基-4-甲基咪唑(商品名:2E4MZ)、2-苯基咪唑(商品名:2PZ)、2-苯基-4-甲基咪唑(商品名:2P4MZ)、1-苄基-2-甲基咪唑(商品名:1B2MZ)、1-苄基-2-苯基咪唑(商品名:1B2PZ)、1-氰基乙基-2-甲基咪唑(商品名:2MZ-CN)、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑(商品名:C11Z-CN)、1-氰基乙基-2-苯基咪唑鎓偏苯三酸盐(商品名:2PZCNS-PW)、2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-均三嗪(商品名:2MZ-A)、2,4-二氨基-6-[2’-十一烷基咪唑基-(1’)]-乙基-均三嗪(商品名:C11Z-A)、2,4-二氨基-6-[2’-乙基-4’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-均三嗪(商品名:2E4MZ-A)、2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-均三嗪异氰脲酸加成物(商品名:2MA-OK)、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑(商品名:2PHZ-PW)、2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑(商品名:2P4MHZ-PW)等(均为四国化成工业(株)制)。
作为上述硼系固化促进剂,没有特别的限定,可列举例如三氯硼烷等。
作为上述磷-硼系固化促进剂,没有特别的限定,可列举例如:四苯基鏻四苯基硼酸盐(商品名:TPP-K)、四苯基鏻四-对三硼酸盐(商品名:TPP-MK)、苄基三苯基鏻四苯基硼酸盐(商品名:TPP-ZK)、三苯基膦三苯基硼烷(商品名:TPP-S)等(均为北兴化学(株)制)。
上述固化促进剂的含量优选相对于热固化性树脂(在含有酚系固化剂的情况下也包括其重量)总量为0.01重量%以上且10重量%以下。通过使固化促进剂的含量为0.01重量%以上,从而能够制成充分固化的物质。此外,通过使固化促进剂的含量为10重量%以下,从而可以降低制造成本。固化促进剂的含量更优选热固化性树脂总量为0.1重量%以上且5重量%以下,进一步优选为0.3重量%以上且3重量%以下。
(pKa为3.5以上的含羧基化合物)
作为本实施方式所涉及的片状密封组合物中含有的含羧基化合物,只要是分子内具有至少1个羧基、酸解离常数pKa为3.5以上且具有焊剂功能的化合物,则没有特别的限定。含羧基化合物的pKa只要为3.5以上即可,从抑制与环氧树脂的反应、并且体现挠性的经时稳定性及焊剂功能的观点出发,优选为3.5以上且7.0以下,更优选为4.0以上且6.0以下。另外,在具有2个以上羧基的情况下,以第一解离常数pKa1为酸解离常数,该第一解离常数pKa1在上述范围的含羧基化合物是优选的。此外,在含羧基化合物的稀水溶液条件下测定酸解离常数Ka=[H3O+][B-]/[BH],利用pKa=-logKa求得pKa。在此,BH表示含羧基化合物,B-表示含羧基化合物的共轭盐基。pKa的测定方法如下:使用pH计测定氢离子浓度,由该物质的浓度和氢离子浓度可以算出pKa。
作为上述含羧基化合物,优选为从分子内具有选自烷基、烷氧基、芳氧基、芳基及烷氨基中的至少1种取代基的芳香族羧酸(以下,有时简称为“芳香族羧酸”。),以及分子内具有1个以上羧基的碳原子数为8以上的脂肪族羧酸(以下,有时简称为“脂肪族羧酸”。)选择的至少1种。
(芳香族羧酸)
上述芳香族羧酸只要是分子内具有选自烷基、烷氧基、芳氧基、芳基及烷氨基中的至少1种取代基,则没有特别的限定。作为芳香族羧酸的除去上述取代基的母体骨架,没有特别的限定,可列举苯甲酸、萘甲酸等。芳香族羧酸在这些母体骨架的芳香环上具有上述取代基。其中,从在片状密封组合物中的稳定性、与环氧树脂的低反应性的观点出发,优选苯甲酸作为芳香族羧酸的母体骨架。
具体而言,上述芳香族羧酸优选为2位、4位及6位中的至少1个氢原子独立地被烷基、烷氧基、芳氧基、芳基或烷氨基取代的苯甲酸衍生物(以下,有时简称为“苯甲酸衍生物”。)。这样的上述苯甲酸衍生物中,规定的取代基单独或组合地存在于苯甲酸的2位、4位及6位中的至少1个位置上。作为上述苯甲酸衍生物的取代基的具体的取代位置,可列举2位、4位、2位和4位、2位和6位、2位和4位和6位。其中,为了抑制与环氧树脂的反应、维持挠性的经时稳定性、并且特别有效地体现焊剂功能,优选在2位或4位具有取代基。
作为上述芳香族羧酸中的上述烷基,可列举例如:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基等碳数1~10的烷基。其中,从pKa的调整、焊剂功能的突显性的方面出发,优选甲基或乙基。
作为上述烷氧基,可列举例如:甲氧基、乙氧基、正丙氧基、正丁氧基、正己氧基、异丙氧基、正丁氧基、2-甲基丙氧基、叔丁氧基等碳数1~10的烷氧基,其中,从与上述相同的方面出发,优选碳数1~4的烷氧基,进一步优选甲氧基及乙氧基,特别优选甲氧基。
作为上述芳氧基,可列举例如苯氧基、对甲苯氧基等,从与上述相同的观点出发,优选苯氧基。
作为上述芳基,可列举例如苯基、甲苯酰基、苄基、甲基苄基、二甲苯基、均三甲苯基、萘基、蒽基等碳数6~20的芳基,从与上述相同的观点出发,优选苯基。
作为上述烷氨基,可以适合使用具有碳数1~10的烷基作为取代基的氨基。作为烷氨基的具体例,可列举例如甲基氨基、乙基氨基、丙基氨基、二甲氨基、二乙基氨基、二丙基氨基等,从与上述相同的观点出发,优选二甲氨基。
上述烷基、烷氧基、芳氧基、芳基或烷氨基中的1个以上的氢原子可以分别独立地被取代。作为这样的附加的取代基,可列举例如:甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、2-甲基丙氧基、1-甲基丙氧基、叔丁氧基等碳数1~4的烷氧基;氰基、氰基甲基、2-氰基乙基、3-氰基丙基、4-氰基丁基等碳数2~5的氰基烷基;甲氧基羰基、乙氧基羰基、叔丁氧基羰基等碳数2~5的烷氧基羰基;甲氧基羰基甲氧基、乙氧基羰基甲氧基、叔丁氧基羰基甲氧基等碳数3~6的烷氧基羰基烷氧基;氟、氯等卤素原子;氟甲基、三氟甲基、五氟乙基等氟烷基等等。
作为具有具体的取代位置和取代基的组合的苯甲酸衍生物,优选2-芳氧基苯甲酸、2-芳基苯甲酸、4-烷氧基苯甲酸、4-烷基氨基苯甲酸。
上述苯甲酸衍生物优选不含有羟基。通过排除能够作为与环氧树脂反应的反应位点的羟基,从而该密封组合物可以长时间维持挠性,并且适合发挥焊剂功能。
(脂肪族羧酸)
作为上述脂肪族羧酸,没有特别的限定,链状脂肪族(单)羧酸、脂环式(单)羧酸、链状脂肪族多元羧酸或脂环式多元羧酸均可。此外,也可以组合使用各个形态。
作为链状脂肪族(单)羧酸,可列举例如:辛酸、壬酸、癸酸、十二烷酸、十四烷酸、十六烷酸、十七烷酸、十八烷酸等饱和脂肪酸;油酸、反油酸、芥酸、神经酸、亚麻酸、十八碳四烯酸、二十碳五烯酸、亚油酸、亚麻酸等不饱和脂肪酸等等。
作为脂环式(单)羧酸,可列举:环庚烷羧酸、环辛烷羧酸等单环式羧酸;降冰片烷羧酸、三环癸烷羧酸、四环十二烷羧酸、金刚烷羧酸、甲基金刚烷羧酸、乙基金刚烷羧酸、丁基金刚烷羧酸等碳数8~20的多环式或桥接脂环式羧酸等。
