CN109216211B - 切割带、切割芯片接合薄膜和半导体装置制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供适于在为了得到带有芯片接合薄膜(DAF)的半导体芯片而使用切割芯片接合薄膜(DDAF)进行的扩展工序中对切割带上的DAF进行良好的割断的同时抑制从切割带上浮起、剥离的切割带、切割芯片接合薄膜和半导体装置制造方法。切割带(10)在拉伸试验(试验片宽度20mm,初始卡盘间距100mm)中,以5~30%的范围的至少一部分应变值能显示出15~32MPa的范围内的拉伸应力。DDAF包含:切割带(10)及其粘合剂层(12)上的DAF(20)。半导体装置制造方法包括如下工序:在DDAF的DAF(20)侧贴合半导体晶圆或其分割体后,在产生15~32MPa的范围内的拉伸应力的条件下扩展切割带(10)。

Description

切割带、切割芯片接合薄膜和半导体装置制造方法
技术领域
本发明涉及能够在半导体装置的制造过程中使用的切割带和切割芯片接合薄膜、以及半导体装置的制造方法。
背景技术
在半导体装置的制造过程中,为了得到带有芯片接合用的尺寸与芯片相当的粘接薄膜的半导体芯片、即带有芯片接合薄膜的半导体芯片,有时使用切割芯片接合薄膜。切割芯片接合薄膜具有与作为加工对象的半导体晶圆对应的尺寸,例如具有:包含基材及粘合剂层的切割带;和可剥离地密合在其粘合剂层侧的芯片接合薄膜。
作为使用切割芯片接合薄膜得到带有芯片接合薄膜的半导体芯片的方法之一,已知经由用于对切割芯片接合薄膜中的切割带进行扩展而将芯片接合薄膜割断的工序的方法。该方法中,首先,在切割芯片接合薄膜的芯片接合薄膜上贴合半导体晶圆。该半导体晶圆例如以之后与芯片接合薄膜一同被割断而能单片化为多个半导体芯片的方式进行了加工。接着,为了以由切割带上的芯片接合薄膜产生分别密合在半导体芯片上的多个粘接薄膜小片的方式将该芯片接合薄膜割断,使切割芯片接合薄膜的切割带扩展。在该扩展工序中,在相当于芯片接合薄膜中的割断位置的位置处,芯片接合薄膜上的半导体晶圆也发生割断,在切割芯片接合薄膜或切割带上,半导体晶圆被单片化为多个半导体芯片。接着,在经过例如清洗工序后,从切割带上与和半导体芯片密合的尺寸与芯片相当的芯片接合薄膜一同拾取各半导体芯片。由此,可以得到带有芯片接合薄膜的半导体芯片。该带有芯片接合薄膜的半导体芯片借助其芯片接合薄膜通过芯片接合而固定在安装基板等被粘物上。对于用于使用切割芯片接合薄膜来得到带有芯片接合薄膜的半导体芯片的技术,记载于例如下述专利文献1~3中。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014-158046号公报
专利文献2:日本特开2016-115775号公报
专利文献3:日本特开2016-115804号公报
发明内容
发明要解决的问题
在上述扩展工序中,由要进行扩展的切割带对切割芯片接合薄膜中密合在切割带上的芯片接合薄膜作用割断力时,以往有时芯片接合薄膜的割断预定位置的一部分不会割断。另外,以往,对于经过了扩展工序的切割带上的带有芯片接合薄膜的半导体芯片,有如下情况:该芯片接合薄膜的端部从切割带上局部剥离(即,发生带有芯片接合薄膜的半导体芯片端部从切割带上的浮起),该半导体芯片和/或其芯片接合薄膜整体从切割带上剥离。局部剥离即浮起的发生在扩展工序后的清洗工序等中可能会成为带有芯片接合薄膜的半导体芯片从切割带上的不希望发生的剥离的原因。局部剥离即浮起的发生还可能会成为拾取工序中拾取不良的原因。预先在半导体晶圆表面和/或半导体芯片表面形成的布线结构越进行多层化,该布线结构内的树脂材料与半导体芯片主体的半导体材料的热膨胀率差也成为一个原因而容易导致上述浮起、剥离。
本发明是鉴于以上的情况而做出的发明,其目的在于,提供适于在使用切割芯片接合薄膜进行的扩展工序中使密合在切割带上的芯片接合薄膜良好地割断的同时抑制从切割带上的浮起、剥离的切割带、切割芯片接合薄膜和半导体装置制造方法。
用于解决问题的方案
根据本发明的第一方案,可提供切割带。该切割带具有包含基材和粘合剂层的层叠结构,对于宽度20mm的切割带试验片在初始卡盘间距100mm下进行的拉伸试验中,以5~30%的范围的至少一部分应变值能显示出15~32MPa的范围内的拉伸应力。5~30%的范围的至少一部分应变值包括处于5~30%的范围内的一个应变值。对于这种构成的切割带,能够在其粘合剂层侧密合有芯片接合薄膜的形态下用于在半导体装置的制造过程中得到带有芯片接合薄膜的半导体芯片。
在半导体装置的制造过程中,如上所述,为了得到带有芯片接合薄膜的半导体芯片,有时实施使用切割芯片接合薄膜进行的扩展工序。本发明人发现:在扩展工序中,利用切割芯片接合薄膜进行扩展的切割带上产生的拉伸应力为15MPa以上且32MPa以下时,适于由扩展中的切割带对芯片接合薄膜作用作为充分的割断力的拉伸应力来割断该芯片接合薄膜,并且适于避免由扩展后的切割带作用于割断后的芯片接合薄膜的残留应力变得过大,从而抑制该薄膜和/或带有该薄膜的半导体芯片从切割带上的浮起、剥离。例如,如后述的实施例和比较例所示。而且,对于本发明的第一方案的切割带,以适于确保用于使芯片接合薄膜产生割断的充分的拉伸长度的应变值5%以上且适于避免在扩展工序中的拉伸长度变得过大而有效地实施扩展工序的应变值30%以下的范围的至少一部分应变值,能显示出上述那样的15~32MPa的范围内的拉伸应力。对于这样的切割带,在其粘合剂层侧密合有芯片接合薄膜的形态下,适合用于为了在产生15~32MPa的范围内的拉伸应力的条件下进行扩展的扩展工序中,因此,适于在扩展工序中对切割带上的芯片接合薄膜进行良好的割断的同时抑制从切割带上的浮起、剥离。
对于本发明的第一方案的切割带,在上述拉伸试验中能显示出15~32MPa的范围内的拉伸应力的应变值如上所述为5%以上,但是,从该切割带在其粘合剂层侧密合有芯片接合薄膜的形态下用于扩展工序中时确保充分的拉伸长度的方面考虑,在上述拉伸试验中能显示出15~32MPa的范围内的拉伸应力的应变值优选为6%以上、更优选为7%以上、更优选为8%以上。另外,对于本发明的第一方案的切割带,在上述拉伸试验中能显示出15~32MPa的范围内的拉伸应力的应变值如上所述为30%以下,但是,从避免该切割带以其粘合剂层侧密合有芯片接合薄膜的形态用于扩展工序时所需的拉伸长度过大的方面考虑,在上述拉伸试验中能显示出15~32MPa的范围内的拉伸应力的应变值优选为20%以下、更优选为17%以下、更优选为15%以下、更优选为13%以下。
本发明的第一方案的切割带在上述拉伸试验中能显示出的拉伸应力优选为20~32MPa。对于这样的切割带,在其粘合剂层侧密合有芯片接合薄膜密合的形态下,适合用于为了在产生20~32MPa的范围内的拉伸应力的条件下进行扩展的扩展工序中。在扩展工序中,有如下倾向:利用切割芯片接合薄膜进行扩展的切割带所产生的拉伸应力超过15MPa且越大时,由扩展中的切割带以割断力的形式作用于芯片接合薄膜的拉伸应力越大。
上述拉伸试验中,有温度条件越低、切割带和/或其试验片所显示的拉伸应力越大的倾向,该拉伸试验中的温度条件优选为-15℃。根据这样的构成,可以将对要进行扩展的切割带在-15℃的温度条件下产生的相对大的拉伸应力用作割断用扩展工序中的对芯片接合薄膜的割断力,并且能够在相对高温(例如常温)的条件下抑制切割带产生拉伸应力的同时进行用于延长割断后的带有芯片接合薄膜的半导体芯片间的距离的再次扩展工序。
本发明的第一方案的切割带中,上述拉伸试验中的拉伸速度条件优选处于10~1000mm/分钟、更优选100~1000mm/分钟的范围内。从该切割带以其粘合剂层侧密合有芯片接合薄膜的形态用于扩展工序时的工序速度、进而半导体装置的生产率的观点出发,切割带中以规定的应变值产生15~32MPa的范围内的拉伸应力的上述拉伸试验的拉伸速度条件优选为10mm/分钟以上、更优选为100mm/分钟以上。从避免该切割带以其粘合剂层侧密合有芯片接合薄膜的形态用于扩展工序时发生断裂的观点出发,切割带中以规定的应变值产生15~32MPa的范围内的拉伸应力的上述拉伸试验的拉伸速度条件优选为1000mm/分钟以下、更优选为300mm/分钟以下。
根据本发明的第二方案,可提供切割芯片接合薄膜。该切割芯片接合薄膜包含:本发明的第一方案的上述切割带和该切割带中的粘合剂层上的芯片接合薄膜。对于具备本发明的第一方案的切割带的这样的切割芯片接合薄膜,适合用于为了在切割带中产生15~32MPa的范围内的拉伸应力的条件下扩展该切割带的扩展工序中,因此,适于在扩展工序中对切割带上的芯片接合薄膜进行良好的割断并且抑制从切割带上的浮起、剥离。
根据本发明的第三方案,可提供半导体装置制造方法。该半导体装置制造方法包括以下的第1工序和第2工序。第1工序中,对切割芯片接合薄膜贴合能单片化为多个半导体芯片的半导体晶圆、或包含多个半导体芯片的半导体晶圆分割体。第1工序中使用的切割芯片接合薄膜包含:具有包含基材和粘合剂层的层叠结构的切割带、以及该切割带中的粘合剂层上的芯片接合薄膜。该工序中,在这样的切割芯片接合薄膜的芯片接合薄膜侧贴合半导体晶圆分割体或半导体晶圆。然后,第2工序中,在切割带中产生15~32MPa的范围内的拉伸应力的条件下扩展该切割带,由此割断芯片接合薄膜而得到带有芯片接合薄膜的半导体芯片。对于切割带的扩展,例如,在包括贴合在切割芯片接合薄膜上的半导体晶圆分割体或半导体晶圆的径向和周向的二维方向上进行。
本发明人发现:在为了得到带有芯片接合薄膜的半导体芯片而使用切割芯片接合薄膜进行的扩展工序中,利用切割芯片接合薄膜进行扩展的切割带中产生的拉伸应力为15MPa以上且32MPa以下时,适于由扩展中的切割带对芯片接合薄膜作用作为充分的割断力的拉伸应力从而割断该芯片接合薄膜,并且适于避免由扩展后的切割带作用于割断后的芯片接合薄膜的残留应力变得过大,从而抑制该薄膜和/或带有该薄膜的半导体芯片从切割带上的浮起、剥离。例如,如后述的实施例和比较例所示。而且,本发明的第三方案的半导体装置制造方法的第2工序中,在芯片接合薄膜侧带有半导体晶圆分割体或半导体晶圆的切割芯片接合薄膜的切割带中产生15~32MPa的范围内的拉伸应力的条件下扩展该切割带。包括这样的第2工序即扩展工序的该半导体装置制造方法适于对切割带上的芯片接合薄膜进行良好的割断并且抑制从切割带上浮起、剥离。
