CN104212374A - 热固型芯片接合薄膜、带切割片的芯片接合薄膜及半导体装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供导热性高的热固型芯片接合薄膜、使用了热固型芯片接合薄膜的带切割片的芯片接合薄膜以及半导体装置的制造方法。本发明涉及一种热固型芯片接合薄膜,其包含导热性颗粒,上述导热性颗粒利用硅烷偶联剂进行了表面处理,上述导热性颗粒的含量相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上,所述热固型芯片接合薄膜在热固化后的导热系数为1W/m·K以上。
Description
技术领域
本发明涉及热固型芯片接合薄膜、带切割片的芯片接合薄膜以及半导体装置的制造方法。
背景技术
近年来,随着半导体装置的数据处理的高速化的推进,来自半导体芯片的发热量变多,具备散热性的半导体装置的设计的重要性正在增加。热不仅会对半导体装置自身造成不良影响,对组装有半导体装置的电子仪器主体也会造成各种各样的不良影响。作为用于散热的封装对策而考虑了各种方法,最重要的是夹着印刷基板、引线框等基板的散热。
因此,以往,在基板与半导体芯片的粘接中,有时使用具有高导热性的粘接剂。以往,作为该粘接剂,使用了在粘接剂之中导热系数较高的银糊剂。
然而,近年来,由于智能手机、平板电脑的普及、高性能化,随着半导体装置的轻薄、短小化的推进,对于银糊剂而言,出现了半导体装置的组装困难的状况。
具体而言,在智能手机、平板电脑的用途中使用了封装体,所述封装体使用了芯片面积小、薄的半导体芯片。然而,想要利用糊剂状的粘接剂来粘接这样的半导体芯片时,会发生如下的各种制造方面的问题:由于半导体芯片较薄而半导体芯片破损、或者在半导体芯片的电路面有粘接剂卷入、或者半导体芯片产生倾斜等。另外,在使糊剂状的粘接剂粘接并固化的工艺中容易产生空隙。因此,在半导体芯片与基板之间产生的空隙会妨碍散热,从而成为无法表现出所设计的导热性(散热性)等不良的原因。
另一方面,以往已知有片状的芯片接合薄膜(例如参照专利文献1)。若使用这样的芯片接合薄膜,则能够抑制芯片的破损、粘接剂的卷入、芯片的倾斜。然而,与银糊剂相比,以往的芯片接合薄膜在导热性低的方面存在改良的余地。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-218571号公报
发明内容
发明要解决的问题
为了使芯片接合薄膜为高导热性,可考虑大量填充导热性颗粒的方法。然而,导热性颗粒难以在树脂中分散,因此难以大量填充导热性颗粒。
第一本发明是鉴于前述问题点而作出的,其目的在于,提供导热性高的热固型芯片接合薄膜、使用了热固型芯片接合薄膜的带切割片的芯片接合薄膜、以及半导体装置的制造方法。
用于解决问题的方案
本申请发明人等为了解决前述以往的问题点而对热固型芯片接合薄膜进行了研究。其结果发现,通过采用下述的技术方案,能够大量填充导热性颗粒,可提高导热性,从而完成了第一本发明。
第一本发明涉及一种热固型芯片接合薄膜,其包含导热性颗粒,上述导热性颗粒利用硅烷偶联剂进行了表面处理,上述导热性颗粒的含量相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上,所述热固型芯片接合薄膜在热固化后的导热系数为1W/m·K以上。
第一本发明中,由于使用利用硅烷偶联剂进行了表面处理的导热性颗粒,因此可提高导热性颗粒的分散性,能够大量填充导热性颗粒。由此,可得到高的导热性。
上述导热性颗粒的导热系数优选为12W/m·K以上。由此,可得到高的导热性。
优选的是,上述硅烷偶联剂包含水解性基团,上述水解性基团为甲氧基和/或乙氧基。
优选的是,上述硅烷偶联剂包含有机官能团,上述有机官能团包含选自由丙烯酰基、甲基丙烯酰基、环氧基、苯基氨基组成的组中的至少1种。
优选的是,上述硅烷偶联剂不含伯氨基、巯基以及异氰酸酯基。
优选的是,在130℃下的熔融粘度为300Pa·s以下。由于在通常的芯片接合温度(120℃~130℃)下的流动性高,因此能追随印刷电路板等被粘物的凹凸,能够抑制空隙的产生。由此,能够得到空隙少、散热性优异的半导体装置。
优选的是,上述热固型芯片接合薄膜的厚度为50μm以下。
第一本发明还涉及一种半导体装置的制造方法,其包括如下工序:准备上述热固型芯片接合薄膜的工序;以及,夹着上述热固型芯片接合薄膜,将半导体芯片芯片接合到被粘物上的工序。
第一本发明还涉及一种带切割片的芯片接合薄膜,其在切割片上层叠有上述热固型芯片接合薄膜,所述切割片在基材上层叠有粘合剂层。
第一本发明还涉及一种半导体装置的制造方法,其包括如下工序:准备上述带切割片的芯片接合薄膜的工序;将上述带切割片的芯片接合薄膜的上述热固型芯片接合薄膜与半导体晶圆的背面进行贴合的工序;将上述半导体晶圆与上述热固型芯片接合薄膜一起进行切割,形成芯片状的半导体芯片的工序;将上述半导体芯片与上述热固型芯片接合薄膜一起从上述带切割片的芯片接合薄膜拾取的工序;以及,夹着上述热固型芯片接合薄膜,将上述半导体芯片芯片接合到被粘物上的工序。
附图说明
图1是表示实施方式1的带切割片的芯片接合薄膜的剖面示意图。
图2是表示实施方式1的变形例的带切割片的芯片接合薄膜的剖面示意图。
图3是用于说明实施方式1的半导体装置的制造方法的剖面示意图。
图4是表示实施方式2的带切割片的芯片接合薄膜的剖面示意图。
图5是表示实施方式2的变形例的带切割片的芯片接合薄膜的剖面示意图。
图6是表示实施方式3的带切割片的芯片接合薄膜的剖面示意图。
图7是表示实施方式3的变形例的带切割片的芯片接合薄膜的剖面示意图。
图8是表示实施方式4的带切割片的芯片接合薄膜的剖面示意图。
图9是表示实施方式4的变形例的带切割片的芯片接合薄膜的剖面示意图。
图10是表示实施方式5的带切割片的芯片接合薄膜的剖面示意图。
图11是表示实施方式5的变形例的带切割片的芯片接合薄膜的剖面示意图。
图12是用于说明实施方式5的半导体装置的制造方法的剖面示意图。
附图标记说明
1 基材
2 粘合剂层
3、3’ 芯片接合薄膜(热固型芯片接合薄膜)
4 半导体晶圆
5 半导体芯片
6 被粘物
7 接合引线
8 封装树脂
10、12 带切割片的芯片接合薄膜
11 切割片
具体实施方式
<<第一本发明>>
以下,示出实施方式1来详细说明第一本发明,但第一本发明不限定于此。
[实施方式1]
(带切割片的芯片接合薄膜)
以下对实施方式1的热固型芯片接合薄膜(以下也称为“芯片接合薄膜”)以及带切割片的芯片接合薄膜进行说明。实施方式1的芯片接合薄膜可列举出在以下说明的带切割片的芯片接合薄膜中未贴合切割片的状态的芯片接合薄膜。因此,以下对带切割片的芯片接合薄膜进行说明,关于芯片接合薄膜在其中进行说明。
如图1所示,带切割片的芯片接合薄膜10具备在切割片11上层叠有热固型芯片接合薄膜3的构成。切割片11是在基材1上层叠粘合剂层2而构成的,芯片接合薄膜3设置在该粘合剂层2上。芯片接合薄膜3具备用于贴附工件(work)的工件贴附部分3a和配置在工件贴附部分3a的周边的周边部分3b。如图2所示,作为变形例,带切割片的芯片接合薄膜12也可以仅在工件贴附部分具备芯片接合薄膜3’。
前述基材1具有紫外线透射性,且成为带切割片的芯片接合薄膜10、12的强度基体。例如可列举出低密度聚乙烯、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、均聚聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯等聚烯烃;乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、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、芳纶(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、硅树脂、金属(箔)、纸等。
另外,作为基材1的材料,可列举出前述树脂的交联体等聚合物。前述塑料薄膜可以无拉伸地使用,也可以根据需要使用实施了单轴或双轴的拉伸处理的塑料薄膜。若利用通过拉伸处理等而赋予了热收缩性的树脂片,通过在切割后使该基材1热收缩而降低粘合剂层2与芯片接合薄膜3、3’的粘接面积,能够实现半导体芯片的回收的容易化。
为了提高与相邻的层的密合性、保持性等,基材1的表面可以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处理或物理处理;利用底涂剂(例如后述的粘合物质)的涂布处理。前述基材1可以适当选择使用同种或不同种的基材,可以使用根据需要共混有数种而得到的基材。
对基材1的厚度没有特别限定,可以适当决定,通常为5~200μm左右。
作为用于形成粘合剂层2的粘合剂,没有特别限定,例如可以使用丙烯酸类粘合剂、橡胶类粘合剂等通常的压敏性粘合剂。作为前述压敏性粘合剂,从半导体晶圆、玻璃等怕污染的电子部件的利用超纯水、醇等有机溶剂的清洁清洗性等方面出发,优选以丙烯酸类聚合物为基础聚合物的丙烯酸类粘合剂。
作为前述丙烯酸类聚合物,例如可列举出将(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、十一烷基酯、十二烷基酯、十三烷基酯、十四烷基酯、十六烷基酯、十八烷基酯、二十烷基酯等烷基的碳数1~30、尤其是碳数4~18的直链状或支链状的烷基酯等)以及(甲基)丙烯酸环烷基酯(例如环戊酯、环己酯等)中的1种或2种以上用作单体成分的丙烯酸类聚合物等。需要说明的是,(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯,本说明书中的(甲基)全部为相同的意义。
出于内聚力、耐热性等改性的目的,前述丙烯酸类聚合物可以根据需要包含对应于能够与前述(甲基)丙烯酸烷基酯或环烷基酯共聚的其它单体成分的单元。作为这样的单体成分,例如可列举出丙烯酸、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、巴豆酸等含羧基的单体;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)甲酯等含羟基的单体;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)丙烯酸磺基丙酯、(甲基)丙烯酰氧基萘磺酸等含磺酸基的单体;2-羟基乙基丙烯酰磷酸酯等含磷酸基的单体;丙烯酰胺、丙烯腈等。这些能够共聚的单体成分可以使用1种或2种以上。这些能够共聚的单体的用量优选为全部单体成分的40重量%以下。
进而,前述丙烯酸类聚合物为了进行交联,也可以根据需要而包含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,例如可列举出己二醇二(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、环氧(甲基)丙烯酸酯、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1种或2种以上。从粘合特性等方面出发,多官能性单体的用量优选为全部单体成分的30重量%以下。
前述丙烯酸类聚合物可以通过使单一单体或2种以上的单体混合物聚合而得到。聚合也可以以溶液聚合、乳液聚合、本体聚合、悬浮聚合等任意方式来进行。从防止对清洁的被粘物的污染等的方面出发,优选低分子量物质的含量少。从这一点出发,丙烯酸类聚合物的数均分子量优选为10万以上、进一步优选为20万~300万左右、特别优选为30万~100万左右。
另外,在前述粘合剂中,为了提高作为基础聚合物的丙烯酸类聚合物等的数均分子量,也可以适当采用外部交联剂。作为外部交联方法的具体手段,可列举出:添加多异氰酸酯化合物、环氧化合物、氮丙啶化合物、三聚氰胺系交联剂等所谓的交联剂并使其反应的方法。使用外部交联剂时,其用量根据其与要交联的基础聚合物的平衡、进而根据作为粘合剂的使用用途来适当决定。通常优选的是,相对于前述基础聚合物100重量份,配混5重量份左右以下、进而0.1~5重量份。进而,在粘合剂中,根据需要,除了前述成分之外,也可以使用以往公知的各种赋粘剂、防老剂等添加剂。
粘合剂层2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可以通过照射紫外线等放射线而使交联度增加、使其粘合力容易地降低,通过仅对图2所示的粘合剂层2的与工件贴附部分相对应的部分2a照射放射线,能够设置与其它部分2b的粘合力之差。
另外,通过根据图2所示的芯片接合薄膜3’来使放射线固化型的粘合剂层2进行固化,能够容易地形成粘合力显著降低的前述部分2a。由于芯片接合薄膜3’贴附在固化并且粘合力降低的前述部分2a处,因此粘合剂层2的前述部分2a与芯片接合薄膜3’的界面具备在拾取时会容易地剥离的性质。另一方面,未照射放射线的部分具有充分的粘合力,形成前述部分2b。需要说明的是,对粘合剂层照射放射线可以在切割之后且拾取之前进行。
如前所述,在图1所示的带切割片的芯片接合薄膜10的粘合剂层2中,由未固化的放射线固化型粘合剂形成的前述部分2b与芯片接合薄膜3粘合,可以确保切割时的保持力。这样,放射线固化型粘合剂能够以粘接/剥离的平衡良好地支撑用于将芯片状工件(半导体芯片等)固定在基板等被粘物上的芯片接合薄膜3。在图2所示的带切割片的芯片接合薄膜11的粘合剂层2中,前述部分2b可以固定晶圆环。
放射线固化型粘合剂只要具有碳-碳双键等放射线固化性的官能团且显示粘合性,就可以没有特别限制地使用。作为放射线固化型粘合剂,例如可例示出在前述丙烯酸类粘合剂、橡胶类粘合剂等通常的压敏性粘合剂中配混放射线固化性的单体成分、低聚物成分而成的添加型放射线固化型粘合剂。
作为所配混的放射线固化性的单体成分,例如可列举出氨基甲酸酯低聚物、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。另外,放射线固化性的低聚物成分可列举出氨基甲酸酯系、聚醚系、聚酯系、聚碳酸酯系、聚丁二烯系等各种低聚物,其分子量在100~30000左右的范围内是适当的。放射线固化性的单体成分、低聚物成分的配混量可以根据前述粘合剂层的种类来适当决定能够降低粘合剂层的粘合力的量。通常,相对于构成粘合剂的丙烯酸类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。
另外,作为放射线固化型粘合剂,除了前述说明的添加型放射线固化型粘合剂之外,还可列举出使用了在聚合物侧链或主链中或者在主链末端具有碳-碳双键的聚合物作为基础聚合物的内在型放射线固化型粘合剂。内在型放射线固化型粘合剂不需要含有或不大量含有属于低分子成分的低聚物成分等,因此,低聚物成分等不会经时地在粘合剂层中移动,能够形成层结构稳定的粘合剂层,故而优选。
前述具有碳-碳双键的基础聚合物可以没有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,优选以丙烯酸类聚合物作为基本骨架。作为丙烯酸类聚合物的基本骨架,可列举出前述例示出的丙烯酸类聚合物。
对向前述丙烯酸类聚合物中导入碳-碳双键的方法没有特别限定,可以采用各种方法,从分子设计的方面来看,将碳-碳双键导入聚合物侧链是容易的。例如可列举出如下方法:预先使丙烯酸类聚合物与具有官能团的单体进行共聚,然后使具有能够与该官能团反应的官能团和碳-碳双键的化合物在维持碳-碳双键的放射线固化性的状态下进行缩聚或加成反应的方法。
作为这些官能团的组合的例子,可列举出羧酸基与环氧基、羧酸基与氮丙啶基、羟基与异氰酸酯基等。这些官能团的组合之中,从追踪反应的容易程度出发,羟基与异氰酸酯基的组合是适宜的。另外,只要是通过这些官能团的组合来生成具有前述碳-碳双键的丙烯酸类聚合物这样的组合,则官能团可以在丙烯酸类聚合物和前述化合物中的任一侧,在前述的优选组合中,丙烯酸类聚合物具有羟基且前述化合物具有异氰酸酯基的情况是适合的。此时,作为具有碳-碳双键的异氰酸酯化合物,例如可列举出甲基丙烯酰基异氰酸酯、2-甲基丙烯酰氧基乙基异氰酸酯、间异丙烯基-α,α-二甲基苄基异氰酸酯等。另外,作为丙烯酸类聚合物,可以使用将前述例示的含羟基的单体、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成的聚合物。
前述内在型放射线固化型粘合剂可以单独使用前述具有碳-碳双键的基础聚合物(尤其是丙烯酸类聚合物),也可以在不会使特性恶化的程度下配混前述放射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重量份的范围内。
前述放射线固化型粘合剂在利用紫外线等进行固化时含有光聚合引发剂。作为光聚合引发剂,例如可列举出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-羟基环己基苯基酮等α-酮醇系化合物;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-(甲硫基)-苯基]-2-吗啉代丙烷-1-酮等苯乙酮系化合物;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-苯酮-1,1-丙二醇-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甲酮系化合物;噻吨酮、2-氯代噻吨酮、2-甲基噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮、异丙基噻吨酮、2,4-二氯代噻吨酮、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;卤代酮;酰基氧化膦;酰基膦酸酯等。光聚合引发剂的配混量相对于构成粘合剂的丙烯酸类聚合物等基础聚合物100重量份,例如为0.05~20重量份左右。
另外,作为放射线固化型粘合剂,例如可列举出日本特开昭60-196956号公报中公开的、含有具有2个以上不饱和键的加成聚合性化合物、具有环氧基的烷氧基硅烷等光聚合性化合物与羰基化合物、有机硫化合物、过氧化物、胺、鎓盐系化合物等光聚合引发剂的橡胶类粘合剂、丙烯酸类粘合剂等。
前述放射线固化型的粘合剂层2中,根据需要,也可以含有利用放射线照射而着色的化合物。通过在粘合剂层2中包含利用放射线照射而着色的化合物,能够仅将进行了放射线照射的部分着色。即,能够使图1所示的与工件贴附部分3a相对应的部分2a着色。因此,能够通过目视直接判断是否对粘合剂层2进行了放射线照射,容易识别工件贴附部分3a,容易贴合工件。另外,利用光传感器等检测半导体芯片时,其检测精度提高,在半导体芯片的拾取时不会产生误操作。
利用放射线照射而着色的化合物是在照射放射线前呈无色或浅色,通过放射线照射而变成有色的化合物。作为该化合物的优选具体例,可列举出隐色染料。作为隐色染料,优选使用惯用的三苯基甲烷系、荧烷系、吩噻嗪系、金胺系、螺吡喃系。具体而言,可列举出3-[N-(对甲苯基氨基)]-7-苯胺基荧烷、3-[N-(对甲苯基)-N-甲基氨基]-7-苯胺基荧烷、3-[N-(对甲苯基)-N-乙基氨基]-7-苯胺基荧烷、3-二乙基氨基-6-甲基-7-苯胺基荧烷、结晶紫内酯、4,4’,4”-三(二甲基氨基)三苯基甲醇、4,4’,4”-三(二甲基氨基)三苯基甲烷等。
作为优选与这些隐色染料共同使用的显色剂,可列举出以往以来使用的酚醛树脂的初始聚合物、芳香族羧酸衍生物、活性白土等电子受体,进而,在使色调变化的情况下,也可以组合使用各种公知的显色剂。
这样的利用放射线照射而着色的化合物可以暂时溶于有机溶剂等后包含在放射线固化型粘合剂中,或者也可以制成微粉末状而包含在该粘合剂中。理想的是,该化合物的使用比率在粘合剂层2中为10重量%以下、优选为0.01~10重量%、进一步优选为0.5~5重量%。该化合物的比率超过10重量%时,对粘合剂层2照射的放射线被该化合物过度吸收,因此粘合剂层2的前述部分2a的固化变得不充分,有时粘合力不会充分地降低。另一方面,为了使其充分地着色,优选使该化合物的比率为0.01重量%以上。
利用放射线固化型粘合剂形成粘合剂层2时,可以按照使粘合剂层2中的前述部分2a的粘合力<其它部分2b的粘合力的方式对粘合剂层2的一部分照射放射线。
作为在前述粘合剂层2形成前述部分2a的方法,可列举出:在支撑基材1上形成放射线固化型的粘合剂层2后,对前述部分2a局部照射放射线而使其固化的方法。局部的放射线照射可以隔着形成有与工件贴附部分3a以外的部分3b等相对应的图案的光掩模来进行。另外,可列举出点状(spot)地照射紫外线而使其固化的方法等。放射线固化型的粘合剂层2的形成可以通过将设置在隔离膜上的粘合剂层2转印到支撑基材1上来进行。局部的放射线固化也可以对设置在隔离膜上的放射线固化型的粘合剂层2来进行。
另外,利用放射线固化型粘合剂来形成粘合剂层2时,使用对支撑基材1的至少单面的、除与工件贴附部分3a相对应的部分以外的部分的全部或一部分进行了遮光的支撑基材1,在形成放射线固化型的粘合剂层2后对其照射放射线,使与工件贴附部分3a相对应的部分固化,从而能够形成粘合力降低的前述部分2a。作为遮光材料,可以通过在支撑薄膜上将能够成为光掩模的材料进行印刷、蒸镀等来制作。根据该制造方法,能够高效地制造带切割片的芯片接合薄膜10。
需要说明的是,在照射放射线时,在发生因氧气引起的固化阻碍的情况下,理想的是,用某种方法从放射线固化型的粘合剂层2的表面隔绝氧气(空气)。例如可列举出:将前述粘合剂层2的表面用隔离膜覆盖的方法、在氮气气氛中进行紫外线等放射线的照射的方法等。
对粘合剂层2的厚度没有特别限定,从防止芯片切断面的缺损、固定保持粘接层的兼顾性等方面来看,优选为1~50μm左右。优选为2~30μm、进一步优选为5~25μm。
芯片接合薄膜3、3’的130℃下的熔融粘度优选为300Pa·s以下、更优选为280Pa·s以下、进一步优选为250Pa·s以下。为300Pa·s以下时,在通常的芯片接合温度(120℃~130℃)下的流动性高,能够追随印刷电路板等被粘物的凹凸,能够抑制空隙的产生。另外,130℃下的熔融粘度优选为10Pa·s以上、更优选为20Pa·s以上、进一步优选为50Pa·s以上。为10Pa·s以上时,能够维持薄膜的形状。
