JP2010109362A - ダイボンディングフィルム及びこれを用いた半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】半導体ウェハ裏面にダイボンディングフィルムを８０℃以下の低温で容易にラミネートが可能であるとともに、ダイボンディングフィルム付き半導体チップをダイシング基材から容易にピックアップ可能であるダイボンディングフィルム及びこれを用いた半導体装置を提供する。
【解決手段】ガラス転移温度が４０〜７０℃及び重量平均分子量が１万〜５０万の範囲であるアクリル共重合体を含有する接着剤層を有するダイボンディングフィルム及びこれを用いた半導体装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダイボンディングフィルム及びこれを用いた半導体装置に関する。
従来、半導体チップと半導体チップ搭載用支持部材の接合には、銀ペーストが主に使用されていた。ところが、近年の半導体チップの小型化、高性能化に伴い、使用される支持部材にも小型化、細密化が要求されるようになってきた。
さらに、携帯機器等の小型化、高密度化の要求に伴って、内部に複数の半導体チップを積層した半導体装置が開発、量産されており、前記の銀ペーストでは、はみ出しや半導体チップの傾きに起因するワイヤボンディング時における不具合の発生、接着剤層の膜厚の制御困難性及び接着剤層のボイド発生などにより前記要求に対処しきれなくなってきている。そのため、近年、フィルム状のダイボンディング材（以下、ダイボンディングフィルムという）が使用されるようになってきた。
また、近年は、携帯機器に搭載されるメモリ容量が加速度的に増加していることから、前記の半導体チップを複数積層した半導体パッケージのチップ積層段数が増大する傾向にある。
携帯機器重量の兼ね合いから半導体チップを多段積層した半導体パッケージの容積、重量は従来と変えず、半導体チップの積層枚数のみが増加することから、半導体チップが薄肉化する傾向にあり、厚さ１００μｍ以下の半導体チップが使用されるようになってきた。
半導体ウェハは、直径８インチの場合は７００μｍ程度の厚みに切り出してから、裏面を研削することで所望の厚みの半導体ウェハを得ている。
従来は、半導体ウェハを薄く研削（バックグラインド）する際にウェハ回路面を保護するテープ（以下、バックグラインドテープという）を貼付け、研削後に剥離してからダイボンディングフィルムやダイシング基材へ貼り付けを行っていたが、半導体ウェハが薄くなるにしたがって、搬送時にウェハが割れるリスクが高まっている。そのため、バックグラインドテープを剥離せずにダイボンディングフィルム、ダイシング基材をラミネートし、ラミネート後にバックグラインドテープを剥離する工程が一般的となっている。
しかし、バックグラインドテープの耐熱性が上限８０℃程度であるため、特にダイボンディングフィルムをウェハ裏面に貼付ける際は、８０℃以下のラミネート温度で十分な密着性を確保する必要がある。
また、ダイボンディングフィルムは下記のいずれかの方法により用いられる。
（１）ダイボンディングフィルムを任意のサイズに切り出して配線付き基板又は半導体チップ上に貼り付け、それに半導体チップを熱圧着する。
（２）ダイボンディングフィルムを半導体ウェハ裏面全体に貼り付け、次いでダイボンディングフィルムの裏面にタイシング基材を貼り付けた後、回転刃にて個片化し、ダイボンディングフィルム付き半導体チップをピックアップによりダイシング基材から剥離して得、それを配線付き基板又は半導体チップに熱圧着する。
特に、近年は半導体装置作製工程の簡略化を目的とし、上記（２）の方法が主に用いられているが、半導体ウェハが薄肉化するに伴って、個片化したダイボンディングフィルム付き半導体チップを割れなくピックアップすることが困難となっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−０１１８３９号公報
本発明は、上記した従来技術の問題を鑑み、半導体ウェハ裏面にダイボンディングフィルムを８０℃以下の低温で容易にラミネートが可能であるとともに、ダイボンディングフィルム付き半導体チップをダイシング基材から容易にピックアップ可能であるダイボンディングフィルム及びこれを用いた半導体装置を提供することを目的とする。
本発明は、（１）ガラス転移温度が４０〜７０℃及び重量平均分子量が１万〜５０万の範囲であるアクリル共重合体を含有する接着剤層を有するダイボンディングフィルムに関する。
また。本発明は、（２）前記接着剤層のタック強度が、１５００ｍＮ以下である前記（１）記載のダイボンディングフィルムに関する。
