JP2009215456A - 粘接着剤組成物、粘接着シートおよび半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エポキシ系熱硬化樹脂(A)と、熱硬化剤(B)と、硬化促進剤(C)と、金属キレート化合物(D)とを含む粘接着剤組成物および該組成物が基材上に形成されてなる粘接着シート。
【選択図】なし
Description
ところで近年、半導体装置に対する薄型化への要求が強くなっている。それを達成するために半導体チップおよび粘接着シートの粘接着層自体の薄型化が求められている。
求められている。
従来の粘接着シートは粒子状の分散型熱潜在性硬化剤もしくは硬化促進剤を用いることで上記の要求を満たしてきた(特許文献1〜4)。しかし、これらは粒子状であるが故に粘接着剤層中に均一に分散させることが難しく、作製する粘接着剤層の厚みが粒子径が無視できないほど薄くなると、粘接着剤層に凹凸やスジが発生し、厚さが均一ではなくなり、粘接着剤層中で組成物の各成分の偏りが発生して、安定した粘接着剤層の塗工面が得られない。それゆえ従来の粒子状の分散型熱潜在性硬化剤もしくは硬化促進剤は、薄膜粘接着シートの作製には不向きである。また、これらは粘接着剤層中に不均一系の分散状態で存在するため、接着特性のばらつきが大きくなってしまうという点で改善の余地がある。
前記硬化促進剤(C)はイミダゾール化合物であることが好ましい。
前記金属キレート化合物(D)は下記一般式(I)または(II)で表される化合物であ
ることが好ましい。
たはアリール基を表す。上記式(II)中、Z1〜Z6はそれぞれ独立にORまたはRを表す(Oは酸素原子、Rは水素原子、アルキル基またはアリール基を表す)。)。
前記粘接着シートを使用した半導体装置の製造方法として、前記粘接着シートの粘接着剤層に半導体ウエハを貼着する工程と、該半導体ウエハをダイシングして半導体チップとする工程と、該半導体チップを、前記粘接着剤層を該半導体チップに固着残存させて、該粘接着シートの基材から剥離する工程と、剥離された半導体チップをダイパッド部または別の半導体チップ上に、該半導体チップに固着残存した粘接着剤層を介して載置する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が挙げられる。
本発明に係る粘接着剤組成物は、エポキシ系熱硬化樹脂(A)と、熱硬化剤(B)と、硬化促進剤(C)と、金属キレート化合物(D)とを含むことを特徴とする。
(A)エポキシ系熱硬化樹脂
エポキシ系熱硬化樹脂(A)としては、従来公知の種々のエポキシ樹脂が挙げられる。
これらエポキシ系熱硬化樹脂(A)は1種単独もしくは2種類以上を組み合わせて用い
ることが出来る。またエポキシ系熱硬化樹脂(A)としては、有機溶剤に可溶なものが好ましい。
エポキシ系熱硬化樹脂(A)を硬化させるために熱硬化剤(B)は用いられる。熱硬化剤(B)としては、1分子中にエポキシ基と反応しうる官能基を2個以上有する化合物が挙げられ、その官能基としてはフェノール性水酸基、アルコール性水酸基、アミノ基、カルボキシル基および酸無水物などが挙げられる。
熱硬化剤(B)の具体的な例としては下記式(6)に示すノボラック型フェノール樹脂、下記式(7)で表されるジシクロペンタジエン系フェノール樹脂、下記式(8)で表される多官能系フェノール樹脂等のフェノール性硬化剤、下記式(9)で表されるアラルキルフェノール樹脂、脂肪族アミン、芳香族アミン、変性アミン、ポリアミド樹脂等の一級アミン、二級アミンなどが挙げられる。
これら熱硬化剤(B)は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。また熱硬化剤(B)としては、有機溶剤に可溶なものが好ましい。
硬化促進剤(C)は、粘接着剤組成物の硬化速度を調整するために用いられる。硬化促進剤(C)としては有機溶剤に可溶なアミン化合物が好ましく、中でも下記式(10)で
表わされるイミダゾール化合物が好ましい。
前記アルキル基は分岐を有していてもよく、その炭素数が1〜20であることが好ましく、1〜10であることがより好ましい。
上記式(10)で表わされるイミダゾール化合物としては、例えば2−メチルイミダゾール、2−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾールおよび1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾールが挙げられる。
金属キレート化合物(D)は、粘接着剤組成物の硬化反応に潜在性を付与するために用いられる。「潜在性」とは、通常の粘接着シートの貯蔵状態あるいは半導体チップを基板に接着させる前までの半導体製造工程では粘接着剤組成物の硬化反応が進行せず、半導体チップを基板に接着させる際の加熱などのトリガーにより硬化反応が進行するようになる性質を言う。