需要说明的是,130℃下的熔融粘度是指作为测定条件而将剪切速率设为5秒-1而得到的值。
芯片接合薄膜3、3’的130℃下的熔融粘度可以通过导热性颗粒的平均粒径、环氧树脂的软化点、酚醛树脂的软化点等来控制。例如,通过将导热性颗粒的平均粒径设定为较大、使环氧树脂的软化点降低、使酚醛树脂的软化点降低,能够降低130℃下的熔融粘度。
芯片接合薄膜3、3’在热固化后的导热系数为1W/m·K以上、优选为1.2W/m·K以上、更优选为1.5W/m·K以上。由于热固化后的导热系数为1W/m·K以上,因此使用芯片接合薄膜3、3’制造的半导体装置的散热性优异。需要说明的是,芯片接合薄膜3、3’在热固化后的导热系数越高越优选,但例如为20W/m·K以下。
“热固化后的导热系数”是指以130℃加热1小时、接着以175℃加热5小时后的导热系数。
芯片接合薄膜3、3’包含利用硅烷偶联剂进行了表面处理(前处理)的导热性颗粒。进行了表面处理的导热性颗粒的分散性优异,能够大量填充于芯片接合薄膜3、3’。
作为硅烷偶联剂,优选为包含硅原子、水解性基团以及有机官能团的硅烷偶联剂。
水解性基团键合于硅原子。
作为水解性基团,例如可列举出甲氧基、乙氧基等。其中,从水解速度快、容易处理这一理由出发,优选为甲氧基。
从能够与导热性颗粒进行交联且硅烷偶联剂彼此交联、并且即使导热性颗粒表面的交联点少也能够用硅烷偶联剂对导热性颗粒整体进行表面处理的方面出发,硅烷偶联剂中的水解性基团的数量优选为2~3个、更优选为3个。
有机官能团键合于硅原子。
作为有机官能团,例如可列举出包含丙烯酰基、甲基丙烯酰基、环氧基、苯基氨基(-NH-Ph)等的有机官能团。其中,由于与环氧树脂没有反应性、进行了处理的导热性颗粒的保存稳定性良好,因此优选丙烯酰基。
需要说明的是,由于具有与环氧基的反应性高的官能团时,会与环氧树脂发生反应,因此保存稳定性、流动性降低。从抑制流动性降低的方面出发,作为有机官能团,优选不含伯氨基、巯基或异氰酸酯基。
硅烷偶联剂中的有机官能团的数量优选为1个。由于硅原子形成四个键,因此有机官能团多时,水解基团的数量会不足。
硅烷偶联剂可以进一步包含与硅原子键合的烷基。通过使硅烷偶联剂包含烷基,可以使反应性比甲基丙烯酰基更低,能够防止由急剧的反应导致的表面处理的偏差。作为烷基,可列举出甲基、二甲基等。其中,优选为甲基。
作为硅烷偶联剂,具体而言,可列举出2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷等。
作为利用硅烷偶联剂来处理导热性颗粒的方法,没有特别限定,可列举出在溶剂中将导热性颗粒和硅烷偶联剂进行混合的湿法、在气相中对导热性颗粒和硅烷偶联剂进行处理的干法等。
对硅烷偶联剂的处理量没有特别限定,优选的是,相对于导热性颗粒100重量份,处理0.05~5重量份的硅烷偶联剂。
导热性颗粒的导热系数优选为12W/m·K以上、更优选为20W/m·K以上。对导热性颗粒的导热系数的上限没有特别限定,例如为50W/m·K以下、优选为30W/m·K以下。
需要说明的是,导热性颗粒的导热系数可以由利用X射线结构分析得到的导热性颗粒的晶体结构来推测。
导热性颗粒的平均粒径优选为1μm以上、更优选为1.5μm以上。由于为1μm以上,因此可提高120℃~130℃下的流动性。另外,导热性颗粒的平均粒径优选为10μm以下、更优选为8μm以下。由于为10μm以下,因此可得到良好的薄膜成型性。
需要说明的是,导热性颗粒的平均粒径可以利用实施例中记载的方法进行测定。
在导热性颗粒的粒度分布中,优选存在两个以上的峰。具体而言,优选在0.2~0.8μm的粒径范围存在第一峰、且在3~15μm的粒径范围存在第二峰。由此,能够在形成第二峰的导热性颗粒之间(间隙中)填充形成第一峰的导热性颗粒,因此能够大量填充导热性颗粒。
第一峰的粒径不足0.2μm时,存在芯片接合薄膜3、3’的粘度变高、无法追随被粘物的凹凸的倾向。第一峰的粒径超过0.8μm时,存在导热性颗粒的大量填充化变得困难的倾向。
另外,第二峰的粒径不足3μm时,存在导热性颗粒的大量填充化变得困难的倾向。另外,存在芯片接合薄膜3、3’的粘度变得过高、无法追随被粘物的凹凸的倾向。第二峰的粒径超过15μm时,芯片接合薄膜3、3’的薄膜化变得困难。
第二峰更优选存在于4~8μm的粒径范围。
需要说明的是,在导热性颗粒的粒度分布中,要想存在两个以上的峰,配混平均粒径不同的两种以上的导热性颗粒即可。
作为导热性颗粒的形状,没有特别限定,例如可以使用片状(flake)、针状、丝状、球状、鳞片状的颗粒,优选球形度为0.9以上的颗粒、更优选为0.95以上。由此,能够减小导热性颗粒与树脂的接触面积、可提高120℃~130℃下的流动性。需要说明的是,球形度越接近1,则表示越接近正球形。
需要说明的是,导热性颗粒的球形度可以利用下述方法来测定。
球形度的测定
将芯片接合薄膜放入坩埚中,在大气气氛下以700℃进行2小时的强热而使其灰化。利用SEM(电子扫描显微镜)对所得灰分拍摄照片,利用下式由所观察的颗粒的面积和周长算出球形度。需要说明的是,使用图像处理装置(Sysmex Corporation:FPIA-3000)对100个颗粒测定球形度。
(球形度)={4π×(面积)÷(周长)2}
从容易获取导热性高、球形度高的颗粒的观点来看,作为导热性颗粒,优选为氧化铝颗粒(导热系数:36W/m·K)、氧化锌颗粒(导热系数:54W/m·K)、氮化铝颗粒(导热系数:150W/m·K)、氮化硅颗粒(导热系数:27W/m·K)、碳化硅颗粒(导热系数:200W/m·K)、氧化镁颗粒(导热系数:59W/m·K)、氮化硼颗粒(导热系数:60W/m·K)等。尤其氧化铝颗粒为高导热系数,从分散性、获取容易性的方面来看是优选的。另外,氮化硼颗粒具有更高的导热系数,因此能够适宜地使用。
导热性颗粒的含量相对于芯片接合薄膜3、3’整体为75重量%以上、优选为80重量%以上、更优选为85重量%以上。由于为75重量%以上,因此使用芯片接合薄膜3、3’制造的半导体装置的散热性优异。另外,导热性颗粒的含量越多越优选,但从制膜性的观点出发,例如为93重量%以下。
芯片接合薄膜3、3’优选包含热固性树脂、热塑性树脂等树脂成分。
作为热固性树脂,可列举出酚醛树脂、氨基树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、硅树脂、或者热固性聚酰亚胺树脂等。这些树脂可以单独使用或者组合两种以上使用。特别优选包含腐蚀半导体芯片的离子性杂质等较少的环氧树脂。另外,作为环氧树脂的固化剂,优选为酚醛树脂。
环氧树脂只要是作为芯片接合用途的粘接剂而通常使用的树脂就没有特别限定,例如可以使用双酚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(苯基羟基)乙烷(Tetraphenylolethane)型等二官能环氧树脂、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缩水甘油基胺型等的环氧树脂。它们可以单独使用或组合两种以上使用。其中,从在室温下为液态从而能够对芯片接合薄膜3、3’赋予可挠性、能够防止芯片接合薄膜3、3’变得容易破损这样的理由出发,优选为双酚A型环氧树脂。
从可提高120℃~130℃下的流动性这一观点出发,优选在室温下为液态的环氧树脂。
本说明书中,液态是指25℃下的粘度不足5000Pa·s。需要说明的是,粘度可以使用Thermo Fisher Scientific K.K.制造的型号HAAKE Roto VISCO1进行测定。
从可提高120℃~130℃下的流动性的方面出发,环氧树脂的软化点优选为100℃以下、更优选为80℃以下。进一步优选为70℃以下。
需要说明的是,环氧树脂的软化点可以通过JIS K7234-1986中规定的环球法来测定。
进而,酚醛树脂作为环氧树脂的固化剂而起作用,例如可列举出苯酚酚醛清漆树脂、苯酚芳烷基树脂、甲酚酚醛清漆树脂、叔丁基苯酚酚醛清漆树脂、壬基苯酚酚醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂;甲阶酚醛型酚醛树脂、聚对氧苯乙烯等聚氧苯乙烯等。它们可以单独使用或组合两种以上使用。在这些酚醛树脂之中,特别优选苯酚酚醛清漆树脂、苯酚芳烷基树脂。这是因为能够提高半导体装置的连接可靠性。另外,从结晶性高、具有刚直性的结构从而能够提高热的传导性这一理由出发,优选为具有联苯芳烷基骨架的酚醛树脂。
从可提高120℃~130℃下的流动性的方面出发,酚醛树脂的软化点优选为100℃以下、更优选为80℃以下。
需要说明的是,酚醛树脂的软化点可以通过JIS K6910-2007中规定的环球法来测定。
关于环氧树脂与酚醛树脂的配混比例,例如,适宜的是,以酚醛树脂中的羟基相对于环氧树脂成分中的环氧基1当量为0.5~2.0当量的方式进行配混。更适宜为0.8~1.2当量。即,这是因为,两者的配混比例偏离前述范围时,不会进行充分的固化反应,环氧树脂固化物的特性容易劣化。
作为热塑性树脂,可列举出天然橡胶、丁基橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、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、丙烯酸类树脂、PET、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组合两种以上使用。这些热塑性树脂之中,特别优选离子性杂质少、耐热性高、能够确保半导体芯片的可靠性的丙烯酸类树脂。
作为丙烯酸类树脂,没有特别限定,可列举出将具有碳数30以下、尤其是碳数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1种或2种以上作为成分的聚合物(丙烯酸类共聚物)等。作为烷基,例如可列举出甲基、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、或者十二烷基等。
另外,作为形成聚合物的其它单体,没有特别限定,例如可列举出丙烯酸、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、富马酸或巴豆酸等之类的含羧基的单体;马来酸酐或衣康酸酐等之类的酸酐单体;(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(4-羟基甲基环己基)甲酯等之类的含羟基的单体;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)丙烯酸磺基丙酯或(甲基)丙烯酰氧基萘磺酸等之类的含磺酸基的单体;或者2-羟基乙基丙烯酰基磷酸酯等之类的含磷酸基的单体。
树脂成分的含量相对于芯片接合薄膜3、3’整体优选为7重量%以上。树脂成分的含量相对于芯片接合薄膜3、3’整体优选为25重量%以下、更优选为20重量%以下、进一步优选为15重量%以下。
作为树脂成分(热固性树脂与热塑性树脂的合计量)中的热固性树脂的配混比率,只要是在规定条件下加热时芯片接合薄膜3、3’会发挥作为热固型的功能的程度,就没有特别限定,从可提高120℃~130℃下的流动性的方面出发,优选为75~99重量%的范围内、更优选为85~98重量%的范围内。
作为树脂成分中的热塑性树脂的配混比率,从可提高120℃~130℃下的流动性的方面出发,优选为1~25重量%的范围内、更优选为2~15重量%的范围内。
芯片接合薄膜3、3’优选包含固化催化剂。由此,能够促进环氧树脂与酚醛树脂等固化剂的热固化。作为固化催化剂,没有特别限定,例如可列举出四苯基硼四苯基鏻(商品名;TPP-K)、四(对甲苯基硼)四苯基鏻(商品名;TPP-MK)、三苯基膦三苯基硼烷(商品名;TPP-S)等磷-硼系固化催化剂(均为北兴化学工业株式会社制)。其中,从组合使用环氧树脂和酚醛树脂时潜伏性高因而在室温下的保存性优异的方面出发,优选为四(对甲苯基硼)四苯基鏻。
固化催化剂的含量可以适当设定,相对于热固性树脂100重量份,优选为0.1~3重量份、更优选为0.5~2重量份。
在预先使芯片接合薄膜3、3’进行某种程度的交联的情况下,在制作时,预先添加与聚合物的分子链末端的官能团等发生反应的多官能性化合物来作为交联剂即可。由此,能够提高在高温下的粘接特性,实现耐热性的改善。
作为交联剂,可以采用以往公知的交联剂。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,相对于聚合物100重量份,通常优选设为0.05~7重量份。交联剂的量多于7重量份时,粘接力会降低,因而不优选。另一方面,少于0.05重量份时,内聚力不足,因而不优选。另外,也可以与这样的多异氰酸酯化合物一同,根据需要而一并含有环氧树脂等其它多官能性化合物。
另外,芯片接合薄膜3、3’中,根据其用途可以适当配混除了导热性颗粒以外的填料。填料的配混能够调节弹性模量等。作为填料,可列举出无机填料和有机填料。作为无机填料,没有特别限定,例如可列举出碳酸钙、碳酸镁、硅酸钙、硅酸镁、氧化钙、硼酸铝晶须、结晶二氧化硅、非晶二氧化硅等。它们可以单独使用或组合两种以上使用。
需要说明的是,芯片接合薄膜3、3’中,除了填料以外,还可以根据需要适当地配混其它添加剂。作为其它添加剂,例如可列举出阻燃剂、硅烷偶联剂或离子捕获剂等。作为阻燃剂,例如可列举出三氧化锑、五氧化锑、溴化环氧树脂等。它们可以单独使用或组合两种以上使用。作为硅烷偶联剂,例如可列举出β-(3,4-环氧环己基)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组合两种以上使用。作为离子捕获剂,例如可列举出水滑石类、氢氧化铋等。它们可以单独使用或组合两种以上使用。
对芯片接合薄膜3、3’的层叠结构没有特别限定,例如可列举出:仅由粘接剂层单层形成的结构、在芯材料的单面或两面形成有粘接剂层的多层结构等。作为芯材料,可列举出薄膜(例如聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜、聚碳酸酯薄膜等)、用玻璃纤维、塑料制无纺纤维进行了强化的树脂基板、硅基板或玻璃基板等。
对芯片接合薄膜3、3’的厚度(在层叠体的情况下为总厚度)没有特别限定,优选为1μm以上、更优选为5μm以上、进一步优选为10μm以上。另外,芯片接合薄膜3、3’的厚度优选为200μm以下、更优选为150μm以下、进一步优选为100μm以下、特别优选为50μm以下。
相对于基材1、粘合剂层2、芯片接合薄膜3、3’,出于防止其粘接时和剥离时等产生静电、由此使半导体晶圆等带电而导致电路被破坏等目的,可以使前述带切割片的芯片接合薄膜10、12具备抗静电功能。赋予抗静电功能可以通过如下的适当的方式来进行:向基材1、粘合剂层2、芯片接合薄膜3、3’中添加抗静电剂、导电性物质的方法;向基材1附设由电荷转移络合物、金属膜等制成的导电层等。这些方式中,优选为不易产生有可能使半导体晶圆变质的杂质离子的方式。作为出于赋予导电性、提高导电性等目的而配混的导电性物质(导电填料),可列举出银、铝、金、铜、镍、导电性合金等的球状、针状、片状的金属粉、无定形碳黑、石墨等。
前述带切割片的芯片接合薄膜10、12的芯片接合薄膜3、3’优选受到隔离膜的保护(未图示)。隔离膜具有作为保护芯片接合薄膜3、3’直至供于实用的保护材料的功能。另外,隔离膜进一步可以用作向粘合剂层2转印芯片接合薄膜3、3’时的支撑基材。隔离膜在向带切割片的芯片接合薄膜10、12的芯片接合薄膜3、3’上贴合工件时被剥离。作为隔离膜,也可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯、聚丙烯、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布的塑料薄膜、纸等。
本实施方式的带切割片的芯片接合薄膜10、12例如可如下操作来制作。
首先,基材1可以利用以往公知的制膜方法来制膜。作为该制膜方法,例如可例示出压延制膜法、在有机溶剂中的流延法、在密闭体系中的吹胀挤出法、T模具挤出法、共挤出法、干式层压法等。
接着,在基材1上涂布粘合剂组合物溶液而形成涂布膜后,使该涂布膜在规定条件下干燥(根据需要而使其加热交联),形成粘合剂层2。作为涂布方法没有特别限定,例如可列举出辊涂覆、丝网印刷涂覆、凹版涂覆等。另外,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。另外,也可以在隔离膜上涂布粘合剂组合物而形成涂布膜后,以前述干燥条件使涂布膜干燥,形成粘合剂层2。其后,将粘合剂层2与隔离膜一起贴合在基材1上。由此来制作切割片11。
芯片接合薄膜3、3’例如可如下操作来制作。
首先,制作芯片接合薄膜3、3’的形成材料即粘接剂组合物。在该粘接剂组合物中,如上所述,根据需要而配混有热固性树脂、热塑性树脂、导热性颗粒、以及其它各种添加剂等。通常,粘接剂组合物以溶解在溶剂中的溶液状态或分散在溶剂中的分散液状态来使用(以下,溶液状态中也包括分散液状态)。
接着,将粘接剂组合物溶液以成为规定厚度的方式涂布在基材隔离膜上,形成涂布膜后,使该涂布膜在规定条件下干燥,形成粘接剂层。作为涂布方法没有特别限定,例如可列举出辊涂覆、丝网印刷涂覆、凹版涂覆等。另外,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。另外,也可以在隔离膜上涂布粘合剂组合物溶液而形成涂布膜后,以前述干燥条件使涂布膜干燥,形成粘接剂层。其后,将粘接剂层与隔离膜一同贴合在基材隔离膜上。
接着,从切割片11和粘接剂层上分别剥离隔离膜,以粘接剂层和粘合剂层2成为贴合面的方式将两者进行贴合。贴合例如可以通过压接来进行。此时,对层压温度没有特别限定,例如优选为30~50℃、更优选为35~45℃。另外,对线压没有特别限定,例如优选为0.1~20kgf/cm、更优选为1~10kgf/cm。接着,将粘接剂层上的基材隔离膜剥离,得到本实施方式的带切割片的芯片接合薄膜10、12。
(半导体装置的制造方法)
作为实施方式1的半导体装置的制造方法,对实施方式1-1的半导体装置的制造方法和实施方式1-2的半导体装置的制造方法进行说明。
实施方式1-1的半导体装置的制造方法包括如下工序:
准备前述热固型芯片接合薄膜的工序;以及
夹着前述热固型芯片接合薄膜,将半导体芯片芯片接合到被粘物上的芯片接合工序。
另外,实施方式1-2的半导体装置的制造方法包括如下工序:
准备前述所述的带切割片的芯片接合薄膜的工序;
将前述带切割片的芯片接合薄膜的热固型芯片接合薄膜与半导体晶圆的背面进行贴合的贴合工序;
将前述半导体晶圆与前述热固型芯片接合薄膜一起进行切割,形成芯片状的半导体芯片的切割工序;
将前述半导体芯片与前述热固型芯片接合薄膜一起从前述带切割片的芯片接合薄膜拾取的拾取工序;以及
夹着前述热固型芯片接合薄膜,将前述半导体芯片芯片接合到被粘物上的芯片接合工序。
实施方式1-2的半导体装置的制造方法使用了带切割片的芯片接合薄膜,与此相对,实施方式1-1的半导体装置的制造方法单独使用了芯片接合薄膜,在这一点上两者存在不同,但其它方面是共通的。在实施方式1-1的半导体装置的制造方法中,如果准备芯片接合薄膜后进行将其与切割片贴合的工序,则其后可以与实施方式1-2的半导体装置的制造方法相同。因此,以下对实施方式1-2的半导体装置的制造方法进行说明。
首先,准备带切割片的芯片接合薄膜10、12(准备工序)。带切割片的芯片接合薄膜10、12可以适宜地剥离在芯片接合薄膜3、3’上任意设置的隔离膜,并如下使用。以下,边参照图1~3边以使用了带切割片的芯片接合薄膜10的情况为例进行说明。
首先,在带切割片的芯片接合薄膜10中的芯片接合薄膜3的半导体晶圆贴附部分3a上压接半导体晶圆4,使其粘接保持并固定(贴合工序)。本工序边利用压接辊等按压手段来按压边进行。对固定时的贴附温度没有特别限定,例如优选为40~90℃的范围内。
接着,进行半导体晶圆4的切割(切割工序)。由此,将半导体晶圆4切断成规定的尺寸而单片化,制造半导体芯片5。对切割的方法没有特别限定,例如可以从半导体晶圆4的电路面侧按照常规方法来进行。另外,在本工序中,例如可以进行切入直到带切割片的芯片接合薄膜10为止的、被称为全切(full cut)的切断方式等。作为本工序中使用的切割装置,没有特别限定,可以使用以往公知的装置。另外,半导体晶圆4被带切割片的芯片接合薄膜10所粘接固定,因此能够抑制芯片缺损、芯片飞散,并且能够抑制半导体晶圆4的破损。
接着,为了将粘接固定于带切割片的芯片接合薄膜10的半导体芯片5剥离而进行半导体芯片5的拾取(拾取工序)。作为拾取的方法,没有特别限定,可以采用以往公知的各种方法。例如可列举出:用针从带切割片的芯片接合薄膜10侧将各个半导体芯片5顶起,并用拾取装置拾取被顶起的半导体芯片5的方法等。
作为拾取条件,从防止破片的观点来看,针的顶起速度优选为5~100mm/秒、更优选为5~10mm/秒。
此处,在粘合剂层2为紫外线固化型的情况下,拾取在对该粘合剂层2照射紫外线后进行。由此,粘合剂层2对芯片接合薄膜3的粘合力降低,半导体芯片5的剥离变得容易。其结果,能够进行拾取而不会损伤半导体芯片5。对紫外线照射时的照射强度、照射时间等条件没有特别限定,适当根据需要进行设定即可。另外,作为用于紫外线照射的光源,可以使用公知的光源。需要说明的是,在预先对粘合剂层2照射紫外线而使其固化、再将该固化了的粘合剂层2与芯片接合薄膜贴合的情况下,此处的紫外线照射是不需要的。
接着,将所拾取的半导体芯片5夹着芯片接合薄膜3粘接固定于被粘物6(芯片接合工序)。作为被粘物6,可列举出引线框、TAB薄膜、基板或另行制作的半导体芯片等。被粘物6例如可以是容易变形的变形型被粘物,也可以是难以变形的非变形型被粘物(半导体晶圆等)。
作为前述基板,可以使用以往公知的基板。另外,作为前述引线框,可以使用Cu引线框、42合金引线框等金属引线框或玻璃环氧树脂(glass-epoxy)、BT(双马来酰亚胺-三嗪)、聚酰亚胺等制成的有机基板。但是,基板不限定于此,还包括能够将半导体芯片固定并与半导体芯片进行电连接而使用的电路基板。