该半导体装置制造方法的第2工序中,有温度条件越低、切割带显示出的拉伸应力越大的倾向,该第2工序中的温度条件优选为0℃以下、更优选为-20~-5℃、更优选为-15~-5℃、更优选为-15℃。根据这样的构成,能够将对第2工序中要进行扩展的切割带在相对低温的条件下产生的相对大的拉伸应力用作在割断用扩展工序中对芯片接合薄膜的割断力,并且能够在相对高温(例如常温)的条件下抑制切割带产生拉伸应力的同时进行用于延长割断后的带有芯片接合薄膜的半导体芯片间的距离的再次扩展工序。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的切割芯片接合薄膜的截面示意图。
图2是本发明的一个实施方式的半导体装置制造方法中的一部分工序。
图3是本发明的一个实施方式的半导体装置制造方法中的一部分工序。
图4是本发明的一个实施方式的半导体装置制造方法中的一部分工序。
图5是本发明的一个实施方式的半导体装置制造方法中的一部分工序。
图6是本发明的一个实施方式的半导体装置制造方法中的一部分工序。
图7是本发明的一个实施方式的半导体装置制造方法中的一部分工序。
图8是本发明的一个实施方式的半导体装置制造方法的变形例中的一部分工序。
图9是本发明的一个实施方式的半导体装置制造方法的变形例中的一部分工序。
图10是本发明的一个实施方式的半导体装置制造方法的变形例中的一部分工序。
图11是本发明的一个实施方式的半导体装置制造方法的变形例中的一部分工序。
图12表示针对实施例1、2和比较例1、2的切割带得到的应力-应变曲线。
附图标记说明
X 切割芯片接合薄膜
10 切割带
11 基材
12 粘合剂层
20,21 芯片接合薄膜
W,30A,30C 半导体晶圆
30B 半导体晶圆分割体
30a 分割槽
30b 改性区域
31 半导体芯片
具体实施方式
图1是本发明的一个实施方式的切割芯片接合薄膜X的截面示意图。切割芯片接合薄膜X具有包含本发明的一个实施方式的切割带10和芯片接合薄膜20的层叠结构,在制造半导体装置时能够用于在得到带有芯片接合薄膜的半导体芯片的过程的扩展工序中。另外,切割芯片接合薄膜X具有尺寸与半导体装置的制造过程中的加工对象的半导体晶圆对应的例如圆盘形状。
切割带10具有包含基材11和粘合剂层12的层叠结构,对于宽度20mm的切割带试验片在初始卡盘间距100mm下进行的拉伸试验中,以5~30%的范围的至少一部分应变值能显示出15~32MPa的范围内的拉伸应力。5~30%的范围的至少一部分应变值包含处于5~30%的范围内的一个应变值。
切割带10的基材11是在切割带10和/或切割芯片接合薄膜X中作为支撑体发挥作用的要素。基材11可以适宜地使用例如塑料基材(特别是塑料薄膜)。作为该塑料基材的构成材料,例如可列举出:聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚烯烃、聚酯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、全芳香族聚酰胺、聚苯基硫醚、芳族聚酰胺、氟树脂、纤维素系树脂和有机硅树脂。作为聚烯烃,例如可列举出:低密度聚乙烯、直链状低密度聚乙烯、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、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)丙烯酸酯共聚物、乙烯-丁烯共聚物和乙烯-己烯共聚物。作为聚酯,例如可列举出:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。基材11可以由一种材料形成,还可以由两种以上材料形成。基材11可以具有单层结构,也可以具有多层结构。基材11上的粘合剂层12如后所述为紫外线固化型时,基材11优选具有紫外线透过性。另外,基材11由塑料薄膜形成时,可以是未拉伸薄膜,可以是单轴拉伸薄膜,还可以是双轴拉伸薄膜。
在使用切割芯片接合薄膜X时,通过例如局部加热使切割带10和/或基材11收缩的情况下,基材11优选具有热收缩性。另外,基材11由塑料薄膜形成的情况下,对于切割带10和/或基材11,在实现各向同性的热收缩性方面,基材11优选为双轴拉伸薄膜。切割带10和/或基材11在加热温度100℃及加热处理时间60秒的条件下进行的加热处理试验中的热收缩率优选为2~30%、更优选为2~25%、进一步优选为3~20%、进一步优选为5~20%。该热收缩率是指所谓的MD方向的热收缩率及所谓的TD方向的热收缩率中的至少一者。
基材11中的粘合剂层12侧的表面可以实施用于提高与粘合剂层12的密合性的处理。作为这样的处理,例如可列举出:电晕放电处理、等离子体处理、喷砂加工处理、臭氧暴露处理、火焰暴露处理、高压电击暴露处理和电离辐射线处理等物理处理、铬酸处理等化学处理、以及底涂处理。
基材11的厚度从确保基材11作为切割带10和/或切割芯片接合薄膜X的支撑体发挥作用的强度的观点出发,优选为40μm以上、更优选为50μm以上、进一步优选为55μm以上、进一步优选为60μm以上。另外,从切割带10和/或切割芯片接合薄膜X实现适度的挠性的观点出发,基材11的厚度优选为200μm以下、更优选为180μm以下、进一步优选为150μm以下。
切割带10的粘合剂层12含有粘合剂。粘合剂可以是通过辐射线照射、加热等来自外部的作用能够有意地使粘合力降低的粘合剂(粘合力降低型粘合剂),还可以是粘合力通过来自外部的作用几乎或完全不降低的粘合剂(粘合力非降低型粘合剂),可以根据使用切割芯片接合薄膜X进行单片化的半导体芯片的单片化的方法、条件等来适宜选择。
作为粘合剂层12中的粘合剂,使用粘合力降低型粘合剂时,在切割芯片接合薄膜X的制造过程、使用过程中,可以区分地使用粘合剂层12显示相对高的粘合力的状态和显示相对低的粘合力的状态。例如,切割芯片接合薄膜X的制造过程中,在切割带10的粘合剂层12上贴合芯片接合薄膜20时、在切割芯片接合薄膜X用于规定的晶圆切割工序中时,能够利用粘合剂层12显示出相对高的粘合力的状态来抑制/防止芯片接合薄膜20等被粘物自粘合剂层12的浮起、剥离,而在之后用于从切割芯片接合薄膜X的切割带10拾取带有芯片接合薄膜的半导体芯片的拾取工序中,能使粘合剂层12的粘合力降低,从而能够从粘合剂层12上适宜地拾取带有芯片接合薄膜的半导体芯片。
作为这样的粘合力降低型粘合剂,例如可列举出:辐射线固化型粘合剂(具有辐射线固化性的粘合剂)、加热发泡型粘合剂等。该实施方式的粘合剂层12可以使用一种粘合力降低型粘合剂,还可以使用两种以上的粘合力降低型粘合剂。另外,可以由粘合力降低型粘合剂形成粘合剂层12的整体,还可以由粘合力降低型粘合剂形成粘合剂层12的一部分。例如,粘合剂层12具有单层结构时,可以由粘合力降低型粘合剂形成粘合剂层12的整体,还可以由粘合力降低型粘合剂形成粘合剂层12中的规定的部位(例如,作为晶圆的贴合对象区域的中央区域),由粘合力非降低型粘合剂形成其它部位(例如,作为晶圆环的贴合对象区域、且位于中央区域外侧的区域)。另外,粘合剂层12具有层叠结构时,可以由粘合力降低型粘合剂形成构成层叠结构的所有层,还可以由粘合力降低型粘合剂形成层叠结构中的一部分层。
作为粘合剂层12中的辐射线固化型粘合剂,例如可以使用通过电子射线、紫外线、α射线、β射线、γ射线、或X射线的照射而固化的类型的粘合剂,可以特别适宜地使用通过紫外线照射而固化的类型的粘合剂(紫外线固化型粘合剂)。
作为粘合剂层12中的辐射线固化型粘合剂,例如可列举出:含有作为丙烯酸类粘合剂的丙烯酸类聚合物等基础聚合物和具有辐射线聚合性的碳-碳双键等官能团的辐射线聚合性的单体成分、低聚物成分的添加型的辐射线固化型粘合剂。
上述丙烯酸类聚合物优选包含源自丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯的单体单元作为以质量比例计最多的主要单体单元。以下,“(甲基)丙烯酸”表示“丙烯酸”和/或“甲基丙烯酸”。
作为用于形成丙烯酸类聚合物的单体单元的(甲基)丙烯酸酯,例如可列举出:(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸环烷基酯、(甲基)丙烯酸芳基酯等含烃基(甲基)丙烯酸酯。作为(甲基)丙烯酸烷基酯,例如可列举出:(甲基)丙烯酸的甲酯、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、庚酯、异庚酯、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、十八烷基酯和二十烷基酯。作为(甲基)丙烯酸环烷基酯,例如可列举出:(甲基)丙烯酸的环戊酯和环己酯。作为(甲基)丙烯酸芳基酯,例如可列举出:(甲基)丙烯酸苯酯和(甲基)丙烯酸苄酯。作为用于丙烯酸类聚合物的作为主要单体的(甲基)丙烯酸酯,可以使用一种(甲基)丙烯酸酯,还可以使用两种以上的(甲基)丙烯酸酯。在使粘合剂层12适宜地表现出依赖于(甲基)丙烯酸酯的粘合性等基本特性方面,用于形成丙烯酸类聚合物的全部单体成分中作为主要单体的(甲基)丙烯酸酯的比例优选为40质量%以上、更优选为60质量%以上。
丙烯酸类聚合物为了使其内聚力、耐热性等改性,还可以包含来源于能与(甲基)丙烯酸酯共聚的其它单体的单体单元。作为这样的单体成分,例如可列举出:含羧基单体、酸酐单体、含羟基单体、含缩水甘油基单体、含磺酸基单体、含磷酸基单体、丙烯酰胺和丙烯腈等含官能团单体等。作为含羧基单体,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、富马酸和巴豆酸。作为酸酐单体,例如可列举出:马来酸酐和衣康酸酐。作为含羟基单体,例如可列举出:(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-羟基庚酯、(甲基)丙烯酸12-羟基月桂酯和(甲基)丙烯酸(4-羟基甲基环己基)甲酯。作为含缩水甘油基单体,例如可以列举出:(甲基)丙烯酸缩水甘油酯及(甲基)丙烯酸甲基缩水甘油酯。作为含磺酸基单体,例如可以列举出: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)丙烯酸磺丙酯和(甲基)丙烯酰氧基萘磺酸。作为含磷酸基单体,例如可以列举出2-羟乙基丙烯酰基磷酸酯。作为用于丙烯酸类聚合物的该其它单体,可以使用一种单体、也可以使用两种以上单体。在使粘合剂层12适宜地表现出依赖于(甲基)丙烯酸酯的粘合性等基本特性方面,用于形成丙烯酸类聚合物的全部单体成分中该其它单体成分的比例优选为60质量%以下、更优选为40质量%以下。
