CN111630641A - 半导体装置的制造方法及膜状粘接剂 - Google Patents

半导体装置的制造方法及膜状粘接剂 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种半导体装置的制造方法，其具备以下工序：介由第一导线将第一半导体元件电连接于基板上的第一芯片接合工序；在面积大于第一半导体元件的第二半导体元件的单面上粘贴150℃下的剪切弹性模量为1.5MPa以下的膜状粘接剂的层压工序；以及通过按照膜状粘接剂覆盖第一半导体元件的方式载置粘贴有膜状粘接剂的第二半导体元件，并对膜状粘接剂进行压接，从而将第一导线及第一半导体元件埋入膜状粘接剂中的第二芯片接合工序。

Description

半导体装置的制造方法及膜状粘接剂
技术领域
本发明涉及半导体装置的制造方法及膜状粘接剂。
背景技术
已知能够将半导体装置中的基板的布线、附设在半导体芯片上的导线等所导致的凹凸填充、可以获得导线埋入型的半导体装置的粘接片材(例如专利文献1及2)。该粘接片材为了在凹凸填充时显现高的流动性，作为主成分含有热固化性成分。
近年来，这种导线埋入型的半导体装置的动作的高速化受到重视。一直以来，在层叠形成的半导体元件的最上段配置有控制半导体装置动作的控制器芯片，但为了实现动作的高速化，开发了在最下段配置有控制器芯片的半导体装置的封装体技术。作为这种封装体的一个方式，将压接多段层叠的半导体元件中第2段半导体元件时所使用的膜状粘接剂增厚、在该膜状粘接剂内部埋入控制器芯片的封装体受到注目。对这种用途中使用的膜状粘接剂要求具有能够将控制器芯片、连接于控制器芯片的导线、基板表面的凹凸引起的高度差等埋入的高流动性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2005/103180号
专利文献2：日本特开2009-120830号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
但是，如专利文献1及2所记载的粘接片材那样使用特征在于仅固化前的流动性高的粘接片材时，随着半导体元件的薄型化，具有在固化后、半导体装置整体易于翘曲的问题。另外，当在使用了该粘接片材的压接时产生空隙时，具有难以在现有的工序内将其除去的问题。因此，为了确保所得半导体装置的连接可靠性，现状是需要进一步的探讨。此外，特别是对于后者的空隙的除去，通过另外设置利用加压烤箱等进行加热及加压的工序，能够大致解决。但是，由于工序数的增加，与常用品种相比，交付周期(lead time)会增大。
因此，本发明的目的在于提供能够获得在抑制交付周期的增大的同时、连接可靠性优异的半导体装置的半导体装置制造方法。本发明的目的还在于提供该制造方法中使用的膜状粘接剂。
用于解决技术问题的手段
本发明提供一种半导体装置的制造方法，其具备以下工序：介由第一导线将第一半导体元件电连接于基板上的第一芯片接合工序；在面积大于第一半导体元件的第二半导体元件的单面上粘贴150℃下的剪切弹性模量为1.5MPa以下的膜状粘接剂的层压工序；以及通过按照膜状粘接剂覆盖第一半导体元件的方式载置粘贴有膜状粘接剂的第二半导体元件，并对膜状粘接剂进行压接，从而将第一导线及第一半导体元件埋入膜状粘接剂中的第二芯片接合工序。
根据本发明，能够获得在抑制交付周期的增大的同时、连接可靠性优异的半导体装置。更具体地说，通过使用150℃下的剪切弹性模量为1.5MPa以下的膜状粘接剂，可以利用之后工序的密封工序将特别是第二芯片接合工序中产生的空隙(空孔)消除。由此，不需要另外设置用于消除空隙的特別的工艺，交付周期不会增大。
本发明中，150℃下的剪切弹性模量如下获得：一边以频率1Hz对膜状粘接剂赋予5％的变形，一边以5℃/分钟的升温速度从室温升温至125℃并保持1小时，之后以5℃/分钟的升温速度进一步升温至150℃并保持45分钟，之后使用动态粘弹性测定装置进行测定，从而获得。
本发明中，优选膜状粘接剂的固化后的170～190℃下的拉伸弹性模量为15MPa以下。膜状粘接剂通过在固化后为低弹性，可以在密封工序时获得良好的埋入性和应力缓和性。即使在例如使用薄型的第二半导体元件时，也可抑制膜状粘接剂固化后的半导体装置的翘曲。由此，可缓和半导体装置的应力，变得易于获得显示良好连接可靠性的半导体装置。
本发明中，优选膜状粘接剂的80℃下的剪切粘度为15000Pa·s以下。由此，易于获得良好的埋入性。
本发明中，优选膜状粘接剂包含丙烯酸树脂及环氧树脂。通过并用热塑性成分和热固化成分，易于获得良好的埋入性、热固化性及应力缓和性。
本发明中，优选丙烯酸树脂包含重均分子量为10万～50万的第一丙烯酸树脂和重均分子量为60万～100万的第二丙烯酸树脂，以丙烯酸树脂的总质量为基准计，第一丙烯酸树脂的含量为50质量％以上。通过如此拓宽分子量分布的宽度，应力缓和性提高、易于减少固化后的基板的翘曲。另外，变得易于在维持成膜性及粘接性的状态下提高埋入性。
本发明中，优选膜状粘接剂包含无机填充剂及有机填充剂中的至少一者。由此，可以在膜状粘接剂的处理性等进一步提高的同时，获得更为良好的剪切弹性模量、粘接力等机械特性。