接着,由于芯片接合薄膜3为热固型,因此通过加热固化而将半导体芯片5粘接固定于被粘物6,使其耐热强度提高(热固化工序)。可以在加热温度为80~200℃下进行、优选为100~175℃、更优选为100~140℃。另外,可以在加热时间为0.1~24小时下进行、优选为0.1~3小时、更优选为0.2~1小时。另外,加热固化可以在加压条件下进行。作为加压条件,优选在1~20kg/cm2的范围内、更优选在3~15kg/cm2的范围内。加压下的加热固化例如可以在填充有非活性气体的腔室内进行。需要说明的是,夹着芯片接合薄膜3而在基板等上粘接固定了半导体芯片5而得到的产物可以供于回流焊工序。
热固化后的芯片接合薄膜3的剪切粘接力相对于被粘物6优选为0.2MPa以上、更优选为0.2~10MPa。若芯片接合薄膜3的剪切粘接力至少为0.2MPa以上,则在进行引线接合工序时,不会因该工序中的超声波振动、加热而在芯片接合薄膜3与半导体芯片5或被粘物6的粘接面产生剪切变形。即,半导体芯片5不会因引线接合时的超声波振动而移动,由此防止引线接合的成功率降低。
接着,根据需要,如图3所示,将被粘物6的端子部(内部引线)的前端与半导体芯片5上的电极极板(未图示)用接合引线7进行电连接(引线接合工序)。作为前述接合引线7,例如可以使用金线、铝线或铜线等。关于进行引线接合时的温度,可以在为80~250℃、优选为80~220℃的范围内进行。另外,在其加热时间为数秒~数分钟下进行。线连接可以在加热为前述温度范围内的状态下通过将基于超声波的振动能量和基于施加加压的压接能量组合使用来进行。本工序可以在不进行芯片接合薄膜3的热固化的条件下实施。
接着,根据需要,如图3所示,利用封装树脂8来封装半导体芯片5(封装工序)。本工序是为了保护搭载于被粘物6的半导体芯片5、接合引线7而进行的。本工序可以通过利用模具对封装用树脂进行成型来进行。作为封装树脂8,例如使用环氧系的树脂。树脂封装时的加热温度通常在175℃下进行60~90秒钟,但加热条件不限定于此,例如可以在165~185℃下固化数分钟。由此,使封装树脂8固化并且夹着芯片接合薄膜3而使半导体芯片5与被粘物6固定。即,即使在不进行后述的后固化工序的情况下,也能够在本工序中利用芯片接合薄膜3进行固定,能够有助于减少制造工序数量和缩短半导体装置的制造周期。另外,在本封装工序中,也可以采用向片状的封装用片中包埋半导体芯片5的方法(例如,参照日本特开2013-7028号公报)。
接着,根据需要进行加热,使前述封装工序中未充分固化的封装树脂8完全地固化(后固化工序)。即使在封装工序中芯片接合薄膜3未完全热固化的情况下,在本工序中芯片接合薄膜3也能够与封装树脂8一同完全热固化。本工序中的加热温度因封装树脂的种类而异,例如为165~185℃的范围内,加热时间为0.5~8小时左右。
需要说明的是,也可以在利用芯片接合工序进行预固定后,进行引线接合而不经由基于芯片接合薄膜3的加热处理的热固化工序,进而将半导体芯片5用封装树脂8进行封装,并使该封装树脂8固化(后固化)。此时,芯片接合薄膜3的预固定时的剪切粘接力相对于被粘物6优选为0.2MPa以上、更优选为0.2~10MPa。若芯片接合薄膜3的预固定时的剪切粘接力至少为0.2MPa以上,则即使不经由加热工序地进行引线接合工序,也不会因该工序中的超声波振动、加热而在芯片接合薄膜3与半导体芯片5或被粘物6的粘接面产生剪切变形。即,半导体芯片不会因引线接合时的超声波振动而移动,由此来防止引线接合的成功率降低。需要说明的是,预固定是指如下状态:为了不对后续的工序造成影响,使该芯片接合薄膜3固化至未达到热固型芯片接合薄膜3的固化反应完全进行的状态的程度(制成半固化状态)而将半导体芯片5固定的状态。需要说明的是,在进行引线接合而不经由基于芯片接合薄膜3的加热处理的热固化工序的情况下,上述后固化的工序相当于本说明书中的热固化工序。
<<第二本发明>>
此处开始对第二本发明进行说明。
第二本发明要解决的课题
为了使芯片接合薄膜呈现高导热性,可以考虑大量填充导热性颗粒的方法。然而,导热性颗粒在粒度分布中显示单一峰时,无法形成紧密的填充结构,难以大量填充。
另一方面,在向芯片接合薄膜中填充导热性颗粒的状态下,由于导热性颗粒与树脂的相互作用,芯片接合薄膜的粘度变高,从而流动性降低,有时芯片接合薄膜无法充分地追随印刷电路板等基板的凹凸。芯片接合薄膜的凹凸追随性差时,芯片接合薄膜与基板之间产生空隙。空隙会使半导体装置的散热性降低。另外,在回流焊工序中,芯片接合薄膜容易因空隙而从被粘物上剥离。
第二本发明是鉴于前述问题点而作出的,其目的在于,提供能够大量填充导热性颗粒、且可得到良好的凹凸追随性和耐湿回流焊性的热固型芯片接合薄膜、使用了热固型芯片接合薄膜的带切割片的芯片接合薄膜、以及半导体装置的制造方法。
第二本发明涉及一种热固型芯片接合薄膜,其包含导热性颗粒,在上述导热性颗粒的粒度分布中,在不足2μm的粒径范围存在峰A、在2μm以上的粒径范围存在峰B,上述峰B的粒径相对于上述峰A的粒径的比为5~20,该热固型芯片接合薄膜在热固化后的导热系数为1W/m·K以上。
第二本发明中,由于能够在形成峰B的导热性颗粒之间(间隙中)填充形成峰A的导热性颗粒,因此能够大量填充导热性颗粒。另外,峰B的粒径相对于峰A的粒径的比为特定范围,因此能够得到良好的凹凸追随性和耐湿回流焊性。
上述导热性颗粒的导热系数优选为12W/m·K以上。由此,可得到优异的导热性。
在上述导热性颗粒的粒度分布中,优选的是,在0.3μm以上且不足2μm的粒径范围存在上述峰A。
在上述导热性颗粒的粒度分布中,优选的是,在2μm~20μm的粒径范围存在上述峰B。
上述导热性颗粒的平均粒径优选为1~10μm。由此,可得到更良好的凹凸追随性。
上述热固型芯片接合薄膜的厚度优选为50μm以下。
上述导热性颗粒的球形度优选为0.95以上。由此,导热性颗粒与树脂的接触面积小,能够提高通常的芯片接合温度(120℃~130℃)下的流动性。由此,可得到更良好的凹凸追随性。
上述导热性颗粒优选为选自由氢氧化铝颗粒、氧化锌颗粒、氮化铝颗粒、氮化硅颗粒、碳化硅颗粒、氧化镁颗粒以及氮化硼颗粒组成的组中的至少1种。它们容易得到导热性高、球形度高的颗粒。
第二本发明还涉及半导体装置的制造方法,其包括如下工序:准备上述热固型芯片接合薄膜的工序;以及,夹着上述热固型芯片接合薄膜,将半导体芯片芯片接合到被粘物上的工序。
第二本发明还涉及带切割片的芯片接合薄膜,其在切割片上层叠有上述热固型芯片接合薄膜,所述切割片在基材上层叠有粘合剂层。
第二本发明还涉及半导体装置的制造方法,其包括如下工序:准备上述带切割片的芯片接合薄膜的工序;将上述带切割片的芯片接合薄膜的上述热固型芯片接合薄膜与半导体晶圆的背面进行贴合的工序;将上述半导体晶圆与上述热固型芯片接合薄膜一起进行切割,形成芯片状的半导体芯片的工序;将上述半导体芯片与上述热固型芯片接合薄膜一起从上述带切割片的芯片接合薄膜拾取的工序;以及,夹着上述热固型芯片接合薄膜,将上述半导体芯片芯片接合到被粘物上的工序。
以下,示出实施方式2来详细说明第二本发明,但第二本发明不限定于此。
[实施方式2]
(带切割片的芯片接合薄膜)
对实施方式2的热固型芯片接合薄膜(以下也称为“芯片接合薄膜”)以及带切割片的芯片接合薄膜进行以下说明。实施方式2的芯片接合薄膜可列举出在以下说明的带切割片的芯片接合薄膜中未贴合切割片的状态的芯片接合薄膜。因此,以下对带切割片的芯片接合薄膜进行说明,关于芯片接合薄膜,在其中进行说明。
如图4所示,带切割片的芯片接合薄膜210具备在切割片11上层叠有热固型芯片接合薄膜203的构成。切割片11是在基材1上层叠粘合剂层2而构成的,芯片接合薄膜203设置在该粘合剂层2上。芯片接合薄膜203具备用于贴附工件的工件贴附部分203a和配置在工件贴附部分203a周边的周边部分203b。如图5所示,作为变形例,带切割片的芯片接合薄膜212可以仅在工件贴附部分具备芯片接合薄膜203’。
芯片接合薄膜203、203’在热固化后的导热系数为1W/m·K以上、优选为1.2W/m·K以上、更优选为1.5W/m·K以上。由于热固化后的导热系数为1W/m·K以上,因此使用芯片接合薄膜203、203’制造的半导体装置的散热性优异。需要说明的是,芯片接合薄膜203、203’在热固化后的导热系数越高越优选,但例如为20W/m·K以下。
“热固化后的导热系数”是指以130℃加热1小时、接着以175℃加热5小时后的导热系数。
芯片接合薄膜203、203’包含导热性颗粒。
导热性颗粒的导热系数优选为12W/m·K以上。对导热性颗粒的导热系数的上限没有特别限定,例如为400W/m·K以下。
需要说明的是,导热性颗粒的导热系数可以由利用X射线结构分析而得到的导热性颗粒的晶体结构来推测。
在导热性颗粒的粒度分布中,存在两个以上的峰。具体而言,在不足2μm的粒径范围存在峰A、在2μm以上的粒径范围存在峰B。在芯片接合薄膜203、203’中,在形成峰B的导热性颗粒之间填充有形成峰A的导热性颗粒。由此,能够使导热性颗粒大量填充化。
在导热性颗粒的粒度分布中,由于峰A存在于不足2μm的粒径范围,因此能够大量填充导热性颗粒。峰A优选存在于1μm以下的粒径范围。
峰A优选存在于0.3μm以上的粒径范围、更优选存在于0.5μm以上的粒径范围。为0.3μm以上时,可得到良好的凹凸追随性。
在导热性颗粒的粒度分布中,由于峰B存在于2μm以上的粒径范围,因此能够大量填充导热性颗粒。可得到良好的凹凸追随性。峰B优选存在于4μm以上的粒径范围。
峰B优选存在于20μm以下的粒径范围、更优选存在于12μm以下的粒径范围。为20μm以下时,能够使芯片接合薄膜203、203’薄型化,能够通过薄型化将来自芯片热有效地逸散至被粘物。
在导热性颗粒的粒度分布中,可以存在除了峰A和峰B以外的峰。
需要说明的是,导热性颗粒的粒度分布可以利用实施例中记载的方法来测定。
峰B的粒径相对于峰A的粒径的比(峰B的粒径/峰A的粒径)为5以上、优选为7以上。由于为5以上,因此能够使导热性颗粒大量填充化、可得到良好的凹凸追随性。峰B的粒径相对于峰A的粒径的比为20以下、优选为18以下、更优选为15以下。由于为20以下,因此可得到良好的耐湿回流焊性。
需要说明的是,在导热性颗粒的粒度分布中,要想存在两个以上的峰,配混平均粒径不同的两种以上的导热性颗粒即可。
导热性颗粒的平均粒径优选为1μm以上、更优选为1.5μm以上。由于为1μm以上,因此可得到良好的凹凸追随性。另外,导热性颗粒的平均粒径优选为10μm以下、更优选为8μm以下。由于为10μm以下,因此可得到良好的薄膜成型性。
需要说明的是,导热性颗粒的平均粒径可以利用实施例中记载的方法来测定。
导热性颗粒的比表面积优选为0.5m2/g以上、更优选为0.7m2/g以上。为0.5m2/g以上时,固化后的弹性模量变高、耐回流焊性优异。另外,导热性颗粒的比表面积优选为8m2/g以下、更优选为6.5m2/g以下。为8m2/g以下时,可得到良好的凹凸追随性。
需要说明的是,导热性颗粒的比表面积可以利用实施例中记载的方法来测定。
作为导热性颗粒的形状,没有特别限定,例如可以使用片状、针状、丝状、球状、鳞片状的颗粒,优选球形度为0.9以上的颗粒、更优选为0.95以上。由此,能够减小导热性颗粒与树脂的接触面积、可提高120℃~130℃下的流动性。需要说明的是,球形度越接近1,则表示越接近正球形。
需要说明的是,导热性颗粒的球形度可以利用下述方法来测定。
球形度的测定
将芯片接合薄膜放入坩埚中,在大气气氛下以700℃进行2小时的强热而使其灰化。利用SEM(电子扫描显微镜)对所得灰分拍摄照片,利用下式由所观察的颗粒的面积和周长算出球形度。需要说明的是,使用图像处理装置(Sysmex Corporation:FPIA-3000)对100个颗粒测定球形度。
(球形度)={4π×(面积)÷(周长)2}
从容易获取导热性高、球形度高的颗粒的观点来看,作为导热性颗粒,优选为氧化铝颗粒(导热系数:36W/m·K)、氧化锌颗粒(导热系数:54W/m·K)、氮化铝颗粒(导热系数:150W/m·K)、氮化硅颗粒(导热系数:27W/m·K)、碳化硅颗粒(导热系数:200W/m·K)、氧化镁颗粒(导热系数:59W/m·K)、氮化硼颗粒(导热系数:60W/m·K)等。尤其氧化铝颗粒为高导热系数,从分散性、获取容易性的方面来看是优选的。另外,氮化硼颗粒具有更高的导热系数,因此能够适宜地使用。
导热性颗粒优选利用硅烷偶联剂进行了处理(前处理)。由此,导热性颗粒的分散性变得良好,能够使导热性颗粒大量填充。
适宜的硅烷偶联剂如实施方式1中的说明。
作为利用硅烷偶联剂来处理导热性颗粒的方法,没有特别限定,可列举出:在溶剂中将导热性颗粒与硅烷偶联剂进行混合的湿法、在气相中对导热性颗粒和硅烷偶联剂进行处理的干法等。
对硅烷偶联剂的处理量没有特别限定,优选的是,相对于导热性颗粒100重量份,处理0.05~5重量份的硅烷偶联剂。
导热性颗粒的含量相对于芯片接合薄膜203、203’整体优选为75重量%以上、更优选为80重量%以上、进一步优选为85重量%以上。为75重量%以上时,使用芯片接合薄膜203、203’制造的半导体装置的散热性优异。另外,导热性颗粒的含量越多越优选,但从制膜性的观点出发,例如为93重量%以下。
芯片接合薄膜203、203’优选包含热固性树脂、热塑性树脂等树脂成分。
作为热固性树脂,可列举出酚醛树脂、氨基树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、硅树脂或者热固性聚酰亚胺树脂等。这些树脂可以单独使用或组合两种以上使用。特别优选包含腐蚀半导体芯片的离子性杂质等较少的环氧树脂。另外,作为环氧树脂的固化剂,优选为酚醛树脂。
环氧树脂只要是作为芯片接合用途的粘接剂而通常使用的树脂就没有特别限定,例如可以使用双酚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(苯基羟基)乙烷(Tetraphenylolethane)型等二官能环氧树脂、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缩水甘油胺型等环氧树脂。它们可以单独使用或组合两种以上使用。在这些环氧树脂之中,特别优选为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(苯基羟基)乙烷型环氧树脂。这是因为,这些环氧树脂富有与作为固化剂的酚醛树脂的反应性,耐热性等优异。
从可提高120℃~130℃下的流动性的方面出发,优选在室温下为液态的环氧树脂。
本说明书中,液态是指25℃下的粘度不足5000Pa·s。需要说明的是,粘度可以使用Thermo Fisher Scientific K.K.制造的型号HAAKE Roto VISCO1进行测定。
从可提高120℃~130℃下的流动性的方面出发,环氧树脂的软化点优选为100℃以下。
需要说明的是,环氧树脂的软化点可以通过JISK7234-1986中规定的环球法来测定。
进而,酚醛树脂作为环氧树脂的固化剂而发挥作用,例如可列举出苯酚酚醛清漆树脂、苯酚芳烷基树脂、甲酚酚醛清漆树脂、叔丁基苯酚酚醛清漆树脂、壬基苯酚酚醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂;甲阶酚醛型酚醛树脂、聚对氧苯乙烯等聚氧苯乙烯等。它们可以单独使用或组合两种以上使用。在这些酚醛树脂之中,特别优选苯酚酚醛清漆树脂、苯酚芳烷基树脂。这是因为能够提高半导体装置的连接可靠性。
从可提高120℃~130℃下的流动性的方面出发,酚醛树脂的软化点优选为100℃以下、更优选为80℃以下。
需要说明的是,酚醛树脂的软化点可以通过JIS K6910-2007中规定的环球法来测定。
关于环氧树脂与酚醛树脂的配混比率,例如,适宜的是,以酚醛树脂中的羟基相对于环氧树脂成分中的环氧基1当量为0.5~2.0当量的方式进行配混。更适合为0.8~1.2当量。即,这是因为,两者的配混比率偏离前述范围时,不会进行充分的固化反应,环氧树脂固化物的特性容易劣化。
作为热塑性树脂,可列举出天然橡胶、丁基橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、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、丙烯酸类树脂、PET、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组合两种以上使用。在这些热塑性树脂之中,特别优选离子性杂质少、耐热性高、能够确保半导体芯片的可靠性的丙烯酸类树脂。
适宜的丙烯酸类树脂如实施方式1中的说明。
树脂成分的含量相对于芯片接合薄膜203、203’整体优选为7重量%以上。树脂成分的含量相对于芯片接合薄膜203、203’整体优选为25重量%以下、更优选为20重量%以下、进一步优选为15重量%以下。
作为树脂成分(热固性树脂与热塑性树脂的合计量)中的热固性树脂的配混比率,只要是在规定条件下加热时芯片接合薄膜203、203’会发挥作为热固型的功能的程度,就没有特别限定,从可提高120℃~130℃下的流动性的方面出发,优选为75~99重量%的范围内、更优选为85~98重量%的范围内。
作为树脂成分中的热塑性树脂的配混比率,从可提高120℃~130℃下的流动性的方面出发,优选为1~25重量%的范围内、更优选为2~15重量%的范围内。
芯片接合薄膜203、203’优选包含固化催化剂。由此,能够促进环氧树脂与酚醛树脂等固化剂的热固化。作为固化催化剂,没有特别限定,例如可列举出四苯基硼四苯基鏻(商品名:TPP-K)、四(对甲苯基硼)四苯基鏻(商品名:TPP-MK)、三苯基膦三苯基硼烷(商品名:TPP-S)等磷-硼系固化催化剂(均为北兴化学工业株式会社制)。其中,从潜伏性优异因而在室温下的保存稳定性良好的观点出发,优选为四(对甲苯基硼)四苯基鏻。
固化催化剂的含量可以适当设定,相对于热固性树脂100重量份,优选为0.1~3重量份、更优选为0.5~2重量份。
在预先使芯片接合薄膜203、203’进行某种程度的交联的情况下,在制作时,预先添加与聚合物的分子链末端的官能团等发生反应的多官能性化合物来作为交联剂即可。由此,能够提高在高温下的粘接特性,实现耐热性的改善。
适合的交联剂如实施方式1中的说明。
另外,芯片接合薄膜203、203’中,根据其用途可以适当配混除了导热性颗粒以外的填料。填料的配混能够调节弹性模量等。填料的具体例如实施方式1中的说明。
需要说明的是,芯片接合薄膜203、203’中,除了填料以外,还可以根据需要适当地配混其它添加剂。其它添加剂的具体例如实施方式1中的说明。
对芯片接合薄膜203、203’的层叠结构没有特别限定,例如可列举出:仅由粘接剂层单层形成的结构;在芯材料的单面或两面形成有粘接剂层的多层结构等。作为芯材料,可列举出薄膜(例如聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜、聚碳酸酯薄膜等)、用玻璃纤维、塑料制无纺纤维进行了强化的树脂基板、硅基板或玻璃基板等。
对芯片接合薄膜203、203’的厚度(在层叠体的情况下为总厚度)没有特别限定,优选为1μm以上、更优选为5μm以上、进一步优选为10μm以上。另外,芯片接合薄膜203、203’的厚度优选为200μm以下、更优选为150μm以下、进一步优选为100μm以下、特别优选为50μm以下。
相对于基材1、粘合剂层2、芯片接合薄膜203、203’,出于防止其粘接时和剥离时等产生静电、由此使半导体晶圆等带电而导致电路被破坏等目的,可以使前述带切割片的芯片接合薄膜210、212具备抗静电功能。赋予抗静电功能可以通过如下的适当的方式来进行:向基材1、粘合剂层2、芯片接合薄膜203、203’中添加抗静电剂、导电性物质的方法;向基材1附设由电荷转移络合物、金属膜等制成的导电层等。这些方式中,优选不易产生有可能使半导体晶圆变质的杂质离子的方式。作为出于赋予导电性、提高导电性等目的而配混的导电性物质(导电填料),可列举出:银、铝、金、铜、镍、导电性合金等的球状、针状、片状的金属粉、无定形碳黑、石墨等。
前述带切割片的芯片接合薄膜210、212的芯片接合薄膜203、203’优选受到隔离膜的保护(未图示)。隔离膜具有作为保护芯片接合薄膜203、203’直至供于实用的保护材料的功能。另外,隔离膜进一步可以用作向粘合剂层2转印芯片接合薄膜203、203’时的支撑基材。隔离膜在向带切割片的芯片接合薄膜210、212的芯片接合薄膜203、203’上贴合工件时被剥离。作为隔离膜,也可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯、聚丙烯、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布的塑料薄膜、纸等。
带切割片的芯片接合薄膜210、212可以利用实施方式1中说明的方法等来制造。
在实施方式2中,可以利用与实施方式1相同的方法来制造半导体装置。
<<第三本发明>>
此处开始对第三本发明进行说明。
第三本发明要解决的课题
在半导体装置中,高频设备(RF设备)的发热量尤其大,散热性重要。
另一方面,有时对高频设备等半导体装置要求满足吸湿回流焊试验的Moisture Sensitivity Levels(MSL,潮湿敏感度等级)1的可靠性。然而,以往的芯片接合薄膜对引线框的密合性不高,有时在芯片接合薄膜与引线框之间产生剥离,对于可靠性还有改善的余地。
第三本发明是鉴于前述问题点而作出的,其目的在于,提供可得到散热性高、可靠性优异的半导体装置的热固型芯片接合薄膜、使用了热固型芯片接合薄膜的带切割片的芯片接合薄膜、以及半导体装置的制造方法。
本申请发明人等为了解决前述以往的问题点而对热固型芯片接合薄膜进行了研究。其结果发现,通过采用下述的技术方案,能够得到散热性高、可靠性优异的半导体装置,从而完成了第三本发明。
第三本发明涉及一种热固型芯片接合薄膜,其包含导热性颗粒,上述导热性颗粒的含量相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上,使该热固型芯片接合薄膜固化而得到的固化物的玻璃化转变温度以下的线膨胀系数为5ppm/K~50ppm/K,上述固化物的超过玻璃化转变温度的温度下的线膨胀系数为150ppm/K以下。