丙烯酸类聚合物为了在其聚合物骨架中形成交联结构,可以包含来源于能与作为主要单体的(甲基)丙烯酸酯等单体成分共聚的多官能性单体的单体单元。作为这样的多官能性单体,例如可以列举出: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(即聚缩水甘油基(甲基)丙烯酸酯)、聚酯(甲基)丙烯酸酯和氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。作为用于丙烯酸类聚合物的多官能性单体,可以使用一种多官能性单体,也可以使用两种以上多官能性单体。用于形成丙烯酸类聚合物的全部单体成分中的多官能性单体的比例在使粘合剂层12适宜地表现出依赖于(甲基)丙烯酸酯的粘合性等基本特性的方面,优选为40质量%以下、更优选为30质量%以下。
丙烯酸类聚合物可以将用于形成其的原料单体聚合而得到。作为聚合方法,例如可以列举出:溶液聚合、乳液聚合、本体聚合和悬浮聚合。从使用切割带10和/或切割芯片接合薄膜X的半导体装置制造方法的高度清洁性的观点出发,优选切割带10和/或切割芯片接合薄膜X的粘合剂层12中的低分子量物质较少,丙烯酸类聚合物的数均分子量优选为10万以上、更优选为20万~300万。
粘合剂层12和/或用于形成其的粘合剂为了提高丙烯酸类聚合物等基础聚合物的数均分子量,例如可以含有外部交联剂。作为用于与丙烯酸类聚合物等基础聚合物反应而形成交联结构的外部交联剂,可以列举出:多异氰酸酯化合物、环氧化合物、多元醇化合物(多元酚系化合物等)、氮丙啶化合物和三聚氰胺系交联剂。粘合剂层12和/或用于形成其的粘合剂中的外部交联剂的含量相对于基础聚合物100质量份优选为5质量份以下、更优选为0.1~5质量份。
作为用于形成辐射线固化型粘合剂的上述辐射线聚合性单体成分,例如可列举出:氨基甲酸酯(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、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)丙烯酸酯和1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯。作为用于形成辐射线固化型粘合剂的上述辐射线聚合性低聚物成分,例如可以列举出:氨酯系、聚醚系、聚酯系、聚碳酸酯系、聚丁二烯系等各种低聚物,分子量100~30000左右的物质是适合的。辐射线固化型粘合剂中的辐射线聚合性的单体成分、低聚物成分的总含量在能使所形成的粘合剂层12的粘合力适当降低的范围内来决定,相对于丙烯酸类聚合物等基础聚合物100质量份,例如为5~500质量份,优选为40~150质量份。另外,作为添加型的辐射线固化型粘合剂,例如可以使用日本特开昭60-196956号公报中公开的物质。
作为粘合剂层12中的辐射线固化型粘合剂,例如还可以列举出含有基础聚合物的内在型辐射线固化型粘合剂,所述基础聚合物在聚合物侧链、聚合物主链中、聚合物主链末端具有辐射线聚合性的碳-碳双键等官能团。这样的内在型辐射线固化型粘合剂在抑制所形成的粘合剂层12内的由低分子量成分移动引起的粘合特性的不希望发生的经时变化方面是适宜的。
作为内在型的辐射线固化型粘合剂中含有的基础聚合物,优选将丙烯酸类聚合物作为基本骨架。作为形成这样的基本骨架的丙烯酸类聚合物,可以采用上述丙烯酸类聚合物。作为向丙烯酸类聚合物导入辐射线聚合性的碳-碳双键的方法,例如可以列举出如下的方法:使包含具有规定的官能团(第1官能团)的单体的原料单体共聚而得到丙烯酸类聚合物后,使具有能与第1官能团之间发生反应而键合的规定的官能团(第2官能团)和辐射线聚合性碳-碳双键的化合物在维持碳-碳双键的辐射线聚合性的状态下与丙烯酸类聚合物进行缩合反应或加成反应。
作为第1官能团与第2官能团的组合,例如可以列举出:羧基与环氧基、环氧基与羧基、羧基与氮丙啶基、氮丙啶基与羧基、羟基与异氰酸酯基、异氰酸酯基与羟基。这些组合中,从反应追踪的容易程度的观点出发,羟基与异氰酸酯基的组合、异氰酸酯基与羟基的组合是适宜的。另外,从制作具有反应性高的异氰酸酯基的聚合物的技术难度高,而丙烯酸类聚合物的制作或获得的容易程度的观点出发,丙烯酸类聚合物侧的上述第1官能团为羟基且上述第2官能团为异氰酸酯基的情况是更适宜的。该情况下,作为同时具有辐射线聚合性碳-碳双键和作为第2官能团的异氰酸酯基的异氰酸酯化合物,例如可以列举出:甲基丙烯酰基异氰酸酯、2-甲基丙烯酰氧基乙基异氰酸酯和间异丙烯基-α,α-二甲基苄基异氰酸酯。另外,作为带有第1官能团的丙烯酸类聚合物,包含来源于上述含羟基单体的单体单元的物质是适宜的,包含来源于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等醚系化合物的单体单元的物质也是适宜的。
粘合剂层12中的辐射线固化型粘合剂优选含有光聚合引发剂。作为光聚合引发剂,例如可以列举出:α-酮醇系化合物、苯乙酮系化合物、苯偶姻醚系化合物、缩酮系化合物、芳香族磺酰氯系化合物、光活性肟系化合物、二苯甲酮系化合物、噻吨酮系化合物、樟脑醌、卤代酮、酰基氧化膦和酰基膦酸酯。作为α-酮醇系化合物,例如可以列举出: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-羟基苯丙酮和1-羟基环己基苯基酮。作为苯乙酮系化合物,例如可以列举出: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和2-甲基-1-[4-(甲硫基)-苯基]-2-吗啉代丙烷-1。作为苯偶姻醚系化合物,例如可以列举出:苯偶姻乙基醚、苯偶姻异丙基醚和茴香偶姻甲基醚。作为缩酮系化合物,例如可以列举出苯偶酰二甲基缩酮。作为芳香族磺酰氯系化合物,例如可以列举出2-萘磺酰氯。作为光活性肟系化合物,例如可以列举出:1-苯酮-1,2-丙二酮-2-(O-乙氧基羰基)肟。作为二苯甲酮系化合物,例如可以列举出:二苯甲酮、苯甲酰基苯甲酸和3,3’-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮。作为噻吨酮系化合物,例如可以列举出: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、2,4-二乙基噻吨酮和2,4-二异丙基噻吨酮。粘合剂层12的辐射线固化型粘合剂中的光聚合引发剂的含量相对于丙烯酸类聚合物等基础聚合物100质量份,例如为0.05~20质量份。
粘合剂层12中的上述加热发泡型粘合剂为含有通过加热而进行发泡、膨胀的成分(发泡剂、热膨胀性微球等)的粘合剂时,作为发泡剂可列举出各种无机系发泡剂和有机系发泡剂,作为热膨胀性微球,例如可列举出在壳内封入有通过加热而容易地气化并膨胀的物质的构成的微球。作为无机系发泡剂,例如可列举出:碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸氢钠、亚硝酸铵、硼氢化钠和叠氮类。作为有机系发泡剂,例如可列举出:三氯单氟甲烷、二氯单氟甲烷等氯氟化烷烃、偶氮二异丁腈、偶氮二甲酰胺、偶氮二羧酸钡等偶氮系化合物、对甲苯磺酰肼、二苯基砜-3,3’-二磺酰肼、4,4’-氧基双(苯磺酰肼)、烯丙基双(磺酰肼)等肼系化合物、对甲苯磺酰基氨基脲、4,4’-氧基双(苯磺酰氨基脲)等氨基脲系化合物、5-吗啉基-1,2,3,4-硫代三唑等三唑系化合物、以及N,N’-二亚硝基五亚甲基四胺、N,N’-二甲基-N,N’-二亚硝基对苯二甲酰胺等N-亚硝基系化合物。作为用于形成上述那样的热膨胀性微球的、通过加热而容易地气化并膨胀的物质,例如可列举出:异丁烷、丙烷和戊烷。可以通过利用凝聚法、界面聚合法等使通过加热而容易地气化并膨胀的物质封入壳形成物质内来制作热膨胀性微球。作为壳形成物质,可以使用显示出热熔性的物质、能因封入物质的热膨胀的作用而破裂的物质。作为这样的物质,例如可列举出:偏氯乙烯·丙烯腈共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚偏氯乙烯和聚砜。
作为上述粘合力非降低型粘合剂,例如可列举出:预先通过辐射线照射使粘合力降低型粘合剂中所述的辐射线固化型粘合剂固化的形态的粘合剂、压敏型粘合剂等。该实施方式的粘合剂层12中,可以使用一种粘合力非降低型粘合剂,也可以使用两种以上的粘合力非降低型粘合剂。另外,可以由粘合力非降低型粘合剂形成粘合剂层12的整体,还可以由粘合力非降低型粘合剂形成粘合剂层12的一部分。例如,粘合剂层12具有单层结构时,可以由粘合力非降低型粘合剂形成粘合剂层12的整体,还可以由粘合力非降低型粘合剂形成粘合剂层12中的规定的部位(例如,作为晶圆环的贴合对象区域、且处于晶圆的贴合对象区域外侧的区域),由粘合力降低型粘合剂形成其它部位(例如,作为晶圆的贴合对象区域的中央区域)。另外,粘合剂层12具有层叠结构时,可以由粘合力非降低型粘合剂形成构成层叠结构的所有层,还可以由粘合力非降低型粘合剂形成层叠结构中的一部分层。
对于预先通过辐射线照射使辐射线固化型粘合剂固化的形态的粘合剂(经辐射线照射的辐射线固化型粘合剂),即使由于辐射线照射而使粘合力降低,也显示出起因于所含有的聚合物成分的粘合性,在切割工序等中能够使切割带粘合剂层发挥最低限度的所需的粘合力。该实施方式中,使用经辐射线照射的辐射线固化型粘合剂时,在粘合剂层12的面扩展方向上,可以由经辐射线照射的辐射线固化型粘合剂形成粘合剂层12的整体,还可以由经辐射线照射的辐射线固化型粘合剂形成粘合剂层12的一部分且由辐射线未照射的辐射线固化型粘合剂形成其它部分。
