JP2009100000A - 半導体装置用ダイボンディング材及びこれを用いた半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体装置用ダイボンディング材であって、接着剤層1と少なくとも1層の保護フィルム層2からなり、接着剤層とSUS304の25℃におけるタック強度が50gf以下、接着剤層の180℃における溶融粘度が50〜1×107Pa・sの範囲であり、接着剤層の厚みが1〜20μm、かつ保護フィルム層の厚みが1〜30μmの範囲である半導体装置用ダイボンディング材、これをはりつけたダイボンディング材付半導体ウェハ及びこれを用いた半導体装置。
【選択図】図1
Description
(1)半導体装置用ダイボンディング材であって、接着剤層と少なくとも1層の保護フィルム層からなり、
接着剤層とSUS304の25℃におけるタック強度が50gf以下、
接着剤層の180℃における溶融粘度が50〜1×107Pa・sの範囲であり、
接着剤層の厚みが1〜20μm、かつ保護フィルム層の厚みが1〜30μmの範囲であることを特徴とする半導体装置用ダイボンディング材。
(3)接着剤層硬化物及び保護フィルム層の25℃における引張り弾性率が、各々、3.0GPa以下であることを特徴とする上記の半導体装置用ダイボンディング材。
(4)接着剤層硬化物及び保護フィルム層の25℃〜150℃における平均線膨張係数が30.0×10-5/℃以下であることを特徴とする上記の半導体装置用ダイボンディング材。
(5)サンプル形状20mmφ×2.0mmの円盤形にした接着剤層硬化物の85℃/85%RH/168時間吸湿後における吸湿率が0.02g/mm3以下であることを特徴とする上記の半導体装置用ダイボンディング材。
(7)接着剤層硬化物の265℃における引張り弾性率が1〜20MPaの範囲であることを特徴とする上記の半導体装置用ダイボンディング材。
(9)配線付外部接続部材と、接着剤層によって配線付外部接続部材に接続された半導体チップとを有する半導体装置であって、接着剤層が、本発明の半導体装置用ダイボンディング材から保護フィルムを剥離して得られる接着剤層であることを特徴とする半導体装置。
(10)更に、半導体チップと配線付外部接続部材の配線とを電気的に接続しているボンディングワイヤ、並びに、配線付外部接続部材の配線面、半導体チップ及びボンディングワイヤを封止している封止用樹脂を有する上記の半導体装置。
図1は、本発明の半導体装置用ダイボンディング材の一態様を示す断面図であり、接着剤層1とその片面に貼り付けた保護フィルム2からなる2層構造を有する。本発明の半導体装置用ダイボンディング材は、必要に応じ、接着剤層の両面に保護フィルムを貼り付けたものであってもよい。
本半導体装置に用いられるダイボンディング材の接着剤層を構成する接着剤組成物は特に限定するものではなく、熱可塑性樹脂としては、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエンゴム−スチレン樹脂、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン−エチレン樹脂、アクリル、ポリビニルブチラール、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリウレタン等公知のものが例示される。また、熱可塑性樹脂は後述の熱硬化性樹脂との反応が可能な官能基を有しても良い。具体的にはアミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、水酸基、メチロール基、イソシアネート基、ビニル基、シラノール基等である。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、キシレン樹脂、フラン樹脂、シアン酸エステル樹脂等公知のものが例示される。エポキシ樹脂は、特に限定されるものでなく、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、レゾルシノール、ジヒドロキシナフタレン、ジシクロペンタジエンフェノール等のジグリシジルエーテル、エポキシ化フェノールノボラック樹脂、エポキシ化クレゾールノボラック樹脂、エポキシ化トリスフェニロールメタン、エポキシ化テトラフェニロールエタン、エポキシ化メタキシレンジアミン、シクロヘキサンエポキサイド等の脂環式エポキシ樹脂等が挙げられる。さらに、難燃付与のためにハロゲン化エポキシ樹脂、例えば、臭素化エポキシ樹脂等を用いることもできる。フェノール樹脂としては、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂等の公知のフェノール樹脂がいずれも使用できる。たとえば、フェノール、クレゾール、p−t−ブチルフェノール、ノニルフェノール、p−フェニルフェノール等のアルキル置換フェノール、テルペン、ジシクロペンタジエン等の環状アルキル変性フェノール、ニトロ基、ハロゲン基、シアノ基、アミノ基等のヘテロ原子を含む官能基を有するもの、ナフタレン、アントラセン等の骨格を有するもの、ビスフェノールF、ビスフェノールA、ビスフェノールS、レゾルシノール、ピロガロール等の多官能性フェノールからなる樹脂、また、キシレン変性等、各種の変性フェノール樹脂が挙げられる。また、接着剤層にエポキシ樹脂やフェノール樹脂の硬化剤、及び硬化促進剤を添加することは何ら制限されない。