本发明还提供一种膜状粘接剂，其为用于在半导体装置中、在压接第二半导体元件的同时将第一导线及第一半导体元件埋入的膜状粘接剂，所述半导体装置是在介由所述第一导线将所述第一半导体元件电连接于基板上的同时、将面积大于所述第一半导体元件的所述第二半导体元件压接在所述第一半导体元件上而成的，所述膜状粘接剂的150℃下的剪切弹性模量为1.5MPa以下。通过使用本发明的膜状粘接剂，可以获得在抑制交付周期的增大的同时、连接可靠性优异的半导体装置。
本发明的膜状粘接剂中，优选固化后的170～190℃下的拉伸弹性模量为15MPa以下。
本发明的膜状粘接剂中，优选80℃下的剪切粘度为15000Pa·s以下。
本发明的膜状粘接剂优选包含丙烯酸树脂及环氧树脂。
本发明的膜状粘接剂中，优选丙烯酸树脂包含重均分子量为10万～50万的第一丙烯酸树脂和重均分子量为60万～100万的第二丙烯酸树脂，以丙烯酸树脂的总质量为基准计，第一丙烯酸树脂的含量为50质量％以上。
本发明的膜状粘接剂优选包含无机填充剂及有机填充剂中的至少一者。
发明效果
根据本发明，可以提供能够获得在抑制交付周期的增大的同时、连接可靠性优异的半导体装置的半导体装置制造方法。另外，根据本发明，可以提供该制造方法中使用的膜状粘接剂。
附图说明
图1为表示本发明实施方式的膜状粘接剂的图。
图2为表示粘接片材的图。
图3为表示另一粘接片材的图。
图4为表示另一粘接片材的图。
图5为表示另一粘接片材的图。
图6为表示半导体装置的图。
图7为表示本发明实施方式的半导体装置的制造方法的图。
图8为表示图7的后续工序的图。
图9为表示图8的后续工序的图。
图10为表示图9的后续工序的图。
图11为表示图10的后续工序的图。
具体实施方式
以下一边参照附图一边详细地说明本发明的优选实施方式。以下的说明中，相同或相当的部分带有相同符号，重复的说明省略。另外，上下左右等位置关系只要无特别限定，则是基于附图所示的位置关系。进而，附图的尺寸比例并不限于图示的比例。此外，本说明书中的“(甲基)丙烯酸”是指“丙烯酸”及与其相对应的“甲基丙烯酸”。
(膜状粘接剂)
图1为示意地表示本实施方式的膜状粘接剂10的截面图。膜状粘接剂10是将为热固化性、且经过半固化(B阶段)状态、在固化处理后可变成完全的固化物(C阶段)状态的粘接剂组合物成型为膜状而成的。
膜状粘接剂10的150℃下的剪切弹性模量为1.5MPa以下。从更易于获得在抑制交付周期的增大的同时、连接可靠性优异的半导体装置的观点出发，剪切弹性模量优选为1.2MPa以下、更优选为1.0MPa以下、进一步优选为0.8MPa以下。剪切弹性模量的下限并无特别限定，从抑制过度的流动性的观点出发，可以为0.01MPa。此外，剪切弹性模量如后所述可以通过调整(a)～(f)成分的种类及量来进行调整。例如，作为用于降低150℃下的剪切弹性模量(使其为1.5MPa以下)的方针，可以举出增加(a1)成分的量、减少(a2)成分的量、降低(b)成分的重均分子量、减少(c)成分的量、减少(d)成分的量、减少(e)成分的量等，但并无限定。
膜状粘接剂10优选固化后的170～190℃下的拉伸弹性模量为15MPa以下。从更易获得良好的埋入性和应力缓和性的观点出发，拉伸弹性模量更优选为12MPa以下、进一步优选为10MPa以下、特别优选为8MPa以下。拉伸弹性模量的下限并无特别限定，从确保适度的粘接性的观点出发，可以为1MPa。拉伸弹性模量例如可以使频率为10Hz、使用动态粘弹性测定装置进行测定。
膜状粘接剂10优选80℃下的剪切粘度为15000Pa·s以下。从易于获得良好的埋入性的观点出发，剪切粘度更优选为10000Pa·s以下、进一步优选为9000Pa·s以下。剪切粘度的下限并无特别限定，从抑制过度的流动性的观点出发，可以为1000Pa·s。剪切粘度例如可以使用动态粘弹性测定装置进行测定。
膜状粘接剂10的含有成分并无特别限定，例如可以包含(a)热固化性成分、(b)热塑性成分、(c)无机填充剂、(d)有机填充剂、(e)固化促进剂、(f)其它成分等。通过调整这些(a)～(f)成分的种类及量，能够调整膜状粘接剂10的特性。
(a)热固化性成分
作为热固化性成分，可举出热固化性树脂。特别是从安装半导体元件时所要求的耐热性及耐湿性的观点出发，作为热固化性成分，优选环氧树脂、酚醛树脂等。
例如作为环氧树脂，可以使用含芳香环的环氧树脂、含杂环的环氧树脂、脂环式环氧树脂等通常已知的环氧树脂。另外，环氧树脂还可以是多官能环氧树脂。作为环氧树脂，具体地说，例如可以使用双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚E型环氧树脂、将这些双酚型环氧树脂进行了改性而得到的二官能环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、双酚A酚醛清漆型环氧树脂、芴改性环氧树脂、三苯基甲烷型环氧树脂、联苯型环氧树脂、缩水甘油基胺型环氧树脂、萘改性环氧树脂等。
作为环氧树脂，例如可举出新日化Epoxy制造株式会社制的YDF系列及YDCN系列、株式会社Printec制的EPOX-MK系列及VG-3101L等。