第三本发明中,通过配混较多导热性颗粒,将固化物的玻璃化转变温度以下的线膨胀系数调整至5ppm/K~50ppm/K,并将固化物的超过玻璃化转变温度的温度下的线膨胀系数调整至150ppm/K以下。在第三本发明的热固型芯片接合薄膜中,由于玻璃化转变温度以下的线膨胀系数以及超过玻璃化转变温度的温度下的线膨胀系数接近于引线框的主成分即铜的线膨胀系数16.8ppm/K,因此在进行高温(例如260℃)加热的回流焊工序中能够抑制由线膨胀的差异引起的应力的产生,可得到可靠性优异的半导体装置。
第三本发明的热固型芯片接合薄膜优选的是,上述导热性颗粒的导热系数为12W/m·K以上。
第三本发明的热固型芯片接合薄膜优选的是,上述固化物的260℃下的储能模量(E’)为1GPa以下。
第三本发明还涉及半导体装置的制造方法,其包括如下工序:准备上述热固型芯片接合薄膜的工序;以及,夹着上述热固型芯片接合薄膜,将半导体芯片芯片接合到被粘物上的工序。
第三本发明还涉及带切割片的芯片接合薄膜,其在切割片上层叠有上述热固型芯片接合薄膜,所述切割片在基材上层叠有粘合剂层。
第三本发明还涉及半导体装置的制造方法,其包括如下工序:准备上述带切割片的芯片接合薄膜的工序;将上述带切割片的芯片接合薄膜的上述热固型芯片接合薄膜与半导体晶圆的背面进行贴合的工序;将上述半导体晶圆与上述热固型芯片接合薄膜一起进行切割,形成芯片状的半导体芯片的工序;将上述半导体芯片与上述热固型芯片接合薄膜一起从上述带切割片的芯片接合薄膜拾取的工序;以及,夹着上述热固型芯片接合薄膜,将上述半导体芯片芯片接合到被粘物上的工序。
以下,示出实施方式3来详细说明第三本发明,但第三本发明不限定于此。
[实施方式3]
(带切割片的芯片接合薄膜)
对实施方式3的热固型芯片接合薄膜(以下也称为“芯片接合薄膜”)以及带切割片的芯片接合薄膜进行以下说明。实施方式3的芯片接合薄膜可列举出在以下说明的带切割片的芯片接合薄膜中未贴合切割片的状态的芯片接合薄膜。因此,以下对带切割片的芯片接合薄膜进行说明,关于芯片接合薄膜,在其中进行说明。
如图6所示,带切割片的芯片接合薄膜310具备在切割片11上层叠有热固型芯片接合薄膜303的构成。切割片11是在基材1上层叠粘合剂层2而构成的,芯片接合薄膜303设置在该粘合剂层2上。芯片接合薄膜303具备用于贴附工件的工件贴附部分303a和配置在工件贴附部分303a周边的周边部分303b。如图7所示,作为变形例,带切割片的芯片接合薄膜312可以仅在工件贴附部分具备芯片接合薄膜303’。
使芯片接合薄膜303、303’固化而得到的固化物的玻璃化转变温度以下的线膨胀系数为5ppm/K以上。由于为5ppm/K以上,因此在回流焊工序中,能够抑制由芯片接合薄膜303、303’的线膨胀与引线框等被粘物的线膨胀的差异引起的应力的产生,可得到可靠性优异的半导体装置。固化物的玻璃化转变温度以下的线膨胀系数优选为10ppm/K以上。另一方面,固化物的玻璃化转变温度以下的线膨胀系数为50ppm/K以下。由于为50ppm/K以下,因此在回流焊工序中,能够抑制由芯片接合薄膜303、303’的线膨胀与引线框等被粘物的线膨胀的差异引起的应力的产生,可得到可靠性优异的半导体装置。固化物的玻璃化转变温度以下的线膨胀系数优选为40ppm/K以下。
使芯片接合薄膜303、303’固化而得到的固化物的超过玻璃化转变温度的温度下的线膨胀系数为150ppm/K以下。由于为150ppm/K以下,因此在回流焊工序中,能够抑制由芯片接合薄膜303、303’的线膨胀与引线框等被粘物的线膨胀的差异引起的应力的产生,可得到可靠性优异的半导体装置。固化物的超过玻璃化转变温度的温度下的线膨胀系数优选为140ppm/K以下、更优选为120ppm/K以下。
另一方面,对固化物的超过玻璃化转变温度的温度下的线膨胀系数的下限没有特别限定,例如为5ppm/K以上。为5ppm/K以上时,在回流焊工序中,能够抑制由芯片接合薄膜303、303’的线膨胀与引线框等被粘物的线膨胀的差异引起的应力的产生,可得到可靠性优异的半导体装置。
“固化物”是指以130℃加热1小时、接着以175℃加热5小时而得到的固化物。需要说明的是,线膨胀系数可以利用实施例中记载的方法来测定。
固化物的线膨胀系数可以通过导热性颗粒的含量等来控制。例如,通过增加导热性颗粒的含量,可以降低线膨胀系数。
使芯片接合薄膜303、303’固化而得到的固化物的玻璃化转变温度优选为80℃以上。为80℃以上时,能够抑制半导体装置的通常使用温度范围和热循环可靠性试验的温度范围内的急剧的物性变化。另一方面,对固化物的玻璃化转变温度没有特别限定,例如为200℃以下、优选为120℃以下。
需要说明的是,固化物的玻璃化转变温度可以利用实施例中记载的方法来测定。
固化物的玻璃化转变温度可以通过基于热固性树脂(例如环氧树脂、酚醛树脂)的官能团的交联密度等来控制。例如通过使用分子中的官能团数量多的热固性树脂,能够提高玻璃化转变温度。
使芯片接合薄膜303、303’固化而得到的固化物的260℃下的储能模量(E’)优选为1GPa以下。为1GPa以下时,应力缓和性优异,能够缓和在热变化时半导体装置中产生的内部应力,不易从被粘物产生剥离。固化物的260℃下的储能模量优选为1MPa以上。为1MPa以上时,难以产生高温下的内聚失效、耐回流焊性优异。
需要说明的是,固化物的储能模量可以利用实施例中记载的方法来测定。
芯片接合薄膜303、303’的130℃下的熔融粘度优选为300Pa·s以下、更优选为280Pa·s以下、进一步优选为250Pa·s以下。为300Pa·s以下时,在通常的芯片接合温度(120℃~130℃)下的流动性高、能够追随印刷电路板等被粘物的凹凸、能够抑制空隙的产生。另外,130℃下的熔融粘度优选为10Pa·s以上、更优选为20Pa·s以上、进一步优选为50Pa·s以上。为10Pa·s以上时,能够维持薄膜的形状。
需要说明的是,130℃下的熔融粘度是指作为测定条件而将剪切速率设为5秒-1而得到的值。
芯片接合薄膜303、303’的130℃下的熔融粘度可以通过导热性颗粒的平均粒径、环氧树脂的软化点、酚醛树脂的软化点等来控制。例如,通过将导热性颗粒的平均粒径设定为较大、使环氧树脂的软化点降低、使酚醛树脂的软化点降低,能够降低130℃下的熔融粘度。
芯片接合薄膜303、303’在热固化后的导热系数优选为1W/m·K以上、更优选为1.2W/m·K以上、进一步优选为1.5W/m·K以上。由于热固化后的导热系数为1W/m·K以上,因此使用芯片接合薄膜303、303’制造的半导体装置的散热性优异。需要说明的是,芯片接合薄膜303、303’在热固化后的导热系数越高越优选,例如为20W/m·K以下。
“热固化后的导热系数”是指以130℃加热1小时、接着以175℃加热5小时后的导热系数。
芯片接合薄膜303、303’包含导热性颗粒。
导热性颗粒的导热系数优选为12W/m·K以上、更优选为20W/m·K以上。对导热性颗粒的导热系数的上限没有特别限定,例如为400W/m·K以下、优选为50W/m·K以下。
需要说明的是,导热性颗粒的导热系数可以由利用X射线结构分析而得到的导热性颗粒的晶体结构来推测。
导热性颗粒的平均粒径为3μm以上、优选为3.5μm以上。由于为3μm以上,因此可提高120℃~130℃下的流动性。另外,导热性颗粒的平均粒径为7μm以下、优选为6μm以下。由于为7μm以下,因此可得到良好的薄膜成型性。
需要说明的是,导热性颗粒的平均粒径可以利用实施例中记载的方法来测定。
在导热性颗粒的粒度分布中,优选存在两个以上的峰。具体而言,优选的是,在0.2~0.8μm的粒径范围存在第一峰、在3~15μm的粒径范围存在第二峰。由此,能够在形成第二峰的导热性颗粒之间(间隙中)填充形成第一峰的导热性颗粒,因此能够大量填充导热性颗粒。
第一峰的粒径不足0.2μm时,存在芯片接合薄膜303、303’的粘度变高、无法追随被粘物的凹凸的倾向。第一峰的粒径超过0.8μm时,存在导热性颗粒的大量填充化变得困难的倾向。
另外,第二峰的粒径不足3μm时,存在导热性颗粒的大量填充化变得困难的倾向。另外,存在芯片接合薄膜303、303’的粘度变得过高、无法追随被粘物的凹凸的倾向。第二峰的粒径超过15μm时,芯片接合薄膜303、303’的薄膜化变得困难。
需要说明的是,在导热性颗粒的粒度分布中,要想存在两个以上的峰,配混平均粒径不同的两种以上的导热性颗粒即可。
作为导热性颗粒的形状,没有特别限定,例如可以使用片状、针状、丝状、球状、鳞片状的颗粒,优选球形度为0.9以上的颗粒、更优选为0.95以上。由此,能够减小导热性颗粒与树脂的接触面积、能够提高120℃~130℃下的流动性。需要说明的是,球形度越接近1,则表示越接近正球形。
需要说明的是,导热性颗粒的球形度可以利用下述方法来测定。
球形度的测定
将芯片接合薄膜放入坩埚中,在大气气氛下以700℃进行2小时的强热而使其灰化。利用SEM对所得灰分拍摄照片,利用下式由所观察的颗粒的面积和周长算出球形度。需要说明的是,使用图像处理装置(Sysmex Corporation:FPIA-3000)对100个颗粒测定球形度。
(球形度)={4π×(面积)÷(周长)2}
从容易获取导热性高、球形度高的颗粒的观点来看,作为导热性颗粒,优选为氧化铝颗粒(导热系数:36W/m·K)、氧化锌颗粒(导热系数:54W/m·K)、氮化铝颗粒(导热系数:150W/m·K)、氮化硅颗粒(导热系数:27W/m·K)、碳化硅颗粒(导热系数:200W/m·K)、氧化镁颗粒(导热系数:59W/m·K)、氮化硼颗粒(导热系数:60W/m·K)等。尤其氧化铝颗粒为高导热系数,从分散性、获取容易性的方面来看是优选的。另外,氮化硼颗粒具有更高的导热系数,因此能够适宜地使用。
导热性颗粒优选利用硅烷偶联剂进行了处理(前处理)。由此,导热性颗粒的分散性变得良好、能够使导热性颗粒大量填充化。
适宜的硅烷偶联剂如实施方式1中说明的那样。
作为利用硅烷偶联剂来处理导热性颗粒的方法,没有特别限定,可列举出在溶剂中将导热性颗粒与硅烷偶联剂进行混合的湿法、在气相中对导热性颗粒和硅烷偶联剂进行处理的干法等。
对硅烷偶联剂的处理量没有特别限定,优选的是,相对于导热性颗粒100重量份,处理0.05~5重量份的硅烷偶联剂。
导热性颗粒的含量相对于芯片接合薄膜303、303’整体为75重量%以上、优选为80重量%以上、更优选为85重量%以上。由于为75重量%以上,因此使用芯片接合薄膜303、303’制造的半导体装置的散热性优异。能够容易地将固化物的玻璃化转变温度以下的线膨胀系数调节为5ppm/K~30ppm/K,并且能够容易地将固化物的超过玻璃化转变温度的温度下的线膨胀系数调节为100ppm/K以下。另外,导热性颗粒的含量越多越优选,但从制膜性的观点出发,例如为93重量%以下。
芯片接合薄膜303、303’优选包含热固性树脂、热塑性树脂等树脂成分。
作为热固性树脂,可列举出酚醛树脂、氨基树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、硅树脂或热固性聚酰亚胺树脂等。这些树脂可以单独使用或组合两种以上使用。特别优选腐蚀半导体芯片的离子性杂质等的含量少的环氧树脂。另外,作为环氧树脂的固化剂,优选酚醛树脂。
环氧树脂只要是通常用作芯片接合用途的粘接剂的树脂就没有特别限定,例如可以使用双酚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(苯基羟基)乙烷型等二官能环氧树脂、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缩水甘油胺型等环氧树脂。它们可以单独使用或组合两种以上使用。在这些环氧树脂之中,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(苯基羟基)乙烷型环氧树脂。这是因为,这些环氧树脂富有与作为固化剂的酚醛树脂的反应性,耐热性等优异。
另外,从在常温下柔软且对芯片接合薄膜303、303’赋予可挠性的方面出发,优选双酚A环氧树脂。从高耐热性且耐化学试剂性优异、在室温下柔软且对芯片接合薄膜303、303’赋予可挠性的方面出发,优选双酚F型环氧树脂。
从可提高120℃~130℃下的流动性的方面出发,优选在室温下为液态的环氧树脂。
在本说明书中,液态是指25℃下的粘度不足5000Pa·s。需要说明的是,粘度可以使用Thermo Fisher Scientific K.K.制造的型号HAAKE Roto VISCO1进行测定。
从可提高120℃~130℃下的流动性的方面出发,环氧树脂的软化点优选为100℃以下、更优选为80℃以下。进一步优选为70℃以下。
需要说明的是,环氧树脂的软化点可以通过JIS K7234-1986中规定的环球法来测定。
芯片接合薄膜303、303’含有在室温下为液态的环氧树脂时,优选还含有软化点为40℃~100℃的环氧树脂。由此,可得到抑制在室温下的粘合性且操作性良好的芯片接合薄膜303、303’。
芯片接合薄膜303、303’含有在室温下为液态的环氧树脂和软化点为40℃~100℃的环氧树脂时,室温下为液态的环氧树脂的含量在环氧树脂100重量%中优选为10重量%以上、更优选为20重量%以上。另外,室温下为液态的环氧树脂的含量在环氧树脂100重量%中优选为80重量%以下、更优选为70重量%以下。
进而,酚醛树脂作为环氧树脂的固化剂而起作用,例如可列举出苯酚酚醛清漆树脂、苯酚芳烷基树脂、甲酚酚醛清漆树脂、叔丁基苯酚酚醛清漆树脂、壬基苯酚酚醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂;甲阶酚醛型酚醛树脂、聚对氧苯乙烯等聚氧苯乙烯等。它们可以单独使用或组合两种以上使用。在这些酚醛树脂之中,特别优选苯酚酚醛清漆树脂、苯酚芳烷基树脂。这是因为能够提高半导体装置的连接可靠性。
从可提高120℃~130℃下的流动性的方面出发,酚醛树脂的软化点优选为100℃以下、更优选为80℃以下。
需要说明的是,酚醛树脂的软化点可以通过JIS K6910-2007中规定的环球法来测定。
关于环氧树脂与酚醛树脂的配混比率,例如,适宜的是,以酚醛树脂中的羟基相对于环氧树脂成分中的环氧基1当量为0.5~2.0当量的方式进行配混。更适合为0.8~1.2当量。即,这是因为,两者的配混比率偏离前述范围时,不会进行充分的固化反应,环氧树脂固化物的特性容易劣化。
作为热塑性树脂,可列举出天然橡胶、丁基橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、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、丙烯酸类树脂、PET、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组合两种以上使用。这些热塑性树脂之中,特别优选离子性杂质少、耐热性高、能够确保半导体芯片的可靠性的丙烯酸类树脂。
适宜的丙烯酸类树脂如实施方式1中的说明。
树脂成分的含量相对于芯片接合薄膜303、303’整体优选为7重量%以上。树脂成分的含量相对于芯片接合薄膜303、303’整体优选为25重量%以下、更优选为20重量%以下、进一步优选为15重量%以下。
作为树脂成分(热固性树脂与热塑性树脂的合计量)中的热固性树脂的配混比率,只要是在规定条件下加热时芯片接合薄膜303、303’会发挥作为热固型的功能的程度,就没有特别限定,从可提高120℃~130℃下的流动性的方面出发,优选为75~99重量%的范围内、更优选为85~98重量%的范围内。
作为树脂成分中的热塑性树脂的配混比率,从可提高120℃~130℃下的流动性的方面出发,优选为1~25重量%的范围内、更优选为2~15重量%的范围内。
芯片接合薄膜303、303’优选包含固化促进催化剂。由此,能够促进环氧树脂与酚醛树脂等固化剂的热固化。作为固化催化剂,没有特别限定,例如,作为磷-硼系固化催化剂,可列举出四苯基硼四苯基鏻(商品名:TPP-K)、四(对甲苯基硼)四苯基鏻(商品名:TPP-MK)、三苯基膦三苯基硼烷(商品名:TPP-S)等(均为北兴化学工业株式会社制)。作为咪唑系固化促进剂(咪唑系固化促进催化剂),可列举出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式会社制)。其中,从反应性高、固化反应在短时间内推进的观点出发,优选为2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑。
固化催化剂的含量可以适当设定,相对于热固性树脂100重量份,优选为0.1~3重量份、更优选为0.5~2重量份。
在预先使芯片接合薄膜303、303’进行某种程度的交联的情况下,在制作时,预先添加与聚合物的分子链末端的官能团等发生反应的多官能性化合物来作为交联剂即可。由此,能够提高在高温下的粘接特性,实现耐热性的改善。
适宜的交联剂如实施方式1中的说明。
另外,在芯片接合薄膜303、303’中,根据其用途可以适当配混除了导热性颗粒以外的填料。填料的配混能够调节弹性模量等。填料的具体例如实施方式1中的说明。
需要说明的是,在芯片接合薄膜303、303’中,除了填料以外,还可以根据需要适当地配混其它添加剂。其它添加剂的具体例如实施方式1中的说明。
对芯片接合薄膜303、303’的层叠结构没有特别限定,例如可列举出:仅由粘接剂层单层形成的结构;在芯材料的单面或两面形成有粘接剂层的多层结构等。作为芯材料,可列举出薄膜(例如,聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜、聚碳酸酯薄膜等)、用玻璃纤维、塑料制无纺纤维进行了强化的树脂基板、硅基板或玻璃基板等。
对芯片接合薄膜303、303’的厚度(在层叠体的情况下为总厚度)没有特别限定,优选为1μm以上、更优选为5μm以上、进一步优选为10μm以上。另外,芯片接合薄膜303、303’的厚度优选为200μm以下、更优选为150μm以下、进一步优选为100μm以下、特别优选为50μm以下。
相对于基材1、粘合剂层2、芯片接合薄膜303、303’,为了防止其粘接时和剥离时等产生静电、由此使半导体晶圆等带电而导致电路被破坏等,可以使前述带切割片的芯片接合薄膜310、312具备抗静电功能。赋予抗静电功能可以通过如下的适当的方式来进行:向基材1、粘合剂层2、芯片接合薄膜303、303’中添加抗静电剂、导电性物质的方法;向基材1附设由电荷转移络合物、金属膜等制成的导电层等。这些方式中,优选不易产生有可能使半导体晶圆变质的杂质离子的方式。作为出于赋予导电性、提高导电性等目的而配混的导电性物质(导电填料),可列举出银、铝、金、铜、镍、导电性合金等的球状、针状、片状的金属粉、无定形碳黑、石墨等。
前述带切割片的芯片接合薄膜310、312的芯片接合薄膜303、303’优选受到隔离膜的保护(未图示)。隔离膜具有作为保护芯片接合薄膜303、303’直至供于实用的保护材料的功能。另外,隔离膜进一步可以用作向粘合剂层2转印芯片接合薄膜303、303’时的支撑基材。隔离膜在向带切割片的芯片接合薄膜310、312的芯片接合薄膜303、303’上贴合工件时被剥离。作为隔离膜,也可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯、聚丙烯、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布的塑料薄膜、纸等。
带切割片的芯片接合薄膜310、312可以利用实施方式1中说明的方法等来制造。
实施方式3中,可以利用与实施方式1相同的方法来制造半导体装置。
<<第四本发明>>
此处开始对第四本发明进行说明。
第四本发明要解决的课题
为了使芯片接合薄膜为高导热性,需要大量填充地配混高导热性的导热性颗粒。然而,在芯片接合薄膜中大量填充导热性颗粒的状态下,芯片接合薄膜的表面凹凸变大。因此,存在如下问题:从层叠在切割片上的状态进行剥离时的剥离力局部地变大或变小,不稳定。
第四本发明是鉴于前述问题点而进行的,其目的在于,提供大量填充地配混导热性颗粒并且能够降低表面的凹凸、使从层叠在切割片上的状态进行剥离时的剥离力稳定的热固型芯片接合薄膜、以及具有该热固型芯片接合薄膜的带切割片的芯片接合薄膜。
另外,提供该热固型芯片接合薄膜的制造方法、以及使用了该带切割片的芯片接合薄膜的半导体装置的制造方法。
本申请发明人等为了解决前述以往的问题点而对热固型芯片接合薄膜进行了研究。其结果发现,通过采用下述的技术方案,能够使从层叠在切割片上的状态进行剥离时的剥离力稳定,从而完成了第四本发明。
即,第四本发明的热固型芯片接合薄膜的特征在于,
其含有相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上的导热系数为12W/m·K以上的导热性颗粒,
一个面的表面粗糙度Ra为200nm以下。
根据前述技术方案,由于含有相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上的导热系数为12W/m·K以上的导热性颗粒,因此具有高导热性。
另外,由于一个面的表面粗糙度Ra为200nm以下,因此,将该面作为贴合面而贴合在切割片上时,能够使从该切割片上剥离时的剥离力稳定。其结果,剥离力局部地变小,能够抑制产生翘起等,例如能够防止切割时水侵入到切割片与热固型芯片接合薄膜之间。
前述技术方案中,优选的是,80℃下的熔融粘度为10000Pa·s以下。
80℃下的熔融粘度为10000Pa·s以下时,能够在切割片的可耐受温度(例如90℃以下)的范围内贴合于切割片。
另外,第四本发明的带切割片的芯片接合薄膜的特征在于,前述热固型芯片接合薄膜与切割片是以表面粗糙度Ra为前述的一个面作为贴合面而层叠的。
根据前述技术方案,由于热固型芯片接合薄膜与切割片是以前述一个面作为贴合面而层叠的,因此能够使从前述切割片上剥离前述热固型芯片接合薄膜时的剥离力稳定。
另外,第四本发明的热固型芯片接合薄膜的制造方法的特征在于,
其为制造前述所述的热固型芯片接合薄膜的方法,包括如下工序:
将用于形成热固型芯片接合薄膜的粘接剂组合物溶液涂覆在第一隔离膜上形成涂覆膜的工序;以及