ので、この組成物からなる粘接着剤層を有する粘接着シートは貯蔵安定性に優れ、高いパッケージ信頼性を有する。また、半導体製造工程内で加熱(熱履歴)を受けても高いパッケージ信頼性を維持することができる。
金属原子がアルミニウム原子である金属キレート化合物(D)として例えば、下記一般式(I)で表されるキレート化合物および下記一般式(II)で表されるキレート化合物が
挙げられる。これらは市販されており、容易に入手可能である。
たはアリール基を表す。)
前記アルキル基は分岐を有していてもよく、その炭素数が1〜10であることが好ましく、1〜5であることがより好ましい。アルキル基として特に好ましいのは、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基などである。
上記一般式(I)で表される化合物として例えばエチルアセトアセテートアルミニウム
ジイソプロピレートが挙げられる。また、上記一般式(II)で表される化合物として例えばアルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムモノアセチルアセトネ
ートビス(エチルアセトアセテート)およびアルミニウムトリス(アセチルアセテート)が挙げられる。
ことがあるため、金属キレート化合物(D)としては上記一般式(II)で表される化合物がより好ましい。
粘接着シートにおける粘接着剤層の膜強度を向上させるために、アクリル重合体(E)を本発明の粘接着剤組成物に含有させることができる。
(メタ)アクリル酸エステルモノマーあるいはその誘導体としては、アルキル基の炭素数が1〜18である(メタ)アクリル酸アルキルエステル、例えばメチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、プロピルアクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレートおよび2−エチルヘキシルメタクリレートなどが挙げられる。
またアクリル重合体(E)には酢酸ビニル、アクリロニトリル、スチレン等が共重合されていてもよい。
カップリング剤(F)は、粘接着剤組成物の被着体に対する接着性、密着性を向上させるために用いられる。また、カップリング剤(F)を使用することで、粘接着剤組成物を硬化して得られる硬化物の耐熱性を損なうことなく、その耐水性を向上させることができる。
これらカップリング剤(F)の粘接着剤組成物における含有量は、エポキシ系熱硬化樹脂(A)、粘接着剤組成物にアクリル重合体(E)が含有される場合にはエポキシ系熱硬化樹脂(A)およびアクリル重合体(E)の合計100重量部に対して通常0.1〜20
重量部、好ましくは0.2〜10重量部、より好ましくは0.3〜5重量部である。0.1重量部未満であると上記の効果が得られず、20重量部を超えるとアウトガスの原因となる可能性がある。
粘接着剤組成物の初期接着力および凝集力を調節するために、架橋剤を添加することもできる。架橋剤(G)としては有機多価イソシアナート化合物、有機多価イミン化合物などがあげられる。
ール化合物とを反応させて得られる末端イソシアナートウレタンプレポリマー等をあげることができる。
ルメタン−2,4'−ジイソシアナート、3−メチルジフェニルメタンジイソシアナート
、ヘキサメチレンジイソシアナート、イソホロンジイソシアナート、ジシクロヘキシルメタン−4,4'−ジイソシアナート、ジシクロヘキシルメタン−2,4'−ジイソシアナート、トリメチロールプロパンアダクトトリレンジイソシアナートおよびリジンイソシアナートが挙げられる。
ンカルボキシアミド)、トリメチロールプロパン-トリ-b-アジリジニルプロピオナート、
テトラメチロールメタン-トリ-b -アジリジニルプロピオナートおよびN,N'-トルエン-2,4-ビス(1-アジリジンカルボキシアミド)トリエチレンメラミン等を挙げることができる
。
(H)エネルギー線重合性化合物
粘接着剤組成物には、エネルギー線重合性化合物(H)が配合されていてもよい。エネルギー線重合性化合物(H)をエネルギー線照射によって硬化させることで、粘接着剤層の粘着力を低下させることができるため、半導体チップのピックアップ工程における基材と粘接着剤層との層間剥離を容易に行えるようになる。
エネルギー線重合性化合物(H)の粘接着剤組成物における含有量は、エポキシ系熱硬化樹脂(A)の、粘接着剤組成物にアクリル重合体(E)が含有される場合にはエポキシ系熱硬化樹脂(A)およびアクリル重合体(E)の合計100重量部に対して通常1〜400重量部、好ましくは2〜300重量部、より好ましくは3〜200重量部である。400重量部を超えると、有機基板やリードフレームに対する粘接着剤層の接着性を低下させることがある。