作为上述链状脂肪族多元羧酸,可列举在上述链状脂肪族(单)羧酸上进一步加成1个以上羧基后的羧酸,其中,在与环氧树脂的反应性低、适合发挥焊剂功能的方面考虑,优选链状脂肪族二羧酸。作为链状脂肪族二羧酸,可列举例如辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、十四烷二酸、十六烷二酸、十七烷二酸、十八烷二酸等,其中,优选碳原子数为8~12的链状脂肪族二羧酸。
作为上述脂环式多元羧酸,可列举在上述脂环式(单)羧酸上进一步加成1个以上羧基后的羧酸,其中,在对环氧树脂的低反应性及焊剂功能的突显性方面,优选脂环式二羧酸。作为脂环式二羧酸,可列举例如:环己烷二羧酸、环庚烷二羧酸、环辛烷二羧酸等单环式二羧酸、降冰片烷二羧酸、金刚烷二羧酸等多环式或桥接脂环式二羧酸等。
在以上的碳数为8以上的脂肪族羧酸中,1个以上的氢原子可以被上述附加的取代基取代。
作为焊剂的含羧基化合物的添加量只要是发挥上述焊剂功能的程度即可,优选相对于密封组合物的总重量为0.1~20重量%,更优选为0.5~10重量%。
(酚系固化剂)
本实施方式所涉及的密封组合物优选含有酚系固化剂。酚系固化剂是作为上述环氧树脂的固化剂起作用的物质,可以适宜地采用构成第1实施方式的底填剂材料的酚醛树脂。
有关上述环氧树脂与酚醛树脂的配合比例,例如优选以酚醛树脂中的羟基相对于上述环氧树脂成分中的每1当量环氧基为0.5~2.0当量的方式配合。更优选为0.8~1.2当量。即,这是由于若两者的配合比例在上述范围之外,则无法进行充分的固化反应,环氧树脂固化物的特性容易劣化。
本实施方式中,特别优选使用了环氧树脂、酚醛树脂及丙烯酸树脂的密封组合物。这些树脂的离子性杂质少且耐热性高,因此可确保半导体元件的可靠性。就该情况下的配合比而言,相对于丙烯酸树脂成分100重量份,环氧树脂和酚醛树脂的混合量为50~1000重量份。
(其他成分)
除上述成分以外,上述密封组合物还可以含有无机填充剂、其他热固化性树脂、交联剂等。
(无机填充剂)
作为无机填充剂,可以适合使用第1实施方式所涉及的底填剂材料中的无机填充剂。此外,无机填充剂的平均粒径、配合量也可以适合为与第1实施方式相同。
(其他的热固化性树脂)
作为其他热固化性树脂,可列举氨基树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂、硅酮树脂或热固化性聚酰亚胺树脂等。这些树脂可以单独使用或者并用2种以上。
(交联剂)
在预先使本实施方式的密封组合物发生某种程度交联的情况下,进行某种程度的交联的情况下,在制作时,可以添加与聚合物的分子链末端的官能团等反应的多官能性化合物作为交联剂。由此,使高温下的胶粘特性提高,可以实现耐热性的改善。
作为上述交联剂,可以适合使用第1实施方式所涉及的底填剂材料中的交联剂。此外,交联剂的添加量也可以适合与第1实施方式相同。
另外,密封组合物可以根据需要进一步适当配合其他添加剂。作为其他添加剂,可以适合应用第1实施方式所涉及的底填剂材料中的其他添加剂。
本实施方式中,密封组合物可以根据需要进行着色。密封组合物中,作为通过着色而呈现出的颜色,没有特别的限制,优选例如黑色、蓝色、红色、绿色等。在着色时,可以从颜料、染料等公知的着色剂中适当地选择使用。
本实施方式中,热固化前的上述片状密封组合物202在100~200℃下的最低熔融粘度、热固化前的上述片状密封组合物202在23℃下的粘度、及热固化前的上述片状密封组合物202在温度23℃、湿度70%的条件下的吸水率可以分别适合采用与第1实施方式所涉及的底填剂材料相同的范围。
片状密封组合物的厚度(在多层情况下为总厚),没有特别的限定,但若考虑密封组合物的强度、半导体元件205与被粘物206之间的空间的填充性,则可以为10μm以上且100μm以下左右。另外,片状密封组合物202的厚度只要考虑半导体元件205与被粘物206之间的间隙、连接部件的高度进行适当设定。
如图3所示,片状密封组合物优选形成在隔离件201上。隔离件201具有作为密封组合物202的强度母材的功能。作为隔离件201,可以直接使用隔离件的基材,也可以对该基材的表面进行剥离剂处理后使用。
作为隔离件的基材的形成材料,可列举例如:低密度聚乙烯、直链状聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、均聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯等聚烯烃;乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、离聚物树脂、乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸酯(无规、交替)共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯;聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、全芳香族聚酰胺、聚苯硫醚、芳族聚酰胺(纸)、玻璃、玻璃布、氟树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、纤维素系树脂、硅酮树脂、金属(箔)、玻璃纸等纸等等。
此外,作为基材的材料,可列举上述树脂的交联体等聚合物。上述塑料膜可以在无拉伸的状态下使用,根据需要,还可以使用实施了单轴或双轴的拉伸处理而得的塑料膜。根据利用拉伸处理等赋予了热收缩性的密封片,通过在切割后使该基材201热收缩,从而降低基材201与密封组合物的胶粘面积,并且能够实现半导体芯片的回收的容易化。
作为上述剥离剂,能够使用氟系剥离剂、长链烷基丙烯酸酯系剥离剂等剥离剂。
(片状密封组合物的制造方法)
本实施方式所涉及的片状密封组合物的制造方法具有在隔离件201上形成片状密封组合物202的工序。
作为上述隔离件201的基材的制膜方法,可例示例如压延制膜法、有机溶剂中的浇注法、密闭体系中的吹塑挤出法、T模头挤出法、共挤出法、干式层压法等。基材的材料只要使用上述所示的材料即可。根据需要可以利用上述的剥离剂对上述基材的片状密封组合物侧的面进行处理。
作为形成片状密封组合物202的工序,可列举例如:在隔离件201上涂刷作为片状密封组合物的构成材料的树脂组合物溶液,进行形成涂布层的工序,然后,进行干燥上述涂布层的工序的方法。上述树脂组合物溶液可以通过使上述的密封组合物的构成成分溶解和分散适当的溶剂(例如甲乙酮等)来制造。
作为上述树脂组合物溶液的涂刷方法,没有特别的限定,可列举例如使用缺角轮涂布法、喷注式涂布法(Fountain法)、凹版法等进行涂刷的方法。作为涂刷厚度,只要适当设定以使干燥涂布层而最终得到的密封组合物的厚度达到上述所示的范围内即可。进而,作为树脂组合物溶液的粘度,没有特别的限定,优选在25℃下为400~2500mPa·s,更优选为800~2000mPa·s。
上述涂布层的干燥只要通过投入到通常的加热炉等来进行即可,此时可以对涂布层吹送干燥风。
干燥时间可以根据树脂组合物溶液的涂刷厚度进行适当设定,通常为1~5min,优选在2~4min的范围内。在干燥时间小于1min时,因未充分进行固化反应而使得未反应的固化成分和残留的溶剂量变多,由此,在后续工序中有时产生排气、空隙的问题。另一方面,在干燥时间超过5min时,固化反应过度进行,结果有时会使流动性、半导体晶片的凸点的填埋性降低。