また、本発明は、（３）前記アクリル共重合体が、架矯性官能基を有する、アクリル酸エステル共重合体又はアクリルゴムである前記（１）又は（２）に記載のダイボンディングフィルムに関する。
また、本発明は、（４）前記接着剤層が、熱硬化性成分を含有する前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載のダイボンディングフィルムに関する。
また、本発明は、（５）前記接着剤層が、フィラーを含有する前記（１）〜（４）のいずれか一項に記載のダイボンディングフィルムに関する。
また、本発明は、（６）前記ダイボンディングフィルムの厚みが、１〜１００μｍである前記（１）〜（５）のいずれか一項に記載のダイボンディングフィルムに関する。
また、本発明は、（７）前記（１）〜（６）のいずれか一項に記載のダイボンディングフィルムを用いて、半導体素子と配線付き基板とを、又は半導体素子同士を接着した構造を有してなる半導体装置に関する。
本発明によれば、半導体ウェハ裏面にダイボンディングフィルムを８０℃以下の低温で容易にラミネートが可能であり、ダイボンディングフィルム付き半導体チップをダイシング基材から容易にピックアップ可能であるダイボンディングフィルム及びこれを用いた半導体装置を提供することができる。特に本発明では、８０℃以下の低温で容易にラネミート出来るため、１００μｍ以下の薄いウェハを用いた場合、ウェハ回路面を保護するために貼付するバックグラインドテープの耐熱温度以下で容易にラミネートすることが可能であり、ダイボンディングフィルム付き半導体チップをダイシング基材から容易にピックアップすることができる。
ダイボンディングフィルムを用いた半導体装置を示す断面図である。
本発明のダイボンディングフィルムは、ガラス転移温度が４０〜７０℃及び重量平均分子量が１万〜５０万の範囲であるアクリル共重合体を含有することを特徴とする。
（アクリル共重合体）
本発明で用いるアクリル共重合体のガラス転移温度は４０〜７０℃である。前記ガラス転移温度が４０℃未満であると、ピックアップ−ダイボンディング工程における連続動作時にピックアップコレットがダイボンディング加熱ステージの熱で温められ、その熱でピックアップ時のダイボンディングフィルムのタック強度が増大し、ピックアップ性が低下してしまう。一方、ガラス転移温度が７０℃を超えると、ウェハラミネート時に低温でのウェハとの貼付け性確保が困難となり、８０℃以下の低温でラミネートするという本発明の目的を達成できない。ピックアップ性及び低温でのラミネート性の観点から、前記ガラス転移温度は、好ましくは４５〜６０℃である。なお、前記ガラス転移温度は、粘弾性アナライザー（レオメトリック社製、ＲＳＡ−２）を用いて測定した値である。測定条件は、サンプルサイズ：長さ１２ｍｍ、幅５ｍｍ、厚み１５０μｍ、温度範囲：−５０〜３００℃、昇温速度：５℃／分、周波数１Ｈｚ、引張モードである。
また、本発明で用いるアクリル共重合体の重量平均分子量は１万〜５０万の範囲である。前記重量平均分子量が１万未満であると、硬化後のダイボンディングフィルムの接着強度が低下し、半導体パッケージの吸湿耐熱信頼性が低下してしまう。一方、重量平均分子量が５０万を超えると、ピックアップ性に劣るため作業性の点で好ましくない。従って、信頼性と作業性を両立する観点から、前記重量平均分子量は、好ましくは５〜４５万、より好ましくは１０〜４０万である。なお、上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法（ＧＰＣ）で標準ポリスチレンによる検量線を用いたポリスチレン換算値であり、ポンプとして株式会社日立製作所製、商品名：Ｌ−６０００を使用し、カラムとして日立化成工業株式会社製、商品名：ゲルパック（Ｇｅｌｐａｃｋ）ＧＬ−Ｒ４４０、ゲルパックＧＬ−Ｒ４５０及びゲルパックＧＬ−Ｒ４００Ｍ（各１０．７ｍｍ（直径）×３００ｍｍ）をこの順に連結したカラムを使用し、溶離液としてテトラヒドロフラン（以下、「ＴＨＦ」と言う。）を使用し、試料１２０ｍｇを、ＴＨＦ：５ｍｌに溶解させたサンプルについて、流速１．７５ｍＬ／分で測定することができる。
本発明で用いられるアクリル共重合体は、特に限定されないが、架橋性官能基を含み、少なくとも（メタ）アクリル酸エステルを用いて製造した共重合体であることが好ましい。
前記架橋性官能基は、ポリマー鎖中に有していても、ポリマー鎖末端に有していてもよく、架橋性官能基の具体例としては、エポキシ基、アクリロイル基、メタクリロイル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、イソシアネート基、アミノ基、アミド基等が挙げられる。これらのなかでも、エポキシ基が好ましい。