本発明の粘接着剤組成物はその使用に際して、紫外線等のエネルギー線を照射して、接着力を低下させることがある。この際、該組成物中に光重合開始剤(I)を含有させることで、重合硬化時間ならびに光線照射量を少なくすることができる。
シシクロヘキシルフェニルケトン、ベンジルジフェニルサルファイド、テトラメチルチウラムモノサルファイド、アゾビスイソブチロニトリル、ベンジル、ジベンジル、ジアセチル、1,2-ジフェニルメタン、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイドおよびb−クロールアンスラキノンなどが挙げられる。光重合開始剤(I)は1種類
単独で、または2種類以上を組み合わせて用いることができる。
無機充填材(J)を粘接着剤組成物に配合することにより、該組成物の熱膨張係数を調整することが可能となり、半導体チップや金属または有機基板に対して硬化後の粘接着剤層の熱膨張係数を最適化することでパッケージ信頼性を向上させることができる。また、粘接着剤層の硬化後の吸湿率を低減させることも可能となる。
無機充填材(J)の含有量は、粘接着剤組成物全体に対して、通常0〜80重量%の範囲で調整が可能である。
本発明の粘接着剤組成物には、上記の各成分の他に、必要に応じて各種添加剤が配合されてもよい。たとえば、粘接着剤層の硬化後の可とう性を保持するため可とう性成分を添加することができる。可とう性成分は、常温および加熱下で可とう性を有する成分であり、加熱やエネルギー線照射では実質的に硬化しないものが選択される。可とう性成分は、熱可塑性樹脂やエラストマーからなるポリマーであってもよいし、ポリマーのグラフト成分、ポリマーのブロック成分であってもよい。また、可とう性成分がエポキシ系熱硬化樹脂に予め変性された変性樹脂であってもよい。
上記のような各成分からなる本発明の粘接着剤組成物は感圧接着性と加熱硬化性とを有し、未硬化状態では各種被着体を一時的に保持する機能を有する。そして熱硬化を経て最終的には耐衝撃性の高い硬化物を与えることができ、しかも剪断強度と剥離強度とのバランスにも優れ、厳しい熱湿条件下においても十分な接着物性を保持しうる。
本発明に係る粘接着シートは、基材上に、上記粘接着剤組成物からなる粘接着剤層が形成されてなる。本発明に係る粘接着シートの形状は、テープ状、ラベル状などあらゆる形状をとりうる。
また、粘接着剤層の厚みは、通常は0.01〜150μm、好ましくは0.1〜50μm、特に好ましくは1〜10μm程度である。
次に本発明に係る粘接着シートの利用方法について、該粘接着シートを半導体装置の製造に適用した場合を例にとって説明する。
次いで、半導体チップ裏面に固着残存した粘接着剤層を介して半導体チップを有機基板やリードフレーム上のダイパッド部に載置する。ダイパッド部は半導体チップを載置する前に加熱するか載置直後に加熱される。加熱温度は、通常は80〜200℃、好ましくは100〜180℃であり、加熱時間は、通常は0.1秒〜5分、好ましくは0.5秒〜3分であり、チップマウント圧力は、通常1kPa〜200MPaである。
なお、以下の実施例および比較例において、評価は次のように行った。
下記の実施例および比較例の粘接着シートは30℃空気下に遮光した状態で1ヶ月間放置後に下記試験に用いた。
#2000研磨したシリコンウエハ(150mm径, 厚さ150μm)の研磨面に、前記1
ヵ月間放置後の粘接着シートの貼付をテープマウンター(リンテック社製, Adwill
RAD2500)により行い、粘接着シートが貼付されたシリコンウエハをウエハダイ
シング用リングフレームに固定した。次いで、ダイシング装置(株式会社ディスコ製, D
FD651)を使用して8mm×8mmのチップサイズに前記シリコンウエハをダイシン
グした。ダイシングの際の切り込み量は、粘接着シートの基材を20μm切り込むように
した。
基板として銅箔張り積層板(三菱ガス化学株式会社製CCL-HL830)の銅箔(1
8μm厚)に回路パターンが形成され、パターン上にソルダーレジスト(太陽インキ製PSR-4000 AUS303)を有している基板(株式会社ちの技研製LN001E−0
01 PCB(Au)AUS303)を用いた。
の(熱履歴あり)と加熱しないもの(熱履歴なし)を、封止樹脂(京セラケミカル株式会
社製KE-1100AS3)で封止厚400μmになるように封止し (封止装置 アピックヤマダ株式会社製MPC-06M TriAl Press)、175℃、5時間の加熱で封止樹脂を加熱硬化させた。
510T)に貼付して、ダイシング装置(株式会社ディスコ製, DFD651)を使用して
12mm×12mmサイズにダイシングすることで信頼性評価用の半導体パッケージを得た。