たとえば、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミンなどの3級アミン化合物、芳香族ポリアミド、三フッ化ホウ素トリエチルアミン錯体等の三フッ化ホウ素のアミン錯体、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール等のイミダゾール誘導体、無水フタル酸、無水トリメリット酸等の有機酸、ジシアンジアミド、トリフェニルホスフィン、トリ(p−メチルフェニル)ホスフィン及びトリ(ノニルフェニル)ホスフィンなどの有機ホスフィン化合物、等公知のものが使用できる。以上の成分以外に、接着剤の性能を損なわない範囲で酸化防止剤、イオン補足剤などの有機、無機成分を添加することは何ら制限されない。微粒子状の無機成分としては水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、カルシウム・アルミネート水和物等の金属水酸化物、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化クロム、タルク等の金属酸化物、炭酸カルシウム等の無機塩、アルミニウム、金、銀、ニッケル、鉄等の金属微粒子、あるいはカーボンブラック、ガラス等が挙げられる。また、各種のカップリング剤、例えばメルカプトシラン系カップリング剤、ウレイドシランカップリング剤等を配合してもよい。
タック強度を高くするには、フィラーの減量、塗工温度の低温化、樹脂の低Tg化、液状エポキシ樹脂の増量が有効である。一方、タック強度を下げるには、フィラーの増量、塗工温度の高温化、樹脂の高Tg化、液状エポキシ樹脂の減量が有効である。
例えば、本発明の半導体装置用ダイボンディング材を用いてフェイスアップ方式の半導体装置を作製する際には、下記の二通りの方法を通常用いる。
実施例1、2、比較例1〜5に用いた半導体装置用ダイボンディング材の接着剤層は表1に示す原材料及び配合で作製し、比較例6、7は表2に示す原材料及び配合で作製した。接着剤層としては、12.5、25、30、40、50、60、75μm厚の異なる数種類のサンプルを準備した。保護フィルム層は20、50μmの離型処理を施したポリエチレンテレフタレートフィルムを準備した。シリコンウェハは5インチのものを用いて140μm、280μm、50μm厚を準備した。
実施例1、2、比較例1〜5においては、まず、表1の接着剤組成物を溶剤としてのシクロヘキサノン(接着剤組成物100重量部に対して1300重量部)に溶解したワニスを、離型性を有するポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布、乾燥して、半導体装置用ダイボンディング材を作製した。乾燥条件は100〜200℃/1〜5分とし、160℃/2.0MPa/18秒圧着後の接着剤はみ出し量が150〜500μmの範囲となるように設定した。比較例6、7においては、表2に示すように、溶剤としてN−メチル−2−ピロリドンを用いてワニスを作製した。このワニスを離型性を有するポリエチレンテレフタレートフィルム上に、乾燥後の厚みが40μmとなるように塗布し、オーブン中で80℃30分、続いて150℃30分加熱し、半導体装置用ダイボンディング材を作製した。
各半導体装置用ダイボンディング材について、接着剤層とSUS304との25℃におけるタック強度、180℃での溶融粘度、接着剤層硬化物及び保護フィルム層の25℃での引張り弾性率、25〜150℃での平均線膨張係数を測定し、表3に示した。また、各半導体装置用ダイボンチング材をウェハに120℃/線圧1.0kgfで貼り付けたあとの25℃でのウェハ反りを測定した。結果を表3に示す。
なお、比較例6、7で用いたポリイミドA、ポリイミドBは、下記のようにして合成した。
<ポリイミドA>
温度計、撹拌機及び塩化カルシウム管を備えた300mlフラスコに、2,2−ビス(4−アミノフェノキシフェニル)プロパン6.83g(0.05モル)、4,9−ジオキサデカン−1,12−ジアミン3.40g(0.05モル)及びN−メチル−2−ピロリドン110.5gを仕込み、撹拌した。4,9−ジオキサデカン−1,12−ジアミンの溶解後、フラスコを氷浴中で冷却しながら、デカメチレンビストリメリテート二無水物17.40g(0.10モル)を少量ずつ添加した。室温で8時間反応させたのち、キシレン74gを加え、窒素ガスを吹き込みながら180℃で加熱し、水と共にキシレンを共沸除去し、ポリイミド溶液を得た(Tg:73℃、重量平均分子量:84300)。
<ポリイミドB>
温度計、撹拌機及び塩化カルシウム管を備えた300mlフラスコに、1,12−ジアミノドデカン5.41g(0.045モル)、エーテルジアミン(BASF社製、エーテルジアミン2000(分子量:1923))11.54g(0.01モル)、ポリシロキサンジアミン(信越シリコーン社製、KF−8010(分子量:900))24.3g(0.045モル)及びN−メチル−2−ピロリドン169gを仕込み、撹拌した。各ジアミンの溶解後、フラスコを氷浴中で冷却しながら、4,4′−(4,4′−イソプロピリデンジフェノキシ)ビス(フタル酸二無水物)31.23g(0.1モル)を少量ずつ添加した。室温で8時間反応させたのち、キシレン112.7gを加え、窒素ガスを吹き込みながら180℃で加熱し、水と共にキシレンを共沸除去し、ポリイミド溶液を得た(Tg:25℃、重量平均分子量:35000)。
表2において、種々の記号は下記のものを意味する。
ESCN−195: 住友化学工業(株)製、クレゾールノボラック型固体状エポキシ樹脂(エポキシ当量200、分子量:778)
BEO−60E: 新日本理化学(株)製、エチレンオキシド6モル付加体ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂(エポキシ当量:373、分子量:746)