干燥温度没有特别的限定,通常设定在70~160℃的范围内。但是,在本发明中,优选随着干燥时间的推移使干燥温度阶段性地上升。具体而言,例如可将干燥初期(刚刚进行干燥后,1min以下)设定在70℃~100℃的范围内,将干燥后期(超过1min且在5min以下)设定在100~160℃的范围内。由此,能够防止在刚刚涂刷后急剧地提高干燥温度的情况下所发生的涂布层表面的小孔的产生。
进而,在片状密封组合物的另一个面贴合上述隔离件,使用其作为密封片的保护膜,在与半导体晶片等贴合时可以将其剥离。由此能够制造本实施方式所涉及的片状密封组合物。
<半导体装置的制造方法>
本发明的半导体装置的制造方法包括:贴合工序,将半导体晶片的形成有连接部件的面与该片状密封组合物贴合;切割工序,切割上述半导体晶片而形成带有上述片状密封组合物的半导体元件;以及连接工序,用上述片状密封组合物填充上述被粘物与上述半导体元件之间的空间并且同时借助上述连接部件将上述半导体元件和上述被粘物电连接。以下,对该制造方法的位置实施方式进行说明。
[贴合工序]
贴合工序,将半导体晶片203的形成有连接部件204的面与上述片状密封组合物202贴合(参照图4A)。
(半导体晶片)
在作为半导体晶片203的一个面203a上可以形成多个连接部件204(参照图4A),在半导体晶片203的两面203a、203b上形成连接部件(未图示)。作为凸点、导电材料等连接部件的材质及构成、以及连接部件的高度X与密封组合物的厚度Y的关系可以适合地采用与第1实施方式中相同的情况。另外,连接部件的高度通常为10~60μm左右。
另外,在半导体晶片的两个面上形成连接部件的情况下,可以将连接部件彼此进行电连接,也可以不进行连接。连接部件彼此的电连接可列举被称为TSV形式的经由通孔的连接等。
(贴合)
如图4A所示,首先,将任意地设置在片状密封组合物202上的隔离件适当地剥离,使上述半导体晶片203的形成有连接部件204的面(连接部件形成面)203a和密封组合物对置,将上述密封组合物202和上述半导体晶片203贴合(装载工序)。压接条件可以适当地采用与第1实施方式同样的条件。
[切割工序]
切割工序,如图4B所示,切割半导体晶片203而形成带有密封组合物202的半导体元件205。通过经过切割工序,从而将半导体晶片203切断为规定的尺寸,使其单片化(小片化),制造半导体芯片(半导体元件)205。在此得到的半导体芯片205与切断成同形状的密封组合物202一体化。切割按照常规方法从半导体晶片203的与贴合有密封组合物的面203a相反一侧的面203b进行。切断处的对位可以通过使用了直射光或间接光、或者红外线(IR)的图像识别进行。
本工序中的切断方式、扩张条件等可以适宜地采用与第1实施方式所用。
[拾取工序]
为了回收带有片状密封组合物202的半导体芯片205,如图4C所示,需要进行带有密封组合物202的半导体芯片205的拾取,并从隔离件201剥离半导体芯片205与密封组合物202的层叠体B。作为拾取的方法,可以适合地采用与第1实施方式的拾取工序同样的方法。
[连接工序]
连接工序,用密封组合物填充被粘物与半导体元件之间的空间并且借助连接部件将半导体元件和被粘物电连接(所谓的安装工序。参照图4D)。具体而言,以半导体芯片205的连接部件形成面203a与被粘物206对置的形态按照常规方法使层叠体B的半导体芯片205固定于被粘物206上。例如通过在使形成于半导体芯片205的凸点(连接部件)204与粘附在被粘物206的连接垫的接合用的导电材料207(焊料等)接触并进行挤压的同时,使导电材料熔融,从而能够确保半导体芯片205与被粘物206的电连接,并且能够使半导体芯片205固定于被粘物206上。此时,片状密封组合物202含有规定的含羧基化合物,即使安装时的热影响也能抑制与环氧树脂的反应,因此能够充分发挥焊剂功能。由此,在半导体芯片205的连接部件形成面203a上贴附密封组合物202,因此能够在半导体芯片205和被粘物206电连接的同时,可以有效地进行半导体芯片205与被粘物206之间的空间的填充。通过经过该连接工序,从而固化密封组合物。
作为被粘物206,可以适宜地采用与第1实施方式同样的被粘物。
另外,连接工序,通过使连接部件及导电材料的一方或者两方熔融,从而使半导体芯片205的连接部件形成面203a的凸点204与被粘物206的表面的导电材料207连接,作为该凸点204及导电材料207的熔融时的温度,通常为220℃左右(例如160℃~300℃)。本实施方式所涉及的密封组合物利用环氧树脂等来形成,因此该安装工序也具有耐受高温的耐热性。
[密封工序]
接着,为了保护具有所安装的半导体芯片205的半导体装置220整体,可以进行密封工序。密封工序中的密封树脂、密封条件可以适宜地采用与第1实施方式相同的密封树脂、密封条件。
[半导体装置]
下面,参照附图对使用该片状密封组合物而得到的半导体装置进行说明(参照图4D)。在本实施方式所涉及的半导体装置220中,半导体元件205和被粘物206经由形成在半导体元件205上的凸点(连接部件)204及设置在被粘物206上的导电材料207而被电连接。此外,在半导体元件205和被粘物206之间配置密封组合物202以填充其空间。半导体装置220通过使用密封组合物202的上述制造方法来得到,因此半导体元件205的凸点204与被粘物206之间的接合会良好地进行。因此,半导体元件205表面的保护、及半导体元件205与被粘物206之间的空间的填充达到充分的水平,并且能够发挥作为半导体装置220的高可靠性。
<第3实施方式>
本发明为一种半导体装置的制造方法,所述半导体装置具备被粘物、与该被粘物电连接的半导体元件、以及填充该被粘物与该半导体元件之间的空间的底填剂材料,该制造方法包括:位置校准工序,对贴合在半导体元件的电路面的总透射率为50%以上的底填剂材料的露出面照射斜光,使上述半导体元件和上述被粘物的相对位置校准到彼此的连接预定位置;以及连接工序,用上述底填剂材料填充上述被粘物与上述半导体元件之间的空间并且同时借助上述连接部件将上述半导体元件和上述被粘物电连接。以下,对作为本发明的一个实施方式的第3实施方式进行说明。
第3实施方式中,作为位置校准工序的前工序,使用具备层叠在背面磨削用带上的底填剂材料的密封带来进行半导体晶片的背面磨削,然后,进行切割带上的切割、半导体元件的拾取。作为代表性的工序,可列举:准备工序,准备密封片,所述密封片具备背面磨削用带和层叠在该背面磨削用带上的总透射率为50%以上的底填剂材料;贴合工序,将半导体晶片的形成有连接部件的电路面与上述密封片的底填剂材料贴合;磨削工序,对上述半导体晶片的背面进行磨削;固定工序,将半导体晶片与上述底填剂材料一起从背面磨削用带剥离,将该半导体晶片贴附在切割带上;切割工序,切割上述半导体晶片而形成带有上述底填剂材料的半导体元件;以及拾取工序,从上述切割带剥离带有上述底填剂材料的半导体元件。以下,对这些前工序及位置校准工序以后的工序进行说明。
[准备工序]
准备工序中,准备密封片,所述密封片具备背面磨削用带和层叠在该背面磨削用带上的总透射率为50%以上的底填剂材料。作为密封片的支撑材料,可以适当使用基材、背面磨削用带、切割带等。本实施方式中,以使用背面磨削用带的情况为例进行说明。
(密封片)
如图5所示,密封片310具有背面磨削用带301和层叠在背面磨削用带301上的底填剂材料302。另外,底填剂材料302只要如图5所示那样以足够与半导体晶片303(参照图6A)贴合的尺寸进行设置即可,也可以层叠在背面磨削用带301的整面上。