本発明では、エポキシ基含有（メタ）アクリル共重合体が好ましく、例えば、エポキシ基含有（メタ）アクリル酸エステル共重合体、エポキシ基含有アクリルゴムなどを挙げることができ、エポキシ基含有アクリルゴムを用いることが特に好ましい。アクリルゴムは、アクリル酸エステルを主成分とするものであり、例えば、ブチルアクリレートやエチルアクリレートとアクリロニトリルの共重合体などからなるゴムである。上記エポキシ基含有（メタ）アクリル共重合体中におけるエポキシ基含有モノマーの量は、全モノマー量を規準として、０．５〜６．０重量％であることが好ましく、０．５〜５．０重量％であることがより好ましく、０．８〜５．０重量％であることが特に好ましい。エポキシ基含有モノマーの量がこの範囲にあると、接着力が確保できるとともに、ゲル化を防止しやすくなる。なお、本発明では「（メタ）アクリル」とは、「アクリル」と「メタクリル」の両方を意味する。
本発明で好適に用いられるアクリル共重合体の市販品としては、例えば、ナガセケムテックス株式会社製、商品名：ＨＴＲ−８６０−Ｐ３などが挙げられる。
（熱硬化性成分）
本発明では、前記接着剤層は熱硬化性成分を含んでいても良い。熱硬化性成分としては、エポキシ樹脂を使用することができ、熱により硬化して接着作用を有するエポキシ樹脂であれば特に制限はなく、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂等の二官能エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂などを使用することができる。また、多官能エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、複素環含有エポキシ樹脂又は脂環式エポキシ樹脂など、一般に知られているものを適用することができる。
このようなエポキシ樹脂の市販品の一例として、以下のものが挙げられる。上記ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂としては、油化シェルエポキシ株式会社製、商品名：エピコート８０７、８１５、８２５、８２７、８２８、８３４、１００１、１００４、１００７、１００９、ダウケミカル社製、商品名：ＤＥＲ−３３０、３０１、３６１、東都化成株式会社製、商品名：ＹＤ８１２５などが挙げられる。上記ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂としては、東都化成株式会社製、商品名：ＹＤＦ−８１７０Ｃ、ＹＳＬＶ−８０ＸＹなどが挙げられる。上記フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、油化シェルエポキシ株式会社製、商品名：エピコート１５２、１５４、日本化薬株式会社製、商品名：ＥＰＰＮ−２０１、ダウケミカル社製、商品名：ＤＥＮ−４３８などが、また、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、日本化薬株式会社製、商品名：ＥＯＣＮ−１０２Ｓ、１０３Ｓ、１０４Ｓ、１０１２、１０２５、１０２７、東都化成株式会社製、商品名：ＹＤＣＮ７０１、７０２、７０３、７０４、７００−１０などが挙げられる。上記多官能エポキシ樹脂としては、油化シェルエポキシ株式会社製、商品名：Ｅｐｏｎ １０３１Ｓ、チバスペシャリティーケミカルズ社製、商品名：アラルダイト０１６３、ナガセ化成株式会社製、商品名：デナコールＥＸ−６１１、６１４、６１４Ｂ、６２２、５１２、５２１、４２１、４１１、３２１などが挙げられる。上記アミン型エポキシ樹脂としては、油化シェルエポキシ株式会社製、商品名：エピコート６０４、東都化成株式会社製、商品名：ＹＨ−４３４、三菱ガス化学株式会社製、商品名：ＴＥＴＲＡＤ−Ｘ、ＴＥＴＲＡＤ−Ｃ、住友化学株式会社製、商品名：ＥＬＭ−１２０などが挙げられる。上記複素環含有エポキシ樹脂としては、チバスペシャリティーケミカルズ社製、商品名：アラルダイトＰＴ８１０等の、ＵＣＣ社製、商品名：ＥＲＬ４２３４、４２９９、４２２１、４２０６などが挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、単独でまたは２種類以上を組み合わせても、使用することができる。
特に、Ｂステージ状態でのダイボンディングフィルムに高い可撓性を付与できる点で、エポキシ樹脂の重量平均分子量は１０００以下であることが好ましく、５００以下であることがさらに好ましい。