在粘合剂层12的至少一部分包含经辐射线照射的辐射线固化型粘合剂的切割芯片接合薄膜X可以经过例如以下所述的过程来制造。首先,在切割带10的基材11上形成由辐射线固化型粘合剂得到的粘合剂层(辐射线固化型粘合剂层)。接着,对该辐射线固化型粘合剂层的规定的一部分或整体照射辐射线,形成在其至少一部分包含经辐射线照射的辐射线固化型粘合剂的粘合剂层12。然后,在该粘合剂层12上形成作为后述芯片接合薄膜20的粘接剂层。在粘合剂层12的至少一部分包含经辐射线照射的辐射线固化型粘合剂的切割芯片接合薄膜X或者还可以经过以下所述的过程来制造。首先,在切割带10的基材11上形成由辐射线固化型粘合剂得到的粘合剂层(辐射线固化型粘合剂层)。接着,在该辐射线固化型粘合剂层上形成作为后述芯片接合薄膜20的粘接剂层。然后,对辐射线固化型粘合剂层的规定的一部分或整体照射辐射线,形成在其至少一部分包含经辐射线照射的辐射线固化型粘合剂的粘合剂层12。
另一方面,作为粘合剂层12中的压敏型粘合剂,可以使用公知或惯用的粘合剂,可以适宜地使用将丙烯酸类聚合物作为基础聚合物的丙烯酸类粘合剂、橡胶系粘合剂。粘合剂层12含有丙烯酸类粘合剂作为压敏型粘合剂时,作为该丙烯酸类粘合剂的基础聚合物的丙烯酸类聚合物优选包含源自(甲基)丙烯酸酯的单体单元作为以质量比例计最多的主要单体单元。作为这样的丙烯酸类聚合物,例如可列举出涉及辐射线固化型粘合剂的上述丙烯酸类聚合物。
粘合剂层12和/或用于形成其的粘合剂中,除了上述各成分之外还可以含有交联促进剂、增粘剂、防老剂、颜料、染料等着色剂等。着色剂可以是受到辐射线照射而着色的化合物。作为这样的化合物,例如可以列举出隐色染料。
粘合剂层12的厚度优选为1~50μm、更优选为2~30μm、更优选为5~25μm。这样的构成对于在例如粘合剂层12包含辐射线固化型粘合剂时获得该粘合剂层12的辐射线固化前后相对于芯片接合薄膜20的粘接力的平衡方面是适宜的。
对于具有以上那样的包含基材11和粘合剂层12的层叠结构的切割带10,如上所述,对于宽度20mm的切割带试验片在初始卡盘间距100mm下进行的拉伸试验中,以5~30%的范围的至少一部分应变值能显示出15~32MPa的范围内的拉伸应力。在将具备切割带10的切割芯片接合薄膜X用于扩展工序时确保充分的拉伸长度方面,对于切割带10在前述拉伸试验中能显示出15~32MPa的范围内的拉伸应力的应变值优选为6%以上、更优选为7%以上、更优选为8%以上。另外,在避免将具备切割带10的切割芯片接合薄膜X用于扩展工序时所需的拉伸长度变得过大的方面,对于切割带10在前述拉伸试验中能显示出15~32MPa的范围内的拉伸应力的应变值优选为20%以下、更优选为17%以下、更优选为15%以下、更优选为13%以下。另外,关于切割带10的上述拉伸试验中的拉伸应力如上所述处于15~32MPa的范围内时,优选处于20~32MPa的范围内。
在上述拉伸试验中,有温度条件越低、切割带10和/或其试验片显示出的拉伸应力越大的倾向,该拉伸试验中的温度条件优选为-15℃。另外,上述拉伸试验中的拉伸速度条件处于优选10~1000mm/分钟、更优选100~1000mm/分钟的范围内。即,切割带10在这些测定条件下实施的拉伸试验中,以5~30%的范围的至少一部分应变值、优选为6%以上、更优选为7%以上、更优选为8%以上且优选为20%以下、更优选为17%以下、更优选为15%以下、更优选为13%以下的应变值能显示出15~32MPa、更优选为20~32MPa的范围内的拉伸应力。
切割带10在-15℃下的弹性模量优选为500MPa以上、更优选为700MPa以上、更优选为900MPa以上、更优选为1000MPa以上。这样的构成适合于在关于切割带10的上述拉伸试验中以5~30%的范围的至少一部分应变值产生15~32MPa的范围内的拉伸应力。
切割芯片接合薄膜X的芯片接合薄膜20具有能够作为芯片接合用的显示出热固性的粘接剂发挥作用的构成。该实施方式中,用于形成芯片接合薄膜20的粘接剂可以具有包含热固性树脂和例如作为粘结剂成分的热塑性树脂的组成,还可以具有包含带有能与固化剂反应并键合的热固性官能团的热塑性树脂的组成。用于形成芯片接合薄膜20的粘接剂具有包含带有热固性官能团的热塑性树脂的组成时,该粘合剂无需包含热固性树脂(环氧树脂等)。这样的芯片接合薄膜20可以具有单层结构,也可以具有多层结构。
芯片接合薄膜20包含热塑性树脂的同时还包含热固性树脂时,作为该热固性树脂,例如可以列举出:环氧树脂、酚醛树脂、氨基树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂和热固化性聚酰亚胺树脂。在形成芯片接合薄膜20的方面,可以使用一种热固性树脂,也可以使用两种以上热固性树脂。出于具有可能会成为芯片接合对象的半导体芯片腐蚀原因的离子性杂质等的含量少的倾向的理由,作为芯片接合薄膜20中包含的热固性树脂,优选环氧树脂。另外,作为环氧树脂的固化剂,优选酚醛树脂。
作为环氧树脂,例如可以列举出: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、乙内酰脲型、异氰脲酸三缩水甘油酯型和缩水甘油胺型的环氧树脂。酚醛清漆型环氧树脂、联苯型环氧树脂、三羟基苯基甲烷型环氧树脂和四羟苯基乙烷型环氧树脂富于与作为固化剂的酚醛树脂的反应性,并且耐热性优异,因此,作为芯片接合薄膜20中包含的环氧树脂是优选的。
对于能作为环氧树脂的固化剂发挥作用的酚醛树脂,例如可以列举出:酚醛清漆型酚醛树脂、甲阶型酚醛树脂和聚对羟基苯乙烯等聚羟基苯乙烯。作为酚醛清漆型酚醛树脂,例如可以列举出: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和壬基苯酚酚醛清漆树脂。对于能作为环氧树脂的固化剂发挥作用的酚醛树脂,可以使用一种酚醛树脂,也可以使用两种以上酚醛树脂。苯酚酚醛清漆树脂、苯酚芳烷基树脂在用作作为芯片接合用粘接剂的环氧树脂的固化剂时具有能够提高该粘接剂的连接可靠性的倾向,因此,作为芯片接合薄膜20中包含的环氧树脂的固化剂是优选的。
芯片接合薄膜20中,从使环氧树脂与酚醛树脂的固化反应充分进行的观点出发,以该酚醛树脂中的羟基相对于环氧树脂成分中的环氧基1当量达到优选0.5~2.0当量、更优选0.8~1.2当量的量包含酚醛树脂。
作为芯片接合薄膜20中包含的热塑性树脂,例如可列举出: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、丙烯酸类树脂、PET、PBT等饱和聚酯树脂、聚酰胺酰亚胺树脂和氟树脂。在形成芯片接合薄膜20的方面,可以使用一种热塑性树脂,还可以使用两种以上的热塑性树脂。作为芯片接合薄膜20中包含的热塑性树脂,出于离子性杂质少且耐热性高因而容易确保由芯片接合薄膜20带来的接合可靠性这样的理由,优选丙烯酸类树脂。
芯片接合薄膜20中作为热塑性树脂包含的丙烯酸类树脂优选包含源自(甲基)丙烯酸酯的单体单元作为以质量比例计最多的主要单体单元。作为这样的(甲基)丙烯酸酯,例如可以使用与涉及作为粘合剂层12形成用的辐射线固化型粘合剂的一种成分的丙烯酸类聚合物的(甲基)丙烯酸酯同样的(甲基)丙烯酸酯。芯片接合薄膜20中作为热塑性树脂包含的丙烯酸类树脂还可以包含来源于能与(甲基)丙烯酸酯共聚的其它单体的单体单元。作为这样的其它单体成分,例如可列举出:含羧基单体、酸酐单体、含羟基单体、含缩水甘油基单体、含磺酸基单体、含磷酸基单体、丙烯酰胺、丙烯腈等含官能团单体、各种多官能性单体,具体而言,可以使用与涉及作为粘合剂层12形成用的辐射线固化型粘合剂的一种成分的丙烯酸类聚合物中作为能与(甲基)丙烯酸酯共聚的其它单体的上述单体同样的单体。从使芯片接合薄膜20实现高的内聚力这样的观点出发,芯片接合薄膜20中包含的该丙烯酸类树脂优选为(甲基)丙烯酸酯(特别是烷基的碳数为4以下的(甲基)丙烯酸烷基酯)与含羧基单体与含氮原子单体与多官能性单体(特别是聚缩水甘油基系多官能单体)的共聚物,更优选为丙烯酸乙酯与丙烯酸丁酯与丙烯酸与丙烯腈与聚缩水甘油基(甲基)丙烯酸酯的共聚物。
从使芯片接合薄膜20适宜地表现出作为热固化型粘接剂的功能的观点出发,芯片接合薄膜20中的热固性树脂的含有比例优选为5~60质量%、更优选为10~50质量%。
芯片接合薄膜20包含带有热固性官能团的热塑性树脂时,作为该热塑性树脂,例如可以使用含热固性官能团丙烯酸类树脂。用于形成该含热固性官能团丙烯酸类树脂的丙烯酸类树脂优选包含源自(甲基)丙烯酸酯的单体单元作为以质量比例计最多的主要单体单元。作为这样的(甲基)丙烯酸酯,例如,可以使用与涉及作为粘合剂层12形成用的辐射线固化型粘合剂的一种成分的丙烯酸类聚合物的上述(甲基)丙烯酸酯同样的(甲基)丙烯酸酯。另一方面,作为用于形成含热固性官能团丙烯酸类树脂的热固性官能团,例如可列举出:缩水甘油基、羧基、羟基和异氰酸酯基。其中,可以适宜地使用缩水甘油基和羧基。即,作为含热固性官能团丙烯酸类树脂,可以适宜地使用含缩水甘油基丙烯酸类树脂、含羧基丙烯酸类树脂。另外,作为含热固性官能团丙烯酸类树脂的固化剂,例如,可以使用作为被视作粘合剂层12形成用的辐射线固化型粘合剂的一种成分时的外部交联剂的上述物质。含热固性官能团丙烯酸类树脂中的热固性官能团为缩水甘油基时,可以适宜地使用多元酚系化合物作为固化剂,例如可以使用上述各种酚醛树脂。
对于为了芯片接合而进行固化前的芯片接合薄膜20,为了实现一定程度的交联度,例如,优选将能与芯片接合薄膜20中包含的上述树脂的分子链末端的官能团等反应而键合的多官能性化合物作为交联剂预先配混在芯片接合薄膜形成用树脂组合物中。这样的构成在使芯片接合薄膜20提高在高温下的粘接特性的方面、以及谋求耐热性的改善方面是适宜的。作为这样的交联剂,例如可以列举出多异氰酸酯化合物。作为多异氰酸酯化合物,例如可以列举出: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-萘二异氰酸酯和多元醇与二异氰酸酯的加成物。对于芯片接合薄膜形成用树脂组合物中的交联剂的含量,相对于具有能与该交联剂反应而键合的上述官能团的树脂100质量份,从提高所形成的芯片接合薄膜20的内聚力的观点出发,优选为0.05质量份以上,从提高所形成的芯片接合薄膜20的粘接力的观点出发,优选为7质量份以下。另外,作为芯片接合薄膜20中的交联剂,可以将环氧树脂等其它多官能性化合物与多异氰酸酯化合物组合使用。
