JP2012119599A - ウエハモールド材及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】光半導体装置を効率よく製造でき、特にＬＥＤ、ＬＤをはじめとした光半導体素子を光半導体装置の素子取付部に固定するまでの作業を効率よく行うことができ、光半導体装置の製造の生産性を高めることができる光半導体装置用接着剤、光半導体装置用接着剤シート、製造方法及び光半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】ウエハから切り出されソーティングされた光半導体素子を基材シート上からピックアップし、光半導体素子を光半導体装置内の素子取付部に搭載した後、光半導体素子を前記素子取付部に硬化接着するために用いる光半導体装置用接着剤であって、フィルム状に成形されており、基材シート上に配置されており、基材シートから剥離できるものであることを特徴とする光半導体装置用接着剤。
【選択図】なし

Description

本発明は、ウエハモールド材、特に表面に半導体素子を有するウエハを一括して樹脂モールドするためのモールド材に関し、また半導体装置の製造方法に関する。
近年のウエハサイズは大口径化、薄膜化が進んでおり、製造工程の単純化、コストの削減の観点から表面に半導体素子を有するウエハをウエハレベルで封止する技術が求められている。そこで、従来の固形タイプのエポキシ樹脂のトランスファー成型方法の他、液状タイプのエポキシ樹脂を用いた圧縮成型方法が提案されている（特許文献１）。しかしながら、トランスファー成型では狭部に樹脂を流動させるためワイヤ変形を起こすことが懸念され、封止面積の増大に伴う充填不良も起こしやすくなるという問題がある。また、圧縮成型法では、ウエハの端面部分での成型範囲の細かい制御が難しい上、成型機へ液状封止樹脂を流し込む際の流動性と物性とを最適化することが容易ではないという問題があった。
この問題に対し、ウエハレベルチップサイズパッケージのチップ表面保護およびメタルポストの封止に硬化性接着シートが提案されている（特許文献２）。このような硬化性接着シートであれば、樹脂を流し込む必要がないため前記のような問題は生じない。しかしながら、近年のウエハサイズは大口径化、薄膜化により、これまで問題にならなかったモールド後のウエハの反りが問題となってきており、さらに特に硬化性接着シートには大口径、薄膜ウエハに対して良好な転写性能も求められる。この点、前記硬化性接着シートでは硬化収縮の大きいエポキシ樹脂を用いており、厚さ３００μｍの直径２００ｍｍ（８インチ）のウエハでは反り及び転写性能は問題とならないが、それ以上のサイズのウエハでは反りは無視できないという問題があった。そのため、直径２００ｍｍ（８インチ）、直径３００ｍｍ（１２インチ）等の大口径、薄膜ウエハに対して良好な転写性能を有し、かつモールド後のウエハの反りを抑制できるウエハモールド材が望まれていた。
ＷＯ２００９−１４２０６５号公報 特開２００４−１６１８８６号公報
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、液状ではなくフィルム状のモールド材であって、半導体素子が形成されたウエハを一括してモールド（ウエハモールド）できるものであり、大口径、薄膜ウエハに対して良好な転写性能を有し、かつ可撓性で低応力性の硬化物を与えることができ、成形後（モールド後）のウエハの反りが少なく、ウエハレベルパッケージでのモールド材として好適に用いることのできるウエハモールド材、及びそれを用いた半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明では、表面に半導体素子を有するウエハを一括して樹脂モールドするためのウエハモールド材であって、少なくともアクリル樹脂、エポキシ基を有するシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミドシリコーン樹脂のいずれか一つと、フィラーとからなる樹脂層を有するものであり、フィルム状に形成されたものであることを特徴とするウエハモールド材を提供する。
このように、表面に半導体素子を有するウエハを一括して樹脂モールドするためのウエハモールド材であって、少なくともアクリル樹脂、エポキシ基を有するシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミドシリコーン樹脂のいずれか一つと、フィラーとからなる樹脂層を有するものであり、フィルム状に形成されたウエハモールド材であれば、大口径、薄膜ウエハに対して良好な転写性能を有し、かつ可撓性で低応力性の硬化物を与えることができ、モールド後のウエハの反りが少なく、ウエハレベルパッケージでのモールド材として好適に用いることのできるウエハモールド材となる。
また、前記樹脂層の膜厚が２０ミクロンから５００ミクロンのウエハモールド材であることが好ましい。