另外，作为酚醛树脂，例如可举出酚醛清漆型酚醛树脂、苯酚芳烷基型酚醛树脂、联苯型酚醛树脂、三苯基甲烷型酚醛树脂、用芳基将苯酚环上的氢取代而得到的改性酚醛树脂等。此外，作为酚醛树脂，从耐热性的观点出发，优选在85℃、85％RH的恒温恒湿槽中投入48小时后的吸水率为2质量％以下、利用热重量分析计(TGA)测得的350℃下的加热质量减少率(升温速度：5℃/min、环境气体：氮气)小于5质量％。
作为酚醛树脂，例如可举出DIC株式会社制的Phenolite KA及TD系列、AIR WATER株式会社制的HE系列等。
并用环氧树脂及酚醛树脂作为(a)热固化性成分时，环氧树脂及酚醛树脂的配合比以各自的环氧当量与羟基当量的当量比计优选为0.70/0.30～0.30/0.70、更优选为0.65/0.35～0.35/0.65、进一步优选为0.60/0.40～0.40/0.60、特别优选为0.60/0.40～0.50/0.50。通过配合比为上述范围内，变得易于获得具有优异的固化性、流动性等的膜状粘接剂10。
此外，从抑制固化后的半导体装置翘曲的观点出发，优选将固化速度不同的热固化性树脂组合。具体地说，优选将上述示例过的环氧树脂及酚醛树脂中的例如(a1)软化点为60℃以下或常温下为液态者(只要是发生固化而具有粘接作用，则无特别限定)与(a2)软化点超过60℃(常温下为固体)者组合使用。此外，这里所说的常温是指5～35℃。
(a1)成分的含量以(a)成分的总质量为基准计，优选为10～50质量％、更优选为20～40质量％。由此，变得易于兼顾埋入性与切割、拾取等的工艺适应性。
(a2)成分的含量以(a)成分的总质量为基准计，优选为10质量％以上、更优选为15质量％以上。由此，变得易于调整制膜性、流动性、应力缓和性等。此外，(a2)成分的含量上限并无特别限定，以(a)成分的总质量为基准计，可以为90质量％。
(b)热塑性成分
作为(b)热塑性成分，优选具有交联性官能团的单体比率高且分子量低的热塑性成分与具有交联性官能团的单体比率低且分子量高的热塑性成分的并用。例如，(b)成分优选包含：(b1)具有相对于单体单元总量为5～15摩尔％的具有交联性官能团的单体单元、重均分子量为10万～50万、玻璃化转变温度Tg为-50～50℃的热塑性成分；及(b2)具有相对于单体单元总量以比率计为1～7摩尔％的具有交联性官能团的单体单元、重均分子量为60万～100万、玻璃化转变温度Tg为-50～50℃的热塑性成分。
作为(b)成分，优选为热塑性树脂的丙烯酸树脂(丙烯酸系树脂)，进一步优选玻璃化转变温度Tg为-50℃～50℃、将丙烯酸缩水甘油基酯、甲基丙烯酸缩水甘油基酯等具有环氧基或缩水甘油基作为交联性官能团的官能性单体进行聚合而获得的含环氧基(甲基)丙烯酸共聚物等丙烯酸树脂。
作为这种丙烯酸树脂，可以使用含环氧基(甲基)丙烯酸酯共聚物、含环氧基丙烯酸橡胶等，更优选含环氧基丙烯酸橡胶。含环氧基丙烯酸橡胶是以丙烯酸酯为主成分、主要由丙烯酸丁酯与丙烯腈等的共聚物、丙烯酸乙酯与丙烯腈等的共聚物等形成的具有环氧基的丙烯酸橡胶。
此外，作为(b)成分的交联性官能团，除了环氧基之外，可举出醇性或酚性羟基、羧基等交联性官能团。
(b1)成分中，从易于表现出高的粘接力、且易于降低150℃下的剪切弹性模量的观点出发，具有交联性官能团的单体单元相对于单体单元总量优选为5～15摩尔％、更优选为5～10摩尔％。
(b2)成分中，从易于抑制固化后的弹性模量的过度上升的观点出发，具有交联性官能团的单体单元相对于单体单元总量优选为1～7摩尔％、更优选为2～5摩尔％。
(b1)成分(第一丙烯酸树脂)的重均分子量优选为10万～50万。(b1)成分的重均分子量为10万以上时，在膜成膜性变得更为良好的同时，可以进一步提高膜状粘接剂10的粘接强度和耐热性。(b1)成分的重均分子量为50万以下时，易于降低剪切粘度，因此膜状粘接剂10的埋入性变得更为良好。
(b2)成分(第二丙烯酸树脂)的重均分子量优选为60万～100万。(b2)成分的重均分子量为60万以上时，通过与(b1)成分的并用，提高成膜性的效果变得格外良好。(b2)成分的重均分子量为100万以下时，易于降低未固化状态的膜状粘接剂10的剪切粘度，因此埋入性变得更为良好。另外，有未固化状态的膜状粘接剂10的切削性改善、切割的品质变得更为良好的情况。
重均分子量是利用凝胶渗透色谱法(GPC)、使用由标准聚苯乙烯获得的标准曲线获得的聚苯乙烯换算值。
另外，(b1)成分及(b2)成分的玻璃化转变温度Tg优选为-50～50℃。玻璃化转变温度Tg为50℃以下时，膜状粘接剂10的柔软性变得更为良好。另一方面，玻璃化转变温度Tg为-50℃以上时，膜状粘接剂10的柔软性不会变得过高，因此在切割半导体晶片时易于将膜状粘接剂10切断。因此，易于抑制因毛刺的产生使切割性恶化。
(b)成分整体的玻璃化转变温度Tg优选为-20℃～40℃、更优选为-10℃～30℃。由此，在切割时膜状粘接剂10变得易于切断，因此难以产生树脂屑，易于提高膜状粘接剂10的粘接力和耐热性，而且易于显现未固化状态的膜状粘接剂10的高流动性。