また、Ｂステージ状態でのダイボンディングフィルムに高い可撓性を付与し得る分子量５００以下のビスフェノールＡ型又はビスフェノールＦ型エポキシ樹脂５０〜９０重量％と、硬化物に高い耐熱性を付与し得る分子量８００〜３０００の多官能エポキシ樹脂１０〜５０重量％とを併用することも好ましい。
（硬化剤）
熱硬化性成分としてエポキシ樹脂を用いた場合、エポキシ樹脂硬化剤を用いることが好ましい。エポキシ樹脂硬化剤としては、通常用いられている公知の硬化剤を使用することができ、例えば、アミン類；ポリアミド；酸無水物；ポリスルフィド；三フッ化ホウ素；ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳのようなフェノール性水酸基を１分子中に２個以上有するビスフェノール類；フェノールノボラック樹脂、キシリレン変性フェノール樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、トリフェノールメタン樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等のフェノール樹脂；などが挙げられる。
一方、本発明においては、ダイボンディングフィルム作製前におけるワニスの状態での相溶性が悪化する場合には、軟化点が１５０℃以下、好ましくは１４０℃以下、より好ましくは１３０℃以下であるエポキシ樹脂硬化剤を選択することにより改善することができる。具体的には、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、トリフェノールメタン樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等が挙げられ、これらの中でも、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂が好ましい。
本発明で好適に用いられるエポキシ樹脂硬化剤の市販品としては、三井化学株式会社製、商品名：ミレックスＸＬＣ−シリーズ、ＸＬシリーズなどが挙げられる。
エポキシ硬化剤の含有量としては、全エポキシ樹脂のエポキシ基数に対する全硬化剤の水酸基数の当量比（全硬化剤の水酸基数／全エポキシ樹脂のエポキシ基数）が０．５〜２となるよう配合することが好ましい。
（フィラー）
本発明では、前記接着剤層はフィラーを含んでいても良い。フィラーを含有する目的は、Ｂステージ状態におけるダイボンディングフィルムのダイシング性の向上、ダイボンディングフィルムの取扱い性の向上、熱伝導性の向上、溶融粘度の調整、チクソトロピック性の付与などである。
フィラーとしては無機フィラーが好ましく、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、アルミナ、窒化アルミニウム、ほう酸アルミウイスカ、窒化ホウ素、結晶性シリカ、非晶性シリカ、アンチモン酸化物等が挙げられる。これらのなかでも、熱伝導性向上のためには、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、結晶性シリカ、非晶性シリカ等が好ましい。溶融粘度の調整やチクソトロピック性の付与の目的には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、アルミナ、結晶性シリカ、非晶性シリカ等が好ましい。またダイシング性を向上させるためにはアルミナ、シリカが好ましい。これら無機フィラーの形状については特に制限はない。
本発明のダイボンディングフィルムの接着剤層における前記各成分の好ましい含有量は、各成分の種類によって適宜調整されるため一概には限定できないが、通常、接着剤層を構成する組成物の全質量に対して、アクリル共重合体が１０〜３０質量％、エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂硬化剤が３０〜５０質量％、フィラーが２０〜６０質量％である。各成分の含有量を上記数値範囲とすることで、配線基板の凹凸を埋込み、かつ半導体チップとの絶縁性を確保しやすくなる。
本発明のダイボンディングフィルムの接着剤層には、その他の成分として、シランカップリング剤又はチタンカップリング剤などのカップリング剤、硬化促進剤、レベリング剤、酸化防止剤、イオントラップ剤等を含んでいてもよい。
ピックアップ工程でチップ割れなくダイボンディングフィルム付き半導体チップをダイシング基材から容易にピックアップするため、本発明のダイボンディングフィルムにおける接着剤層は、４０℃におけるＳＵＳ３０４に対するタック力が、１，５００ｍＮ以下であることが好ましく、１，２００ｍＮ以下であることがより好ましく、１，０００ｍＮ以下であることが特に好ましい。前記タック強度が１，５００ｍＮを超えると、隣チップのダイボンディングフィルム同士が付着し、複数のチップが同時にピックアップされる傾向にある。