このように、前記樹脂層の膜厚が２０ミクロンから５００ミクロンのウエハモールド材であれば、転写性能がより良好な膜厚となり、また厚すぎないためモールド後にはウエハの反りをより抑制することのできるウエハモールド材となるため好ましい。
さらに、前記樹脂層は支持フィルム上に形成され、該樹脂層の上に保護フィルムを備えるウエハモールド材であることが好ましい。
実際の使用では、このように、前記樹脂層が支持フィルム上に形成され、該樹脂層の上に保護フィルムを備えるウエハモールド材であれば、使い勝手がよいため好ましい。
また、硬化後の前記樹脂層の２５℃での貯蔵弾性率が１ＧＰａ以下のウエハモールド材であることが好ましい。
このように、硬化後の前記樹脂層の２５℃での貯蔵弾性率が１ＧＰａ以下のウエハモールド材であれば、可撓性で低応力性の硬化物を与えることができ、モールド後のウエハの反りが少ないウエハモールド材となるため好ましい。
さらに、本発明では半導体装置の製造方法であって、少なくともフィルム状の前記ウエハモールド材を表面に半導体素子を有するウエハへ転写する転写工程、前記転写されたウエハモールド材を加熱する加熱工程、及び前記加熱されたウエハモールド材を有する前記表面に半導体素子を有するウエハを該ウエハモールド材ごと切断して個片化する個片化工程を有する半導体装置の製造方法を提供する。
このように、フィルム状の前記ウエハモールド材を表面に半導体素子を有するウエハへ転写する転写工程、前記転写されたウエハモールド材を加熱する加熱工程、及び前記加熱されたウエハモールド材を有する前記表面に半導体素子を有するウエハを該ウエハモールド材ごと切断して個片化する個片化工程を有する半導体装置の製造方法であれば、ウエハレベルパッケージにおいて、大口径、薄膜ウエハに対して良好にウエハモールド材を転写でき、さらに該ウエハモールド材は可撓性で低応力性の硬化物を与えることができるため、加熱工程後にはモールドされた前記ウエハの反りを抑制することができ、反りの抑制されたウエハを個片化できるため、品質の均一な半導体装置を製造できる方法となる。
以上説明したように、本発明によれば、液状ではなくフィルム状のモールド材であって、半導体素子が形成されたウエハを一括してモールド（ウエハモールド）できるものであり、大口径、薄膜ウエハに対して良好な転写性能を有し、かつ可撓性で低応力性の硬化物を与えることができ、モールド後のウエハの反りが少なく、ウエハレベルパッケージでのモールド材として好適に用いることのできるウエハモールド材、及びそれを用いた半導体装置の製造方法を提供することができる。
本発明のウエハモールド材の一態様の断面図を示す。 本発明のウエハモールド材を用いた半導体装置の製造方法のフロー図を示す。
以下、本発明のウエハモールド材及びそれを用いた半導体装置の製造方法について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
前述のように、大口径、薄膜ウエハに対して良好な転写性能を有し、かつ可撓性で低応力性の硬化物を与えることができ、モールド後のウエハの反りが少ないウエハモールド材及びそれを用いた半導体装置の製造方法が望まれていた。
本発明者らは、上記課題を達成するため鋭意検討を重ねた結果、表面に半導体素子を有するウエハを一括して樹脂モールドするためのウエハモールド材であって、少なくともアクリル樹脂、エポキシ基を有するシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミドシリコーン樹脂のいずれか一つと、フィラーとからなる樹脂層を有するものであり、フィルム状に形成されたウエハモールド材であれば、大口径、薄膜ウエハに対して良好な転写性能を有することを見出し、また可撓性で低応力性の硬化物を与えることができることを見出し、モールド後のウエハの反りが少ないウエハモールド材となることを見出して、本発明を完成させた。
また、本発明者らは、該ウエハモールド材を用いた半導体装置の製造方法であれば、フィルム状のモールド材を用いるため封止面積の増大に伴う充填不良を抑制できること、及び大口径、薄膜ウエハに対してもウエハモールド材を良好に転写できることを見出し、さらに該ウエハモールド材は可撓性で低応力性の硬化物を与えることができるため、モールド後のウエハの反りが少ないことを見出し、そのためモールドされたウエハを搬送する際の吸着不良が抑制でき、また個片化する際には切断箇所などの位置ズレが回避できる半導体装置の製造方法となることを見出し、本発明を完成させた。以下、詳細に説明していく。
上記課題を解決するため、本発明では、
表面に半導体素子を有するウエハを一括して樹脂モールドするためのウエハモールド材であって、
少なくともアクリル樹脂、エポキシ基を有するシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミドシリコーン樹脂のいずれか一つと、フィラーとからなる樹脂層を有するものであり、フィルム状に形成されたものであることを特徴とするウエハモールド材を提供する。
［樹脂層］