玻璃化转变温度Tg可以使用热示差扫描热量计(例如株式会社Rigaku制“ThermoPlus 2”)进行测定。
(b)成分也可作为市售品获得。例如，作为(b1)成分可举出丙烯酸橡胶HTR-860P-30B-CHN(商品名、Nagasechemtex株式会社制)等。该化合物是具有缩水甘油基部位作为交联性部位，以由丙烯酸衍生物形成的丙烯酸橡胶作为基底树脂的化合物，重均分子量为23万、玻璃化转变温度Tg为-7℃。另外，作为(b2)成分，可举出丙烯酸橡胶HTR-860P-3CSP(商品名、Nagasechemtex株式会社制)等。
(b1)成分(第一丙烯酸树脂)的含量以(b)成分(丙烯酸树脂)的总质量为基准计，优选为50质量％以上、更优选为70质量％以上。由此，易于获得良好的埋入性、应力缓和性、制膜性、粘接性等。此外，(b1)成分的含量上限并无特别限定，以(b)成分的总质量为基准计可以为90质量％。
(b2)成分的含量以(b)成分的总质量为基准计优选为10质量％以上、更优选为30质量％以上。由此，变得易于调整制膜性、粘接性、弹性模量等。此外，(b2)成分的含量的上限并无特别限定，以(b)成分的总质量为基准计可以为50质量％。
(b)成分的含量在将(a)成分设为100质量份时，优选为20～160质量份、更优选为50～120质量份。通过(b)成分的含量为上述下限值以上，易于获得良好的制膜性、埋入性、粘接性、应力缓和性等。另一方面，通过(b)成分的含量为上述上限值以下，变得易于获得良好的制膜性、埋入性等。
(c)无机填充剂
作为(c)成分，从B阶段状态下的膜状粘接剂10的切割性的提高、膜状粘接剂10的处理性的提高、导热性的提高、剪切粘度(熔融粘度)的调整、触变性的赋予、粘接力的提高等观点出发，优选二氧化硅填充剂等。
(c)成分以提高未固化状态膜状粘接剂10的切割性、使固化后的粘接力充分地显现为目的，优选含有平均粒径不同的2种类以上的填充剂。(c)成分例如优选包含：(c1)以未固化状态膜状粘接剂10的切割性提高为目的的平均粒径为0.2μm以上的第一填充剂；和(c2)以使固化后的粘接力充分地显现为目的的平均粒径小于0.2μm的第二填充剂。
平均粒径是使用激光衍射式粒度分布测定装置、以丙酮作为溶剂进行分析时所获得的值。第一及第二填充剂的平均粒径在利用粒度分布测定装置进行分析时，更优选其差异大到能够辨别出各个填充剂被含有的程度。
(c1)成分的含量优选以(c)成分的总质量为基准计为30质量％以上。通过(c1)成分的含量为30质量％以上，变得易于抑制膜的断裂性的恶化、未固化状态膜状粘接剂10的流动性的恶化。此外，(c1)成分的含量上限并无特别限定，以(c)成分的总质量为基准计可以为95质量％。
(c2)成分的含量优选以(c)成分的总质量为基准计为5质量％以上。通过(c2)成分的含量为5质量％以上，易于提高固化后的粘接力。此外，(c2)成分的含量上限从确保适度流动性的观点出发，以(c)成分的总质量为基准计可以为30质量％。
(c)成分的含量在将(a)成分设为100质量份时，优选为10～90质量份。通过(c)成分的含量为上述下限值以上，具有易于抑制未固化状态膜状粘接剂10的切割性的恶化、固化后的粘接力下降的倾向。另一方面，通过(c)成分的含量为上述上限值以下，具有易于抑制未固化状态膜状粘接剂10的流动性下降、固化后的弹性模量上升的倾向。
(d)有机填充剂
作为(d)成分，从膜状粘接剂10的切割性的提高、膜状粘接剂10的处理性的提高、剪切粘度(熔融粘度)的调整、粘接力的提高、固化后的应力缓和性等观点出发，优选为苯乙烯-PMMA改性橡胶填充剂、有机硅改性橡胶填充剂等。(d)成分的平均粒径从使固化后的粘接力充分地显现的观点出发，优选为0.2μm以下。
(d)成分的含量在将(c)成分设为100质量份时，优选为0～50质量份。
(e)固化促进剂
以获得良好的固化性为目的，优选使用(e)固化促进剂。作为(e)成分，从反应性的观点出发，优选咪唑系的化合物。此外，(e)成分的反应性过高时，具有不仅膜状粘接剂10因制造工序中的加热而剪切粘度易于上升、而且易于引起因经时导致的劣化的倾向。另一方面，当(e)成分的反应性过低时，具有膜状粘接剂10的固化性易于降低的倾向。当将膜状粘接剂10在未被充分固化的状态下搭载于产品内时，具有无法获得充分的粘接性、使半导体装置的连接可靠性恶化的可能性。
通过含有(e)成分，膜状粘接剂10的固化性进一步提高。另一方面，(e)成分的含量过多时，具有不仅膜状粘接剂10因制造工序中的加热而剪切粘度易于上升、而且易于引起因经时导致的劣化的倾向。从这种观点出发，(e)成分的含量在将(a)成分设为100质量份时，优选为0～0.20质量份。
(f)其它成分
除了上述成分以外，从粘接性提高的观点出发，还可以进一步适量地使用在本技术领域中能够使用的其它成分。作为这种成分，例如可举出偶联剂。作为偶联剂，可举出γ-脲基丙基三乙氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷、3-(2-氨基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷等。