(背面磨削用带)
作为背面磨削用带301,可以适合使用第1实施方式中的背面磨削用带。
其中,本实施方式的粘合剂层301b的厚度没有特别的限定,从防止半导体晶片的磨削面残缺、保持底填剂材料302的固定这两者的兼顾性等观点出发,优选为1~80μm左右。优选为2~50μm,进一步优选为5~35μm。
(底填剂材料)
本实施方式中的底填剂材料302可以用作表面安装的半导体元件与被粘物之间的空间的密封用膜。底填剂材料302的总透射率只要为50%以上即可,优选为60%以上,更优选为70%以上。底填剂材料302的总透射率越高越优选,但即使为50%左右的总透射率,通过在用于切割的切割位置的确定时以及用于安装的对接合位置的校准时利用斜光照射,也可以精度良好地检测半导体元件的位置。
作为底填剂材料的构成材料、其量、特性等,可以适当地采用第1实施方式所涉及的底填剂材料的构成材料、量、特性等。
另外,本实施方式中特别优选使用了环氧树脂、酚醛树脂及丙烯酸树脂的底填剂材料。这些树脂的离子性杂质少且耐热性高,因此能够确保半导体元件的可靠性。就该情况的配合比而言,相对于丙烯酸树脂成分100重量份,环氧树脂与酚醛树脂的混合量为10~1000重量份。
(密封片的制造方法)
本实施方式所涉及的密封片310可以适合以与第1实施方式的密封片的制造方法相同的步骤来制作。
[贴合工序]
贴合工序中,将半导体晶片303的形成有连接部件304的电路面303a与上述密封片310的底填剂材料302贴合(参照图6A)。贴合工序中的半导体晶片的详细情况、贴合条件等可以适宜地采用与第1实施方式相同的情况、条件。
[磨削工序]
磨削工序,对上述半导体晶片303的与电路面303a相反一侧的面(即背面)303b进行磨削(参照图6B)。磨削工序也可以采用与第1实施方式相同的步骤及条件。
[固定工序]
在磨削工序后,以贴附有底填剂材料302的状态将半导体晶片303从背面磨削用带301剥离,将半导体晶片303与切割带311贴合(参照图6C)。此时,以半导体晶片303的背面303b与切割带311的粘合剂层311b对置的方式进行贴合。因此,半导体晶片303的贴合有电路面303a的底填剂材料302处于露出的状态。另外,切割带311具有在基材311a上层叠有粘合剂层311b的结构。作为基材311a及粘合剂层311b,可以适宜地使用第1实施方式的背面磨削用带的基材及粘合剂层一项中所示的成分及制法来制作。
在粘合剂层301b具有放射线固化性的情况下,半导体晶片303从背面磨削用带301剥离时,对粘合剂层301b照射放射线而使粘合剂层301b固化,从而可以容易地进行剥离。放射线的照射量只要考虑所用的放射线的种类、粘合剂层的固化度等进行适当设定即可。
[切割位置确定工序]
接着,切割位置确定工序中,如图6D及图7A所示,对带有上述底填剂材料的半导体晶片303的底填剂材料302的露出面302a照射斜光L,确定半导体晶片303中的切割位置。由此能够以高精度检测半导体晶片303的切割位置,并且能够简便且有效地进行半导体晶片303的切割。
具体而言,在固定于切割带311的半导体晶片303的上方配置摄像装置331a及环形照明(发光面呈圆形的照明)332a。接着,由环形照明332a以规定的入射角α对底填剂材料302的露出面302a照射斜光L。进入到底填剂材料302且在半导体晶片303反射的光,被摄像装置331a接收为反射像。用图像识别装置分析所接收的反射像,确定应切割的位置。然后,移动切割装置(例如切割刀片、激光振荡器等),使切割位置校准,从而完成本工序(未图示)。
作为用于照射斜光的照明,可以适当使用如上所述的环形照明,但不限定于此,也可以使用线形照明(发光面呈直线形的照明)、点照明(发光面呈点状的照明)等。此外,还可以是将多个线形照明组合成多边形的照明、将点照明组合成多边形或环状的照明。
作为照明的光源,没有特别的限定,可列举卤素灯、LED、荧光灯、钨灯、金属卤化物灯、氙灯、黑光等。此外,从光源照射的斜光L可以是平行光线或放射光线(非平行光线)的任意一种,若考虑照射效率、设定上述入射角α的容易性,则优选平行光线。其中,以平行光线照射斜光L时具有物理上的限度,因此只要是基本上的平行光线(半值角在30°以内)即可。此外,斜光L可以是偏振光。
本实施方式中,优选从2个以上的方向或全部方向对上述底填剂材料的露出面照射上述斜光。通过来自多方向乃至全部方向(全周方向)的斜光照射,从而能够增大来自半导体晶片的漫反射而提高位置检测的精度,能够进一步提高切割位置的检测精度。来自多方向的照射可以通过将上述线形照明、点照明的一方或两方组合等方式来进行。此外,全方向或全周方向的照射可以通过将上述多个线形照明组合成多角形或者使用环形照明来容易地进行。
作为上述入射角α,只要斜光L对底填剂材料302的露出面302a倾斜地照射,则没有特别的限定,但是优选为5~85°,更优选为15~75°,特别优选为30~60°。通过使入射角α为上述范围,从而防止导致成晕(halation)现象的来自半导体晶片303的正反射光,能够提高半导体晶片的切割位置的检测精度。另外,在斜光L为放射光线(非平行光线)时,有时会因斜光L照射的起点与底填剂材料302的露出面302a处的到达点的关系而在入射角α中产生某种程度的宽幅度。该情况下,斜光L的光量最大时的角度只要进入到上述入射角α的范围内即可。
作为上述斜光的波长,只要得到来自半导体晶片303的反射像且不给半导体晶片303带来损伤就没有特别的限定,优选为300~900nm,更优选为400~800nm。在斜光的波长为上述范围时,对于由含有无机填充剂的一般材料形成的底填剂材料也显示出良好的透过性,因此能够更容易地进行切割位置的检测。
此外,作为用于利用斜光照射来检测位置的半导体晶片的辨别对象,在图6D及图7A中为形成在半导体晶片303的连接部件(例如凸点)304,但是并不限定于此,也可以以对准标记、端子、电路图案等任意的标记或结构物作为辨别对象。
[切割工序]
切割工序中,依据上述切割位置确定工序中确定的切割位置,如图6E所示那样切割半导体晶片303及底填剂材料302,形成带有经切割的底填剂材料的半导体元件305。通过经过切割工序,从而将半导体晶片303切断为规定的尺寸,使其单片化(小片化),制造半导体芯片(半导体元件)305。在此得到的半导体芯片305与切断为同形状的底填剂材料302一体化而成。切割从半导体晶片303的贴合有底填剂材料302的电路面303a按照常规方法来进行。
本工序中,例如可以采用切入到切割带311的、被称为全切割的切断方式等。作为本工序中使用的切割装置,没有特别的限定,可以使用以往公知的装置。此外,半导体晶片被切割带311以更优异的密合性粘接固定,因此,能够抑制芯片残缺和芯片飞溅,并且还能够抑制半导体晶片的破损。另外,在底填剂材料由含有环氧树脂的树脂组合物形成时,即使通过切割将其切断,在其切断面中也能够抑制或防止发生底填剂材料的底填剂材料糊浆溢出的情况。其结果,能够抑制或防止切断面彼此再附着(粘连),能够更好地进行后述的拾取。
另外,在继切割工序后进行切割带的扩张的情况下,该扩张可以使用以往公知的扩张装置进行。扩张装置具有可通过切割环将切割带压向下方的圆环状的外环和直径比外环小的支撑密封片的内环。通过该扩张工序,能够在后述的拾取工序中防止相邻的半导体芯片彼此接触而造成破损。
[拾取工序]
为了回收粘接固定于切割带311的半导体芯片305,如图6F所示,需要进行带有底填剂材料302的半导体芯片305的拾取,并从切割带311剥离半导体芯片305与底填剂材料302的层叠体C。