芯片接合薄膜20可以含有填料。通过在芯片接合薄膜20中配混填料,可以调整芯片接合薄膜20的导电性、热导性、弹性模量等物性。作为填料,可以列举出无机填料及有机填料,特别优选无机填料。作为无机填料,例如可以列举出:氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸钙、碳酸镁、硅酸钙、硅酸镁、氧化钙、氧化镁、氧化铝、氮化铝、硼酸铝晶须、氮化硼、晶体二氧化硅、无定形二氧化硅、以及铝、金、银、铜、镍等金属单质、合金、无定形碳黑、石墨。填料可以具有球状、针状、鳞片状等各种形状。作为芯片接合薄膜20中的填料,可以使用一种填料,也可以使用两种以上填料。
芯片接合薄膜20含有填料时的该填料的平均粒径优选为0.005~10μm、更优选为0.005~1μm。该填料的平均粒径为0.005μm以上的构成在使芯片接合薄膜20实现对半导体晶圆等被粘物的高润湿性、粘接性方面是适宜的。该填料的平均粒径为10μm以下的构成在使芯片接合薄膜20获得充分的填料添加效果、并且确保耐热性的方面是适宜的。填料的平均粒径例如可以使用光度式的粒度分布计(商品名“LA-910”,株式会社堀场制作所制作)求出。
芯片接合薄膜20根据需要可以包含其它成分。作为该其它成分,例如可以列举出:阻燃剂、硅烷偶联剂和离子捕获剂。作为阻燃剂,例如可以列举出三氧化锑、五氧化锑和溴化环氧树脂。作为硅烷偶联剂,例如可以列举出: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和γ-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷。作为离子捕获剂,例如可以列举出:水滑石类、氢氧化铋、水合氧化锑(例如东亚合成株式会社制的“IXE-300”)、特定结构的磷酸锆(例如东亚合成株式会社制的“IXE-100”)、硅酸镁(例如协和化学工业株式会社制的”Kyoward 600”)和硅酸铝(例如协和化学工业株式会社制的”Kyoward700”)。与金属离子之间能形成络合物的化合物也可以作为离子捕获剂使用。作为这样的化合物,例如可以列举出:三唑系化合物、四唑系化合物和联吡啶系化合物。其中,从与金属离子之间形成的络合物的稳定性的观点出发,优选三唑系化合物。作为这样的三唑系化合物,例如可以列举出:1,2,3-苯并三唑、1-{N,N-双(2-乙基己基)氨基甲基}苯并三唑、羧基苯并三唑、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二叔戊基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑、6-(2-苯并三唑基)-4-叔辛基-6’-叔丁基-4’-甲基-2,2’-亚甲基双酚、1-(2’,3’-羟基丙基)苯并三唑、1-(1,2-二羧基二乙基)苯并三唑、1-(2-乙基己基氨基甲基)苯并三唑、2,4-二叔戊基-6-{(H-苯并三唑-1-基)甲基}苯酚、2-(2-羟基-5-叔丁基苯基)-2H-苯并三唑、C7-C9-烷基-3-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]丙醚、辛基-3-[3-叔丁基-4-羟基-5-(5-氯-2H-苯并三唑-2-基)苯基]丙酸酯、2-乙基己基-3-[3-叔丁基-4-羟基-5-(5-氯-2H-苯并三唑-2-基)苯基]丙酸酯、2-(2H-苯并三唑-2-基)-6-(1-甲基-1-苯基乙基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-叔丁基苯酚、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)-苯并三唑、2-(3-叔丁基-2-羟基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二叔戊基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二叔丁基苯基)-5-氯-苯并三唑、2-[2-羟基-3,5-二(1,1-二甲基苄基)苯基]-2H-苯并三唑、2,2’-亚甲基双[6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚]、2-[2-羟基-3,5-双(α,α-二甲基苄基)苯基]-2H-苯并三唑和甲基-3-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-叔丁基-4-羟基苯基]丙酸酯。另外,对苯二酚化合物、羟基蒽醌化合物、多元酚化合物等规定的含羟基化合物也可以作为离子捕获剂使用。作为这样的含羟基化合物,具体可以列举出:1,2-苯二酚、茜素、1,5-二羟基蒽醌、鞣酸、没食子酸、没食子酸甲酯、连苯三酚等。作为以上那样的其它成分,可以使用一种成分,也可以使用两种以上成分。
芯片接合薄膜20的厚度处于例如1~200μm的范围。该厚度的上限优选为100μm、更优选为80μm。该厚度的下限优选为3μm、更优选为5μm。
具有以上那样的构成的切割芯片接合薄膜X例如可以按以下方式来制作。
对于切割芯片接合薄膜X的切割带10,可以通过在准备的基材11上设置粘合剂层12来制作。例如树脂制的基材11可以通过压延制膜法、有机溶剂中的浇铸法、密闭体系内的吹胀挤出法、T模挤出法、共挤出法、干式层压法等制膜方法来制作。粘合剂层12可以通过如下方式形成:制备粘合剂层12形成用的粘合剂组合物,然后在基材11上或规定的隔离体(即剥离衬垫)上涂布该粘合剂组合物并形成粘合剂组合物层,根据需要对该粘合剂组合物层进行脱溶剂等(此时,根据需要进行加热交联)。作为粘合剂组合物的涂布方法,例如可列举出:辊涂覆、丝网涂覆和凹版涂覆。用于粘合剂组合物层的脱溶剂等的温度例如为80~150℃、时间例如为0.5~5分钟。在隔离体上形成有粘合剂层12时,将带有该隔离体的粘合剂层12贴合在基材11上。由此能够制作切割带10。
对于切割芯片接合薄膜X的芯片接合薄膜20,可以通过如下方式制作:制备芯片接合薄膜20形成用的粘接剂组合物,然后在规定的隔离体上涂布该粘接剂组合物并形成粘接剂组合物层,根据需要对该粘接剂组合物层进行脱溶剂等,从而制作。作为粘接剂组合物的涂布方法,例如可列举出:辊涂覆、丝网涂覆和凹版涂覆。用于粘接剂组合物层的脱溶剂等的温度例如为70~160℃、时间例如为1~5分钟。
在制作切割芯片接合薄膜X时,接着,在切割带10的粘合剂层12侧例如压接并贴合芯片接合薄膜20。贴合温度例如为30~50℃,优选为35~45℃。贴合压力(线压力)例如为0.1~20kgf/cm,优选为1~10kgf/cm。粘合剂层12为上述的辐射线固化型粘合剂层的情况下,在贴合芯片接合薄膜2之后对粘合剂层12照射紫外线等辐射线时,从例如基材11侧对粘合剂层12进行辐射线照射,其照射量例如为50~500mJ/cm2、优选为100~300mJ/cm2。切割芯片接合薄膜X中要进行作为粘合剂层12的粘合力降低措施的照射的区域(照射区域R)通常是粘合剂层12中的芯片接合薄膜20贴合区域内的除其周缘部以外的区域。
由此,能够制作例如图1所示的切割芯片接合薄膜X。对于切割芯片接合薄膜X,还可以在芯片接合薄膜20侧以至少覆盖芯片接合薄膜20的形态设置隔离体(省略图示)。与切割带10的粘合剂层12相比芯片接合薄膜20为小尺寸且粘合剂层12中存在未贴合芯片接合薄膜20的区域时,例如,还可以以至少覆盖芯片接合薄膜20和粘合剂层12的形态设置隔离体。隔离体是用于进行保护以使至少芯片接合薄膜20(例如,芯片接合薄膜20和粘合剂层12)不露出的组件,在使用切割芯片接合薄膜X时从该薄膜上剥离。作为隔离体,例如可以列举出:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、用氟系剥离剂、丙烯酸长链烷基酯系剥离剂等剥离剂进行了表面涂布的塑料薄膜、纸类等。
图2至图7表示本发明的一个实施方式的半导体装置制造方法。
本半导体装置制造方法中,首先,如图2的(a)和图2的(b)所示,在半导体晶圆W上形成分割槽30a(分割槽形成工序)。半导体晶圆W具有第1面Wa及第2面Wb。在半导体晶圆W的第1面Wa侧已经安装了各种半导体元件(省略图示)、并且在第1面Wa上已经形成了该半导体元件所必需的布线结构等(省略图示)。该工序中,在具有粘合面T1a的晶圆加工用带T1被贴合在半导体晶圆W的第2面Wb侧之后,在晶圆加工用带T1上保持有半导体晶圆W的状态下在半导体晶圆W的第1面Wa侧使用切割装置等旋转刀片形成规定深度的分割槽30a。分割槽30a为用于使半导体晶圆W分离为半导体芯片单元的空隙(图2~图4中用粗线示意性表示分割槽30a)。
接着,如图2的(c)所示,进行具有粘合面T2a的晶圆加工用带T2向半导体晶圆W的第1面Wa侧的贴合和晶圆加工用带T1自半导体晶圆W的剥离。
接着,如图2的(d)所示,在晶圆加工用带T2上保持有半导体晶圆W的状态下通过自第2面Wb起的磨削加工将半导体晶圆W减薄至规定的厚度(晶圆减薄工序)。磨削加工可以使用具备磨削磨石的磨削加工装置来进行。通过该晶圆减薄工序,在本实施方式中形成能单片化为多个半导体芯片31的半导体晶圆30A。半导体晶圆30A具体而言在该晶圆中具有在第2面Wb侧将会被单片化为多个半导体芯片31的部位连接的部位(连接部)。半导体晶圆30A中的连接部的厚度、即半导体晶圆30A的第2面Wb与分割槽30a的第2面Wb侧的前端间的距离例如为1~30μm、优选为3~20μm。
接着,如图3的(a)所示,对切割芯片接合薄膜X的芯片接合薄膜20贴合被晶圆加工用带T2保持的半导体晶圆30A。之后,如图3的(b)所示,从半导体晶圆30A将晶圆加工用带T2剥离。切割芯片接合薄膜X中的粘合剂层12为辐射线固化型粘合剂层时,可以代替切割芯片接合薄膜X的制造过程中的上述辐射线照射,在半导体晶圆30A向芯片接合薄膜20的贴合之后从基材11侧对粘合剂层12照射紫外线等辐射线。照射量例如为50~500mJ/cm2、优选为100~300mJ/cm2。切割芯片接合薄膜X中要进行作为粘合剂层12的粘合力降低措施的照射的区域(图1所示的照射区域R)为例如粘合剂层12中的芯片接合薄膜20贴合区域内的除其周缘部以外的区域。
接着,在切割芯片接合薄膜X中的切割带10的粘合剂层12上贴附环形框41之后,如图4的(a)所示,将带有半导体晶圆30A的该切割芯片接合薄膜X固定于扩展装置的保持工具42。