(膜状粘接剂)
膜状粘接剂10例如可通过以下工序获得：通过将含有上述成分的粘接剂组合物的清漆涂布在基材膜上而形成清漆的层的工序；通过加热干燥将溶剂从清漆的层中除去的工序；将基材膜除去的工序。
清漆可以通过在有机溶剂中将含有上述成分的粘接剂组合物进行混合、混炼等来制备。混合及混炼可以使用通常的搅拌机、捣碎机、三联辊、球磨机等分散机。这些设备可以适当组合使用。清漆的涂布例如可以利用逗号涂布机、模涂机等进行。清漆的加热干燥条件只要是所使用的有机溶剂充分地挥散的条件则无特别限定，例如可以设为60～200℃下、0.1～90分钟。
作为有机溶剂，只要是能够将上述成分均匀地溶解、混炼或分散则无限定，可以使用以往公知的溶剂。作为这种溶剂，例如可举出丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮系溶剂，二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、甲苯、二甲苯等。从干燥速度快、价格便宜的方面来说，优选使用甲乙酮、环己酮等。
作为上述基材膜，并无特别限定，例如可举出聚酯膜(聚对苯二甲酸乙二醇酯膜等)、聚丙烯膜(OPP(Oriented PolyPropylene，定向聚丙烯)膜等)、聚酰亚胺膜、聚醚酰亚胺膜、聚醚萘二甲酸酯膜、甲基戊烯膜等。
膜状粘接剂10的厚度为了将第一导线及第一半导体元件以及基板的布线电路等的凹凸充分地埋入，优选为20～200μm。另外，通过厚度为20μm以上，易于获得充分的粘接力，通过为200μm以下，易于应对半导体装置的小型化的要求。从这种观点出发，膜状粘接剂10的厚度更优选为30～200μm、进一步优选为40～150μm。
作为获得厚的膜状粘接剂10的方法，可举出将膜状粘接剂10彼此粘贴的方法。
(粘接片材)
粘接片材100如图2所示，在基材膜20上具备膜状粘接剂10。粘接片材100可以通过在获得膜状粘接剂10的工序中不将基材膜20除去来获得。
粘接片材110如图3所示，在粘接片材100的与基材膜20成相反侧的面上进一步具备覆膜30。作为覆膜30，例如可举出PET膜、PE膜、OPP膜等。
膜状粘接剂10还可以层叠在切割带上。通过使用由此获得的切割-芯片接合一体型粘接片材，可以一次性地进行在半导体晶片上的层压工序，操作的效率化变为可能。
作为切割带，例如可举出聚四氟乙烯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚甲基戊烯膜、聚酰亚胺膜等塑料膜等。对切割带还可根据需要进行底漆处理、UV处理、电晕放电处理、研磨处理、刻蚀处理等表面处理。
切割带优选具有粘合性。作为这种切割带，可举出对上述塑料膜赋予了粘合性者、在上述塑料膜的单面设有粘合剂层者。
作为这种切割-芯片接合一体型粘接片材，可举出图4所示的粘接片材120及图5所示的粘接片材130。粘接片材120如图4所示具有以下结构：将在能够确保施加了拉伸张力时的伸长的基材膜40上设有粘合剂层50的切割带60作为支撑基材，在切割带60的粘合剂层50上设有膜状粘接剂10。粘接片材130如图5所示具有以下结构：在粘接片材120中在膜状粘接剂10的表面上进一步设有基材膜20。
作为基材膜40，可举出关于切割带所记载的上述塑料膜。另外，粘合剂层50例如可以使用含有液态成分及热塑性成分且具有适当的粘附强度的树脂组合物来形成。为了获得切割带60，可举出以下方法：将该树脂组合物涂布在基材膜40上并进行干燥而形成粘合剂层50的方法；将暂时形成于PET膜等其它膜上的粘合剂层50与基材膜40粘贴的方法等。
作为在切割带60上层叠膜状粘接剂10的方法，可举出以下方法：将上述的粘接剂组合物的清漆直接涂布在切割带60上并进行干燥的方法；将清漆在切割带60上进行丝网印刷的方法；预先制作膜状粘接剂10，利用加压、热辊层压将其层叠在切割带60上的方法等。从能够连续地制造、效率良好的方面来说，优选利用热辊层压进行的层叠。
切割带60的厚度并无特别限定，可以根据膜状粘接剂10的厚度及切割-芯片接合一体型粘接片材的用途，适当地基于本领域技术人员的知识来决定。此外，通过切割带60的厚度为60μm以上，具有易于抑制处理性降低、易于抑制因扩展导致的破损等的倾向。另一方面，通过切割带的厚度为180μm以下，易于兼顾经济性和处理性的良好。
(半导体装置)
图6为表示半导体装置的截面图。如图6所示，半导体装置200是在第一半导体元件Wa上重叠有第二半导体元件Waa的半导体装置。详细地说，是在通过第一导线88将第一段的第一半导体元件Wa电连接于基板14上的同时、将面积大于第一半导体元件Wa的第二段的第二半导体元件Waa通过膜状粘接剂10压接在第一半导体元件Wa上、从而第一导线88及第一半导体元件Wa被埋入在膜状粘接剂10中而成的导线埋入型的半导体装置。另外，半导体装置200中，在进一步通过第二导线98将基板14与第二半导体元件Waa电连接的同时，利用密封材料42将第二半导体元件Waa密封。