本発明のフィルム状に形成されたウエハモールド材は少なくともアクリル樹脂、エポキシ基を有するシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミドシリコーン樹脂のいずれか一つと、フィラーとからなる樹脂層を有する。
前記樹脂層の膜厚は２０ミクロンから５００ミクロンのものであることが好ましく、２０ミクロンから４００ミクロンのものがより好ましく、２０ミクロンから３００ミクロンのものが特に好ましい。膜厚が２０ミクロンから５００ミクロンであれば、転写性能がより良好な膜厚となり、また厚すぎないためモールド後には基板の反りをより抑制することのできるウエハモールド材となるため好ましい。そのため、ウエハサイズが大口径化（８インチ、１２インチ、あるいはそれ以上）、薄膜化した場合でも、モールド後のウエハの反りをより抑制することができ、さらに該ウエハに対してより良好な転写性能を発揮することができるため好ましい。
また、本発明のフィルム状のウエハモールド材は、支持フィルムと保護フィルムを有することができる。前記樹脂層は前記支持フィルム上に形成され、該樹脂層の上に前記保護フィルムを備えるものであることが好ましい。実際の使用では、このように支持フィルムと保護フィルムを備えるウエハモールド材は使い勝手がよいため好ましい。
さらに、硬化後の前記樹脂層の２５℃での貯蔵弾性率が１ＧＰａ以下のものであることが好ましく、７００ＭＰａ以下のものがより好ましく、４００ＭＰａ以下のものが特に好ましい。貯蔵弾性率が１ＧＰａ以下であれば、可撓性で低応力性の硬化物を与えることができ、モールド後のウエハの反りが少ないウエハモールド材となるため好ましい。そのため、ウエハサイズが大口径化（８インチ、１２インチ、あるいはそれ以上）、薄膜化した場合でも、モールド後のウエハの反りをより抑制することができるため好ましい。以下、樹脂層を構成する成分について説明する。
［アクリル樹脂］
本発明に係るアクリル樹脂は、特に限定されないが、（ａ）アクリル酸エステルおよび／またはメタクリル酸エステル、（ｂ）アクリロニトリルおよび／またはメタクリロニトリル、ならびに（ｃ）不飽和カルボン酸の３成分を共重合することにより得られたアクリル系ポリマーが好ましい。なお、このアクリル系ポリマーは、（ａ）〜（ｃ）成分のみからなる共重合体であっても、その他の成分を含む共重合体であってもよい。（ａ）成分は下記一般式（１）で例示される。
Figure 2012119599
 （Ｒ１は一価の炭化水素基である。）
上記一般式（１）で示される（ａ）成分のアクリル酸エステルおよび／またはメタクリル酸エステルは、前記アクリル系ポリマーに柔軟性を付与するものであり、アクリル酸エステルの具体的な化合物としては、例えば、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸−ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸イソブチル、（メタ）アクリル酸イソペンチル、（メタ）アクリル酸−ｎ−ヘキシル、（メタ）アクリル酸イソオクチル、（メタ）アクリル酸−２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸−ｎ−オクチル、（メタ）アクリル酸イソノニル、（メタ）アクリル酸−ｎ−デシル、（メタ）アクリル酸イソデシル等が挙げられる。中でも、Ｒ１が炭素原子数１〜１２、特に１〜４のアルキル基である（メタ）アクリル酸アルキルエステルが好ましい。これら（ａ）成分の（メタ）アクリル酸エステルは、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
（ｃ）成分の不飽和カルボン酸は、接着性を付与すると同時に、加熱時に架橋点となるものであり、カルボキシル基を有する共重合可能なビニルモノマーであればよく、具体的な化合物としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等が挙げられる。
上記の（ａ）〜（ｃ）成分の混合物に過酸化物等のラジカル開始剤を用いることで、アクリル系ポリマーを合成することができる。ラジカル重合開始剤としては特に限定されないが、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、ジメチル２，２−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド等が挙げられる。合成法は周知の重合法を用いることができる。
少なくとも、前記アクリル樹脂とフィラーとからなる前記樹脂層を有するフィルム状のウエハモールド材であれば、半導体素子が形成されたウエハを一括してモールド（ウエハモールド）できるものであり、ウエハサイズが大口径化（８インチ、１２インチ、あるいはそれ以上）、薄膜化した場合でも、良好な転写性能を有し、かつ可撓性で低応力性の硬化物を与えることができ、成形後（モールド後）のウエハの反りが少なく、ウエハレベルパッケージでのモールド材として好適に用いることのできるウエハモールド材となる。
［エポキシ基を有するシリコーン樹脂］