接着,如图4的(b)所示进行相对低温的条件下的第1扩展工序(冷却扩展工序),将半导体晶圆30A单片化为多个半导体芯片31,并且将切割芯片接合薄膜X的芯片接合薄膜20割断为小片的芯片接合薄膜21,得到带有芯片接合薄膜的半导体芯片31。该工序中,使扩展装置所具备的中空圆柱形状的顶起构件43在切割芯片接合薄膜X的图中下侧抵接于切割带10并上升,按照沿着包括半导体晶圆30A的径向和周向的二维方向对贴合有半导体晶圆30A的切割芯片接合薄膜X的切割带10进行拉伸的方式进行扩展。该扩展以使切割带10中产生15~32MPa、优选20~32MPa的范围内的拉伸应力的条件来进行。冷却扩展工序中的温度条件例如为0℃以下,优选为-20~-5℃,更优选为-15~-5℃,进一步优选为-15℃。冷却扩展工序中的扩展速度(顶起构件43上升的速度)优选为0.1~100mm/秒。另外,冷却扩展工序中的扩展量优选为3~16mm。
本工序中,在半导体晶圆30A中较薄而容易破裂的部位发生割断,发生向半导体芯片31的单片化。与此同时,在本工序中,与要进行扩展的切割带10的粘合剂层12密合的芯片接合薄膜20中在各半导体芯片31密合的各区域中变形受到抑制,另一方面,在与半导体芯片31间的分割槽相对的位置处,不产生这样的变形抑制作用,在这样的状态下,切割带10上产生的拉伸应力发挥作用。其结果,在芯片接合薄膜20中与半导体芯片31间的分割槽相对的位置被割断。本工序之后,如图4的(c)所示,使顶起构件43下降而解除切割带10的扩展状态。
接着,如图5的(a)所示进行相对高温的条件下的第2扩展工序,使带有芯片接合薄膜的半导体芯片31间的距离(分离距离)拓宽。本工序中,使扩展装置所具备的中空圆柱形状的顶起构件43再次上升而扩展切割芯片接合薄膜X的切割带10。第2扩展工序中的温度条件例如为10℃以上,优选为15~30℃。第2扩展工序中的扩展速度(顶起构件43上升的速度)例如为0.1~10mm/秒,优选为0.3~1mm/秒。另外,第2扩展工序中的扩展量例如为3~16mm。在本工序中,使带有芯片接合薄膜的半导体芯片31的分离距离拓宽至能够通过后述的拾取工序适宜地从切割带10拾取带有芯片接合薄膜的半导体芯片31的程度。在本工序之后,如图5的(b)所示使顶起构件43下降,解除切割带10的扩展状态。在抑制解除扩展状态后切割带10上的带有芯片接合薄膜的半导体芯片31的分离距离变窄方面,优选在解除扩展状态之前对切割带10中的与半导体芯片31保持区域相比靠外侧的部分进行加热、使其收缩。
接着,根据需要经过利用水等清洗液对具有带有芯片接合薄膜的半导体芯片31的切割带10中的半导体芯片31侧进行清洗的清洁工序之后,如图6所示,从切割带10拾取带有芯片接合薄膜的半导体芯片31(拾取工序)。例如,对于作为拾取对象的带有芯片接合薄膜的半导体芯片31,在切割带10的图中下侧使拾取机构的销构件44上升而隔着切割带10顶起之后,利用吸附夹具45进行吸附保持。在拾取工序中,销构件44的顶起速度例如为1~100mm/秒,销构件44的顶起量例如为50~3000μm。
然后,如图7的(a)所示,将所拾取的带有芯片接合薄膜的半导体芯片31借助芯片接合薄膜21暂时固定于规定的被粘物51。作为被粘物51,可列举例如:引线框、TAB(带式自动接合;Tape Automated Bonding)薄膜、布线基板、另外制作的半导体芯片。芯片接合薄膜21在暂时固定时在25℃下的剪切粘接力相对于被粘物51优选为0.2MPa以上,更优选为0.2~10MPa。芯片接合薄膜21的该剪切粘接力为0.2MPa以上的构成对于在后述的引线接合工序中抑制由于超声波振动、加热而在芯片接合薄膜21与半导体芯片31或被粘物51的粘接面产生剪切变形而适宜地进行引线接合是适宜的。另外,芯片接合薄膜21在暂时固定时在175℃下的剪切粘接力相对于被粘物51优选为0.01MPa以上,更优选为0.01~5MPa。
然后,如图7的(b)所示,将半导体芯片31的电极极板(省略图示)与被粘物51所具有的端子部(省略图示)借助接合引线52进行电连接(引线接合工序)。半导体芯片31的电极极板、被粘物51的端子部与接合引线52的连接可以通过伴随加热的超声波焊接而实现,以不使芯片接合薄膜21热固化的方式来进行。作为接合引线52,可以使用例如金线、铝线或铜线。引线接合中的引线加热温度例如为80~250℃,优选为80~220℃。另外,其加热时间为数秒~数分钟。
然后,如图7的(c)所示,通过用于保护被粘物51上的半导体芯片31、接合引线52的密封树脂53将半导体芯片31密封(密封工序)。在本工序中,芯片接合薄膜21发生热固化。在本工序中,例如通过使用模具进行的传递成型技术来形成密封树脂53。作为密封树脂53的构成材料,可以使用例如环氧系树脂。在本工序中,用于形成密封树脂53的加热温度例如为165~185℃,加热时间例如为60秒~数分钟。当在本工序(密封工序)中密封树脂53未充分进行固化时,在本工序之后进行用于使密封树脂53完全固化的后固化工序。即使在密封工序中芯片接合薄膜21未完全热固化的情况下,也可以在后固化工序中与密封树脂53一起进行芯片接合薄膜21的完全热固化。在后固化工序中,加热温度例如为165~185℃,加热时间例如为0.5~8小时。
如上操作,能够制造半导体装置。
本实施方式中,如上所述,带有芯片接合薄膜的半导体芯片31被暂时固定于被粘物51之后,在芯片接合薄膜21未达到完全的热固化的状态下进行引线接合工序。代替这样的构成,在本发明中,也可以在带有芯片接合薄膜的半导体芯片31被暂时固定于被粘物51之后,在芯片接合薄膜21热固化之后再进行引线接合工序。
在本发明的半导体装置的制造方法中,可以进行图8所示的晶圆减薄工序来代替参照图2的(d)的上述晶圆减薄工序。经过参照图2的(c)的上述过程后,在图8所示的晶圆减薄工序中,在晶圆加工用带T2上保持有半导体晶圆W的状态下,通过自第2面Wb起的磨削加工将该晶圆减薄至规定厚度,形成包含多个半导体芯片31且被保持于晶圆加工用带T2的半导体晶圆分割体30B。在本工序中,可以采用将晶圆磨削至分割槽30a其自身在第2面Wb侧露出为止的方法(第1方法),也可以采用如下方法:从第2面Wb侧起磨削晶圆至即将到达分割槽30a,然后利用旋转磨石对晶圆的挤压力作用使分割槽30a与第2面Wb之间产生裂纹,从而形成半导体晶圆分割体30B(第2方法)。根据所采用的方法适宜确定参照图2的(a)和图2的(b)如上形成的分割槽30a的、自第1面Wa起的深度。在图8中,用粗线示意性示出经由第1方法而成的分割槽30a、或经由第2方法而成的分割槽30a以及与其相连的裂纹。在本发明中,可以代替半导体晶圆30A而将如上操作制作的半导体晶圆分割体30B贴合在切割芯片接合薄膜X,并进行参照图3~图7的上述各工序。
图9的(a)和图9的(b)表示在将半导体晶圆分割体30B贴合在切割芯片接合薄膜X后进行的第1扩展工序(冷却扩展工序)。在本工序中,使扩展装置所具备的中空圆柱形状的顶起构件43在切割芯片接合薄膜X的图中下侧抵接于切割带10并上升,以沿着包括半导体晶圆分割体30B的径向和周向的二维方向对贴合有半导体晶圆分割体30B的切割芯片接合薄膜X的切割带10进行拉伸的方式进行扩展。该扩展以在切割带10中产生15~32MPa、优选20~32MPa的范围内的拉伸应力的条件来进行。本工序中的温度条件例如为0℃以下,优选为-20~-5℃,更优选为-15~-5℃,进一步优选为-15℃。本工序中的扩展速度(顶起构件43上升的速度)优选为1~500mm/秒。另外,本工序中的扩展量优选为1~10mm。通过这样的冷却扩展工序,切割芯片接合薄膜X的芯片接合薄膜20被割断为小片的芯片接合薄膜21,从而得到带有芯片接合薄膜的半导体芯片31。具体而言,在本工序中,与要进行扩展的切割带10的粘合剂层12密合的芯片接合薄膜20在半导体晶圆分割体30B的各半导体芯片31所密合的各区域中,变形受到抑制,另一方面,在与半导体芯片31间的分割槽30a相对的位置处不产生这种变形抑制作用,在该状态下切割带10中产生的拉伸应力发挥作用。其结果是,芯片接合薄膜20中与半导体芯片31间的分割槽30a相对的位置被切断。
本发明的半导体装置制造方法中,也可以代替半导体晶圆30A或半导体晶圆分割体30B贴合在切割芯片接合薄膜X的上述构成,而使如下操作制作的半导体晶圆30C贴合在切割芯片接合薄膜X。
如图10的(a)和图10的(b)所示,首先在半导体晶圆W中形成改性区域30b。半导体晶圆W具有第1面Wa和第2面Wb。半导体晶圆W中的第1面Wa侧已经安装了各种半导体元件(省略图示),并且在第1面Wa上已经形成了该半导体元件所必需的布线结构等(省略图示)。本工序中,将具有粘合面T3a的晶圆加工用带T3贴合在半导体晶圆W的第1面Wa侧后,以在晶圆加工用带T3上保持有半导体晶圆W的状态,从与晶圆加工用带T3相反的一侧对半导体晶圆W沿着其预分割线照射聚光点对准晶圆内部的激光,利用由多光子吸收引起的消融在半导体晶圆W内形成改性区域30b。改性区域30b为用于使半导体晶圆W分离为半导体芯片单元的脆弱化区域。关于通过激光照射在半导体晶圆中在预分割线上形成改性区域30b的方法,在例如日本特开2002-192370号公报中有详细记载,该实施方式中的激光照射条件例如可在以下条件的范围内适宜调整。
<激光照射条件>
(A)激光
(B)聚光用透镜
倍率 100倍以下
NA 0.55
对激光波长的透射率 100%以下
(C)载置有半导体基板的载置台的移动速度280mm/秒以下
接着,如图10的(c)所示,以在晶圆加工用带T3上保持有半导体晶圆W的状态,通过自第2面Wb起的磨削加工将半导体晶圆W减薄至规定的厚度,由此,形成能单片化为多个半导体芯片31的半导体晶圆30C(晶圆减薄工序)。本发明中,可以代替半导体晶圆30A而将如上操作制作的半导体晶圆30C贴合在切割芯片接合薄膜X,并进行参照图3~图7的上述各工序。