作为拾取的方法,没有特别限定,可采用以往公知的各种方法。例如,利用针从切割带的基材侧将各个半导体芯片向上顶,并利用拾取装置对顶出的半导体芯片进行拾取的方法等。另外,被拾取的半导体芯片305与贴合于电路面303a的底填剂材料302一体化构成层叠体C。
在粘合剂层311b为紫外线固化型的情况下,在此的拾取在对该粘合剂层311b照射紫外线后进行。由此,粘合剂层311b对半导体芯片305的粘合力降低,半导体芯片305的剥离变得容易。其结果能够在不损伤半导体芯片305的情况下进行拾取。紫外线照射时的照射强度、照射时间等条件没有特别的限定,只要根据需要适当设定即可。此外,作为紫外线照射中使用的光源,可以使用例如低压汞灯、低压高输出灯、中压汞灯、无电极汞灯、氙气闪光灯、准分子灯、紫外LED等。
[位置校准工序]
接着,位置校准工序中,如图6G及图7B所示,对带有上述底填剂材料的半导体元件305的底填剂材料302的露出面302a照射斜光L,使上述半导体元件305和上述被粘物316的相对位置校准到彼此的连接预定位置。由此,能够以高精度检测半导体元件305的位置,并且能够简便且有效地进行半导体元件305和被粘物316向连接预定位置的校准。
具体而言,以半导体元件305的形成有连接部件304的面(对应半导体晶片303的电路面303a)与被粘物316对置的方式,在被粘物316的上方配置所拾取的层叠体C。接着,将摄像装置331b及环形照明332b配置在层叠体C与被粘物316之间后,由环形照明332b朝向层叠体C以规定的入射角α对底填剂材料302的露出面302a照射斜光L。进入到底填剂材料302中且在半导体元件305反射的光,被摄像装置331b接收为反射像。接着,用图像识别装置分析所接收的反射像,求出与预先确定的连接预定位置的偏差,最后使层叠体A仅移动所求得的偏差量,使半导体元件305和被粘物316的相对位置校准到连接预定位置(未图示)。
该位置校准工序中的斜光照射的形态仅仅是底填剂材料的露出面302a同摄像装置331b及照明332b的位置与切割位置确定工序中的斜光照射垂直翻转而已。因此,作为用于斜光照射的各条件例如用于斜光照射的照明、照明的光源、照射方向、入射角α的范围、斜光的波长、用于利用斜光照射检测位置的半导体元件的辨别对象等,可以适合地采用切割位置确定工序一项中说明的条件,可以得到相同的效果。
[安装工序]
安装工序中,底填剂材料302填充被粘物316与半导体元件305之间的空间并且同时借助连接部件304将半导体元件305和被粘物316电连接(参照图6H)。具体而言,以半导体芯片305的电路面303a与被粘物316对置的形态,将层叠体C的半导体芯片305按照常规方法固定在被粘物316上。例如,通过在使形成于半导体芯片305的凸点(连接部件)304与粘附在被粘物316的连接垫的接合用的导电材料317(焊料等)接触并进行挤压的同时,使导电材料熔融,从而能够确保半导体芯片305与被粘物316电连接,并且能够使半导体芯片305固定于被粘物316。由于在半导体芯片305的电路面303a上贴附有底填剂材料302,因此在半导体芯片305与被粘物316电连接的同时,半导体芯片305与被粘物316之间的空间被底填剂材料302进行填充。
安装条件、被粘物316、凸点304及导电材料317在熔融时的温度等可以适宜地采用与第1实施方式相同的条件。
[底填剂材料固化工序]
在底填剂材料302未充分固化的情况下,进行半导体元件305与被粘物316的电连接后,可以通过加热使其固化。本工序的条件等可以采用与第1实施方式相同的条件。
[密封工序]
接着,为了保护具有所安装的半导体芯片305的半导体装置320整体,可以进行密封工序。作为密封工序中的密封树脂、密封条件,可以适宜地采用与第1实施方式相同的密封树脂、密封条件。
[半导体装置]
接着,参照附图对使用该密封片而得到的半导体装置进行说明(参照图6H)。本实施方式所涉及的半导体装置320中,半导体元件305和被粘物316经由形成在半导体元件305上的凸点(连接部件)304及设置在被粘物316上的导电材料317而被电连接。此外,在半导体元件305与被粘物316之间配置底填剂材料302以填充其空间。由于半导体装置320通过采用规定的底填剂材料302及利用斜光照射的对位的上述制造方法来得到,因此在半导体元件305与被粘物316之间达成良好的电连接。因此,半导体元件305的表面保护、半导体元件305与被粘物316之间的空间的填充、及半导体元件305与被粘物316之间的电连接分别达到充分的水平,并且能够发挥作为半导体装置320的高可靠性。
<第4实施方式>
第3实施方式中使用在单面形成有电路的半导体晶片,与此相对,本实施方式中使用在两面形成有电路的半导体晶片来制造半导体装置。此外,本实施方式中使用的半导体晶片具有目标厚度,因此省略磨削工序。因此,作为第4实施方式中的密封片,使用具有切割带和层叠在该切割带上的总透射率为50%以上的底填剂材料的密封片。作为第4实施方式中的位置校准工序以前的代表性工序,可列举:准备工序,准备上述密封片;贴合工序,将两面上形成有具有连接部件的电路面的半导体晶片与上述密封片的底填剂材料贴合;切割工序,切割上述半导体晶片而形成带有上述底填剂材料的半导体元件;拾取工序,从上述密封片剥离带有上述底填剂材料的半导体元件。然后,进行位置校准工序以后的工序,制造半导体装置。
[准备工序]
准备工序中,准备具备切割带341和层叠在该切割带341上的总透射率为50%以上的底填剂材料342的密封片(参照图8A)。切割带341具备基材341a和层叠在基材341a上的粘合剂层341b。另外,底填剂材料342层叠在粘合剂层341b上。作为这样的切割带341的基材341a及粘合剂层341b、以及底填剂材料342,可以使用与第3实施方式相同的物质。
[贴合工序]
贴合工序中,如图8A所示,将两面上形成有具有连接部件344的电路面的半导体晶片343与上述密封片的底填剂材料342贴合。另外,由于薄型化至规定厚度的半导体晶片的强度弱,因此有时为了增强而借助临时固定材料将半导体晶片固定在支撑玻璃等支撑体上(未图示)。该情况下,可以包括在半导体晶片与底填剂材料贴合后将支撑体与临时固定材料一起剥离的工序。是否将半导体晶片343的任意电路面与底填剂材料342贴合只要根据目标半导体装置的结构进行改变即可。
作为半导体晶片343,除了预先在两面形成具有连接部件344的电路面、具有规定的厚度的方面以外,与第3实施方式的半导体晶片相同。半导体晶片343的两面的连接部件344彼此可以进行电连接,也可以不进行连接。连接部件344彼此的电连接可列举被称为TSV形式的经由通孔的连接等。作为贴合条件,可以适宜地采用第3实施方式中的贴合条件。
[切割工序]
切割工序中,切割上述半导体晶片343及底填剂材料342而形成带有上述底填剂材料的半导体元件345(参照图8B)。作为切割条件,可以适宜地采用第3实施方式中的各条件。另外,由于对半导体晶片343的露出的电路面进行切割,因此容易进行切割位置的检测,但是也可以根据需要照射斜光而确认切割位置后进行切割。
[拾取工序]
拾取工序,从上述切割带341剥离带有上述底填剂材料342的半导体元件345(图8C)。作为拾取条件,可以适宜地采用第3实施方式中的各条件。
[位置校准工序]