本発明に係るエポキシ基を有するシリコーン樹脂は、エポキシ基を有するシリコーン化合物であれば直鎖、環状、分岐状など特に限定されないが、好適に用いられる例として、エポキシ基を有する環状シリコーン化合物が好ましく、また、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとアルケニル基含有ポリシロキサンとの塩化白金酸によるハイドロシリレーションにより得られるシリコーン樹脂であって、エポキシ基を有するシリコーン樹脂が好ましい。この際、シリコーンレジンを添加しても良い。
少なくとも、前記エポキシ基を有するシリコーン樹脂とフィラーとからなる前記樹脂層を有するフィルム状のウエハモールド材であれば、半導体素子が形成されたウエハを一括してモールド（ウエハモールド）できるものであり、ウエハサイズが大口径化（８インチ、１２インチ、あるいはそれ以上）、薄膜化した場合でも、良好な転写性能を有し、かつ可撓性で低応力性の硬化物を与えることができ、成形後（モールド後）のウエハの反りが少なく、ウエハレベルパッケージでのモールド材として好適に用いることのできるウエハモールド材となる。
［ウレタン樹脂］
本発明に係るウレタン樹脂は、特に限定されないが、好適に用いられる例として、有機ジイソシアネート化合物と下記一般式（２）の原料から合成されるウレタン樹脂が挙げられる。Ｒ２は炭素数１〜７の同一又は異種のアルキル基又はアリール基であり、好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、フェニル基、４−メチルフェニル基などが挙げられる。また、Ｘは水酸基又はアミノ基である。下記一般式（２）で示される分枝状ジオール又はジアミンは、ウレタン樹脂合成において鎖長延長剤となる。
Figure 2012119599
 （式中、Ｒ２は炭素数１〜７の同一又は異種のアルキル基又はアリール基であり、Ｘは水酸基又はアミノ基である。）
前記有機ジイソシアネート化合物としては、例えば、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，２’−ジフェニルメタンジイソシアネート、３，３’−ジメチル−４，４’−ビフェニレンジイソシアネート、３，３’−ジメトキシ−４，４’−ビフェニレンジイソシアネート、３，３’−ジクロロ−４，４’−ビフェニレンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、１，５−テトラヒドロナフタレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、１，３−シクロヘキシレンジイソシアネート、１，４−シクロヘキシレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、３，３’−ジメチル−４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等が挙げられる。
上記一般式（２）で示される鎖長延長剤と前記有機ジイソシアネート化合物を反応させてウレタン樹脂を合成するときの鎖長延長剤と有機ジイソシアネート化合物の割合は当量が１対１になる量が好ましい。
少なくとも、前記ウレタン樹脂とフィラーとからなる前記樹脂層を有するフィルム状のウエハモールド材であれば、半導体素子が形成されたウエハを一括してモールド（ウエハモールド）できるものであり、ウエハサイズが大口径化（８インチ、１２インチ、あるいはそれ以上）、薄膜化した場合でも、良好な転写性能を有し、かつ可撓性で低応力性の硬化物を与えることができ、成形後（モールド後）のウエハの反りが少なく、ウエハレベルパッケージでのモールド材として好適に用いることのできるウエハモールド材となる。
［ポリイミドシリコーン樹脂］
本発明に係るポリイミドシリコーン樹脂は、特に限定されないが、好適に用いられる例として、酸二無水物とジアミノポリシロキサン等のジアミンシリコーン化合物からポリアミック酸を合成し、しかる後に加熱脱水することで得られるポリイミドシリコーン樹脂が挙げられる。
前記ポリアミック酸の合成に用いられる酸二無水物としては、例えば、３，３’、４，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、３，３’、４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３’、３，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、５−（２，５−ジオキソテトラヒドロ−３−フラニル）−３−メチル−３−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸無水物、４−（２，５−ジオキソテトラヒドロフラン−３−イル）−１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−１，２−ジカルボン酸無水物、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸二無水物、３，３’、４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、４，４’−ヘキサフルオロプロピリデンビスフタル酸二無水物、１，３−テトラメチルジシロキサンビスフタル酸二無水物、４，４’−オキシジフタル酸二無水物が挙げられる。