图11的(a)和图11的(b)表示在将半导体晶圆30C贴合在切割芯片接合薄膜X之后进行的第1扩展工序(冷却扩展工序)。在本工序中,使扩展装置所具备的中空圆柱形状的顶起构件43在切割芯片接合薄膜X的图中下侧抵接于切割带10并上升,以沿着包括半导体晶圆30C的径向和周向的二维方向对贴合有半导体晶圆30C的切割芯片接合薄膜X的切割带10进行拉伸的方式进行扩展。该扩展以使切割带10中产生15~32MPa、优选20~32MPa的范围内的拉伸应力的条件来进行。本工序中的温度条件例如为0℃以下,优选为-20~-5℃,更优选为-15~-5℃,进一步优选为-15℃。本工序中的扩展速度(顶起构件43上升的速度)优选为0.1~100mm/秒。另外,本工序中的扩展量优选为1~10mm。通过这样的冷却扩展工序,切割芯片接合薄膜X的芯片接合薄膜20被割断为小片的芯片接合薄膜21,从而得到带有芯片接合薄膜的半导体芯片31。具体而言,在本工序中,在半导体晶圆30C中在脆弱的改性区域30b处形成裂纹,发生向半导体芯片31的单片化。与此同时,在本工序中,与要进行扩展的切割带10的粘合剂层12密合的芯片接合薄膜20在半导体晶圆30C的各半导体芯片31所密合的各区域中,变形受到抑制,另一方面,在与晶圆的裂纹形成位置相对的位置处不产生这种变形抑制作用,在该状态下切割带10中产生的拉伸应力发挥作用。其结果,芯片接合薄膜20中与半导体芯片31间的裂纹形成位置相对的位置被割断。
另外,本发明中,切割芯片接合薄膜X能够如上所述用于得到带有芯片接合薄膜的半导体芯片,还可以用于得到将多个半导体芯片层叠而进行三维安装时的带有芯片接合薄膜的半导体芯片。这样的三维安装的半导体芯片31之间既可以与芯片接合薄膜21一起夹设间隔物,也可以不夹设间隔物。
本发明人发现:在为了得到带有芯片接合薄膜的半导体芯片而使用切割芯片接合薄膜进行的扩展工序中,利用切割芯片接合薄膜进行扩展的切割带产生的拉伸应力为15MPa以上且32MPa以下时,适于由扩展中的切割带对芯片接合薄膜作用作为充分的割断力的拉伸应力来割断该芯片接合薄膜,并且适于避免由扩展后的切割带作用于割断后的芯片接合薄膜的残留应力变得过大,从而抑制该薄膜和/或带有该薄膜的半导体芯片从切割带上的浮起、剥离。例如,如后述的实施例和比较例所示。而且,本发明的半导体装置制造方法的上述第1扩展工序即冷却扩展工序中,在芯片接合薄膜20侧带有半导体晶圆分割体30B或半导体晶圆30A的切割芯片接合薄膜X的切割带10中产生15~32MPa的范围内的拉伸应力的条件下扩展该切割带10。包括这样的扩展工序的本半导体装置制造方法适于对切割带10上的芯片接合薄膜20进行良好的割断并且抑制割断后的各带有芯片接合薄膜的半导体芯片31从切割带10上的浮起、剥离。
上述冷却扩展工序(第1扩展工序)中,有温度条件越低、切割带10上产生的拉伸应力越大的倾向,冷却扩展工序中的温度条件如上所述,例如为0℃以下、优选为-20~-5℃、更优选为-15~-5℃、更优选为-15℃。根据这样的构成,能够利用对冷却扩展工序中要进行扩展的切割带10在相对低温的条件下产生的相对大的拉伸应力作为在割断用的冷却扩展工序(第1扩展工序)中对芯片接合薄膜20的割断力,并且能够在相对高温(例如常温)的条件下抑制切割带产生拉伸应力的同时进行用于延长割断后的带有芯片接合薄膜的半导体芯片31的分离距离的第2扩展工序。
对于上述半导体装置制造方法中使用的切割芯片接合薄膜X中的切割带10,以适于确保用于使芯片接合薄膜20产生割断的充分的拉伸长度的应变值5%以上、且适于避免在扩展工序的拉伸长度过大而有效地实施扩展工序的应变值30%以下的范围的至少一部分应变值如上所述能显示出15~32MPa的范围内的拉伸应力。这样的切割带10在其粘合剂层12侧密合有芯片接合薄膜20的形态下适合用于为了在产生15~32MPa的范围内的拉伸应力的条件下进行扩展的扩展工序(上述冷却扩展工序)中,因此,适于在该扩展工序中对切割带10上的芯片接合薄膜20进行良好的割断并且抑制割断后的各带有芯片接合薄膜的半导体芯片31从切割带10上的浮起、剥离。
对于切割带10,如上所述在上述拉伸试验中,以应变值为5%以上、优选为6%以上、更优选为7%以上、更优选为8%以上、且30%以下、优选为20%以下、更优选为17%以下、更优选为15%以下、更优选为13%以下的范围能显示出15~32MPa的范围内的拉伸应力。这样的切割带10在其粘合剂层12侧密合有芯片接合薄膜20的形态下被用于扩展工序时,适于在确保充分的拉伸长度的同时避免拉伸长度过大,且产生15~32MPa的范围内的拉伸应力。
切割带10在上述拉伸试验中能显示出的拉伸应力如上所述优选处于20~32MPa的范围内。这样的切割带10在其粘合剂层12侧密合有芯片接合薄膜20的形态下适合用于为了在产生20~32MPa的范围内的拉伸应力的条件下进行扩展的扩展工序(上述冷却扩展工序)中。在该扩展工序中,有如下倾向:利用切割芯片接合薄膜X进行扩展的切割带10产生的拉伸应力超过15MPa且越大时,由扩展中的切割带10对芯片接合薄膜20以割断力的形式作用的拉伸应力越大。
在关于切割带10的上述拉伸试验中,有温度条件越低、切割带10和/或其试验片显示出的拉伸应力越大的倾向,该拉伸试验中的温度条件优选为0℃以下、更优选为-20~-5℃、更优选为-15~-5℃、更优选为-15℃。根据这样的构成,能够利用对要进行扩展的切割带10在相对低温的条件下产生的相对大的拉伸应力作为在割断用的冷却扩展(第1扩展工序)中对芯片接合薄膜20的割断力,并且能够在相对高温(例如常温)的条件下抑制切割带产生拉伸应力的同时进行用于延长割断后的带有芯片接合薄膜的半导体芯片31的分离距离的再次扩展工序(第2扩展工序)。
在关于切割带10的上述拉伸试验中的拉伸速度条件如上所述处于优选10~1000mm/分钟、更优选100~1000mm/分钟的范围内。从切割带10在其粘合剂层12侧密合有芯片接合薄膜20的形态下被用于扩展工序时的工序速度、进而半导体装置的生产率的观点出发,使切割带10以规定的应变值产生15~32MPa的范围内的拉伸应力的上述拉伸试验的拉伸速度条件优选为10mm/分钟以上、更优选为100mm/分钟以上。从避免切割带10在其粘合剂层12侧密合有芯片接合薄膜20的形态下被用于扩展工序时发生断裂的观点出发,使切割带10以规定的应变值产生15~32MPa的范围内的拉伸应力的上述拉伸试验的拉伸速度条件优选为1000mm/分钟以下、更优选为300mm/分钟以下。
[实施例]
〔实施例1〕
〈切割带的制作〉
在具备冷凝管、氮气导入管、温度计和搅拌装置的反应容器内,在60℃下、氮气气氛下对包含丙烯酸2-乙基己酯100质量份、丙烯酸2-羟基乙酯19质量份、作为聚合引发剂的过氧化苯甲酰0.4质量份和作为聚合溶剂的甲苯80质量份的混合物搅拌10小时(聚合反应)。由此,得到含有丙烯酸类聚合物P1的聚合物溶液。接着,在该聚合物溶液中加入1.2质量份的2-甲基丙烯酰氧基乙基异氰酸酯后,在50℃下、空气气氛下对该溶液搅拌60小时(加成反应)。由此,得到含有丙烯酸类聚合物P2的聚合物溶液。接着,在该聚合物溶液中,相对于100质量份的丙烯酸类聚合物P2加入1.3质量份的多异氰酸酯化合物(商品名“CoronateL”,Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.制)和3质量份的光聚合引发剂(商品名“Irgacure 184”,BASF公司制),制备了粘合剂溶液(粘合剂溶液S1)。接着,在具有实施了有机硅处理的面的PET剥离衬垫的有机硅处理面上涂布粘合剂溶液S1并形成涂膜,对该涂膜在120℃下加热2分钟来进行脱溶剂,形成厚度10μm的粘合剂层。接着,在该粘合剂层的露出面贴合聚氯乙烯基材(商品名“V9K”,厚度100μm,Achilles Corporation制),然后在23℃下进行72小时的保存,得到切割带。由此,制作了具有包含基材和粘合剂层的层叠结构的实施例1的切割带。
〔实施例2〕
使用具有聚丙烯薄膜/聚乙烯薄膜/聚丙烯薄膜的3层结构的聚烯烃系基材(商品名“DDZ”,厚度90μm,GUNZE Corporation制)代替聚氯乙烯基材(商品名“V9K”,AchillesCorporation制),除此以外与实施例1同样地制作了实施例2的切割带。
〔比较例1〕
使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物基材(商品名“NED”,厚度125μm,GUNZE Corporation制)代替聚氯乙烯基材(商品名“V9K”,Achilles Corporation制),除此以外与实施例1同样地制作了比较例1的切割带。
〔比较例2〕
使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物基材(商品名“RB0104”,厚度130μm,仓敷纺织株式会社制)代替聚氯乙烯基材(商品名“V9K”,Achilles Corporation制),除此以外与实施例1同样地制作了比较例2的切割带。
〔实施例3〕
<芯片接合薄膜的制作>
在甲乙酮中加入丙烯酸类树脂(商品名“SG-708-6”,玻璃化转变温度(Tg)4℃,Nagase ChemteX Corporation制)100质量份、环氧树脂(商品名“JER828”,在23℃下为液态,三菱化学株式会社制)11质量份、酚醛树脂(商品名“MEH-7851ss”,在23℃下为固体,明和化成株式会社制)5质量份和球状二氧化硅(商品名“SO-25R”,Admatex Corporation制)110质量份并进行混合,得到固体成分浓度20质量%的粘接剂组合物溶液S2。接着,在具有实施了有机硅处理的面的PET剥离衬垫的有机硅处理面上涂布粘接剂组合物溶液S2并形成涂膜,对该涂膜在130℃下加热2分钟来进行脱溶剂,制作了作为粘接剂层的芯片接合薄膜(厚度10μm)。
<切割芯片接合薄膜的制作>
从实施例1的切割带上剥离PET剥离衬垫后,在露出的粘合剂层上贴合上述芯片接合薄膜。贴合时,使切割带的中心与芯片接合薄膜的中心对齐。另外,贴合中使用手压辊。接着,从基材侧对切割带中的粘合剂层照射300mJ/cm2的紫外线。由此,制作了具有包含切割带和芯片接合薄膜的层叠结构的实施例3的切割芯片接合薄膜。
〔实施例4〕
使用实施例2的切割带代替实施例1的切割带,除此以外与实施例3同样地制作了实施例4的切割芯片接合薄膜。
〔比较例3、4〕
使用比较例1或比较例2的切割带代替实施例1的切割带,除此以外与实施例3同样地制作了比较例3、4的各切割芯片接合薄膜。
〔拉伸应力测定〕