前記タック強度は、株式会社レスカ製のタッキング試験器を用い、押し込み速度：２ｍｍ／秒、引き上げ速度：１０ｍｍ／秒．５ＭＰａ、停止加重：０．０５ＭＰａ、停止時間：１秒、測定温度：４０℃の条件で、直径５．１ｍｍ（φ）のＳＵＳ３０４に対するタック強度である。
接着剤層のタック強度を高くする方法としては、ガラス転移温度の低いアクリル共重合体を用いる、液状エポキシ樹脂を添加する、フィラーの含有量を低減することが有効であり、一方、タック強度を低くする方法としては、ガラス転移温度の高いアクリル共重合体を用いる、固形エポキシ樹脂を添加する、フィラーの含有量を増量することが有効である。
＜ダイボンディングフィルムの作製＞
次に、本発明のダイボンディングフィルムを作製する各工程について説明する。以下に示す工程は一例であり、本発明のダイボンディングフィルムは以下の工程に制限するものではない。
（１）ワニスの調製
アクリル共重合体、熱硬化性成分、フィラー及び他の成分を有機溶媒中で混合、混練してワニスを調製する。ワニスの調製に用いる有機溶媒は、前記各成分を均一に溶解、混練又は分散できるものであれば制限はなく、従来公知のものを使用することができる。このような有機溶媒としては、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、トルエン、キシレン等が挙げられる。これらのなかでも、乾燥速度が速く、価格が安い点でメチルエチルケトン、シクロヘキサノン等を使用することが好ましい。
ワニスの調製に用いる際の有機溶媒の使用量には特に制限はなく、有機溶媒は加熱乾燥などによりダイボンディングフィルムから除去されるものであるが、ダイボンディングフィルム作製後の有機溶媒量（残存揮発分）は全質量基準で０．０１〜３質量％であることが好ましく、耐熱信頼性の観点からは全質量基準で０．０１〜２質量％であることがより好ましく、０．０１〜１．５質量％であることが特に好ましい。
上記各成分の混合、混練は、通常の撹拌機、らいかい機、三本ロール、ボールミル等の分散機を適宜、組み合わせて行うことができる。
（２）基材層への塗工
上記（１）で得られたワニスを基材層上に塗工し、ワニスの層を形成する。基材としては、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、ポリエーテルナフタレートフィルム、メチルペンテンフィルム、これらに離型剤のコーティング処理を施したフィルム等を用いることができる。
塗工には、アプリケータ自動塗工機を用いることができ、塗工厚みは、最終的なダイボンディングフィルムの厚さを考慮して決定されるが、１０〜２５０μｍとすることが好ましい。
（３）加熱乾燥
上記（２）で得られた、ワニスを塗工した基材層を加熱乾燥する。加熱乾燥の条件は、使用した有機溶媒が充分に揮散する条件であれば特に制限はないが、通常６０℃〜２００℃で、０．１〜９０分間加熱して行う。
加熱乾燥後、基材層を除去してダイボンディングフィルム（Ｂステージフィルム）を得ることができる。
本発明では、ダイボンディングフィルムの厚さは特に制限はなく、１〜１００μｍであることが好ましく、５〜４０μｍであることがより好ましい。前記厚さが１μｍ未満であると、被着体への密着性確保が困難になる傾向があり、１００μｍを超えると半導体装置内部に占めるダイボンディングフィルムの比率が高くなるため、薄膜化が難しくなるため好ましくない。
本発明のダイボンディングフィルムは、アクリル共重合体を含有する接着剤層を有する構成をしており、通常は、アクリル共重合体を含有する接着剤層と基材層とをこの順に備えた２層構造のダイボンディングフィルムとして用いられ、必要に応じ接着剤層の両面に基材層を備えた３層構造としたものであってもよい。本発明のダイボンディングフィルムは、半導体装置において半導体素子と配線付き基板との接着、又は半導体素子同士の接着に用いることができる。
以下、本発明のダイボンディングフィルムを用いる半導体装置の製造工程の一例を記載する。
まず、本発明のダイボンディングフィルムと半導体ウェハを貼り合わせる。例えば、ダイボンディングフィルムの接着剤層と半導体ウェハを貼り合わせた後、ダイボンディングフィルムから基材層を剥がし、ダイシングテープの粘着剤層と貼り合せる方法、又は、ダイボンディングフィルムの接着剤層とダイシングテープの粘着剤層を貼り合わせた後、ダイボンディングフィルムから基材層を剥がし、半導体ウェハを貼り合せる方法が挙げられる。