在前述涂覆膜上重叠第二隔离膜,在温度40℃~100℃且压力0.1Pa~1.0Pa的条件下,在速度1~20m/分钟的范围内,用前述第一隔离膜与前述第二隔离膜夹持前述涂覆膜并保持,形成热固型芯片接合薄膜的工序。
根据前述技术方案,在温度40℃~100℃且压力0.1Pa~1.0Pa的条件下,在速度1~20m/分钟的范围内,用前述第一隔离膜与前述第二隔离膜夹持前述涂覆膜并保持,形成热固型芯片接合薄膜。因此,前述涂覆膜在第一隔离膜与第二隔离膜之间进行平坦化。其结果,即使含有相对于热固型芯片接合薄膜整体多至75重量%以上的导热系数为12W/m·K以上的导热性颗粒,也能够制造表面的凹凸少、至少一个面具有表面粗糙度Ra为200nm以下的面的热固型芯片接合薄膜。
另外,第四本发明的半导体装置的制造方法的特征在于,其包括如下工序:
准备前述所述的带切割片的芯片接合薄膜的工序;
将前述带切割片的芯片接合薄膜的热固型芯片接合薄膜与半导体晶圆的背面进行贴合的贴合工序;
将前述半导体晶圆与前述热固型芯片接合薄膜一起进行切割,形成芯片状的半导体芯片的切割工序;
将前述半导体芯片与前述热固型芯片接合薄膜一起从前述带切割片的芯片接合薄膜拾取的拾取工序;以及
夹着前述热固型芯片接合薄膜,将前述半导体芯片芯片接合到被粘物上的芯片接合工序。
前述带切割片的芯片接合薄膜是将热固型芯片接合薄膜与切割片以前述一个面作为贴合面而层叠的,因此,能够使从前述切割片上剥离前述热固型芯片接合薄膜时的剥离力稳定。因此,能够稳定地进行前述拾取工序。
以下,示出实施方式4来详细说明第四本发明,但第四本发明不限定于此。
[实施方式4]
(带切割片的芯片接合薄膜)
对实施方式4的热固型芯片接合薄膜(以下,也称为“芯片接合薄膜“)以及带切割片的芯片接合薄膜,进行以下说明。实施方式4的芯片接合薄膜可列举出在以下说明的带切割片的芯片接合薄膜中未贴合切割片的状态的芯片接合薄膜。因此,以下对带切割片的芯片接合薄膜进行说明,关于芯片接合薄膜,在其中进行说明。
如图8所示,带切割片的芯片接合薄膜410具备在切割片11上层叠有芯片接合薄膜403的构成。切割片11是在基材1上层叠粘合剂层2而构成的,芯片接合薄膜403设置在该粘合剂层2上。芯片接合薄膜403具备用于贴附工件的工件贴附部分403a和配置在工件贴附部分403a的周边的周边部分403b。如图9所示,作为变形例,带切割片的芯片接合薄膜412也可以仅在工件贴附部分具备芯片接合薄膜403’。
芯片接合薄膜403、403’含有相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上的导热系数为12W/m·K以上的导热性颗粒、优选含有80重量%以上、更优选含有85重量%以上。另外,前述导热性颗粒的含量越多越优选,但从制膜性的观点出发,例如为93重量%以下。含有相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上的导热系数为12W/m·K以上的导热性颗粒时,使用该热固型芯片接合薄膜制造的半导体装置的散热性优异。需要说明的是,导热性颗粒的导热系数可以由利用X射线结构分析而得到的导热性颗粒的晶体结构来推测。
芯片接合薄膜403、403’在热固化后的导热系数优选为1W/m·K以上、更优选为1.2W/m·K以上、进一步优选为1.5W/m·K以上。热固化后的导热系数为1W/m·K以上时,使用芯片接合薄膜403、403’制造的半导体装置的散热性更优异。需要说明的是,芯片接合薄膜403、403’在热固化后的导热系数越高越优选,但例如为20W/m·K以下。
“热固化后的导热系数”是指以130℃加热1小时、接着以175℃加热5小时后的导热系数。
芯片接合薄膜403、403’的一个面的表面粗糙度Ra为200nm以下。具体而言,芯片接合薄膜403、403’处于未与切割片11层叠的形态时,至少一个面的表面粗糙度Ra为200nm以下。此时,将表面粗糙度Ra为200nm以下的面作为贴合面而贴合在切割片上时,能够使从该切割片上剥离时的剥离力稳定。
另外,芯片接合薄膜403、403’处于与切割片11进行层叠的形态时,与切割片的贴合面的表面粗糙度Ra为200nm以下。此时,芯片接合薄膜403、403’与切割片11以表面粗糙度Ra为200nm以下的面作为贴合面来进行层叠,因此,能够使从切割片11上剥离芯片接合薄膜403、403’时的剥离力稳定。前述表面粗糙度Ra优选为150nm以下。另外,前述表面粗糙度Ra越小越优选,但例如可以设为10nm以上。
另外,芯片接合薄膜403、403’的80℃下的熔融粘度优选为10000Pa·s以下、更优选为8000Pa·s以下、进一步优选为5000Pa·s以下。由于切割片11通常的可耐受温度为90℃以下左右,因此在切割片11上贴合芯片接合薄膜403、403’时,需要在切割片11的可耐受温度条件下进行贴合。因而,芯片接合薄膜403、403’的80℃下的熔融粘度为10000Pa·s以下时,能够在切割片11的可耐受温度(例如90℃以下)的范围内贴合于切割片。另外,芯片接合薄膜403、403’的80℃下的熔融粘度优选为小,但从维持薄膜的形状的观点出发,例如可以设为100Pa·s以上。需要说明的是,80℃下的熔融粘度是作为测定条件而将剪切速率设为5秒-1而得到的值。
另外,芯片接合薄膜403、403’的130℃下的熔融粘度优选为10Pa·s~300Pa·s的范围内、更优选为20Pa·s~280Pa·s的范围内、进一步优选为50Pa·s~250Pa·s的范围内。130℃下的熔融粘度在10Pa·s~300Pa·s的范围内时,维持薄膜的形状且粘度较低。因此,能够充分地追随印刷电路板等被粘物的凹凸、能够抑制空隙的产生。
需要说明的是,130℃下的熔融粘度是作为测定条件而将剪切速率设为5秒-1而得到的值。
前述导热性颗粒优选为选自由氧化铝颗粒(导热系数:36W/m·K)、氧化锌颗粒(导热系数:54W/m·K)、氮化铝颗粒(导热系数:150W/m·K)、氮化硅颗粒(导热系数:27W/m·K)、碳化硅颗粒(导热系数:200W/m·K)、氧化镁颗粒(导热系数:59W/m·K)、以及氮化硼颗粒(导热系数:60W/m·K)组成的组中的至少1种颗粒。尤其氧化铝为高导热系数,从分散性、获取容易性的方面来看是优选的。另外,氮化硼由于具有更高的导热系数,因此可适宜地使用。
导热性颗粒优选利用硅烷偶联剂进行了处理(前处理)。由此,导热性颗粒的分散性变得良好、能够使导热性颗粒大量填充化,且能够防止由凝聚导致的导热系数的降低。另外,由于凝聚受到抑制,因此能够降低表面粗糙度。
适合的硅烷偶联剂如实施方式1中的说明。
作为利用硅烷偶联剂来处理导热性颗粒的方法,没有特别限定,可列举出在溶剂中将导热性颗粒和硅烷偶联剂进行混合的湿法、在气相中对导热性颗粒和硅烷偶联剂进行处理的干法等。
对硅烷偶联剂的处理量没有特别限定,优选的是,相对于导热性颗粒100重量份,处理0.05~5重量份的硅烷偶联剂。
作为前述导热性颗粒的形状,没有特别限定,例如可以使用片状、针状、丝状、球状、鳞片状的颗粒,从提高分散性、填充率的方面来看,优选为球状的颗粒。
前述导热性颗粒的平均粒径优选为1μm以上且10μm以下、更优选为1.5μm以上且8μm以下。这是因为,通过使前述导热性颗粒的平均粒径为1μm以上,能够确保热固型芯片接合薄膜对被粘物、半导体晶圆的润湿性,发挥良好的粘接性,通过为10μm以下,能够使通过添加导热性颗粒而导热性提高的效果更加良好。另外,通过前述范围的平均粒径,能够减薄热固型芯片接合薄膜的厚度,进而能够使半导体芯片高层叠化,并且能够防止导热性颗粒从热固型芯片接合薄膜突出而导致芯片裂纹的产生。需要说明的是,导热性颗粒的平均粒径是利用光度式的粒度分布计(HORIBA,LTD.制、装置名;LA-910)求出的值。
另外,作为前述导热性颗粒,可以使用平均粒径不同的两种以上导热性颗粒。这是因为,通过使用平均粒径不同的两种以上导热性颗粒,能够容易地提高填充率。
对芯片接合薄膜403、403’的层叠结构没有特别限定,例如可列举出:仅由粘接剂层单层形成的结构;在芯材料的单面或两面形成有粘接剂层的多层结构等。作为前述芯材料,可列举出薄膜(例如聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜、聚碳酸酯薄膜等)、用玻璃纤维、塑料制无纺纤维进行了强化的树脂基板、硅基板或玻璃基板等。
芯片接合薄膜403、403’优选包含热塑性树脂、热固性树脂等树脂成分。
作为前述热固性树脂,可列举出酚醛树脂、氨基树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、硅树脂或者热固性聚酰亚胺树脂等。这些树脂可以单独使用或组合两种以上使用。特别优选腐蚀半导体芯片的离子性杂质等的含量少的环氧树脂。另外,作为环氧树脂的固化剂,优选为酚醛树脂。
前述环氧树脂只要是作为粘接剂组合物而通常使用的树脂就没有特别限定,例如可以使用双酚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(苯基羟基)乙烷型等二官能环氧树脂、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缩水甘油胺型等环氧树脂。它们可以单独使用或组合两种以上使用。在这些环氧树脂之中,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(苯基羟基)乙烷型环氧树脂。这些环氧树脂富有与作为固化剂的酚醛树脂的反应性,耐热性等优异。
另外,前述环氧树脂可以将在常温下呈固态的树脂与在常温下呈液态的树脂这两种组合使用。通过对在常温下呈固态的环氧树脂添加在常温下呈液态的环氧树脂,能够改善形成薄膜时的脆弱性、能够提高操作性。
其中,从能够降低热固型芯片接合薄膜的80℃下的熔融粘度的观点出发,在前述环氧树脂之中,优选软化点为80℃以下的树脂。
需要说明的是,环氧树脂的软化点可以通过JIS K7234-1986中规定的环球法来测定。
进而,前述酚醛树脂作为前述环氧树脂的固化剂而起作用,例如可列举出苯酚酚醛清漆树脂、苯酚芳烷基树脂、甲酚酚醛清漆树脂、叔丁基苯酚酚醛清漆树脂、壬基苯酚酚醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂;甲阶酚醛型酚醛树脂、聚对氧苯乙烯等聚氧苯乙烯等。它们可以单独使用或组合两种以上使用。在这些酚醛树脂之中,特别优选为苯酚酚醛清漆树脂、苯酚芳烷基树脂。这是因为能够提高半导体装置的连接可靠性。
其中,从能够降低热固型芯片接合薄膜的80℃下的熔融粘度的观点出发,在前述酚醛树脂之中,优选软化点为80℃以下的树脂。
需要说明的是,酚醛树脂的软化点可以通过JIS K6910-2007中规定的环球法来测定。
关于前述环氧树脂与酚醛树脂的配混比率,例如,适合的是,以酚醛树脂中的羟基相对于前述环氧树脂成分中的环氧基1当量为0.5~2.0当量的方式进行配混。更适宜为0.8~1.2当量。即,这是因为,两者的配混比率偏离前述范围时,不会进行充分的固化反应,环氧树脂固化物的特性容易劣化。
作为前述热塑性树脂,可列举出天然橡胶、丁基橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、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、丙烯酸类树脂、PET、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组合两种以上使用。在这些热塑性树脂之中,特别优选离子性杂质少、耐热性高、能够确保半导体芯片的可靠性的丙烯酸类树脂。
适宜的丙烯酸类树脂如实施方式1中的说明。
树脂成分的含量相对于芯片接合薄膜403、403’整体优选为7重量%以上。树脂成分的含量相对于芯片接合薄膜403、403’整体优选为25重量%以下、更优选为20重量%以下、进一步优选为15重量%以下。
作为树脂成分(热固性树脂与热塑性树脂的合计量)中的热固性树脂的配混比率,只要是在规定条件下加热时芯片接合薄膜403、403’会发挥作为热固型的功能的程度,就没有特别限定,为了降低80℃下的熔融粘度,优选为75~99重量%的范围内、更优选为85~98重量%的范围内。
另外,作为树脂成分中的热塑性树脂的配混比率,为了降低80℃下的熔融粘度,优选为1~25重量%的范围内、更优选为2~15重量%的范围内。
芯片接合薄膜403、403’优选包含固化催化剂。由此,能够促进环氧树脂与酚醛树脂等固化剂的热固化。作为固化催化剂,没有特别限定,例如可列举出四苯基硼四苯基鏻(商品名:TPP-K)、四(对甲苯基硼)四苯基鏻(商品名:TPP-MK)、三苯基膦三苯基硼烷(商品名:TPP-S)等磷-硼系固化催化剂(均为北兴化学工业株式会社制)。其中,从潜伏性优异因而在室温下的保存稳定性良好的方面出发,优选为四(对甲苯基硼)四苯基鏻。
固化催化剂的含量可以适当设定,相对于热固性树脂100重量份,优选为0.1~3重量份、更优选为0.5~2重量份。
在预先使芯片接合薄膜403、403’进行某种程度的交联的情况下,在制作时,预先添加与聚合物的分子链末端的官能团等发生反应的多官能性化合物来作为交联剂即可。由此,能够提高在高温下的粘接特性、实现耐热性的改善。
适宜的交联剂如实施方式1中的说明。
另外,在芯片接合薄膜403、403’中,根据其用途可以适当配混除了前述导热性颗粒以外的填料。前述填料的配混能够调节弹性模量等。填料的具体例如实施方式1中的说明。
需要说明的是,在芯片接合薄膜403、403’中,除了前述填料以外,还可以根据需要适当地配混其它添加剂。其它添加剂的具体例如实施方式1中的说明。
对芯片接合薄膜403、403’的厚度(在层叠体的情况下为总厚度)没有特别限定,从防止芯片切断面的缺损、基于粘接层的固定保持的兼顾性的观点出发,优选为1~200μm、更优选为3~100μm、进一步优选为5~80μm。
相对于基材1、粘合剂层、芯片接合薄膜,出于防止其粘接时和剥离时等产生静电、由此使半导体晶圆等带电而导致电路被破坏等目的,可以使前述带切割片的芯片接合薄膜410、412具备抗静电功能。赋予抗静电功能可以通过如下的适当的方式来进行:向基材1、粘合剂层2、芯片接合薄膜403、403’中添加抗静电剂、导电性物质的方法;向基材1附设由电荷转移络合物、金属膜等制成的导电层等。这些方式中,优选难以产生有可能使半导体晶圆变质的杂质离子的方式。作为出于赋予导电性、提高导电性等目的而配混的导电性物质(导电填料),可列举出银、铝、金、铜、镍、导电性合金等的球状、针状、片状的金属粉、无定形碳黑、石墨等。
前述带切割片的芯片接合薄膜410、412的芯片接合薄膜403、403’优选受到隔离膜的保护(未图示)。隔离膜具有作为保护芯片接合薄膜403、403’直至供于实用的保护材料的功能。另外,隔离膜进一步可以用作向粘合剂层2转印芯片接合薄膜403、403’时的支撑基材。隔离膜在向带切割片的芯片接合薄膜410、412的芯片接合薄膜403、403’上贴合工件时被剥离。作为隔离膜,也可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯、聚丙烯、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薄膜、纸等。
(芯片接合薄膜的制造方法)
芯片接合薄膜403、403’例如可如下操作来制造。
首先,制作用于形成芯片接合薄膜403、403’的粘接剂组合物溶液。前述粘接剂组合物溶液是将作为芯片接合薄膜403、403’的形成材料的粘接剂组合物溶解或分散在溶剂中而制作的(以下,溶液也包括分散液)。前述粘接剂组合物如上所述,是将导热性颗粒与根据需要的热固性树脂、热塑性树脂、以及其它各种添加剂等配混而成的。
接着,将前述粘接剂组合物溶液以成为规定厚度的方式涂布在第一隔离膜(未图示)上,形成涂覆膜。作为涂布方法没有特别限定,例如可列举出辊涂覆、丝网印刷涂覆、凹版涂覆等。
接着,在前述涂布膜上重叠第二隔离膜(未图示),在温度40℃~100℃且压力0.01MPa~1.0Pa的条件下,在速度1m/分钟~20m/分钟的范围内,用前述第一隔离膜与前述第二隔离膜夹持前述涂覆膜并保持,形成芯片接合薄膜403、403’。前述温度更优选为温度45℃~95℃、进一步优选为温度50℃~90℃。另外,前述压力更优选为0.05Pa~5Pa、进一步优选为0.1Pa~3Pa。另外,前述速度更优选为2~15m/分钟、进一步优选为3~10m/分钟。
在温度40℃~100℃且压力0.1Pa~1.0Pa的条件下、在速度1~20m/分钟的范围内,用前述第一隔离膜与前述第二隔离膜夹持前述涂覆膜并保持,形成芯片接合薄膜403、403’,因此前述涂覆膜在第一隔离膜与第二隔离膜之间进行平坦化。即,在涂覆膜的表面突出一部分的导热性颗粒由于加压而被压入芯片接合薄膜403、403’的薄膜内,表面得以平坦化。其结果,即使含有相对于芯片接合薄膜整体为多至75重量%以上的导热系数为12W/m·K以上的导热性颗粒,也能够制造表面的凹凸少、至少一个面具有表面粗糙度Ra为200nm以下的面的芯片接合薄膜403、403’。
(带切割片的芯片接合薄膜的制造方法)
本实施方式的带切割片的芯片接合薄膜410、412例如可如下操作来制作。
首先,基材1可以利用以往公知的制膜方法来制膜。作为该制膜方法,例如可例示出压延制膜法、在有机溶剂中的流延法、在密闭体系中的吹胀挤出法、T模具挤出法、共挤出法、干式层压法等。
接着,在基材1上涂布粘合剂组合物溶液而形成涂布膜后,使该涂布膜在规定条件下干燥(根据需要而加热交联),形成粘合剂层2。作为涂布方法没有特别限定,例如可列举出辊涂覆、丝网印刷涂覆、凹版涂覆等。另外,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。另外,也可以在隔离膜上涂布粘合剂组合物而形成涂布膜后,以前述干燥条件使涂布膜干燥而形成粘合剂层2。其后,将粘合剂层2与隔离膜一起贴合在基材1上。由此,制作切割片11。
接着,从切割片11和切割薄膜3、3’上分别剥离隔离膜,以使切割薄膜3、3’和切割片11的粘合剂层2成为贴合面的方式将两者进行贴合。此时,将芯片接合薄膜403、403’的表面粗糙度Ra为100nm以下的面作为与切割片11(粘合剂层2)的贴合面进行贴合。贴合例如可以利用压接来进行。此时,对层压温度没有特别限定,例如优选为30~50℃、更优选为35~45℃。另外,对线压没有特别限定,例如优选为0.1~20kgf/cm、更优选为1~10kgf/cm。接着,将粘接剂层上的基材隔离膜剥离,得到本实施方式的带切割片的芯片接合薄膜410、412。
在实施方式4中,可以利用与实施方式1相同的方法来制造半导体装置。在实施方式4中,由于将表面粗糙度Ra为100nm以下的面作为贴合面来贴合芯片接合薄膜403与切割片11,因此能够使从切割片11上剥离芯片接合薄膜403时的剥离力稳定。因此,能够稳定地进行拾取工序。另外,剥离力局部地变小,能够抑制翘起等的发生,例如能够防止切割时水侵入到切割片11与芯片接合薄膜403之间。
<<第五本发明>>
此处开始对第五本发明进行说明。
第五本发明要解决的课题
为了使芯片接合薄膜为高导热性,需要大量填充地配混高导热性的导热性颗粒。然而,在芯片接合薄膜中大量填充导热性颗粒的状态下,存在如下问题:因导热性颗粒与树脂的相互作用而使芯片接合薄膜的粘度变高,从而流动性降低、难以贴附于半导体晶圆。
第五本发明是鉴于前述问题点而作出的,其目的在于,提供能够容易地将热固型芯片接合薄膜贴附于半导体晶圆的半导体装置的制造方法。
本申请发明人等为了解决前述以往的问题点而对半导体装置的制造方法进行了研究。其结果发现,通过采用下述的技术方案,能够容易地将热固型芯片接合薄膜贴附于半导体晶圆,从而完成了第五本发明。
即,第五本发明的半导体装置的制造方法的特征在于,
准备热固型芯片接合薄膜的工序,所述热固型芯片接合薄膜含有相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上的导热系数为12W/m·K以上的导热性颗粒,该热固型芯片接合薄膜在热固化后的导热系数为1W/m·K以上,80℃下的熔融粘度为5000Pa·s以下;以及
以80℃以下的温度且1.0MPa以下的压力将前述热固型芯片接合薄膜与半导体晶圆的背面进行贴合的贴合工序。
根据前述技术方案,由于热固型芯片接合薄膜含有相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上的导热系数为12W/m·K以上的导热性颗粒,该热固型芯片接合薄膜在热固化后的导热系数为1W/m·K以上,因此具有高导热性。
另外,前述热固型芯片接合薄膜在80℃下的熔融粘度为5000Pa·s以下,即使在较低温度下也为低粘度。因此,在前述贴合工序中,即使将热固型芯片接合薄膜与半导体晶圆的背面在80℃以下的温度且1.0MPa以下之类的较低压力下进行贴合,也能够确实地贴合。由于能够以低压力将热固型芯片接合薄膜与半导体晶圆的背面进行贴合,因此从能够抑制固定时晶圆的破损这一点来看是优异的。由于晶圆逐年薄型化而变得容易破损,因此想要在高压下固定晶圆时,产生晶圆破损的风险变高。
在前述技术方案中,优选的是,前述贴合工序中的贴合以5~20mm/秒的贴合速度来进行。
前述贴合工序中的贴合以5~20mm/秒的贴合速度这一较快的速度来进行时,生产率提高。
另外,第五本发明的半导体装置的制造方法的特征在于,
准备在切割片上层叠有热固型芯片接合薄膜的带切割片的芯片接合薄膜的工序,所述热固型芯片接合薄膜含有相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上的导热系数为12W/m·K以上的导热性颗粒,该热固型芯片接合薄膜在热固化后的导热系数为1W/m·K以上,80℃下的熔融粘度为5000Pa·s以下;以及
以80℃以下的温度且1.0MPa以下的压力将前述带切割片的芯片接合薄膜的热固型芯片接合薄膜与半导体晶圆的背面进行贴合的贴合工序。
根据前述技术方案,由于热固型芯片接合薄膜含有相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上的导热系数为12W/m·K以上的导热性颗粒,该热固型芯片接合薄膜在热固化后的导热系数为1W/m·K以上,因此具有高导热性。