接着,位置校准工序,如图8D所示,对带有上述底填剂材料的半导体元件345的底填剂材料342的露出面342a照射斜光L,使上述半导体元件345和上述被粘物366的相对位置校准到彼此的连接预定位置。由此,可以以高精度检测半导体元件345的位置,并且能够简便且有效地进行半导体元件345和被粘物366向连接预定位置校准。位置校准工序中的条件可以适宜地采用第3实施方式中的各条件。
[安装工序]
安装工序,用底填剂材料342填充被粘物366与半导体元件345之间的空间并且同时借助连接部件344将半导体元件345和被粘物366电连接(参照图8E)。安装工序中的条件可以适宜地采用第3实施方式中的各条件。由此,能够制造本实施方式所涉及的半导体装置360。
以后,可以与第3实施方式同样地根据需要进行底填剂材料固化工序及密封工序。
<第5实施方式>
第3实施方式中使用背面磨削用带作为密封片的构成部件,本实施方式中使用未设置该背面磨削用带的粘合剂层的基材本身。因此,作为本实施方式的密封片,处于底填剂材料层叠于基材上的状态。本实施方式中可以任意地进行磨削工序,但是因省略粘合剂层而不进行拾取工序前的紫外线照射。只要除去这些方面,就可以通过经过与第3实施方式相同的工序来制造规定的半导体装置。
实施例
以下,例示性地详细说明本发明的适合的实施例。但是,该实施例中记载的材料、配合量等只要没有特别的限定性记载,则并不意味着将这些参数限定在本发明的范围。此外,“份”是指“重量份”。
<第1实施方式所涉及的实施例>
[实施例1~4及比较例1~2]
(密封片的制作)
将以下成分以表1所示的比例溶解在甲乙酮中,制备固体成分浓度为23.6~60.6重量%的粘合剂组合物的溶液。
弹性体1:以丙烯酸丁酯-丙烯腈为主成分的丙烯酸酯系聚合物(商品名“SG-28GM”、Nagase ChemteX Ltd.制)
弹性体2:以丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸甲酯为主成分的丙烯酸酯系聚合物(商品名“Parachron W-197CM”、根上工业株式会社制)
环氧树脂1:商品名“Epicoat 828”、JER株式会社制
环氧树脂2:商品名“Epicoat 1004”、JER株式会社制
酚醛树脂:商品名“Mirex XLC-4L”三井化学株式会社制
填料:球状二氧化硅(商品名“SO-25R”、ADMATECHS CO.,LTD制)
有机酸:邻茴香酸(商品名“ortho-anisic acid”、东京化成株式会社制)
固化剂:咪唑催化剂(商品名“2PHZ-PW”、四国化成株式会社制)
在作为剥离衬垫(隔离件)的、经硅酮脱模处理的厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯膜形成的脱模处理膜上涂布该粘合剂组合物的溶液后,在130℃使其干燥2分钟干燥,从而制作厚度45μm的底填剂材料。
使用手压辊(hand roller)在背磨带(商品名“UB-2154”、日东电工株式会社制)的粘合剂层上贴合上述底填剂材料,制作密封片。
(贮存弹性模量E’的测定)
有关贮存弹性模量的测定,首先将所制作的底填剂材料在175℃热固化处理1小时后,使用固体粘弹性测定装置(Rheometric Scientific公司制:型号:RSA-III)进行了测定。即,将样品尺寸设定为长40mm×宽10mm×厚200μm,将测定试样安装于膜拉伸测定用夹具中,在频率1Hz、升温速度10℃/min的条件下测定-50~300℃的温度范围下的拉伸贮存弹性模量及损失弹性模量,读取25℃下的贮存弹性模量(E’)。结果如表1所示。
(热膨胀率α的测定)
使用热机械测定装置(TA Instruments公司制:型号:Q-400EM)测定了热膨胀率α。具体而言,将测定试样的尺寸设定为长15mm×宽5mm×厚200μm,将测定试样安装于上述装置的膜拉伸测定用夹具后,在-50~300℃的温度范围、拉伸载荷2g、升温速度10℃/min的条件下,从20℃~60℃的膨胀率算出热膨胀系数α。结果如表1所示。
(玻璃化转变温度的测定)
底填剂材料的玻璃化转变温度的测定方法如以下所述。首先,通过175℃下1小时的加热处理使底填剂材料热固化,然后用切割刀切割成厚200μm、长40mm(测定长度)、宽10mm的长条状,使用固体粘弹性测定装置(RSAIII、Rheometric Scientific(株)制),测定-50~300℃下的贮存弹性模量及损失弹性模量。测定条件设为频率1Hz、升温速度10℃/min。进而,通过算出tanδ(G”(损失弹性模量)/G’(贮存弹性模量))的值,从而得到玻璃化转变温度。结果如表1所示。
(半导体装置的制作)
准备在单面形成凸点的单面带有凸点的硅晶片,在该单面带有凸点的硅晶片的形成凸点的一侧的面上以底填剂材料作为贴合面贴合所制作的密封片。作为单面带有凸点的硅晶片,使用以下的物质。此外,贴合条件如下所述。底填剂材料的厚度Y(=45μm)与连接部件的高度X(=45μm)之比(Y/X)为1。
<单面带有凸点的硅晶片>
硅晶片的直径:8英寸
硅晶片的厚度:0.7mm(700μm)
凸点的高度:45μm
凸点的间距:50μm
凸点的材质:焊料
<贴合条件>
贴附装置:商品名“DSA840-WS”、日东精机株式会社制
贴附速度:5mm/min
贴附压力:0.25MPa
贴附时的台面温度:80℃
贴附时的减压度:150Pa
按照上述步骤贴合单面带有凸点的硅晶片和密封片后,在下述条件下磨削硅晶片的背面。
<磨削条件>
磨削装置:商品名“DFG-8560”、DISCO公司制
半导体晶片:从厚度0.7mm(700μm)背面磨削成0.2mm(200μm)
接着,在下述条件下进行半导体晶片的切割。切割以成为7.3mm见方的芯片尺寸的方式进行了全切割。
<切割条件>
切割装置:商品名“DFD-6361”DISCO公司制
切割环:“2-8-1”(DISCO公司制)
切割速度:30mm/sec
切割刀片:
Z1:DISCO公司制“203O-SE27HCDD”
Z2:DISCO公司制“203O-SE27HCBB”
切割刀片转速:
Z1:40000rpm
Z2:45000rpm
切割方式:阶梯式切割
晶片芯片尺寸:7.3mm见方
接着,以从各密封片的基材侧利用针向上顶的方式,拾取底填剂材料与单面带有凸点的半导体芯片的层叠体。拾取条件如下所述。
<拾取条件>
拾取装置:商品名“SPA-300”株式会社新川社制
针根数:9根
针顶起量:500μm(0.5mm)
针顶起速度:20mm/秒
拾取时间:1秒
扩张量:3mm
最后,利用下述的热压接条件,以半导体芯片的凸点形成面与BGA基板对置状态将半导体芯片热压接在BGA基板上,进行半导体芯片的安装。由此得到BGA基板上安装有半导体芯片的半导体装置。另外,本工序中,继热压接条件1后,进行利用热压接条件2进行热压接的第2阶段的处理。
<热压接条件1>
拾取装置:商品名“FCB-3”松下制
加热温度:150℃
负重:98N
保持时间:10秒
<热压接条件2>
拾取装置:商品名“FCB-3”松下制
加热温度:260℃
负重:98N
保持时间:10秒
(半导体装置的可靠性的评价)
将实施例及比较例所涉及的半导体装置制成各10个样品,将在-55℃~125℃以30分钟循环1次的热循环重复500个循环后,将半导体装置用包埋用环氧树脂包埋。接着,以焊料接合部露出的方式在与基板垂直的方向切断半导体装置,对露出的焊料接合部的剖面进行研磨。然后,利用光学显微镜(倍率:1000倍)观察经研磨的焊料接合部的剖面,将焊料接合部未断裂的情况评价为“○”、将即使1个样品的焊料接合部断裂的情况也评价为“×”。结果如表1所示。