ダイシングテープとしては特に限定されず、例えば、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリイミドフィルムなどのプラスチックフィルムなどが挙げられる。また、必要に応じて、ダイシングテープに対して、プライマー塗布、ＵＶ処理、コロナ放電処理、研磨処理、エッチング処理などの表面処理を実施してもよい。
前記いずれかの方法で本発明のダイボンディングフィルムと半導体ウェハを貼り合わせた後に、切断装置（ダイサー）の回転刃で所望の大きさのチップに切断する。当該工程において、ダイボンディングフィルムは完全に切断されてもよいが、一部が切断されずに残っていてもよい。ダイボンディングフィルムを完全に切断する工法をフルカット、ダイボンディングフィルムを完全に切断せず一部を残す工法をハーフカットという。
前記ハーフカット工法による切断の場合、切断されずに残ったダイボンディングフィルムは、次工程のピックアップダイボンダーにおけるピックアップ時にダイシングテープを拡張する（以下、エキスパンドという）を行うこと、及び／又はピックアップ時に突き上げ針などの治具で押し上げることで切り込んだ部分を起点として分割することもできる。
ダイボンディングフィルムを切断する際に使用するダイサーや回転刃（ブレード）は一般に上市されているものを使用することができる。例えば、ダイサーは、株式会社ディスコ製のフルオートマチックダイシングソー６０００シリーズやセミオートマチックダイシングソー３０００シリーズなどが、ブレードは、株式会社ディスコ製のダイシングブレードＮＢＣ−ＺＨ０５シリーズやＮＢＣ−ＺＨシリーズなどが使用できる。
また、本発明は、半導体ウェハとダイボンディングフィルムの積層物を切断する工程において、例えば、株式会社ディスコ製のフルオートマチックダイシングソー６０００シリーズなどの回転刃を用いて切断するダイサーだけではなく、例えば、株式会社ディスコ製のフルオートマチックレーザソー７０００シリーズなどのレーザを用いて切断する方法、すなわちレーザーアブレーション加工又はステルスダイシング加工による半導体装置の製造方法にも適用可能である。
上記切断工程により、個片化したダイボンディングフィルム付き半導体チップは、一般に上市されているピックアップダイボンダーを使用することでピックアップすることができる。例えば、ルネサス東日本セミコンダクタ社製のフレキシブルダイボンダーＤＢ−７３０やＤＢ−７００、株式会社新川製のダイボンダーＳＰＡ−３００、ＳＰＡ−４００等を使用することでピックアップ可能である。
上記により、ダイボンディングフィルム付き半導体チップとしてピックアップし、半導体素子同士または半導体素子と配線付き基板とを接着することにより半導体装置を得ることができる。
図１に本発明の半導体装置の一態様の断面図を示す。配線付き基板４の配線６面上に、半導体チップ１’が、ダイボンディングフィルム２”によって接着され、接続されている。半導体チップ１’上には、更に他の半導体チップ１”が、ダイボンディングフィルム２’によって接着され、半導体チップ１”上には、更に他の半導体チップ１が、ダイボンディングフィルム２によって接着されている。半導体チップ１、半導体チップ１’及び半導体チップ１”と配線付き基板４の配線とは、ボンディングワイヤ３によって電気的に接続されている。配線付き基板４の配線６面、半導体チップ１、半導体チップ１’、半導体チップ１”及びボンディングワイヤ３は、封止用樹脂７によって封止されている。配線付き基板４の外面には、はんだボール等の端子５が設けられている。半導体装置内のダイボンディングフィルム２、ダイボンディングフィルム２’及びダイボンディングフィルム２”は、半導体チップ１、半導体チップ１’、半導体チップ１”の加熱圧着時やその後の加熱による後硬化、又は樹脂封止時の加熱や後硬化により、硬化している。
本発明のダイボンディングフィルムにおいて、ダイボンディング工程で配線付き基材の表面段差を充填するためのフィルム流動性として、８０℃におけるダイボンディングフィルム未硬化物（Ｂステージ状態）の溶融粘度は、１００〜１０，０００Ｐａ・ｓの範囲が好ましく、２５０〜８，０００Ｐａ・ｓの範囲がより好ましく、５００〜５，０００Ｐａ・ｓの範囲がさらに好ましい。
溶融粘度が１０，０００Ｐａ・ｓを超えると、圧着工程のみで基板表面の段差を充填することができず、完成した半導体パッケージ内部にボイドが残存し、そのボイドが起点となって吸湿リフロー時に剥離が生じるため好ましくない。一方、溶融粘度が１００Ｐａ・ｓ未満であると、ダイボンディング工程又はフィルム硬化工程などの加熱時にフィルムが発泡するため好ましくない。