第一半导体元件Wa的厚度为10～170μm、第二半导体元件Waa的厚度为20～400μm。埋入在膜状粘接剂10内部的第一半导体元件Wa是用于驱动半导体装置200的控制器芯片。
基板14由表面上分别各形成有2处的电路图案84、94的有机基板90形成。第一半导体元件Wa通过粘接剂41压接在电路图案94上，第二半导体元件Waa按照将未压接有第一半导体元件Wa的电路图案94、第一半导体元件Wa及电路图案84的一部分覆盖的方式通过膜状粘接剂10压接在基板14上。基板14上的因电路图案84、94引起的凹凸通过膜状粘接剂10被埋入。进而，通过树脂制的密封材料42将第二半导体元件Waa、电路图案84及第二导线98密封。
(半导体装置的制造方法)
半导体装置通过具备以下工序的半导体装置的制造方法制造：介由第一导线将第一半导体元件电连接于基板上的第一芯片接合工序；在面积大于第一半导体元件的第二半导体元件的单面上粘贴150℃下的剪切弹性模量为1.5MPa以下的膜状粘接剂的层压工序；以及通过按照膜状粘接剂覆盖第一半导体元件的方式载置粘贴有膜状粘接剂的第二半导体元件，并对膜状粘接剂进行压接，从而将第一导线及第一半导体元件埋入膜状粘接剂中的第二芯片接合工序。以下以半导体装置200的制造顺序为例具体地进行说明。
首先，如图7所示，在基板14上的电路图案94上压接带有粘接剂41的第一半导体元件Waa，介由第一导线88将基板14上的电路图案84与第一半导体元件Wa电连接(第一芯片接合工序)。
接着，在半导体晶片(例如8英寸尺寸)的单面上层压粘接片材100，将基材膜20剥离，从而在半导体晶片的单面上粘贴膜状粘接剂10。进而，在膜状粘接剂10上粘贴切割带60之后，切割成规定尺寸(例如7.5mm见方)，将切割带60剥离，从而如图8所示，获得粘贴有膜状粘接剂10的第二半导体元件Waa(层压工序)。
层压工序优选在50～100℃下进行、更优选在60～80℃下进行。层压工序的温度为50℃以上时，可获得与半导体晶片良好的密合性。层压工序的温度为100℃以下时，可抑制在层压工序中膜状粘接剂10过度地流动，因此能够防止引起厚度的变化等。
作为切割方法，可举出使用旋转刀进行刀片切割的方法、利用激光将膜状粘接剂10切断或将晶片和膜状粘接剂10两者切断的方法；以及在常温或冷却条件下的拉伸等常用的方法等。
进而，将粘贴有膜状粘接剂10的第二半导体元件Waa压接在介由导线88连接有第一半导体元件Wa的基板14上。具体地说，如图9所示，按照膜状粘接剂10覆盖第一半导体元件Wa的方式载置粘贴有膜状粘接剂10的第二半导体元件Waa，接着，如图10所示，通过将第二半导体元件Waa压接在基板14上，将第二半导体元件Waa固定在基板14上(第二芯片接合工序)。第二芯片接合工序优选是在80～180℃、0.01～0.50MPa的条件下将膜状粘接剂10压接0.5～3.0秒钟。
接着，如图11所示，介由第二导线98将基板14和第二半导体元件Waa电连接后，利用密封材料43在170～180℃、5～8MPa的条件下将电路图案84、第二导线98及第二半导体元件Waa整体密封(密封工序)。通过经过这种工序，可以制造半导体装置200。
如上所述，半导体装置200是在介由第一导线将第一半导体元件电连接于基板上的同时、将面积大于第一半导体元件的第二半导体元件压接在第一半导体元件上而成的半导体装置中、使用用于在压接第二半导体元件的同时、将第一导线及第一半导体元件埋入的膜状粘接剂制造而成的，所述膜状粘接剂的150℃下的剪切弹性模量为1.5MPa以下。通过使用150℃下的剪切弹性模量为1.5MPa以下的膜状粘接剂，能够利用之后工序的密封工序特别地将在第二芯片接合工序中产生的空隙消除。由此，无需另外的用于消除空隙的特别的工艺，可以抑制交付周期的增大。
以上对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并非必须限定于上述实施方式。例如可以如下所述在不脱离其主旨的范围内适当进行变更。
半导体装置200中，基板14是表面上电路图案84、94分别各形成有两处的有机基板90，但作为基板14并不限定于此，还可以使用引线框等金属基板。
半导体装置200具有在第一半导体元件Wa上层叠有第二半导体元件Waa、两段地层叠有半导体元件的构成，但半导体装置的构成并不限定于此。还可以在第二半导体元件Waa上进一步层叠有第三半导体元件，也可以在第二半导体元件Waa上进一步层叠有多个半导体元件。随着所层叠的半导体元件的数量增加，可以增加所得半导体装置的容量。
本实施方式的半导体装置的制造方法中，在层压工序中，在半导体晶片的单面层压图2所示的粘接片材100，通过将基材膜20剥离而粘贴了膜状粘接剂10，但层压时所使用的粘接片材并不限定于此。可以代替粘接片材100使用图4及5所示的切割-芯片接合一体型粘接片材120、130。此时，在切割半导体晶片时，无需另外粘贴切割带60。
层压工序中，也可以是并非将半导体晶片、而是将对半导体晶片制成单片而获得的半导体元件层压在粘接片材100上。此时，可以省略切割工序。
实施例
以下举出实施例更为具体地说明本发明。但本发明并不限定于以下的实施例。