表1
由表1可知,实施例所涉及的半导体装置中抑制了焊料接合部的断裂的发生。另一方面,比较例1~2的半导体装置中焊料接合部发生断裂。综上可知,通过使用热固化后的贮存弹性模量E’及热膨胀率α满足规定关系的底填剂材料,从而可以制造焊料接合部的断裂受到抑制的高可靠性的半导体装置。
<第2实施方式所涉及的实施例>
[实施例1]
将环氧基当量142g/eq的萘型环氧树脂(DIC公司制、制品名:HP4032D)4.74份、环氧基当量169g/eq的苯酚酚醛清漆型环氧树脂(日本化药(株)制、制品名:EPPN501HY)1.19份、酚当量175g/eq的苯酚酚醛清漆树脂(明和化成株式会社制、制品名:MEH-7800S)7.05份、重均分子量为90万的丙烯酸丁酯-丙烯酸乙酯-丙烯腈共聚物(NagaseChemteX Ltd.制、制品名:Teisan Resin SG-28GM)1.8份、对茴香酸(pKa=4.5)、作为固化促进剂的三苯基膦(四国化成工业(株)制)0.18份溶解于甲乙酮中,添加无机填充剂(ADMATECHS CO.,LTD制、制品名:SE2050MC、平均粒径0.5μm)10.47份,制备固体成分浓度为40重量%的树脂组合物的溶液。
在经硅酮脱模处理的厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯膜形成的脱模处理膜(隔离件)上涂布该树脂组合物的溶液后,使其在130℃干燥2分钟,从而制作厚度55μm的片状密封组合物。
[实施例2]
除了代替对茴香酸而使用对二甲基氨基苯甲酸(pKa=4.9)以外,与实施例1同样地制作片状密封组合物。
[实施例3]
除了代替对茴香酸而使用辛二酸(pKa1=4.5)以外,与实施例1同样地制作片状密封组合物。
[实施例4]
除了代替对茴香酸而使用十二烷二酸(pKa1=5.0)以外,与实施例1同样地制作片状密封组合物。
[实施例5]
除了代替对茴香酸而使用油酸(pKa=5.0)以外,与实施例1同样地制作片状密封组合物。
[实施例6]
除了代替对茴香酸而使用1,2-环己烷二羧酸(pKa1=4.4)以外,与实施例1同样地制作片状密封组合物。
[实施例7]
除了代替对茴香酸而使用2-苯氧基苯甲酸(pKa=3.5)以外,与实施例1同样地制作片状密封组合物。
[实施例8]
除了代替对茴香酸而使用2-苯基苯甲酸(pKa=3.5)以外,与实施例1同样地制作片状密封组合物。
[比较例1]
除了代替对茴香酸而使用2,6-二羟基苯甲酸(pKa=1.2)以外,与实施例1同样地制作片状密封组合物。
[比较例2]
除了代替对茴香酸而使用2-硝基苯甲酸(pKa=2.5)以外,与实施例1同样地制作片状密封组合物。
[比较例3]
除了代替对茴香酸而使用苯酚(pKa=9.9)以外,与实施例1同样地制作片状密封组合物。
[比较例4]
除了未添加对茴香酸以外,与实施例1同样地制作片状密封组合物。
[比较例5]
除了未添加丙烯酸丁酯-丙烯酸乙酯-丙烯腈共聚物以外,与实施例1同样地制作片状密封组合物。
(凸点接合性的评价)
准备在单面形成凸点的单面带有凸点的半导体芯片,在该单面带有凸点的半导体芯片的形成凸点的一侧的面上贴合实施例及比较例中制作的片状密封组合物。作为单面带有凸点的半导体芯片,使用以下的物质。此外,贴合条件如下所述。片状密封组合物的厚度Y(=65μm)与凸点的高度X(=65μm)之比(Y/X)为1.0。
(片状密封组合物的挠性的评价)
将如上述方式得到的片状密封组合物在温度25℃、湿度70%的条件下放置1周后,弯曲成90度,将未发生破裂的情况评价为“○”,将发生破裂的情况评价为“×”。
<单面带有凸点的半导体芯片>
尺寸:10mm见方
厚度:0.5mm(500μm)
凸点的高度:65μm
凸点数:1960
凸点的材质:S-Ag-Cu焊料
<贴合条件>
贴附装置:商品名“DSA840-WS”日东精机株式会社制
贴附速度:10mm/min
贴附压力:0.5MPa
贴附时的台面温度:75℃
贴附时的真空度:1000Pa
接着,继下述的热压接条件1后利用热压接条件2进行连接工序,以半导体芯片的凸点形成面与厚度200μm的铜板对置的状态将半导体芯片热压接在铜板上进行两者的接合。
<热压接条件1>
倒装焊接机(Flip Chip Bonder):商品名“FCB-3”松下制
加热温度:185℃
负重:6kg(58.8N)
保持时间:20秒
<热压接条件2>
倒装焊接机:商品名“FCB-3”松下制
加热温度:3000℃
负重:1kg(9.8N)
保持时间:10秒
按以下的步骤进行凸点接合性的评价。从铜板剥离带凸点的半导体芯片,对铜板上的与凸点接合的区域进行观察,使用图像识别装置(Hamamatsu Photonics K.K.制、商品名“C9597-11”)对作为凸点的形成材料的焊料在铜板上的接合区域以何种程度移动而残留进行了确认。将接合区域的大致整面上残留焊料(俯视铜板时,在接合状态下的接合区域的最大外缘(圆形)内的面积的80%以上残留焊料)的情况评价为“○”,将小于80%的情况评价为“×”。结果如表2所示。
表2
Figure BDA00002480193100581
由表2可知,实施例所涉及的片状密封组合物中焊料在接合区域的大致整面上残留,确认到良好的凸点接合性。另一方面,比较例1~4中焊料在接合区域几乎不残留,或者即使残留也只是一部分,凸点接合性不充分,连接可靠性低。比较例5中凸点接合性良好,但是未显示出稳定的挠性。
<第3实施方式所涉及的实施例>
(密封片的制作)
按表3所示比例将以下成分溶解于甲乙酮,制备固体成分浓度为23.6~60.6重量%的粘合剂组合物的溶液。
弹性体1:以丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸甲酯为主成分的丙烯酸酯系聚合物(商品名“ParachronW-197CM”、根上工业株式会社制)
弹性体2:以丙烯酸丁酯-丙烯腈为主成分的丙烯酸酯系聚合物(商品名“SG-P3”、Nagase ChemteX Ltd.制)
环氧树脂1:商品名“Epicoat828”、JER株式会社制
环氧树脂2:商品名“Epicoat1004”、JER株式会社制
酚醛树脂:商品名“Mirex XLC-4L”三井化学株式会社制
填料:球状二氧化硅(商品名“SO-25R”、ADMATECHS CO.,LTD制)
有机酸:邻茴香酸(商品名“ォルトァニス酸(ortho-anisic acid)”、东京化成株式会社制)
固化剂:咪唑催化剂(商品名“2PHZ-PW”、四国化成株式会社制)
在作为剥离衬垫(隔离件)的、经硅酮脱模处理的厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯膜形成的脱模处理膜上涂布所制备的粘合剂组合物的溶液后,使其在130℃干燥2分钟,从而制作厚度45μm的底填剂材料A~C。
使用手压辊(hand roller)在背磨带(商品名“UB-2154”、日东电工株式会社制)的粘合剂层上贴合上述底填剂材料,制作密封片A~C。
(底填剂材料的总透射率的测定)
底填剂材料A~C的总透射率使用雾度仪(haze meter)HM-150(村上色彩技术研究所制)进行测定。测定依据JIS K7361进行。结果如表3所示。
[实施例1]
(半导体装置的制作)