另外,前述热固型芯片接合薄膜在80℃下的熔融粘度为5000Pa·s以下,即使在较低温度下也为低粘度。因此,在前述贴合工序中,即使将热固型芯片接合薄膜与半导体晶圆的背面在80℃以下的温度且1.0MPa以下之类的较低压力下进行贴合,也能够确实地贴合。由于能够以低压力将热固型芯片接合薄膜与半导体晶圆的背面进行贴合,因此从不易引起因压力而造成的晶圆破损的方面来看是优异的。
另外,由于在切割片上预先层叠有热固型芯片接合薄膜,因此能够省略对切割片贴附热固型芯片接合薄膜的工序。
在前述技术方案中,优选的是,前述贴合工序中的贴合以5~20mm/秒的贴合速度来进行。
前述贴合工序中的贴合以5~20mm/秒的贴合速度这一较快的速度来进行时,生产率提高。
以下,示出实施方式5来详细说明第五本发明,但第五本发明不限定于此。
[实施方式5]
(带切割片的芯片接合薄膜)
对实施方式5的热固型芯片接合薄膜(以下,也称为“芯片接合薄膜”)以及带切割片的芯片接合薄膜进行以下说明。实施方式5的芯片接合薄膜可列举出在以下说明的带切割片的芯片接合薄膜中未贴合切割片的状态的芯片接合薄膜。因此,以下对带切割片的芯片接合薄膜进行说明,关于芯片接合薄膜,在其中进行说明。
如图10所示,带切割片的芯片接合薄膜510具备在切割片11上层叠有芯片接合薄膜503的构成。切割片11是在基材1上层叠粘合剂层2而构成的,芯片接合薄膜503设置在该粘合剂层2上。芯片接合薄膜503具备用于贴附工件的工件贴附部分503a和配置在工件贴附部分503a的周边的周边部分503b。如图11所示,作为变形例,带切割片的芯片接合薄膜512也可以仅在工件贴附部分具备芯片接合薄膜503’。
芯片接合薄膜503、503’的热固化后的导热系数为1W/m·K以上、优选为1.2W/m·K以上、更优选为1.5W/m·K以上。由于热固化后的导热系数为1W/m·K以上,因此,使用芯片接合薄膜503、503’制造的半导体装置的散热性优异。需要说明的是,芯片接合薄膜503、503’的导热系数越高越优选,但例如为20W/m·K以下。
“热固化后的导热系数”是指以130℃加热1小时、接着以175℃加热5小时后的导热系数。
芯片接合薄膜503、503’含有相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上的导热系数为12W/m·K以上的导热性颗粒、优选含有80重量%以上、更优选含有85重量%以上。另外,前述导热性颗粒的含量越多越优选,但从制膜性的观点出发,例如为93重量%以下。含有相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上的导热系数为12W/m·K以上的导热性颗粒时,使用该热固型芯片接合薄膜制造的半导体装置的散热性更优异。需要说明的是,导热性颗粒的导热系数可以由利用X射线结构分析而得到的导热性颗粒的晶体结构来推测。
另外,芯片接合薄膜503、503’的80℃下的熔融粘度为5000Pa·s以下、优选为2000Pa·s以下、更优选为1200Pa·s以下。另外,80℃下的熔融粘度越小越优选,但从维持薄膜的形状的观点出发,例如可以设为500Pa·s以上。芯片接合薄膜503、503’的80℃下的熔融粘度为5000Pa·s以下,即使在较低温度下也为低粘度。因此,在后述的贴合工序(将芯片接合薄膜与半导体晶圆的背面进行贴合的工序)中,即使将芯片接合薄膜503、503’与半导体晶圆的背面在80℃以下的温度且0.2MPa以下之类的较低压力下进行贴合,也能够确实地贴合。由于能够以低压力将芯片接合薄膜503、503’与半导体晶圆的背面进行贴合,因此从不易产生因压力而造成的晶圆破损的方面来看是优异的。
另外,芯片接合薄膜503、503’的130℃下的熔融粘度优选为10Pa·s~300Pa·s的范围内、优选为20Pa·s~280Pa·s的范围内、更优选为50Pa·s~250Pa·s的范围内。130℃下的熔融粘度在10Pa·s~300Pa·s的范围内时,维持薄膜的形状且粘度较低。因此,能够充分地追随印刷电路板等被粘物的凹凸,能够抑制空隙的产生。需要说明的是,130℃下的熔融粘度是指作为测定条件而将剪切速率设为5秒-1而得到的值。
前述导热性颗粒优选为选自由氧化铝颗粒(导热系数:36W/m·K)、氧化锌颗粒(导热系数:54W/m·K)、氮化铝颗粒(导热系数:150W/m·K)、氮化硅颗粒(导热系数:27W/m·K)、碳化硅颗粒(导热系数:200W/m·K)、氧化镁颗粒(导热系数:59W/m·K)、以及氮化硼颗粒(导热系数:60W/m·K)组成的组中的至少1种颗粒。尤其氧化铝为高导热系数,从分散性、获取容易性的方面来看是优选的。另外,氮化硼由于具有更高的导热系数,因此可适宜地使用。
导热性颗粒优选利用硅烷偶联剂进行了处理(前处理)。由此,导热性颗粒的分散性变良好、能够使导热性颗粒大量填充化。
适宜的硅烷偶联剂如实施方式1中的说明。
作为利用硅烷偶联剂来处理导热性颗粒的方法,没有特别限定,可列举出在溶剂中将导热性颗粒和硅烷偶联剂进行混合的湿法、在气相中对导热性颗粒和硅烷偶联剂进行处理的干法等。
对硅烷偶联剂的处理量没有特别限定,优选的是,相对于导热性颗粒100重量份,处理0.05~5重量份的硅烷偶联剂。
作为前述导热性颗粒的形状,没有特别限定,例如可以使用片状、针状、丝状、球状、鳞片状的颗粒,从提高分散性、填充率的方面来看,优选为球状的颗粒。
前述导热性颗粒的平均粒径优选为1μm以上且10μm以下、更优选为1.5μm以上且8μm以下。这是因为,通过使前述导热性颗粒的平均粒径为1μm以上,能够确保热固型芯片接合薄膜对被粘物、半导体晶圆的润湿性,发挥良好的粘接性,通过为10μm以下,能够使通过添加导热性颗粒而导热性提高的效果更加良好。另外,通过前述范围的平均粒径,能够减薄热固型芯片接合薄膜的厚度,进而能够使半导体芯片高层叠化,并且能够防止导热性颗粒从热固型芯片接合薄膜突出而导致芯片裂纹的产生。需要说明的是,导热性颗粒的平均粒径是利用光度式的粒度分布计(HORIBA,LTD.制、装置名;LA-910)求出的值。
另外,作为前述导热性颗粒,可以使用平均粒径不同的两种以上导热性颗粒。这是因为,通过使用平均粒径不同的两种以上导热性颗粒,能够容易地提高填充率。
对芯片接合薄膜503、503’的层叠结构没有特别限定,例如可列举出:仅由粘接剂层单层形成的结构;在芯材料的单面或两面形成有粘接剂层的多层结构等。作为前述芯材料,可列举出薄膜(例如聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜、聚碳酸酯薄膜等)、用玻璃纤维、塑料制无纺纤维进行了强化的树脂基板、硅基板或玻璃基板等。
芯片接合薄膜503、503’优选包含热塑性树脂、热固性树脂等树脂成分。
作为前述热固性树脂,可列举出酚醛树脂、氨基树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、硅树脂或者热固性聚酰亚胺树脂等。这些树脂可以单独使用或组合两种以上使用。特别优选腐蚀半导体芯片的离子性杂质等的含量少的环氧树脂。另外,作为环氧树脂的固化剂,优选酚醛树脂。
前述环氧树脂只要是通常用作粘接剂组合物的树脂就没有特别限定,例如可以使用双酚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(苯基羟基)乙烷型等二官能环氧树脂、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缩水甘油胺型等环氧树脂。它们可以单独使用或组合两种以上使用。在这些环氧树脂之中,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(苯基羟基)乙烷型环氧树脂。这些环氧树脂富有与作为固化剂的酚醛树脂的反应性,耐热性等优异。
另外,前述环氧树脂可以将在常温下呈固态的树脂与在常温下呈液态的树脂这两种组合使用。通过对在常温下呈固态的环氧树脂添加在常温下呈液态的环氧树脂,能够改善形成薄膜时的脆弱性、能够提高操作性。
其中,从能够降低热固型芯片接合薄膜的80℃下的熔融粘度的观点出发,在前述环氧树脂之中,优选软化点为80℃以下的树脂。
需要说明的是,环氧树脂的软化点可以通过JIS K7234-1986中规定的环球法来测定。
进而,前述酚醛树脂作为前述环氧树脂的固化剂而起作用,例如可列举出苯酚酚醛清漆树脂、苯酚芳烷基树脂、甲酚酚醛清漆树脂、叔丁基苯酚酚醛清漆树脂、壬基苯酚酚醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂;甲阶酚醛型酚醛树脂、聚对氧苯乙烯等聚氧苯乙烯等。它们可以单独使用或组合两种以上使用。在这些酚醛树脂之中,特别优选苯酚酚醛清漆树脂、苯酚芳烷基树脂。这是因为能够提高半导体装置的连接可靠性。
其中,从能够降低热固型芯片接合薄膜的80℃下的熔融粘度的观点出发,在前述酚醛树脂之中,优选软化点为80℃以下的树脂。
需要说明的是,酚醛树脂的软化点可以通过JIS K6910-2007中规定的环球法来测定。
关于前述环氧树脂与酚醛树脂的配混比率,例如,适宜的是,以酚醛树脂中的羟基相对于前述环氧树脂成分中的环氧基1当量为0.5~2.0当量的方式进行配混。更适宜为0.8~1.2当量。即,这是因为,两者的配混比率偏离前述范围时,不会进行充分的固化反应,环氧树脂固化物的特性容易劣化。
作为前述热塑性树脂,可列举出天然橡胶、丁基橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、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、丙烯酸类树脂、PET、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组合两种以上使用。在这些热塑性树脂之中,特别优选离子性杂质少、耐热性高、能够确保半导体芯片的可靠性的丙烯酸类树脂。
适宜的丙烯酸类树脂如实施方式1中的说明。
树脂成分的含量相对于芯片接合薄膜503、503’整体优选为7重量%以上。树脂成分的含量相对于芯片接合薄膜503、503’整体优选为25重量%以下、更优选为20重量%以下、进一步优选为15重量%以下。
作为树脂成分(热固性树脂与热塑性树脂的合计量)中的热固性树脂的配混比率,只要是在规定条件下加热时芯片接合薄膜503、503’会发挥作为热固型的功能的程度,就没有特别限定,为了降低80℃下的熔融粘度,优选为75~99重量%的范围内、更优选为85~98重量%的范围内。
另外,作为树脂成分中的热塑性树脂的配混比率,为了降低80℃下的熔融粘度,优选为1~25重量%的范围内、更优选为2~15重量%的范围内。
芯片接合薄膜503、503’优选包含固化催化剂。由此,能够促进环氧树脂与酚醛树脂等固化剂的热固化。作为固化催化剂,没有特别限定,例如可列举出四苯基硼四苯基鏻(商品名:TPP-K)、四(对甲苯基硼)四苯基鏻(商品名:TPP-MK)、三苯基膦三苯基硼烷(商品名:TPP-S)等磷-硼系固化催化剂(均为北兴化学工业株式会社制)。其中,从潜伏性优异因而在室温下的保存稳定性良好的方面出发,优选四(对甲苯基硼)四苯基鏻。
固化催化剂的含量可以适当设定,相对于热固性树脂100重量份,优选为0.1~3重量份、更优选为0.5~2重量份。
在预先使芯片接合薄膜503、503’进行某种程度的交联的情况下,在制作时,预先添加与聚合物的分子链末端的官能团等发生反应的多官能性化合物来作为交联剂即可。由此,能够提高在高温下的粘接特性,实现耐热性的改善。
适宜的交联剂如实施方式1中的说明。
另外,在芯片接合薄膜503、503’中,根据其用途可以适当配混除了前述导热性颗粒以外的填料。前述填料的配混能够调节弹性模量等。填料的具体例如如实施方式1中的说明。
需要说明的是,在芯片接合薄膜503、503’中,除了前述填料以外,还可以根据需要适当地配混其它添加剂。其它添加剂的具体例如如实施方式1中的说明。
对芯片接合薄膜503、503’的厚度(在层叠体的情况下为总厚度)没有特别限定,从防止芯片切断面的缺损、基于粘接层的固定保持的兼顾性的观点出发,优选为1~200μm、更优选为3~100μm、进一步优选为5~80μm。
带切割片的芯片接合薄膜510、512可以利用实施方式1中说明的方法等来制造。
(半导体装置的制造方法)
作为实施方式5的半导体装置的制造方法,对实施方式5-1的半导体装置的制造方法和实施方式5-2的半导体装置的制造方法进行说明。
实施方式5-1的半导体装置的制造方法包括如下工序:
准备热固型芯片接合薄膜的工序,所述热固型芯片接合薄膜含有相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上的导热系数为12W/m·K以上的导热性颗粒,该热固型芯片接合薄膜在热固化后的导热系数为1W/m·K以上,80℃下的熔融粘度为5000Pa·s以下;以及
以80℃以下的温度且1.0MPa以下的压力将前述热固型芯片接合薄膜与半导体晶圆的背面进行贴合的贴合工序。
实施方式5-2的半导体装置的制造方法包括如下工序:
准备在切割片上层叠有热固型芯片接合薄膜的带切割片的芯片接合薄膜的工序,所述热固型芯片接合薄膜含有相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上的导热系数为12W/m·K以上的导热性颗粒,该热固型芯片接合薄膜在热固化后的导热系数为1W/m·K以上,80℃下的熔融粘度为5000Pa·s以下;
以80℃以下的温度且1.0MPa以下的压力将前述带切割片的芯片接合薄膜的热固型芯片接合薄膜与半导体晶圆的背面进行贴合的贴合工序。
实施方式5-2的半导体装置的制造方法使用了带切割片的芯片接合薄膜,与此相对,实施方式5-1的半导体装置的制造方法单独使用了芯片接合薄膜,在这一点上两者存在不同,但其它方面是共通的。在实施方式5-1的半导体装置的制造方法中,如果准备芯片接合薄膜后进行将其与切割片贴合的工序,则其后可以与实施方式5-2的半导体装置的制造方法相同。因此,以下对实施方式5-2的半导体装置的制造方法进行说明。
首先,准备带切割片的芯片接合薄膜(准备工序)。带切割片的芯片接合薄膜510、512可以适当地剥离在芯片接合薄膜503、503’上任意设置的隔离膜并如下地使用。以下,边参照图12边以使用了带切割片的芯片接合薄膜510的情况为例进行说明。
首先,在带切割片的芯片接合薄膜510中的芯片接合薄膜503的半导体晶圆贴附部分503a上压接半导体晶圆4,将芯片接合薄膜503与半导体晶圆4的背面进行贴合(贴合工序)。本工序例如可以边利用压接辊等按压手段来按压边进行。贴合时的贴合温度为80℃以下的温度、优选为75℃以下。另外,前述贴合时的贴合温度例如可以设为40℃以上。另外,贴合时的压力为1.0MPa以下、优选为0.15MPa以下。另外,前述贴合时的压力例如可以设为0.05MPa以上。如上所述,芯片接合薄膜503的80℃下的熔融粘度为5000Pa·s以下,即使温度较低也为低粘度。因此,在该贴合工序中,即使将芯片接合薄膜503与半导体晶圆4的背面在80℃以下的温度且1.0MPa以下之类的较低压力下进行贴合,也能够确实地贴合。由于能够以低压力将芯片接合薄膜503与半导体晶圆4的背面进行贴合,因此从即使晶圆较薄(例如50μm以下的晶圆)也不易产生因压力造成的破损的方面来看是优异的。
另外,贴合时的贴合速度优选为5~20mm/秒、更优选为10~15mm/秒。对于前述贴合速度,若以5~20mm/秒这一较快的速度进行时,生产率提高。
接着,进行半导体晶圆4的切割(切割工序)。由此,将半导体晶圆4切断成规定的尺寸而单片化,制造半导体芯片5。对切割的方法没有特别限定,例如从半导体晶圆4的电路面侧按照常规方法来进行。另外,在本工序中,例如可以采用进行切入直至带切割片的芯片接合薄膜510为止的、被称为全切(full cut)的切断方式等。作为本工序中使用的切割装置,没有特别限定,可以使用以往公知的装置。另外,半导体晶圆被带切割片的芯片接合薄膜510所粘接固定,因此能够抑制芯片缺损、芯片飞散,并且能够抑制半导体晶圆4的破损。
接着,为了将粘接固定于带切割片的芯片接合薄膜510的半导体芯片剥离而进行半导体芯片5的拾取(拾取工序)。作为拾取的方法,没有特别限定,可以采用以往公知的各种方法。例如可列举出:用针从带切割片的芯片接合薄膜510侧将各个半导体芯片5顶起,并利用拾取装置拾取被顶起的半导体芯片5的方法等。
作为拾取条件,从防止破片的观点来看,针的顶起速度优选为5~100mm/秒、更优选为5~10mm/秒。
此处,在粘合剂层2为紫外线固化型的情况下,拾取在对该粘合剂层2照射紫外线后进行。由此,粘合剂层2对芯片接合薄膜503的粘合力降低,半导体芯片5的剥离变得容易。其结果,能够进行拾取而不会损伤半导体芯片5。对紫外线照射时的照射强度、照射时间等条件没有特别限定,适当根据需要设定即可。另外,作为用于紫外线照射的光源,可以使用前述的光源。需要说明的是,在预先对粘合剂层照射紫外线使其固化、再将该固化了的粘合剂层与芯片接合薄膜贴合的情况下,此处的紫外线照射是不需要的。
接着,将所拾取的半导体芯片5夹着芯片接合薄膜503粘接固定在被粘物6上(芯片接合工序)。作为被粘物6,可列举出引线框、TAB薄膜、基板或另行制作的半导体芯片等。被粘物6例如可以是容易变形的变形型被粘物,也可以是难以变形的非变形型被粘物(半导体晶圆等)。
作为前述基板,可以使用以往公知的基板。另外,作为前述引线框,可以使用Cu引线框、42合金引线框等金属引线框、玻璃环氧树脂(glass-epoxy)、BT(双马来酰亚胺-三嗪)、聚酰亚胺等所制成的有机基板。但是,基板不限定于此,还包括能够将半导体芯片固定并与半导体芯片进行电连接而使用的电路基板。
接着,由于芯片接合薄膜503为热固型,因此通过加热固化而将半导体芯片5粘接固定于被粘物6,使其耐热强度提高(热固化工序)。可以在加热温度为80~200℃下进行、优选为100~175℃、更优选为100~140℃。另外,可以在加热时间0.1~24小时下进行、优选为0.1~3小时、更优选为0.2~1小时。另外,加热固化可以在加压条件下进行。作为加压条件,优选为1~20kg/cm2的范围内、更优选为3~15kg/cm2的范围内。加压下的加热固化例如可以在填充有非活性气体的腔室内进行。在加压下进行热固化的情况下,假如在芯片接合工序中,即使在芯片接合薄膜与被粘物之间产生了空隙,也会使其在树脂中分散并在外观上消失,而不会膨胀。其结果,能够降低由空隙导致的影响。需要说明的是,夹着芯片接合薄膜503而在基板等上粘接固定有半导体芯片5的产物可以供于回流焊工序。
热固化后的芯片接合薄膜503的剪切粘接力相对于被粘物6优选为0.2MPa以上、更优选为0.2~10MPa。若芯片接合薄膜503的剪切粘接力至少为0.2MPa以上,则在进行引线接合工序时,不会因该工序中的超声波振动、加热而在芯片接合薄膜503与半导体芯片5或被粘物6的粘接面产生剪切变形。即,半导体芯片不会因引线接合时的超声波振动而移动,由此防止引线接合的成功率降低。
接着,根据需要,如图12所示,将被粘物6的端子部(内部引线)的前端与半导体芯片5上的电极极板(未图示)用接合引线7进行电连接(引线接合工序)。作为前述接合引线7,例如可以使用金线、铝线或铜线等。关于进行引线接合时的温度,可在80~250℃、优选为80~220℃的范围内进行。另外,其加热时间可在数秒~数分钟下进行。线连接可以在加热成前述温度范围内的状态下通过将基于超声波的振动能量和基于施加加压的压接能量组合使用来进行。本工序可以不进行芯片接合薄膜503的热固化而实施。另外,在本工序的过程中,半导体芯片5与被粘物6没有因芯片接合薄膜503而固定。
接着,根据需要,如图12所示,利用封装树脂8来封装半导体芯片5(封装工序)。本工序是为了保护搭载于被粘物6的半导体芯片5、接合引线7而进行的。本工序可以通过用模具将封装用树脂成型来进行。作为封装树脂8,例如使用环氧系的树脂。对于树脂封装时的加热温度,通常以175℃进行60~90秒钟,但加热条件不限定于此,例如可以在165~185℃下固化数分钟。由此,使封装树脂固化并且夹着芯片接合薄膜503使半导体芯片5与被粘物6固定。即,即使在不进行后述的后固化工序的情况下,也能够在本工序中利用芯片接合薄膜503进行固定,能够有助于减少制造工序数量和缩短半导体装置的制造周期。另外,本封装工序中,也可以采用向片状的封装用片中包埋半导体芯片5的方法(例如,参照日本特开2013-7028号公报)。
接着,根据需要进行加热,使前述封装工序中未充分固化的封装树脂8完全固化(后固化工序)。即使在封装工序中芯片接合薄膜503未完全热固化的情况下,在本工序中芯片接合薄膜503也能够与封装树脂8一同完全热固化。本工序中的加热温度因封装树脂的种类而异,例如为165~185℃的范围内,加热时间为0.5~8小时左右。
需要说明的是,也可以在利用芯片接合工序进行预固定后,进行引线接合而不经由基于芯片接合薄膜503的加热处理的热固化工序,进而将半导体芯片5用封装树脂进行封装,并使该封装树脂进行固化(后固化)。此时,芯片接合薄膜503的预固定时的剪切粘接力相对于被粘物6优选为0.2MPa以上、更优选为0.2~10MPa。若芯片接合薄膜503的预固定时的剪切粘接力至少为0.2MPa以上,则即使不经由加热工序地进行引线接合工序,也不会因该工序中的超声波振动、加热而在芯片接合薄膜503与半导体芯片5或被粘物6的粘接面产生剪切变形。即,半导体芯片不会因引线接合时的超声波振动而移动,由此来防止引线接合的成功率降低。需要说明的是,预固定是指如下状态:为了不对之后的工序造成影响,使该芯片接合薄膜固化至未达到热固型芯片接合薄膜的固化反应完全进行的状态的程度(制成半固化状态)而将半导体芯片5固定的状态。需要说明的是,在进行引线接合而不经由基于芯片接合薄膜的加热处理的热固化工序的情况下,上述后固化的工序相当于本说明书中的热固化工序。
需要说明的是,第一~第五本发明的带切割片的芯片接合薄膜在将多个半导体芯片层叠而三维安装的情况下也可以适宜地使用。此时,可以在半导体芯片之间层叠芯片接合薄膜和间隔物,也可以在半导体芯片之间仅层叠芯片接合薄膜而不层叠间隔物,可以根据制造条件、用途等进行适当变更。