N−730: 大日本インキ化学(株)製、フェノールノボラック型液状エポキシ樹脂(エポキシ当量:175、分子量600〜800)
TrisP−PA: 本州化学(株)製、トリスフェノールノボラック(OH当量:141、分子量:424)
XL−225: 三井東圧化学(株)製、キシリレン変性フェノールノボラック(OH当量:175、分子量:976)
TPPK: 東京化成(株)製、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボラート
2PZ−CN: 四国化成工業(株)製、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール
HP−P1: 水島合金鉄(株)製、窒化ホウ素(平均粒子径:1.0μm、最大粒子径:5.1μm)
SE−1: トクヤマ(株)製、シリカ(平均粒子径:0.8μm、最大粒子径:3.1μm)
2 保護フィルム
3 半導体ウェハ
4 ダイシングテープ
5、5′ 半導体チップ
6 配線付外部接続部材
7 配線面
8 絶縁材料層
9 層間接続用導体
10 ボンディングワイヤ
11 封止用樹脂
12 外部接続端子
Claims (12)
- 半導体装置用ダイボンディング材であって、接着剤層と少なくとも1層の保護フィルム層からなり、
接着剤層とSUS304の25℃におけるタック強度が50gf以下、
接着剤層の180℃における溶融粘度が50〜1×107Pa・sの範囲であり、
接着剤層の厚みが1〜20μm、かつ保護フィルム層の厚みが1〜30μmの範囲であることを特徴とする半導体装置用ダイボンディング材。 - 接着剤層と保護フィルム層1層の厚みの和が40μm以下であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置用ダイボンディング材。
- 接着剤層硬化物及び保護フィルム層の25℃における引張り弾性率が、各々、3.0GPa以下であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置用ダイボンディング材。
- 接着剤層硬化物及び保護フィルム層の25℃〜150℃における平均線膨張係数が30.0×10-5/℃以下であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置用ダイボンディング材。
- サンプル形状20mmφ×2.0mmの円盤形にした接着剤層硬化物の85℃/85%RH/168時間吸湿後における吸湿率が0.02g/mm3以下であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置用ダイボンディング材。
- 接着剤層硬化物の85℃/85%RH/168時間吸湿後の配線付外部接続部材とのダイシェア強度(265℃)が1.0MPa以上であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置用ダイボンディング材。
- 接着剤層硬化物の265℃における引張り弾性率が1〜20MPaの範囲であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置用ダイボンディング材。
- 請求項1記載の半導体装置用ダイボンディング材と半導体ウェハとを、接着剤層と半導体ウェハの片面とが接するように貼り付けたダイボンディング材付半導体ウェハ。
- 配線付外部接続部材と、接着剤層によって配線付外部接続部材に接続された半導体チップとを有する半導体装置であって、接着剤層が、請求項1記載の半導体装置用ダイボンディング材から保護フィルムを剥離して得られる接着剤層であることを特徴とする半導体装置。
- 更に、半導体チップと配線付外部接続部材の配線とを電気的に接続しているボンディングワイヤ、並びに、配線付外部接続部材の配線面、半導体チップ及びボンディングワイヤを封止している封止用樹脂を有する請求項9記載の半導体装置。
- 請求項8記載のダイボンディング材付半導体ウェハを接着剤層付半導体チップに分割する工程、接着剤層付半導体チップと配線付外部接続部材とを、接着剤層と配線付外部接続部材の配線面とが接するように積層し、加熱加圧して半導体チップと配線付外部接続部材とを接続する工程、半導体チップと配線付外部接続部材の配線とをボンディングワイヤにより電気的に接続する工程、並びに、配線付外部接続部材の配線面、配線付外部接続部材に接続された半導体チップ、及び、半導体チップと配線付外部接続部材の配線とを電気的に接続しているボンディングワイヤを、封止用樹脂で封止する工程を含む請求項10記載の半導体装置の製造方法。
- 配線付外部接続部材に請求項1記載の半導体装置用ダイボンディング材を、接着剤層が配線面に接するように貼り付ける工程、配線付外部接続部材に貼り付けた半導体装置用ダイボンディング材から保護フィルムを剥離する工程、配線付外部接続部材と半導体チップとを、配線付外部接続部材に貼り付けた接着剤層と半導体チップの片面とが接するように積層し、加熱加圧して配線付外部接続部材と半導体チップとを接続する工程、半導体チップと配線付外部接続部材の配線とをボンディングワイヤにより電気的に接続する工程、並びに、配線付外部接続部材の配線面、配線付外部接続部材に接続された半導体チップ、及び、半導体チップと配線付外部接続部材の配線とを電気的に接続しているボンディングワイヤを、封止用樹脂で封止する工程を含む請求項10記載の半導体装置の製造方法。
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