得られた各半導体パッケージを85℃,60%RH条件下に168時間放置し、吸湿さ
せた後、最高温度260℃で加熱時間1分間のIRリフロー(リフロー炉:相模理工製W
L-15-20DNX型)を3回行なった際に接合部の浮き・剥がれの有無、パッケージク
ラック発生の有無を走査型超音波探傷装置(日立建機ファインテック株式会社製Hye-Focus)および断面観察により評価した。基板/半導体チップ接合部に面積が0.25mm2以上の剥離を観察した場合を基板と半導体チップとが剥離していると判断した。半導
体パッケージを25個試験に投入し、剥離が発生した個数を数えた。
まず実施例および比較例の粘接着シートを30℃空気下に遮光した状態で1ヶ月間放置した。その後シリコンウエハ( 厚さ650μm)のミラー面に、その粘接着シートをラミ
ネーター(大成ラミネーター製ラミネーター)を用いて40℃、貼合速度0.5m/分、
0.1MPaで1回貼り合わせた。
(A)エポキシ系熱硬化樹脂:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン株式会社製エピコート828, エポキシ当量189g/eq)
(B)熱硬化剤:フェノール樹脂 (三井化学株式会社製ミレックスXLC−4L, フェノール性水酸基当量168g/eq)
(C)硬化促進剤
(C)−1. 2−メチルイミダゾール(四国化成工業株式会社製2MZ)
(C)−2. 2-シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業株式会社製2E4MZ−CN)
(C)−3. 2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール(四国化成工業
株式会社製2PHZ)
(D)金属キレート化合物
(D)−1. アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)(川研ファインケミカル株式会社製ALCH−TR)
(D)−2. アルミニウムモノアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)
(川研ファインケミカル株式会社製アルミキレートD)
(E)アクリル重合体:メチルアクリレート/2-ヒドロキシエチルアクリレート(85
/15重量%)からなるアクリル重合体(重量平均分子量:約40万、Tg:4℃)
(F)シランカップリング剤:γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン(信越
化学工業株式会社製KBE402)
(G)架橋剤:芳香族性ポリイソシアナート(東洋インキ製造株式会社製BHS8515)
また、粘接着シートの基材としては、ポリエチレンフィルム(厚さ100μm、表面張力33mN/m)を用いた。
表1に記載の組成の粘接着剤組成物を使用した。表中、数値は固形分換算の重量部を示す。表1に記載の組成の粘接着剤組成物を固形分濃度40重量%となるようにメチルエチルケトンにて希釈した。より詳しく説明すると、硬化促進剤(C)と金属キレート化合物(D)をメチルエチルケトンで希釈し、予め混合溶液とした。次いで(A)、(B)、(E)、(F)、(G)の混合物に上記(C)と(D)をメチルエチルケトンで希釈した混合溶液を加え、全体で固形分濃度が40重量%となるように、さらにメチルエチルケトンを加えて希釈した。
また、上記方法にて粘接着剤層が5μmの厚みになるように粘接着シートを作成した際
の、薄膜塗工性を確認した。結果を表2に示す。
Claims (6)
- エポキシ系熱硬化樹脂(A)と、熱硬化剤(B)と、硬化促進剤(C)と、金属キレート化合物(D)とを含む粘接着剤組成物。
- 前記硬化促進剤(C)がイミダゾール化合物であることを特徴とする請求項1に記載の粘接着剤組成物。
- 前記金属キレート化合物(D)の金属原子がアルミニウム原子であることを特徴とする請求項1または2に記載の粘接着剤組成物。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の粘接着剤組成物からなる粘接着剤層が、基材上に形成されてなる粘接着シート。
- 請求項5に記載の粘接着シートの粘接着剤層に半導体ウエハを貼着する工程と、
該半導体ウエハをダイシングして半導体チップとする工程と、
該半導体チップを、前記粘接着剤層を該半導体チップに固着残存させて、該粘接着シートの基材から剥離する工程と、
剥離された半導体チップをダイパッド部または別の半導体チップ上に、該半導体チップ
に固着残存した粘接着剤層を介して載置する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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