(实施例1～2及比较例1～3)
按照表1(单位：质量份)分别称量为热固化性树脂的环氧树脂及酚醛树脂、以及无机填充剂，获得组合物，进而添加环己酮并进行搅拌混合。向其中添加为热塑性树脂的丙烯酸橡胶并进行搅拌后，进一步添加偶联剂及固化促进剂并搅拌至各成分变得均匀，获得清漆。此外，表1中的各成分的品名是指下述物质。
(环氧树脂)
YDF-8170C：(商品名、新日化Epoxy制造株式会社制、双酚F型环氧树脂：环氧当量为159、常温下为液态、重均分子量为约310)
R710：(商品名、株式会社Printec制、双酚E型环氧树脂：环氧当量为170、常温下为液态、重均分子量为约340)
YDCN-700-10：(商品名、新日化Epoxy制造株式会社制、甲酚酚醛清漆型环氧树脂：环氧当量为210、软化点为75～85℃)
VG-3101L：(商品名、株式会社Printec制、多官能环氧树脂：环氧当量为210、软化点为39～46℃)
(酚醛树脂)
HE100C-30：(商品名、AIR WATER株式会社制、酚醛树脂：羟基当量为175、软化点为79℃、吸水率为1质量％、加热质量减少率为4质量％)
HE200C-10：(商品名、AIR WATER株式会社制、酚醛树脂：羟基当量为200、软化点为65～76℃、吸水率为1质量％、加热质量减少率为4质量％)
HE910-10：(商品名、AIR WATER株式会社制、酚醛树脂：羟基当量为101、软化点为83℃、吸水率为1质量％、加热质量减少率为3质量％)。
(无机填充剂)
SC2050-HLG：(商品名、株式会社Admatechs制、二氧化硅填充剂分散液：平均粒径为0.50μm)
SC1030-HJA：(商品名、株式会社Admatechs制、二氧化硅填充剂分散液：平均粒径为0.25μm)
AEROSIL R972：(商品名、日本AEROSIL株式会社制、二氧化硅：平均粒径为0.016μm)。
(丙烯酸橡胶)
HTR-860P-3CSP：(样品名：Nagasechemtex株式会社制、丙烯酸橡胶：重均分子量为80万、缩水甘油基官能团单体比率为3摩尔％、Tg为12℃)
HTR-860P-30B-CHN：(样品名、Nagasechemtex株式会社制、丙烯酸橡胶：重均分子量为23万、缩水甘油基官能团单体比率为8摩尔％、Tg为-7℃)
(偶联剂)
A-189：(商品名、Momentive Performance Materials Japan股份有限公司制、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷)
A-1160：(商品名、Momentive Performance Materials Japan股份有限公司制、γ-脲基丙基三乙氧基硅烷)
(固化促进剂)
Curezol 2PZ-CN：(商品名、四国化成工业株式会社制、1-氰基乙基-2-苯基咪唑)
[表1]
Figure BDA0002593453680000171
(单位：质量份)
接着，利用100目的过滤器对所得清漆进行过滤，进行真空脱泡。将真空脱泡后的清漆涂布在作为基材膜的实施了脱模处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜(厚度为38μm)上。将涂布后的清漆以90℃下5分钟、接着140℃下5分钟的2阶段进行加热干燥。如此，获得在PET膜上具备处于B阶段状态的厚度为60μm的膜状粘接剂的粘接片材。
<各种物性的评价>
如下对所得膜状粘接剂进行评价。将评价结果示于表2中。
[剪切弹性模量测定]
将基材膜从膜状粘接剂上剥离除去，在厚度方向上打孔成10mm见方。准备多张这样的材料并进行粘贴，从而获得10mm见方、厚度为360μm的膜状粘接剂的评价用样品。在动态粘弹性装置ARES(TA Instruments Japan株式会社制)上安装直径为8mm的圆形铝板夹具，利用该夹具夹持上述评价用样品。之后，一边以频率1Hz对评价用样品赋予5％的变形，一边以5℃/分钟的升温速度从室温(30℃)升温至125℃并保持1小时，之后以5℃/分钟的升温速度进一步升温至150℃并保持45分钟。进而，记录150℃下的剪切弹性模量的值。
[剪切粘度测定]
与剪切弹性模量测定同样地操作，一边以频率1Hz对评价用样品赋予5％的变形，一边以5℃/分钟的升温速度从室温(30℃)升温至140℃，同时测定剪切粘度。进而，记录80℃的测定值。
[固化后的拉伸弹性模量测定]
将基材膜从膜状粘接剂上剥离除去后，将膜状粘接剂剪切成4mm宽、长30mm。将其在120℃下加热2小时、170℃下加热3小时，获得使膜状粘接剂固化而成的评价用样品。之后，将评价用样品安装在动态粘弹性装置(制品名：Rheogel-E4000、株式会社UMB制)中，施加拉伸负荷，在频率为10Hz、升温速度为3℃/分钟的条件下测定拉伸弹性模量。进而，记录170～190℃下的测定值。
[压接后埋入性评价]
将2张粘接片材的膜状粘接剂粘贴，使厚度达到120μm，在70℃下将其粘贴在厚度为100μm的半导体晶片(8英寸)上。接着，将它们切割成7.5mm见方，获得带有粘接片材的半导体元件。