实施例
<<第一本发明的实施例>>
以下,例示性地详细说明第一本发明的适宜的实施例。其中,对于该实施例中记载的材料、配混量等,在没有特别限定记载的情况下,第一本发明的主旨并不受它们的限定。
对实施例中使用的成分进行说明。
环氧树脂1:三菱化学株式会社制造的JER827(双酚A型环氧树脂、在25℃下为液态、软化点:25℃以下)
环氧树脂2:新日铁住金化学株式会社制造的KI-3000(甲酚酚醛清漆型环氧树脂、环氧基当量:199g/eq.、软化点:64℃)
酚醛树脂:明和化成株式会社制造的MEH-7851-SS(具有联苯芳烷基骨架的酚醛树脂、羟基当量:203g/eq.、软化点:67℃)
丙烯酸类橡胶:Nagase ChemteX Corporation制造的TEISANRESINSG-P3(丙烯酸类共聚物、Mw:85万、玻璃化转变温度:12℃)
催化剂:北兴化学工业株式会社制造的TPP-MK(四(对甲苯基硼)四苯基鏻)
填料1:电气化学工业株式会社制造的DAW-03(球状氧化铝填料、平均粒径:5.1μm、比表面积:0.5m2/g、导热系数:36W/m·K、球形度:0.9)
填料2:Admatechs Co.,Ltd.制造的AO802(球状氧化铝填料、平均粒径:0.7μm、比表面积:7.5m2/g、导热系数:36W/m·K、球形度:0.95)
硅烷偶联剂:表1
对填料的表面处理方法进行说明。
相对于80重量份的填料1混合20重量份的填料2。对填料1和填料2的混合物处理表1中记载的硅烷偶联剂,得到表面处理填料1~7。表面处理利用干法来进行,用下式所示的量的硅烷偶联剂进行了处理。
硅烷偶联剂处理量=(填料的重量(g)×填料的比表面积(m2/g))/硅烷偶联剂的最小覆盖面积(m2/g)
硅烷偶联剂的最小覆盖面积(m2/g)=6.02×1023×13×10-20/硅烷偶联剂的分子量
[表1]
[实施例1~7]
芯片接合薄膜的制作
按照表2中记载的配混比,使环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸类橡胶、催化剂以及表面处理填料溶解分散在甲乙酮(MEK)中,得到粘度适合于涂覆的粘接剂组合物溶液。其后,将粘接剂组合物溶液涂布在进行了聚硅氧烷脱模处理的、厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜制成的脱模处理薄膜(剥离衬垫)上,然后以130℃干燥2分钟,得到芯片接合薄膜(厚度25μm)。
[比较例1~2]
芯片接合薄膜的制作
按照表2中记载的配混比,使环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸类橡胶、催化剂以及填料溶解分散在甲乙酮(MEK)中,得到粘度适合于涂覆的粘接剂组合物溶液。其后,将粘接剂组合物溶液涂布在进行了聚硅氧烷脱模处理的、厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜制成的脱模处理薄膜(剥离衬垫)上,然后以130℃干燥2分钟,得到芯片接合薄膜(厚度25μm)。
[比较例3]
芯片接合薄膜的制作
按照表2中记载的配混比,使环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸类橡胶、催化剂、填料以及硅烷偶联剂溶解分散在甲乙酮(MEK)中,得到粘度适合于涂覆的粘接剂组合物溶液。其后,将粘接剂组合物溶液涂布在进行了聚硅氧烷脱模处理的、厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜制成的脱模处理薄膜(剥离衬垫)上,然后以130℃干燥2分钟,得到芯片接合薄膜(厚度25μm)。
[评价]
使用所得芯片接合薄膜进行了如下评价。结果示于表2。
(填料分散性)
从芯片接合薄膜切出50mm×50mm×厚度25μm的切片,使用光学显微镜以透射光对切片进行测定,确认有无凝聚物。存在凝聚物的部分与不存在凝聚物的部分相比光的透射性差,因而较暗。将存在30μm以上的凝聚物的情况判定为○(良好)。将不存在30μm以上的凝聚物的情况判定为×(不良)。
(对硅晶圆的贴附性)
将芯片接合薄膜从脱模处理薄膜上剥离,在室温下用手压辊将粘合带(BT-315、日东电工株式会社制)贴合在与脱模处理薄膜接触的芯片接合薄膜面上。从通过贴合而得到的层叠体上用切刀切出10mm×120mm的切片。在65℃的热板上,使用2kg的手压辊将切片的芯片接合薄膜面贴合于6英寸的晶圆。从贴合完成起经过30分钟后,按照JIS Z0237测定以10mm的宽度将切片从晶圆剥离时的剥离粘合力。需要说明的是,剥离角度为180度、剥离速度为300mm/分钟。另外,作为拉伸试验器,使用了岛津株式会社制造的AGS-J(商品名)、50N负荷传感器(型号:SM-50N-168、容量50N、InterfaceCorporation制)。将剥离粘合力为1N/10mm以上的情况判定为○(良好)、低于1N/10mm的情况判定为×(不良)。
(填料的平均粒径的测定)
将芯片接合薄膜放入坩埚中,在大气气氛下以700℃进行2小时的强热而使其灰化。使所得灰分分散在纯水中,进行10分钟的超声波处理,使用激光衍射散射式粒度分布测定装置(Beckman Coulter,Inc.制、“LS13320”;湿法)来求出平均粒径。需要说明的是,作为芯片接合薄膜的组成,除了填料以外均为有机成分,通过上述的强热处理,实质上所有的有机成分均烧失,因此将所得灰分视为填料来进行测定。
(导热系数的测定)
进行芯片接合薄膜的热固化后的导热系数的测定。导热系数由下式求出。需要说明的是,热固化后的导热系数是指以130℃加热1小时、接着以175℃加热5小时后的导热系数。
(导热系数)=(热扩散系数)×(比热)×(比重)
热扩散系数
将芯片接合薄膜层叠为厚度1mm后,冲切成直径1cm的圆形形状。接着,以130℃加热1小时,然后以175℃加热5小时。使用该样品,使用激光闪光法热测定装置(ULVAC,Inc.制、TC-9000),测定热扩散系数。
比热
使用DSC(TA instrument制、Q-2000),利用依照JIS-7123的规定的测定方法来求出。
比重
使用电子天秤(岛津制作所制、AEL-200),利用阿基米德法来测定。
(130℃下的熔融粘度的测定)
测定了芯片接合薄膜在热固化前的130℃下的熔融粘度。测定使用流变仪(HAAKE公司制、RS-1),利用平行板法来进行。即,从芯片接合薄膜采取0.1g作为试样,将该试样向预先加热至130℃的板进行投料。熔融粘度设为从测定开始起300秒后的值。另外,将剪切速率设为5秒-1、将板间的间隙设为0.1mm。
(空隙评价)
利用热层压,将芯片接合薄膜以10mm×10mm的面积贴附在厚度100μm的玻璃芯片上,制作了样品芯片。接着,将样品芯片以130℃、2kg、2秒钟的条件接合于BGA基板(Japan Circuit Industrial Co.,Ltd制、制品名:CA-BGA(2)、表面十点平均粗糙度(Rz)=11~13μm)。其后,在加压条件下以130℃加热1小时,然后以175℃加热5小时。加热固化时的加压具体而言通过在烘箱内以5kg/cm2填充氮气来进行。使用光学显微镜从进行了接合的样品芯片的玻璃面侧进行观察。使用二值化软件(WinRoof ver.5.6)计算空隙在观察图像中所占的面积。将空隙所占的面积相对于芯片接合薄膜的表面积不足20%的情况评价为“○”、为20%以上的情况评价为“×”。
[表2]
<<第二本发明的实施例>>
以下,例示性地详细说明第二本发明的适宜实施例。其中,对于该实施例中记载的材料、配混量等,在没有特别限定记载的情况下,第二本发明的主旨并不受它们的限定。
对实施例中使用的成分进行说明。
环氧树脂:三菱化学株式会社制造的JER827(双酚A型环氧树脂、Mw:370、在25℃下为液态、软化点:25℃以下)
酚醛树脂:明和化成株式会社制造的MEH-7851-SS(具有联苯芳烷基骨架的酚醛树脂、羟基当量:203g/eq.、软化点:67℃)
丙烯酸类橡胶:Nagase ChemteX Corporation制造的TEISANRESINSG-P3(丙烯酸类共聚物、Mw:85万、玻璃化转变温度:12℃)
催化剂:北兴化学工业株式会社制造的TPP-MK(四(对甲苯基硼)四苯基鏻)
填料1:Admatechs Co.,Ltd.制造的AO802(球状氧化铝填料、平均粒径:0.7μm、比表面积:7.5m2/g、导热系数:36W/m·K、球形度:0.95)
填料2:电气化学工业株式会社制造的ASFP-20(球状氧化铝填料、平均粒径:0.3μm、比表面积:12.5m2/g、导热系数:36W/m·K、球形度:0.90)
填料3:Admatechs Co.,Ltd.制造的AO809(球状氧化铝填料、平均粒径:10μm、比表面积:1m2/g、导热系数:36W/m·K)
填料4:电气化学工业株式会社制造的DAW-07(球状氧化铝填料、平均粒径:8.1μm、比表面积:0.4m2/g、导热系数:36W/m·K、球形度:0.91)
填料5:电气化学工业株式会社制造的DAW-03(球状氧化铝填料、平均粒径:5.1μm、比表面积:0.5m2/g、导热系数:36W/m·K、球形度:0.9)
硅烷偶联剂:信越化学工业株式会社制造的KBM-503(3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)
对填料的表面处理方法进行说明。
将填料1~5用硅烷偶联剂进行表面处理,得到表面处理填料1~5。表面处理利用干法来进行,用下式所示的量的硅烷偶联剂进行了处理。
硅烷偶联剂处理量=(填料的重量(g)×填料的比表面积(m2/g))/硅烷偶联剂的最小覆盖面积(m2/g)
硅烷偶联剂的最小覆盖面积(m2/g)=6.02×1023×13×10-20/硅烷偶联剂的分子量
[实施例和比较例]
芯片接合薄膜的制作
按照表3中记载的配混比,使环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸类橡胶、催化剂以及表面处理填料溶解分散在甲乙酮(MEK)中,得到粘度适合于涂覆的粘接剂组合物溶液。其后,将粘接剂组合物溶液涂布在进行了聚硅氧烷脱模处理的、厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜制成的脱模处理薄膜(剥离衬垫)上,然后以130℃干燥2分钟,得到芯片接合薄膜(厚度25μm)。
[评价]
使用所得芯片接合薄膜进行了如下评价。结果示于表3。
(填料的粒度分布和平均粒径的测定)
将芯片接合薄膜放入坩埚中,在大气气氛下以700℃进行2小时的强热而使其灰化。使所得灰分分散在纯水中,进行10分钟的超声波处理,使用激光衍射散射式粒度分布测定装置(Beckman Coulter,Inc.制、“LS13320”;湿法)来求出粒度分布(体积基准)和平均粒径。需要说明的是,作为芯片接合薄膜的组成,除了填料以外均为有机成分,通过上述的强热处理,实质上所有的有机成分均烧失,因此将所得灰分视为填料来进行测定。
(填料的BET比表面积的测定)
BET比表面积利用BET吸附法(多点法)来测定。具体而言,使用Quantachrome Corporation制造的4连式比表面积/细孔分布测定装置“NOVA-4200e型”,将按照上述“填料的粒度分布和平均粒径的测定”项得到的灰分以110℃进行6小时以上的真空脱气,然后在氮气中、77.35K的温度下进行测定。
(导热系数的测定)
进行芯片接合薄膜的热固化后的导热系数的测定。导热系数由下式求出。需要说明的是,热固化后的导热系数是指以130℃加热1小时、接着以175℃加热5小时后的导热系数。
(导热系数)=(热扩散系数)×(比热)×(比重)
热扩散系数
将芯片接合薄膜层叠为厚度1mm后,冲切成直径1cm的圆形形状。接着,以130℃加热1小时,然后以175℃加热5小时。使用该样品,使用激光闪光法热测定装置(ULVAC,Inc.制、TC-9000),测定热扩散系数。
比热
使用DSC(TA instrument制、Q-2000),利用依照JIS-7123的规定的测定方法来求出。
比重
使用电子天秤(岛津制作所制、AEL-200),利用阿基米德法来测定。
(包埋性)
利用热层压,将芯片接合薄膜以10mm×10mm的面积贴附在厚度100μm的玻璃芯片上,制作了样品芯片。接着,将样品芯片以130℃、2kg、2秒钟的条件接合于BGA基板(Japan Circuit Industrial Co.,Ltd制、制品名:CA-BGA(2)、表面十点平均粗糙度(Rz)=11~13μm)。其后,在加压条件下以130℃加热1小时,然后以175℃加热5小时。加热固化时的加压具体而言通过在烘箱内以5kg/cm2填充氮气来进行。使用光学显微镜从进行了接合的样品芯片的玻璃面侧进行观察。使用二值化软件(WinRoof ver.5.6)计算空隙在观察图像中所占的面积。将空隙所占的面积相对于芯片接合薄膜的表面积不足20%的情况评价为“○”、为20%以上的情况评价为“×”。
(可靠性(耐湿回流焊性))
在温度40℃的条件下将芯片接合薄膜贴附于10mm见方的半导体芯片后,夹着芯片接合薄膜将半导体芯片固定于BGA基板。固定条件为温度120℃、压力0.1MPa、1秒钟。接着,将固定有半导体芯片的BGA基板用干燥机以130℃进行1小时的热处理。其后,利用封装树脂(日东电工株式会社制、GE-100)进行封装,得到半导体封装体。封装条件为加热温度175℃、90秒。其后,在85℃、60%Rh、168小时的条件下进行吸湿,进一步在设定为以260℃以上保持10秒钟的IR回流焊炉中载置半导体封装体。其后,将半导体封装体用玻璃刀切断,用超声波显微镜观察其剖面,确认芯片接合薄膜与BGA基板的边界处有无剥离。对9个半导体芯片进行确认,将产生了剥离的半导体芯片为0个的情况记为○、将1个以上的情况记为×。
[表3]
<<第三本发明的实施例>>
以下,例示性地详细说明第三本发明的适宜实施例。其中,对于该实施例中记载的材料、配混量等,在没有特别限定记载的情况下,第三本发明的主旨并不受它们的限定。
针对实施例中使用的成分进行说明。
环氧树脂1:三菱化学株式会社制造的JER827(双酚A型环氧树脂、Mw:370、在25℃下为液态、软化点:25℃以下)
环氧树脂2:新日铁住金化学株式会社制造的YDF-2001(双酚F型环氧树脂、软化点:50~60℃)
酚醛树脂:明和化成株式会社制造的MEH-7851-SS(具有联苯芳烷基骨架的酚醛树脂、羟基当量:203g/eq.、软化点:67℃)
丙烯酸类橡胶:Nagase ChemteX Corporation制造的TEISANRESINSG-70L(丙烯酸类共聚物、Mw:90万、玻璃化转变温度:-13℃)
催化剂:四国化成工业株式会社制造的2PHZ-PW(2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑)
填料1:电气化学工业株式会社制造的DAW-05(球状氧化铝填料、平均粒径:5μm、比表面积:0.4m2/g、导热系数:36W/m·K、球形度:0.91)
填料2:Admatechs Co.,Ltd.制造的AO802(球状氧化铝填料、平均粒径:0.6μm、导热系数:36W/m·K、球形度:0.95)
硅烷偶联剂:信越化学工业株式会社制造的KBM-503(3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)
对填料的表面处理方法进行说明。
将填料1~2用硅烷偶联剂进行表面处理,得到表面处理填料1~2。表面处理利用干法来进行,用下式所示的量的硅烷偶联剂进行了处理。
硅烷偶联剂处理量=(填料的重量(g)×填料的比表面积(m2/g))/硅烷偶联剂的最小覆盖面积(m2/g)
硅烷偶联剂的最小覆盖面积(m2/g)=6.02×1023×13×10-20/硅烷偶联剂的分子量
[实施例和比较例]
芯片接合薄膜的制作
按照表4中记载的配混比,使环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸类橡胶、催化剂以及表面处理填料溶解分散在甲乙酮(MEK)中,得到粘度适合于涂覆的粘接剂组合物溶液。其后,将粘接剂组合物溶液涂布在进行了聚硅氧烷脱模处理的、厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜制成的脱模处理薄膜(剥离衬垫)上,然后以130℃干燥2分钟,得到芯片接合薄膜(厚度25μm)。
[评价]
使用所得芯片接合薄膜进行了如下评价。结果示于表4。
(线膨胀系数的测定)
将芯片接合薄膜层叠而形成厚度1000μm的层叠体后,将层叠体冲切成4mmφ(直径)。将4mmφ的层叠体以130℃加热1小时、其后以175℃加热5小时而使其固化,得到测定试样。将测定试样安装于热机械分析装置(理学株式会社制造的TMA8310)的测定用夹具后,在-50℃~300℃的温度区域内,在压入载荷0.003N、探针直径3mmφ、升温速度5℃/分钟的条件下测定膨胀率。由50℃~70℃下的膨胀率算出玻璃化转变温度以下的线膨胀系数(CTEα1),由140℃~180℃下的膨胀率算出超过玻璃化转变温度的温度下的线膨胀系数(CTEα2)。
(玻璃化转变温度的测定和260℃的储能模量的测定)
将芯片接合薄膜层叠而形成厚度1000μm的层叠体。将层叠体以130℃加热1小时、其后以175℃加热5小时而使其固化后,从固化物切出长度10mm×宽度30mm的测定试样。对于测定试样,使用固体粘弹性测定装置(RSAII、Rheometric Scientific,Inc.制),测定-50℃~300℃下的储能模量和损耗模量。测定条件为频率1Hz、升温速度10℃/分钟。进而,通过算出tanδ(E’’(损耗模量)/E’(储能模量))的值而得到玻璃化转变温度。
(可靠性(耐湿回流焊性))
在温度40℃的条件下将芯片接合薄膜贴附于5mm见方的半导体芯片后,夹着芯片接合薄膜将半导体芯片接合于引线框(MF-202)。接合条件为温度120℃、压力0.1MPa、1秒钟。接着,将接合有半导体芯片的引线框用干燥机在氮气中以130℃进行1小时的热处理。其后,利用封装树脂(日立化成株式会社制、GE-7470L-Q)进行封装,得到半导体封装体。封装条件为加热温度175℃、90秒。其后,在85℃、60%Rh、168小时的条件下进行吸湿,进一步在设定为以260℃以上保持10秒钟的IR回流焊炉中载置半导体封装体。其后,将半导体封装体用玻璃刀切断,用超声波显微镜观察其剖面,确认芯片接合薄膜与引线框的边界处有无剥离。对8个半导体芯片进行确认,将产生了剥离的半导体芯片为0个的情况记为○、将1个以上的情况记为×。
(填料的平均粒径的测定)
将芯片接合薄膜放入坩埚中,在大气气氛下以700℃进行2小时的强热而使其灰化。使所得灰分分散在纯水中,进行10分钟的超声波处理,使用激光衍射散射式粒度分布测定装置(Beckman Coulter,Inc.制、“LS13320”;湿法)来求出平均粒径。需要说明的是,作为芯片接合薄膜的组成,除了填料以外均为有机成分,通过上述的强热处理,实质上所有的有机成分均烧失,因此将所得灰分视为填料来进行测定。
[表4]
<<第四本发明的实施例>>
以下,例示性地详细说明第四本发明的适合实施例。其中,对于该实施例中记载的材料、配混量等,在没有特别限定记载的情况下,第四本发明的主旨并不受它们的限定。需要说明的是,“份”是指“重量份”。
(实施例1)
<热固型芯片接合薄膜的制作>
使下述(a)~(e)溶解于MEK(甲乙酮),调整浓度使得粘度在室温下为150mPa·s,得到粘接剂组合物溶液。
(a)环氧树脂(三菱化学株式会社制、制品名:JER827(双酚A型环氧树脂)、在室温下为液态(软化点为25℃以下))
8.6份
(b)酚醛树脂(具有联苯芳烷基骨架的酚醛树脂、明和化成株式会社制、制品名:MEH-7851SS、软化点67℃、羟基当量203g/eq.)
10.6份
(c)丙烯酸类共聚物(Nagase ChemteX Corporation制、制品名:TEISANRESIN SG-70L)
1份
(d)固化促进催化剂(四国化成株式会社制、制品名:2PHZ-PW、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑)
0.2份
(e)球状氧化铝填料A:电气化学工业株式会社制造的DAW-03(球状氧化铝填料、平均粒径:3μm、比表面积:0.4m2/g、导热系数:36W/m·K)
80份
需要说明的是,球状氧化铝填料A预先进行了表面处理。表面处理利用干法来进行,用下式所示的量(硅烷偶联剂处理量)的硅烷偶联剂进行了处理。硅烷偶联剂使用了信越化学株式会社的KBM503。
(硅烷偶联剂处理量)=(氧化铝填料的重量(g)×氧化铝填料的比表面积(m2/g))/硅烷偶联剂的最小覆盖面积(m2/g)
硅烷偶联剂的最小覆盖面积(m2/g)=6.02×1023×13×10-20/硅烷偶联剂的分子量
将该粘接剂组合物溶液涂布在进行了聚硅氧烷脱模处理的、厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜制成的脱模处理薄膜(第一隔离膜)上形成涂布膜后,以干燥温度130℃、干燥时间2分钟使其干燥。其后,重叠进行了聚硅氧烷脱模处理的、厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜制成的脱模处理薄膜(第二隔离膜),在温度65℃且压力0.4Pa的条件下以10m/分钟的速度用前述第一隔离膜与前述第二隔离膜夹持前述涂布膜并保持。由此,制作了厚度30μm的芯片接合薄膜A。
(实施例2)
<热固型芯片接合薄膜的制作>
使下述(a)~(e)溶解于MEK(甲乙酮),调整浓度使得粘度在室温下为150mPa·s,得到粘接剂组合物溶液。
(a)环氧树脂(三菱化学株式会社制、制品名:JER827(双酚A型环氧树脂)、在室温下为液态(软化点为25℃以下))
7.3份
(b)酚醛树脂(具有联苯芳烷基骨架的酚醛树脂、明和化成株式会社制、制品名:MEH-7851SS、软化点67℃、羟基当量203g/eq.)