对于实施例1、2和比较例1、2的各切割带,按以下方式测定了拉伸应力。首先,从基材侧对切割带的粘合剂层照射300mJ/cm2的紫外线并使该粘合剂层固化,然后从该切割带上切取切割带试验片(宽度20mm×长度140mm)。为实施例1、2和比较例1、2的各切割带准备所需数量的切割带试验片。然后,使用拉伸试验机(商品名“Autograph AGS-50NX”,岛津制作所株式会社制),对切割带试验片进行拉伸试验,测定以规定的拉伸速度拉伸的切割带试验片上产生的拉伸应力。通过该测定而得到应力-应变曲线。在拉伸试验中,初始卡盘间距为100mm,温度条件为-15℃,拉伸速度为10mm/分钟、100mm/分钟、或1000mm/分钟。对于各切割带试验片将得到的应力-应变曲线示于图12。图12的图中,横轴表示切割带试验片的应变(%),纵轴表示该切割带试验片上产生的拉伸应力(MPa)。图12的图中,实线E1表示实施例1的切割带在拉伸速度10mm/分钟下的应力-应变曲线,点划线E1’表示实施例1的切割带在拉伸速度100mm/分钟下的应力-应变曲线,虚线E1”表示实施例1的切割带在拉伸速度1000mm/分钟下的应力-应变曲线,实线E2表示实施例2的切割带在拉伸速度10mm/分钟下的应力-应变曲线,点划线E2’表示实施例2的切割带在拉伸速度100mm/分钟下的应力-应变曲线,虚线E2”表示实施例2的切割带在拉伸速度1000mm/分钟下的应力-应变曲线,实线C1表示比较例1的切割带在拉伸速度10mm/分钟下的应力-应变曲线,点划线C1’表示比较例1的切割带在拉伸速度100mm/分钟下的应力-应变曲线,虚线C1”表示比较例1的切割带在拉伸速度1000mm/分钟下的应力-应变曲线,实线C2表示比较例2的切割带在拉伸速度10mm/分钟下的应力-应变曲线,点划线C2’表示比较例2的切割带在拉伸速度100mm/分钟下的应力-应变曲线,虚线C2”表示比较例2的切割带在拉伸速度1000mm/分钟下的应力-应变曲线。
〔弹性模量测定〕
对于实施例1、2和比较例1、2的各切割带,按以下方式测定了拉伸模量。首先,从基材侧对切割带的粘合剂层照射300mJ/cm2的紫外线并使该粘合剂层固化,然后从该切割带上切取切割带试验片(宽度20mm×长度140mm)。为实施例1、2和比较例1、2的各切割带准备了所需数量的切割带试验片。然后,使用拉伸试验机(商品名“Autograph AGS-50NX”,株式会社岛津制作所制),对切割带试验片进行拉伸试验,由得到的应力-应变曲线中的初始斜率(具体而言为基于拉伸试验开始后直至应变值为1%的测定数据确定的斜率)计算出拉伸模量。拉伸试验中,初始卡盘间距为100mm,温度条件为-15℃,拉伸速度为10mm/分钟、100mm/分钟、或1000mm/分钟。将通过这样的测定而得到的拉伸模量示于表1。
〔扩展工序的评价〕
使用实施例3、4和比较例3、4的各切割芯片接合薄膜,进行如下的贴合工序、及之后的冷却扩展工序。
在贴合工序中,将保持于晶圆加工用带(商品名“ELP UB-3083D”,日东电工株式会社制)的半导体晶圆分割体贴合在切割芯片接合薄膜的芯片接合薄膜上,之后,从半导体晶圆分割体将晶圆加工用带剥离。半导体晶圆分割体如下操作来形成并制作。首先,对于处于与环形框一起保持于晶圆加工用带(商品名“V12S-R2”,日东电工株式会社制)的状态的Si镜面晶圆(直径300mm,厚度780μm,东京化工株式会社制),从其一面侧使用切割装置(商品名“DFD6361”,DISCO Corporation制)通过其旋转刀片形成单片化用的分割槽(宽度20~25μm,深度50μm)。然后,在分割槽形成面贴合晶圆加工用带(商品名“ELP UB-3083D”,日东电工株式会社制)后,将上述晶圆加工用带(商品名“V12S-R2”)从Si镜面晶圆剥离。然后,通过从Si镜面晶圆的另一面(未形成分割槽的面)侧起的磨削,将该晶圆减薄至厚度20μm。如上操作,形成半导体晶圆分割体(处于保持于晶圆加工用带的状态)。该半导体晶圆分割体中包含多个半导体芯片(6mm×12mm)。
冷却扩展工序使用芯片分离装置(商品名“Die Separator DDS2300”,DISCOCorporation制),通过其冷却扩展单元来进行。具体而言,在具有半导体晶圆分割体的上述切割芯片接合薄膜中的切割带的粘合剂层上贴附环形框,然后将该切割芯片接合薄膜设置于装置内,利用同装置的冷却扩展单元,在-15℃的温度条件下、在规定的扩展速度和规定的扩展量的条件下扩展带有半导体晶圆分割体的切割芯片接合薄膜的切割带。使用实施例3、4和比较例3、4的各切割芯片接合薄膜进行的冷却扩展工序如下。
在扩展速度0.5mm/秒和扩展量3mm的条件下扩展上述在芯片接合薄膜上带有半导体晶圆分割体的实施例3的切割芯片接合薄膜的切割带时,沿着半导体晶圆分割体的分割槽的芯片接合薄膜预割断位置全部发生割断,且不发生割断后的带有芯片接合薄膜的半导体芯片自切割带的粘合剂层的浮起。对于该冷却扩展工序中在扩展速度0.5mm/秒、扩展量3mm和-15℃的条件下扩展的切割带(实施例1的切割带)上产生的拉伸应力,与对实施例1的切割带以拉伸速度50mm/分钟的条件进行在-15℃的温度条件下的上述拉伸试验时达到应变值12%的状态的切割带上产生的拉伸应力相当。
在扩展速度1mm/秒和扩展量3mm的条件下扩展上述在芯片接合薄膜上带有半导体晶圆分割体的实施例3的切割芯片接合薄膜的切割带时,沿着半导体晶圆分割体的分割槽的芯片接合薄膜预割断位置全部发生割断,且割断后的芯片接合薄膜发生自切割带的粘合剂层浮起的面积为20%左右。对于该冷却扩展工序中在扩展速度1mm/秒、扩展量3mm和-15℃的条件下扩展的切割带(实施例1的切割带)上产生的拉伸应力,与对实施例1的切割带以拉伸速度100mm/分钟在-15℃的温度条件下进行的上述拉伸试验中达到应变值12%的状态的切割带上产生的拉伸应力相当。
在扩展速度1mm/秒和扩展量4mm的条件下扩展上述在芯片接合薄膜上带有半导体晶圆分割体的实施例4的切割芯片接合薄膜的切割带时,沿着半导体晶圆分割体的分割槽的芯片接合薄膜预割断位置全部发生割断,且不发生割断后的芯片接合薄膜自切割带的粘合剂层的浮起。对于该冷却扩展工序中在扩展速度1mm/秒、扩展量4mm和-15℃的条件下扩展的切割带(实施例2的切割带)上产生的拉伸应力,与对实施例2的切割带以拉伸速度100mm/分钟在-15℃的温度条件下进行的上述拉伸试验中达到应变值14%的状态的切割带上产生的拉伸应力相当。
在扩展速度1mm/秒和扩展量8mm的条件下扩展上述在芯片接合薄膜上带有半导体晶圆分割体的实施例4的切割芯片接合薄膜的切割带时,沿着半导体晶圆分割体的分割槽的芯片接合薄膜预割断位置全部割断,且不发生割断后的芯片接合薄膜自切割带的粘合剂层的浮起。对于该冷却扩展工序中在扩展速度1mm/秒、扩展量8mm和-15℃的条件下扩展的切割带(实施例2的切割带)上生的拉伸应力,与对实施例2的切割带以拉伸速度100mm/分钟在-15℃的温度条件下进行的上述拉伸试验中达到应变值28%的状态的切割带上产生的拉伸应力相当。
在扩展速度1mm/秒和扩展量3mm的条件下扩展上述在芯片接合薄膜上带有半导体晶圆分割体的比较例3的切割芯片接合薄膜的切割带时,沿着半导体晶圆分割体的分割槽的芯片接合薄膜预割断位置的80%左右未割断。对于该冷却扩展工序中在扩展速度1mm/秒、扩展量3mm和-15℃的条件下扩展的切割带(比较例1的切割带)上产生的拉伸应力,与对比较例1的切割带以拉伸速度100mm/分钟在-15℃的温度条件下进行的上述拉伸试验中达到应变值12%的状态的切割带上产生的拉伸应力相当。
在扩展速度1mm/秒和扩展量4mm的条件下扩展上述在芯片接合薄膜上带有半导体晶圆分割体的比较例4的切割芯片接合薄膜的切割带时,沿着半导体晶圆分割体的分割槽的芯片接合薄膜预割断位置的20%左右未割断。对于该冷却扩展工序中在扩展速度1mm/秒、扩展量4mm和-15℃的条件下扩展的切割带(比较例2的切割带)上产生的拉伸应力,与对比较例2的切割带以拉伸速度100mm/分钟在-15℃的温度条件下进行的上述拉伸试验中达到应变值14%的状态的切割带上产生的拉伸应力相当。
[表1]
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Claims (10)

1.一种切割带,其具有包含基材和粘合剂层的层叠结构,
所述粘合剂层含有辐射线固化型粘合剂,所述辐射线固化型粘合剂含有具有辐射线聚合性的碳-碳双键的丙烯酸类聚合物,
所述丙烯酸类聚合物包含源自含羟基单体的单体单元作为必需成分,
用于形成所述丙烯酸类聚合物的全部单体成分中的所述含羟基单体成分的比例的上限为60质量%,
对于宽度20mm的切割带试验片在初始卡盘间距100mm下进行的拉伸试验中,以5~30%的范围的至少一部分应变值能显示出15~32MPa的范围内的拉伸应力。
2.根据权利要求1所述的切割带,其中,在所述拉伸试验中,在应变值5~20%的范围内能显示出15~32MPa的范围内的拉伸应力。
3.根据权利要求1所述的切割带,其中,所述拉伸应力为20~32MPa。
4.根据权利要求2所述的切割带,其中,所述拉伸应力为20~32MPa。
5.根据权利要求1所述的切割带,其中,所述拉伸试验中的拉伸速度条件在10~1000mm/分钟的范围内。
6.根据权利要求3所述的切割带,其中,所述拉伸试验中的拉伸速度条件在10~1000mm/分钟的范围内。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的切割带,其中,所述拉伸试验中的温度条件为-15℃。
8.一种切割芯片接合薄膜,其包含:权利要求1至7中任一项所述的切割带、及
所述切割带中的所述粘合剂层上的芯片接合薄膜。
9.一种半导体装置制造方法,其包括如下工序:
第1工序,其目的在于在切割芯片接合薄膜中的所述芯片接合薄膜侧贴合能单片化为多个半导体芯片的半导体晶圆、或包含多个半导体芯片的半导体晶圆分割体,所述切割芯片接合薄膜包含:权利要求1~6中任一项所述的切割带、以及该切割带中的所述粘合剂层上的芯片接合薄膜;
第2工序,其目的在于通过在所述切割带中产生15~32MPa的范围内的拉伸应力的条件下对所述切割带进行扩展,来割断所述芯片接合薄膜而得到带有芯片接合薄膜的半导体芯片。
10.根据权利要求9所述的半导体装置制造方法,其中,所述第2工序中的温度条件为0℃以下。
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