另一方面，在70℃下将切割-芯片接合一体型膜(日立化成株式会社制、HR-9004-10(厚度为10μm))粘贴在厚度为50μm的半导体晶片(8英寸)上。接着，将它们切割成3.0mm见方，获得带有上述的一体型膜的芯片。在120℃、0.20MPa、2秒钟的条件下将带有一体型膜的芯片压接在表面凹凸最大为6μm的评价用基板上之后。在120℃下加热2小时，使一体型膜半固化。由此，获得带有芯片的基板。
在120℃、0.20MPa、2秒钟的条件下将带有粘接片材的半导体元件压接在所得的带有芯片的基板上。此时，按照之前压接的芯片处于带有粘接片材的半导体元件的正中间的方式定位。与剪切弹性模量测定同样地对所得结构体在125℃下加热1小时、150℃下加热45分钟。
使用超声波C-SCAN图像诊断装置(Insight株式会社制、型号IS350、探针：75MHz)对加热后自然放冷至室温的结构体进行分析，确认压接后埋入性。压接后埋入性按照以下的标准进行评价。
○：空隙面积相对于压接膜面积的比例小于10％。
×：空隙面积相对于压接膜面积的比例为10％以上。
[密封后空隙埋入性评价]
使用模塑用密封材料(日立化成株式会社制、商品名：CEL-9700HF)对在压接后埋入性评价中获得的结构体的半导体元件等的搭载面进行密封。在密封中，使用模塑成型机MH-705-1(Apicyamada株式会社制)，使密封条件为175℃、6.9MPa、120秒钟。与压接后埋入性评价同样地对所得密封样品进行分析，进行密封后空隙埋入性的评价。评价标准如下。
○：空隙面积相对于压接膜面积的比例小于5％。
×：空隙面积相对于压接膜面积的比例为5％以上。
[翘曲量的评价]
与压接后埋入性评价同样地制作结构体。在170℃下加热该结构体3小时使膜状粘接剂固化后，利用表面粗糙度计测定半导体元件的对角线方向上的8mm量的高低差。记录所得测定值的最大值与最小值之差作为结构体的翘曲量。
[表2]
Figure BDA0002593453680000191
符号说明
10膜状粘接剂、14基板、42树脂(密封材料)、88第一导线、98第二导线、200半导体装置、Wa第一半导体元件、Waa第二半导体元件。

Claims (12)

1.一种半导体装置的制造方法，其具备以下工序：
介由第一导线将第一半导体元件电连接于基板上的第一芯片接合工序；
在面积大于所述第一半导体元件的第二半导体元件的单面上粘贴150℃下的剪切弹性模量为1.5MPa以下的膜状粘接剂的层压工序；以及
通过按照所述膜状粘接剂覆盖所述第一半导体元件的方式载置粘贴有所述膜状粘接剂的第二半导体元件，并对所述膜状粘接剂进行压接，从而将所述第一导线及所述第一半导体元件埋入所述膜状粘接剂中的第二芯片接合工序。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述膜状粘接剂的固化后的170～190℃下的拉伸弹性模量为15MPa以下。
3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其中，所述膜状粘接剂的80℃下的剪切粘度为15000Pa·s以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的制造方法，其中，所述膜状粘接剂包含丙烯酸树脂及环氧树脂。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其中，所述丙烯酸树脂包含重均分子量为10万～50万的第一丙烯酸树脂和重均分子量为60万～100万的第二丙烯酸树脂，以丙烯酸树脂的总质量为基准计，所述第一丙烯酸树脂的含量为50质量％以上。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的制造方法，其中，所述膜状粘接剂包含无机填充剂及有机填充剂中的至少一者。
7.一种膜状粘接剂，其为用于在半导体装置中、在压接第二半导体元件的同时将第一导线及第一半导体元件埋入的膜状粘接剂，所述半导体装置是在介由所述第一导线将所述第一半导体元件电连接于基板上的同时、将面积大于所述第一半导体元件的所述第二半导体元件压接在所述第一半导体元件上而成的，
所述膜状粘接剂的150℃下的剪切弹性模量为1.5MPa以下。
8.根据权利要求7所述的膜状粘接剂，其固化后的170～190℃下的拉伸弹性模量为15MPa以下。
9.根据权利要求7或8所述的膜状粘接剂，其80℃下的剪切粘度为15000Pa·s以下。
10.根据权利要求7～9中任一项所述的膜状粘接剂，其包含丙烯酸树脂及环氧树脂。
11.根据权利要求10所述的膜状粘接剂，其中，所述丙烯酸树脂包含重均分子量为10万～50万的第一丙烯酸树脂和重均分子量为60万～100万的第二丙烯酸树脂，以丙烯酸树脂的总质量为基准计，所述第一丙烯酸树脂的含量为50质量％以上。
12.根据权利要求7～11中任一项所述的膜状粘接剂，其包含无机填充剂及有机填充剂中的至少一者。
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