ここでのダイボンディングフィルム未硬化物の溶融粘度は、平行平板プラストメータ法により測定、算出される値である。硬化前のダイボンディングフィルムの溶融粘度（η）は、半径（ｒ）のダイボンディングフィルムに荷重を一定時間加え、ダイボンディングフィルムの厚さの変化を測定し、次式により算出される。
Figure 2010109362
Ｚ０：荷重を加える前のダイボンディングフィルムの厚さ
Ｚ：荷重を加えた後のダイボンディングフィルムの厚さ
Ｖ：ダイボンディングフィルムの体積
Ｆ：加えた荷重の大きさ
ｔ：荷重を加えた時間
本発明のダイボンディングフィルムは、圧着工程で基板表面段差を充填する方式だけではなく、圧着工程では段差未充填の状態で留め、その後の樹脂封止時に加わる高温高圧の条件で段差充填を完了する封止充填方式へ適用することもできる。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に制限するものではない。
実施例１〜４、比較例１〜４
（ワニスの調製）
以下に示すアクリルゴム、エポキシ樹脂、硬化剤、フィラー、硬化促進剤及びカップリング剤を用いて、表１に示す配合（質量部）の組成物を得、シクロヘキサノンを加えて、攪拌混合し、真空脱気して、ワニスを調製した。
［アクリル共重合体］
アクリル共重合体１：ＨＴＲ−８６０シリーズ（商品名）、ナガセケムテックス株式会社製、ガラス転移温度４５℃、重量平均分子量２０万
アクリル共重合体２：ＨＴＲ−８６０シリーズ（商品名）、ナガセケムテックス株式会社製、ガラス転移温度５０℃、重量平均分子量３０万
アクリル共重合体３：ＨＴＲ−８６０シリーズ（商品名）、ナガセケムテックス株式会社製、ガラス転移温度２５℃、重量平均分子量８０万
アクリル共重合体４：ＨＴＲ−８６０シリーズ（商品名）、ナガセケムテックス株式会社製、ガラス転移温度２７℃、重量平均分子量３０万
［エポキシ樹脂］
ＹＤＦ−８１７０Ｃ（商品名）：東都化成株式会社製、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、エポキシ当量１５６
ＹＤＣＮ−７０３（商品名）：東都化成株式会社製、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量２０９
ＹＳＬＶ−８０ＸＹ（商品名）：東都化成株式会社製、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、エポキシ当量１９２
ＹＤＣＮ−７００−１０（商品名）：東都化成株式会社製、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量２１０
［硬化剤］
ＸＬＣ−ＬＬ：ミレックスＸＬＣ−ＬＬ（商品名）、三井化学株式会社製、フェノール樹脂、水酸基当量１７５
［フィラー］
ＳＣ２０５０−ＨＬＧ（商品名）：株式会社アドマテックス、シリカフィラー分散液、平均粒径０．５００μｍ
［硬化促進剤］
２ＰＺ−ＣＮ：キュアゾール２ＰＺ−ＣＮ（商品名）、四国化成工業株式会社製、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール
［カップリング剤］
Ａ−１８９：ＮＵＣ Ａ−１８９（商品名）、日本ユニカー株式会社製、γ―メルカプトプロピルトリメトキシシラン
Ａ−１１６０：ＮＵＣ Ａ−１１６０（商品名）、日本ユニカー株式会社製、γ―ウレイドプロピルトリエトキシシラン

（ダイボンディングフィルムの塗工）
アプリケータ自動塗工機（テスター産業株式会社製）を用いて、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基材（帝人デュポンフィルム株式会社製、商品名：マイラーＡ５３）上に、上記で調製したワニスを塗布し、ギャップを調整したアプリケータで塗工した。
得られたフィルムを、オーブン中１２０℃／２０分の条件で加熱乾燥した。その後、ＰＥＴ基材を引き剥がすことで、膜厚４０μｍのＢステージ状態のダイボンディングフィルム未硬化物を得た。
（ダイボンディングフィルムの後硬化）
上記により得られたダイボンディングフィルム未硬化物をオーブン中で１２０℃／３０分、１４０℃／１時間、１７５℃／２時間の条件で加熱硬化してＣステージ状態のダイボンディングフィルム硬化物とした。
［ダイボンディングフィルムの評価］
上記より得られた実施例１〜４、比較例１〜４のダイボンディングフィルムの各々について、タック強度を測定し、ピックアップ性の評価を行った。
（１）タック強度の測定