8.9份
(c)丙烯酸类共聚物(Nagase ChemteX Corporation制、制品名:TEISANRESIN SG-70L)
4份
(d)固化促进催化剂(四国化成株式会社制、制品名:2PHZ-PW、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑)
0.2份
(e)球状氧化铝填料A:电气化学工业株式会社制造的DAW-03(球状氧化铝填料、平均粒径:3μm、比表面积:0.4m2/g、导热系数:36W/m·K)
80份
需要说明的是,球状氧化铝填料A预先进行了表面处理。表面处理利用干法来进行,用下式所示的量(硅烷偶联剂处理量)的硅烷偶联剂进行了处理。硅烷偶联剂使用了信越化学株式会社的KBM503。
(硅烷偶联剂处理量)=(氧化铝填料的重量(g)×氧化铝填料的比表面积(m2/g))/硅烷偶联剂的最小覆盖面积(m2/g)
硅烷偶联剂的最小覆盖面积(m2/g)=6.02×1023×13×10-20/硅烷偶联剂的分子量
将该粘接剂组合物溶液涂布在进行了聚硅氧烷脱模处理的、厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜制成的脱模处理薄膜(第一隔离膜)上形成涂布膜后,以干燥温度130℃、干燥时间2分钟使其干燥。其后,重叠进行了聚硅氧烷脱模处理的、厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜制成的脱模处理薄膜(第二隔离膜),在温度65℃且压力0.4Pa的条件下以10m/分钟的速度用前述第一隔离膜与前述第二隔离膜夹持前述涂布膜并保持。由此,制作了厚度30μm的芯片接合薄膜B。
(比较例1)
<热固型芯片接合薄膜的制作>
使下述(a)~(e)溶解于MEK(甲乙酮),调整浓度使得粘度在室温下为150mPa·s,得到粘接剂组合物溶液。
(a)环氧树脂(三菱化学株式会社制、制品名:JER827(双酚A型环氧树脂)、在室温下为液态(软化点为25℃以下))
6.4份
(b)酚醛树脂(具有联苯芳烷基骨架的酚醛树脂、明和化成株式会社制、制品名:MEH-7851SS、软化点67℃、羟基当量203g/eq.)
7.8份
(c)丙烯酸类共聚物(Nagase ChemteX Corporation制、制品名:TEISANRESIN SG-70L)
6.0份
(d)固化促进催化剂(四国化成株式会社制、制品名:2PHZ-PW、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑)
0.2份
(e)球状氧化铝填料C(电气化学工业株式会社制造的ASFP-20(球状氧化铝填料、平均粒径:0.3μm、比表面积:12.5m2/g、导热系数:36W/m·K))
80份
需要说明的是,球状氧化铝填料C预先进行了表面处理。表面处理利用干法来进行,用下式所示的量(硅烷偶联剂处理量)的硅烷偶联剂进行了处理。硅烷偶联剂使用了信越化学株式会社的KBM503。
(硅烷偶联剂处理量)=(氧化铝填料的重量(g)×氧化铝填料的比表面积(m2/g))/硅烷偶联剂的最小覆盖面积(m2/g)
硅烷偶联剂的最小覆盖面积(m2/g)=6.02×1023×13×10-20/硅烷偶联剂的分子量
将该粘接剂组合物溶液涂布在进行了聚硅氧烷脱模处理的、厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜制成的脱模处理薄膜(第一隔离膜)上形成涂布膜后,以干燥温度130℃、干燥时间2分钟使其干燥。其后,重叠进行了聚硅氧烷脱模处理的、厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜制成的脱模处理薄膜(第二隔离膜),在温度65℃且压力0.4Pa的条件下以10m/分钟的速度用前述第一隔离膜与前述第二隔离膜夹持前述涂布膜并保持。由此,制作了厚度30μm的芯片接合薄膜C。
(比较例2)
<热固型芯片接合薄膜的制作>
使下述(a)~(e)溶解于MEK(甲乙酮),调整浓度使得粘度在室温下为150mPa·s,得到粘接剂组合物溶液。
(a)环氧树脂(三菱化学株式会社制、制品名:JER827(双酚A型环氧树脂)、在室温下为液态(软化点为25℃以下))
8.6份
(b)酚醛树脂(具有联苯芳烷基骨架的酚醛树脂、明和化成株式会社制、制品名:MEH-7851SS、软化点67℃、羟基当量203g/eq.)
10.6份
(c)丙烯酸类共聚物(Nagase ChemteX Corporation制、制品名:TEISANRESIN SG-70L)
1份
(d)固化促进催化剂(四国化成株式会社制、制品名:2PHZ-PW、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑)
0.2份
(e)球状氧化铝填料B:电气化学工业株式会社制造的DAW-03(球状氧化铝填料、平均粒径:3μm、比表面积:0.4m2/g、导热系数:36W/m·K、无表面处理) 80份
将该粘接剂组合物溶液涂布在进行了聚硅氧烷脱模处理的、厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜制成的脱模处理薄膜(第一隔离膜)上形成涂布膜后,以干燥温度130℃、干燥时间2分钟使其干燥。其后,重叠进行了聚硅氧烷脱模处理的、厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜制成的脱模处理薄膜(第二隔离膜),在温度65℃且压力0.4Pa的条件下以10m/分钟的速度用前述第一隔离膜与前述第二隔离膜夹持前述涂布膜并保持。由此,制作了厚度30μm的芯片接合薄膜D。
需要说明的是,实施例、比较例的芯片接合薄膜中的填料整体的平均粒径以及填料整体的比表面积如表5所示。另外,填料相对于芯片接合薄膜整体的填充量、树脂成分中(热固性树脂与热塑性树脂的合计量中)的热固性树脂的比率、树脂成分中(热固性树脂与热塑性树脂的合计量中)的热塑性树脂的比率也一并示于表5。
(80℃下的熔融粘度的测定)
测定了芯片接合薄膜A~D在热固化前的80℃下的熔融粘度。测定使用流变仪(HAAKE公司制、RS-1),利用平行板法来进行。即,从各芯片接合薄膜A~D采取0.1g作为试样,将该试样向预先加热至80℃的板进行投料。熔融粘度设定为从测定开始起300秒后的值。另外,将剪切速率设为5秒-1、将板间的间隙设为0.1mm。结果示于下述表5。
(导热系数的测定)
进行芯片接合薄膜A~D的热固化后的导热系数的测定。导热系数由下式求出。结果示于表5。需要说明的是,热固化后的导热系数是指以130℃加热1小时、接着以175℃加热5小时后的导热系数。
(导热系数)=(热扩散系数)×(比热)×(比重)
<热扩散系数>.
将芯片接合薄膜层叠为厚度1mm后,冲切成1cmΦ的形状。接着,以130℃加热1小时,然后以175℃加热5小时。使用该样品,使用激光闪光法热测定装置(ULVAC,Inc.制、TC-9000),测定热扩散系数。
<比热>
使用DSC(TA instrument制、Q-2000),利用依照JIS-7123的规定的测定方法来求出。
<比重>
使用电子天秤(株式会社岛津制作所制、AEL-200),利用阿基米德法来测定。
(表面粗糙度Ra的测定)
将芯片接合薄膜A~D贴合于平滑的镜面晶圆并固定,使用表面粗糙度测定机(MITUTOYO CO.,LTD制、制品名“SURFTEST.SJ-301”)来测定表面粗糙度Ra。结果示于表5。
(切割时的水的侵入的评价)
使用层压机以40℃将芯片接合薄膜A~D贴合在切割带(P-2130、日东电工株式会社制)上,进一步在粘接薄膜上以65℃、0.1MPa、10mm/秒贴合50μm的8英寸晶圆。其后,贴合于8英寸的切割环(DTF2-8-1、DISCO Corporation制)进行切割。使用切割装置(DFD6361、DISCO Corporation制),Z1切割刀片使用了NBC-ZH203O-SE27HEDD(DISCO Corporation制)、Z2刀片使用了NBC-ZH203O-SE27HEFF(DISCO Corporation制)。关于刀片高度,将Z1设定为在晶圆中切入一半的高度、将Z2设定为在切割带中切入20μm的高度。切割刀片的转速为40000rpm、切割速度为30mm/秒、水量为1L/分,以分段裁切(step cut)的方式进行。关于水的侵入,从切割带侧观察切割后的样品,确认水是否进入芯片接合薄膜与切割带之间,在有水浸入的情况下或芯片接合薄膜与切割带之间产生了剥离的情况下,判断为水侵入。对每个实施例进行10片的切割,即使有1片产生水侵入也记为“×”、将未发生水侵入记为“○”。结果示于表5。
[表5]
<<第五本发明的实施例>>
以下,例示性地详细说明第五本发明的适宜实施例。其中,对于该实施例中记载的材料、配混量等,在没有特别限定记载的情况下,第五本发明的主旨并不受它们的限定。需要说明的是,“份”是指“重量份”。
(实施例1)
<热固型芯片接合薄膜的制作>
使下述(a)~(f)溶解于MEK(甲乙酮),调整浓度使得粘度在室温下为100mPa·s,得到粘接剂组合物溶液。
(a)环氧树脂(三菱化学株式会社制、制品名:JER827(双酚A型环氧树脂)、在常温下为液态(软化点为25℃以下))
9.5份
(b)酚醛树脂(具有联苯芳烷基骨架的酚醛树脂、明和化成株式会社制、制品名:MEH-7851SS、软化点67℃、羟基当量203g/eq.)
9.5份
(c)丙烯酸类共聚物(Nagase ChemteX Corporation制、制品名:TEISANRESIN SG-P3、重均分子量:85万、玻璃化转变温度:12℃)
1份
(d)固化促进催化剂(北兴化学株式会社制、制品名:TPP-MK、四(对甲苯基硼)四苯基鏻)
0.2份
(e)球状氧化铝填料A(电气化学工业株式会社制、制品名:DAW-05、平均粒径:5.1μm、比表面积:0.5m2/g)
60份
(f)球状氧化铝填料B(Admatechs Co.,Ltd.制、制品名:AO802、平均粒径:0.7μm、比表面积:7.5m2/g)
20份
需要说明的是,球状氧化铝填料A以及球状氧化铝填料B预先进行了表面处理。表面处理利用干法来进行,用下式所示的量(硅烷偶联剂处理量)的硅烷偶联剂进行了处理。硅烷偶联剂使用了信越化学株式会社的KBM503。
(硅烷偶联剂处理量)=(氧化铝填料的重量(g)×氧化铝填料的比表面积(m2/g))/硅烷偶联剂的最小覆盖面积(m2/g)
硅烷偶联剂的最小覆盖面积(m2/g)=6.02×1023×13×10-20/硅烷偶联剂的分子量
将该粘接剂组合物溶液涂布在进行了聚硅氧烷脱模处理的、厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜制成的脱模处理薄膜(剥离衬垫)上,然后以130℃干燥2分钟。由此制作了厚度25μm的芯片接合薄膜A。
(实施例2)
<热固型芯片接合薄膜的制作>
使下述(a)~(f)溶解于MEK(甲乙酮),调整浓度使得粘度在室温下为100mPa·s,得到粘接剂组合物溶液。
(a)环氧树脂(三菱化学株式会社制、制品名:JER827(双酚A型环氧树脂)、在常温下为液态(软化点为25℃以下))
6.5份
(b)酚醛树脂(具有联苯芳烷基骨架的酚醛树脂、明和化成株式会社制、制品名:MEH-7851SS、软化点67℃、羟基当量203g/eq.)
7份
(c)丙烯酸类共聚物(Nagase ChemteX Corporation制、制品名:TEISANRESIN SG-P3、重均分子量:85万、玻璃化转变温度:12℃)
1.5份
(d)固化促进催化剂(北兴化学株式会社制、制品名:TPP-MK、四(对甲苯基硼)四苯基鏻)
0.15份
(e)球状氧化铝填料A(电气化学工业株式会社制、制品名:DAW-05、平均粒径:5.1μm、比表面积:0.5m2/g)
60份
(f)球状氧化铝填料B(Admatechs Co.,Ltd.制、制品名:AO802、平均粒径:0.7μm、比表面积:7.5m2/g)
25份
需要说明的是,球状氧化铝填料A以及球状氧化铝填料B预先进行了表面处理。表面处理利用干法来进行,用下式所示的量(硅烷偶联剂处理量)的硅烷偶联剂进行了处理。硅烷偶联剂使用了信越化学株式会社的KBM503。
(硅烷偶联剂处理量)=(氧化铝填料的重量(g)×氧化铝填料的比表面积(m2/g))/硅烷偶联剂的最小覆盖面积(m2/g)
硅烷偶联剂的最小覆盖面积(m2/g)=6.02×1023×13×10-20/硅烷偶联剂的分子量
将该粘接剂组合物溶液涂布在进行了聚硅氧烷脱模处理的、厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜制成的脱模处理薄膜(剥离衬垫)上,然后以130℃干燥2分钟。由此制作了厚度25μm的芯片接合薄膜B。
(实施例3)
<热固型芯片接合薄膜的制作>
使下述(a)~(f)溶解于MEK(甲乙酮),调整浓度使得粘度在室温下为100mPa·s,得到粘接剂组合物溶液。
(a)环氧树脂(三菱化学株式会社制、制品名:JER827(双酚A型环氧树脂)、在常温下为液态(软化点为25℃以下))
4.2份
(b)酚醛树脂(具有联苯芳烷基骨架的酚醛树脂、明和化成株式会社制、制品名:MEH-7851SS、软化点67℃、羟基当量203g/eq.)
4.3份
(c)丙烯酸类共聚物(Nagase ChemteX Corporation制、制品名:TEISANRESIN SG-P3、重均分子量:85万、玻璃化转变温度:12℃)
1.5份
(d)固化促进催化剂(北兴化学株式会社制、制品名:TPP-MK、四(对甲苯基硼)四苯基鏻)
0.15份
(e)球状氧化铝填料A(电气化学工业株式会社制、制品名:DAW-05、平均粒径:5.1μm、比表面积:0.5m2/g)
68份
(f)球状氧化铝填料B(Admatechs Co.,Ltd.制、制品名:AO802、平均粒径:0.7μm、比表面积:7.5m2/g)
22份
需要说明的是,球状氧化铝填料A以及球状氧化铝填料B预先进行了表面处理。表面处理利用干法来进行,用下式所示的量(硅烷偶联剂处理量)的硅烷偶联剂进行了处理。硅烷偶联剂使用了信越化学株式会社的KBM503。
(硅烷偶联剂处理量)=(氧化铝填料的重量(g)×氧化铝填料的比表面积(m2/g))/硅烷偶联剂的最小覆盖面积(m2/g)
硅烷偶联剂的最小覆盖面积(m2/g)=6.02×1023×13×10-20/硅烷偶联剂的分子量
将该粘接剂组合物溶液涂布在进行了聚硅氧烷脱模处理的、厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜制成的脱模处理薄膜(剥离衬垫)上,然后以130℃干燥2分钟。由此制作了厚度25μm的芯片接合薄膜C。
(比较例1)
<热固型芯片接合薄膜的制作>
使下述(a)~(e)溶解于MEK(甲乙酮),调整浓度使得粘度在室温下为100mPa·s,得到粘接剂组合物溶液。
(a)环氧树脂(三菱化学株式会社制、制品名:JER827(双酚A型环氧树脂)、在常温下为液态(软化点为25℃以下)
8份
(b)酚醛树脂(具有联苯芳烷基骨架的酚醛树脂、明和化成株式会社制、制品名:MEH-7851SS、软化点67℃、羟基当量203g/eq.)
8份
(c)丙烯酸类共聚物(Nagase ChemteX Corporation制、制品名:TEISANRESIN SG-P3、重均分子量:85万、玻璃化转变温度:12℃)
4份
(d)固化促进催化剂(北兴化学株式会社制、制品名:TPP-MK、四(对甲苯基硼)四苯基鏻)
0.2份
(e)球状氧化铝填料B(Admatechs Co.,Ltd.制、制品名:AO802、平均粒径:0.7μm、比表面积:7.5m2/g)
80份
需要说明的是,球状氧化铝填料A以及球状氧化铝填料B预先进行了表面处理。表面处理利用干法来进行,用下式所示的量(硅烷偶联剂处理量)的硅烷偶联剂进行了处理。硅烷偶联剂使用了信越化学株式会社的KBM503。
(硅烷偶联剂处理量)=(氧化铝填料的重量(g)×氧化铝填料的比表面积(m2/g))/硅烷偶联剂的最小覆盖面积(m2/g)
硅烷偶联剂的最小覆盖面积(m2/g)=6.02×1023×13×10-20/硅烷偶联剂的分子量
将该粘接剂组合物溶液涂布在进行了聚硅氧烷脱模处理的、厚度为50μm的由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜制成的脱模处理薄膜(剥离衬垫)上,然后以130℃干燥2分钟。由此制作了厚度25μm的芯片接合薄膜D。
需要说明的是,实施例、比较例的芯片接合薄膜中的填料整体(球状氧化铝填料A和球状氧化铝填料B)的平均粒径以及填料整体的比表面积如表6所示。另外,填料相对于芯片接合薄膜整体的填充量、树脂成分中(热固性树脂与热塑性树脂的合计量中)的热固性树脂的比率、树脂成分中(热固性树脂与热塑性树脂的合计量中)的热塑性树脂的比率也一并示于表6。
(80℃下的熔融粘度的测定)
测定了芯片接合薄膜A~D在热固化前的80℃下的熔融粘度。测定使用流变仪(HAAKE公司制、RS-1),利用平行板法来进行。即,从各芯片接合薄膜A~D采取0.1g作为试样,将该试样向预先加热至80℃的板进行投料。熔融粘度设定为从测定开始起300秒后的值。另外,将剪切速率设为5秒-1、将板间的间隙设为0.1mm。结果示于下述表6。
(导热系数的测定)
进行芯片接合薄膜A~C的热固化后的导热系数的测定。导热系数由下式求出。结果示于表6。需要说明的是,热固化后的导热系数是指以130℃加热1小时、接着以175℃加热5小时后的导热系数。
(导热系数)=(热扩散系数)×(比热)×(比重)
<热扩散系数>.
将芯片接合薄膜层叠为厚度1mm后,冲切成1cmΦ的形状。接着,以130℃加热1小时,然后以175℃加热5小时。使用该样品,使用激光闪光法热测定装置(ULVAC,Inc.制、TC-9000),测定热扩散系数。
<比热>
使用DSC(TA instrument制、Q-2000),利用依照JIS-7123的规定的测定方法来求出。
<比重>
使用电子天秤(株式会社岛津制作所制、AEL-200),利用阿基米德法来测定。
(固定性评价)
固定性评价使用将芯片接合薄膜贴合在切割片上得到的产物来进行。
<切割带粘合剂的作成>
在具备冷凝管、氮气导入管、温度计以及搅拌装置的反应容器中,投入丙烯酸-2-乙基己酯4份、丙烯酸丁酯3份、丙烯酸-2-羟基乙酯100份、过氧化苯甲酰0.2份、以及醋酸20份,在氮气气流中以61℃进行6小时的聚合处理,得到丙烯酸类聚合物A。关于丙烯酸类聚合物A,重均分子量Mw为30万、玻璃化转变温度(Tg)为-16℃、碘值为2、羟值(mgKOH/g)为30。
向所得的丙烯酸类聚合物A中添加2-甲基丙烯酰氧乙基异氰酸酯(昭和电工株式会社制、以下也称为“MOI”。)24.1份,在空气气流中以50℃进行48小时的加成反应处理,得到丙烯酸类聚合物A’。接着,相对于丙烯酸类聚合物A’100份,添加多异氰酸酯化合物(商品名“CORONATE L”、日本聚氨酯株式会社制)3份、以及光聚合引发剂(商品名“IRGACURE651”、CibaSpecialty Chemicals Inc.制)3份,使其溶解于甲苯,得到浓度为20重量%的粘合剂组合物溶液。作为基材,准备厚度为50μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(PET薄膜),在其上涂布所得到的粘合剂组合物溶液,并进行干燥,形成厚度为30μm的粘合剂层,由此得到切割薄膜。
将切割薄膜与芯片接合薄膜以室温、0.15MPa、10mm/秒进行贴合,从而制作了带切割片的芯片接合薄膜。
固定性评价使用日东精机株式会社制造的晶圆贴合装置(MA-3000II)来进行。具体而言,将上述得到的带切割片的芯片接合薄膜贴合于研磨成50μm的12英寸晶圆。贴合条件设为贴合速度15mm/秒、贴合温度80℃、贴合压力0.15MPa。
将能够良好地固定的情况评价为“○”,将晶圆产生破损的情况、芯片接合薄膜与晶圆的贴合部分裹入气泡的情况、由于芯片接合薄膜与晶圆的密合不良而产生颜色不均(部分白浊的状况等)的情况评价为“×”。结果示于表6。
[表6]
Claims (10)
1.一种热固型芯片接合薄膜,其包含导热性颗粒,
所述导热性颗粒利用硅烷偶联剂进行了表面处理,
所述导热性颗粒的含量相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上,
所述热固型芯片接合薄膜在热固化后的导热系数为1W/m·K以上。
2.根据权利要求1所述的热固型芯片接合薄膜,其中,所述导热性颗粒的导热系数为12W/m·K以上。
3.根据权利要求1所述的热固型芯片接合薄膜,其中,所述硅烷偶联剂包含水解性基团,
所述水解性基团为甲氧基和/或乙氧基。
4.根据权利要求1所述的热固型芯片接合薄膜,其中,所述硅烷偶联剂包含有机官能团,
所述有机官能团包含选自由丙烯酰基、甲基丙烯酰基、环氧基、苯基氨基组成的组中的至少1种。
5.根据权利要求1所述的热固型芯片接合薄膜,其中,所述硅烷偶联剂不含伯氨基、巯基以及异氰酸酯基。
6.根据权利要求1所述的热固型芯片接合薄膜,其在130℃下的熔融粘度为300Pa·s以下。
7.根据权利要求1所述的热固型芯片接合薄膜,其厚度为50μm以下。
8.一种半导体装置的制造方法,其包括如下工序:
准备权利要求1~7中任一项所述的热固型芯片接合薄膜的工序;以及
夹着所述热固型芯片接合薄膜,将半导体芯片芯片接合到被粘物上的工序。
9.一种带切割片的芯片接合薄膜,其在切割片上层叠有权利要求1~7中任一项所述的热固型芯片接合薄膜,所述切割片在基材上层叠有粘合剂层。
10.一种半导体装置的制造方法,其包括如下工序:
准备权利要求9所述的带切割片的芯片接合薄膜的工序;
将所述带切割片的芯片接合薄膜的所述热固型芯片接合薄膜与半导体晶圆的背面进行贴合的工序;
将所述半导体晶圆与所述热固型芯片接合薄膜一起进行切割,形成芯片状的半导体芯片的工序;
将所述半导体芯片与所述热固型芯片接合薄膜一起从所述带切割片的芯片接合薄膜拾取的工序;以及
夹着所述热固型芯片接合薄膜,将所述半导体芯片芯片接合到被粘物上的工序。
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