准备在单面形成凸点的单面带有凸点的硅晶片,在该单面带有凸点的硅晶片的形成凸点的一侧的面上以底填剂材料作为贴合面热压接所制作的密封片。作为单面带有凸点的硅晶片,使用以下的物质。此外,热压接条件如下所述。底填剂材料的厚度Y(=45μm)与连接部件的高度X(=45μm)之比(Y/X)为1。对作为半导体元件的切割区域(7.3mm见方)的四角上距离各边0.15mm的位置施加对准标记。
<单面带有凸点的硅晶片>
硅晶片的直径:8英寸
硅晶片的厚度:0.7mm(700μm)
凸点的高度:45μm
凸点的间距:50μm
凸点的材质:SnAg焊料+铜柱
<热压接条件>
贴附装置:商品名“DSA840-WS”、日东精机株式会社制
贴附速度:5mm/min
贴附压力(挤压):0.5MPa
贴附时的台面温度(热压接温度):80℃
贴附时的减压度:150Pa
按照上述步骤贴合单面带有凸点的硅晶片和密封片A后,在下述条件下制作硅晶片的背面。
<磨削条件>
磨削装置:商品名“DFG-8560”、DISCO公司制
半导体晶片:从厚度0.7mm(700μm)背面磨削成0.2mm(200μm)
背面磨削后,从背磨带将硅晶片与底填剂材料一起剥离,将硅晶片贴合并固定在切割带(DU-300、日东电工(株)制)的粘合剂层上。此时,硅晶片的背面和粘合剂层被贴合,贴合于硅晶片的电路面的底填剂材料是露出的。
对底填剂材料的露出面以入射角45°照射斜光,确定切割位置。
接着,在下述条件下进行硅晶片的切割。切割以成为7.3mm见方的芯片尺寸的方式进行了全切割。
<切割条件>
切割装置:商品名“DFD-6361”DISCO公司制
切割环:“2-8-1”(DISCO公司制)
切割速度:30mm/sec
切割刀片:
Z1:DISCO公司制“203O-SE27HCDD”
Z2:DISCO公司制“203O-SE27HCBB”
切割刀片转速:
Z1:40000rpm
Z2:40000rpm
切割方式:阶梯式切割
晶片芯片尺寸:7.3mm见方
接着,以从切割带的基材侧利用针向上顶的方式,拾取底填剂材料A和单面带有凸点的半导体芯片的层叠体。拾取条件如下所述。
<拾取条件>
拾取装置:商品名“SPA-300”株式会社新川社制
针根数:9根
针顶起量:500μm(0.5mm)
针顶起速度:20mm/秒
拾取时间:1秒
扩张量:3mm
通过对底填剂材料A的露出面以45°的入射角α照射斜光来进行位置校准,最后,利用下述的安装条件,在连接预定位置以半导体芯片的凸点形成面与BGA基板对置的状态进行半导体芯片向BGA基板的安装。由此,得到BGA基板上安装有半导体芯片的半导体装置。另外,本工序中进行继安装条件1后进行安装条件2的2阶段的处理。
<安装条件1>
拾取装置:商品名“FCB-3”松下制
加热温度:150℃
负重:98N
保持时间:10秒
<安装条件2>
拾取装置:商品名“FCB-3”松下制
加热温度:260℃
负重:98N
保持时间:10秒
[实施例2]
除了使位置校准时斜光的入射角为15°以外,与实施例1同样地制作了半导体装置。
[实施例3]
除了使位置校准时斜光的入射角为80°以外,与实施例1同样地制作了半导体装置。
[实施例4]
除了代替密封片A而使用具备底填剂材料B的密封片B以外,与实施例1同样地制作了半导体装置。
[实施例5]
除了在底填剂材料A上不贴合背磨带且使用脱模膜与底填剂材料A的层叠体作为密封片以外,与实施例1同样地制作半导体装置。
[比较例1]
除了不照射斜光以外,与实施例1同样地制作半导体装置。
[比较例2]
除了代替密封片A而使用具备底填剂材料C的密封片C以外,与实施例1同样地制作了半导体装置。
(焊料接合部的评价)
将实施例及比较例所涉及的半导体装置制成各10个样品,将半导体装置用包埋用环氧树脂包埋。接着,以焊料接合部露出的方式在与基板垂直的方向切断半导体装置,对露出的焊料接合部的剖面进行研磨。然后,利用光学显微镜(倍率:1000倍)观察经研磨的焊料接合部的剖面,将焊料接合部被接合的情况评价为“○”,将即使1个样品的焊料接合部发生偏差、未与基板侧焊垫接合的情况评价为“×”。
表3
Figure BDA00002480193100641
由表3可知,在实施例所涉及的半导体装置中未产生焊料接合部的偏差。另一方面,比较例的半导体装置中产生了焊料接合部的偏差。由于比较例1中未照射斜光,比较例2中底填剂材料的总透射率过低,因此不能以良好的精度辨别设置在半导体元件上的对准标记,半导体元件向被粘物接合时发生位置偏离。
符号说明
1背面磨削用带
1a基材
1b粘合剂层
2底填剂材料
3半导体晶片
3a半导体晶片的电路面
3b半导体晶片的与电路面相反一侧的面
4凸点(连接部件)
5半导体芯片(半导体元件)
6被粘物
7导通材
10密封片
20半导体装置
201隔离件
202片状密封组合物
203半导体晶片
203a半导体晶片的形成有连接部件的面
203b半导体晶片的与形成有连接部件的面相反一侧的面
204凸点(连接部件)
205半导体芯片(半导体元件)
206被粘物
207导通材
220半导体装置
301背面磨削用带
301a、311a基材
301b、311b粘合剂层
302、342底填剂材料
302a、342a底填剂材料的露出面
303、343半导体晶片
303a、343a半导体晶片的电路面
303b半导体晶片的与电路面相反侧的面
304、344凸点(连接部件)
305、345半导体芯片(半导体元件)
306、366被粘物
307、367导通材
310密封片
311、341切割带
320、360半导体装置
331a、331b摄像装置
332a、332b照明
L斜光
α斜光的入射角

Claims (8)

1.一种底填剂材料,其在175℃热固化处理1小时后的贮存弹性模量E’及热膨胀系数α在25℃下满足下述式(1),其中贮存弹性模量E’单位是MPa,热膨胀系数α单位是ppm/K,
E’×α<250000Pa/K    (1)。
2.根据权利要求1所述的底填剂材料,其中,所述贮存弹性模量E’为100~10000MPa,并且所述热膨胀系数α为10~200ppm/K。
3.根据权利要求1所述的底填剂材料,其中,所述贮存弹性模量E’与所述热膨胀系数α满足下述式(2),其中贮存弹性模量E’单位是MPa,热膨胀系数α单位是ppm/K,
10000Pa/K<E’×α<250000Pa/K    (2)。
4.根据权利要求1所述的底填剂材料,其含有热塑性树脂和热固化性树脂。
5.根据权利要求4所述的底填剂材料,其中,所述热塑性树脂包含丙烯酸树脂。
6.根据权利要求4所述的底填剂材料,其中,所述热固化性树脂包含环氧树脂和酚醛树脂。
7.一种密封片,其具备背面磨削用带和层叠在该背面磨削用带上的权利要求1所述的底填剂材料。
8.一种半导体装置的制造方法,所述半导体装置具有被粘物、与该被粘物电连接的半导体元件、以及填充该被粘物与该半导体元件之间的空间的底填剂材料,该制造方法包括:
贴合工序,将半导体晶片的形成有连接部件的电路面和权利要求7所述的密封片的底填剂材料贴合;
磨削工序,对所述半导体晶片的与电路面相反一侧的表面进行磨削;
切割工序,切割所述半导体晶片而形成带有所述底填剂材料的半导体元件;
连接工序,用所述底填剂材料填充所述被粘物和所述半导体元件之间的空间并同时借助所述连接部件将所述半导体元件和所述被粘物电连接。
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