試料として、ＰＥＴ基材に積層したＢステージ状態のダイボンディングフィルム未硬化物を用いた。株式会社レスカ製のタッキング試験器を用いて、押し込み速度：２ｍｍ／秒、引き上げ速度：１０ｍｍ／秒、５ＭＰａ、停止加重：０．０５ＭＰａ、停止時間：１秒、測定温度：４０℃の条件で、直径５．１ｍｍ（φ）のＳＵＳ３０４に対するタック強度を測定した。結果を表１に示す。
（２）ピックアップ性の評価
ＰＥＴ基材に積層したＢステージ状態のダイボンディングフィルム未硬化物を直径２１０ｍｍに切り抜き、厚さ８０μｍのダイシングテープ（電気化学工業株式会社製、商品名Ｔ−８０ＭＷ）上に、ダイアタッチフィルムマウンター（株式会社ジェーシーエム製、商品名ＤＭ−３００−Ｈ）を用いて室温（２５℃）で貼り合わせた。なお、塗工時の開放面（ポリエチレンテレフタレートフィルムの逆側）とダイシングテープを貼り合わせて、ダイボンディングフィルム・ダイシングテープ積層品を得た。
前記ダイボンディングフィルム・ダイシングテープ積層品に５０μｍ厚の半導体ウェハを熱板上でラミネートし、半導体ウェハ・ダイボンディングフィルム・ダイシングテープ積層品を得、ダイシングサンプルを作製した。ラミネート時の熱板表面温度は４０℃に設定した。株式会社ディスコ製、商品名フルオートマチックダイシングソーＤＦＤ６３６１を用いて、前記ダイシングサンプルを切断した。
切断は、ブレード１枚で加工を完了するシングルカット方式、ブレードに株式会社ディスコ製、商品名ダイシングブレードＮＢＣ−ＺＨ１０４Ｆ−ＳＥ ２７ＨＤＢＢを用い、ブレード回転数４５，０００ｍｉｎ−１、切断速度５０ｍｍ／秒の条件で行った。切断時のブレードハイトは、ダイシングテープを２０μｍ切り込む設定（６０μｍ）とした。半導体ウェハを切断するサイズは１０×１０ｍｍとした。
上記方法で作製したダイボンディングフィルム付き半導体チップのピックアップ性について、株式会社ルネサス東日本セミコンダクタ製、商品名フレキシブルダイボンダーＤＢ−７３０を使用して評価した。使用したピックアップ用コレットにはマイクロメカニクス社製、商品名ＲＵＢＢＥＲ ＴＩＰ １３−０８７Ｅ−３３（サイズ：１０×１０ｍｍ）、突上げピンにマイクロメカニクス社製、商品名ＥＪＥＣＴＯＲ ＮＥＥＤＬＥ ＳＥＮ２−８３−０５（直径：０．７ｍｍ、先端形状：直径３５０μｍの半円）を用いた。
突上げピンの配置は、ピン中心間隔４．２ｍｍで９本配置した。ピックアップ時のピンの突上げ速度：１０ｍｍ／秒、突上げ高さ：５００μｍの条件でピックアップ性を評価した。連続１００チップをピックアップし、チップ割れ、ピックアップミス等が発生しない場合を「良好」、１チップでもチップ割れ、ピックアップミス等が発生した場合を「不良」とした。結果を表１に示す。
Figure 2010109362
表１に示されるように、実施例１〜４では、４０℃におけるタック強度がそれぞれ９８１、１１０２、９０２、１０５７と低く、４０℃でラミネートが可能であるとともに、ピックアップ性も良好であることが分る。これに対し、比較例１〜４では、４０℃におけるタック強度がそれぞれ３０７９ｍＮ、２２６９ｍＮ、２６７０ｍＮ、１９６８ｍＮと高く、ピックアップ不良が発生するため好ましくない。
１ 半導体チップ
１’ 半導体チップ
１” 半導体チップ
２ ダイボンディングフィルム
２’ ダイボンディングフィルム
２” ダイボンディングフィルム
３ ボンディングワイヤ
４ 配線付き基板
５ 端子
６ 配線
７ 封止樹脂

Claims (7)

  1. ガラス転移温度が４０〜７０℃及び重量平均分子量が１万〜５０万の範囲であるアクリル共重合体を含有する接着剤層を有するダイボンディングフィルム。
  2. 前記接着剤層のタック強度が、１５００ｍＮ以下である請求項１記載のダイボンディングフィルム。
  3. 前記アクリル共重合体が、架矯性官能基を有する、アクリル酸エステル共重合体又はアクリルゴムである請求項１又は２に記載のダイボンディングフィルム。
  4. 前記接着剤層が、熱硬化性成分を含有する請求項１〜３のいずれか一項に記載のダイボンディングフィルム。
  5. 前記接着剤層が、フィラーを含有する請求項１〜４のいずれか一項に記載のダイボンディングフィルム。
  6. 前記ダイボンディングフィルムの厚みが、１〜１００μｍである請求項１〜５のいずれか一項に記載のダイボンディングフィルム。
  7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のダイボンディングフィルムを用いて、半導体素子と配線付き基板とを、又は半導体素子同士を接着した構造を有してなる半導体装置。
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