少なくとも、前記ポリイミドシリコーン樹脂とフィラーとからなる前記樹脂層を有するフィルム状のウエハモールド材であれば、半導体素子が形成されたウエハを一括してモールド（ウエハモールド）できるものであり、ウエハサイズが大口径化（８インチ、１２インチ、あるいはそれ以上）、薄膜化した場合でも、良好な転写性能を有し、かつ可撓性で低応力性の硬化物を与えることができ、成形後（モールド後）のウエハの反りが少なく、ウエハレベルパッケージでのモールド材として好適に用いることのできるウエハモールド材となる。
［フィラー］
本発明に係るフィラーとしては、特に限定されないが、好適に用いられる例として、シリカ微粉末、複合シリコーンゴム微粒子、シリコーン微粒子、アクリル微粒子等が挙げられ、公知のものを一種単独で使用しても二種以上を組み合わせて使用してもよい。また半導体素子及びウエハ等との密着性の向上を目的としてカーボンファンクショナルシランを添加しても良い。
前記シリカ微粉末としては、例えば、ヒュームドシリカ、沈降性シリカ等の補強性シリカ；石英等の結晶性シリカが挙げられる。具体的には、日本アエロジル社製のＡｅｒｏｓｉｌ Ｒ９７２、Ｒ９７４、Ｒ９７６；（株）アドマテックス社製のＳＥ−２０５０、ＳＣ−２０５０、ＳＥ−１０５０、ＳＯ−Ｅ１、ＳＯ−Ｃ１、ＳＯ−Ｅ２、ＳＯ−Ｃ２、ＳＯ−Ｅ３、ＳＯ−Ｃ３、ＳＯ−Ｅ５、ＳＯ−Ｃ５；信越化学工業社製のＭｕｓｉｌ１２０Ａ、Ｍｕｓｉｌ１３０Ａなどが例示される。
前記複合シリコーンゴム微粒子としては、例えば、信越化学工業社製のＫＭＰ−６００、ＫＭＰ−６０５、Ｘ−５２−７０３０などを使用することができる。
前記シリコーン微粒子、としては、例えば、信越化学工業社製のＫＭＰ−５９０、ＫＭＰ−７０１などを使用することができる。また、平均粒径０．１〜１０μｍのものが挙げられる。平均粒径が０．１μｍ以上であれば粘度が増大しすぎることを抑制でき、平均粒径が１０μｍ以下であれば封止後の表面状態が粗悪になることを抑制できるため好ましい。
前記アクリル微粒子、としては、例えば、根上工業社製のアートパールＧ−８００、ＳＥ−００６などを使用することができる。また、平均粒径０．１〜６０μｍのものが挙げられる。平均粒径が０．１μｍ以上であれば粘度が増大しすぎることを抑制でき、平均粒径が６０μｍ以下であれば封止後の表面状態が粗悪になることを抑制できるため好ましい。
本発明に係る樹脂層に含まれるフィラーの含有量としては、樹脂層の総質量を１００質量％として、１〜９７質量％含まれることができ、好ましくは５〜９５質量％、より好ましくは１０〜９２質量％である。１質量％以上であれば樹脂層の硬化後の反りがより抑制でき、９７質量％以下であれば粘度が増大しすぎることを抑制できるため好ましい。
少なくとも、上記各樹脂のいずれか一つと以上のフィラーとからなる前記樹脂層を有するフィルム状のウエハモールド材であれば、ウエハサイズが大口径化（８インチ、１２インチ、あるいはそれ以上）、薄膜化した場合でも、モールド後のウエハの反りを抑制することができ、さらに該ウエハに対して良好な転写性能を発揮することができる。
［任意成分］
本発明に係る樹脂層はその他エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂等を含むことができる。以下、本発明に含むことができる各樹脂について説明する。
［エポキシ樹脂］
本発明に含むことができるエポキシ樹脂は、特に限定されないが、例えば、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、ジグリシジルビスフェノールＡ等のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ジグリシジルビスフェノールＦ等のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、トリフェニロールプロパントリグリシジルエーテル等のトリフェニルメタン型エポキシ樹脂、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート等の環状脂肪族エポキシ樹脂、ジグリシジルフタレート、ジグリシジルヘキサヒドロフタレート、ジメチルグリシジルフタレート等のグリシジルエステル系樹脂、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジル−ｐ−アミノフェノール、ジグリシジルアニリン、ジグリシジルトルイジン、テトラグリシジルビスアミノメチルシクロヘキサン等のグリシジルアミン系樹脂などが挙げられこれらの１種を単独でまたは２種以上併用して用いることができる。さらに必要に応じて１分子中にエポキシ基を１つ含む単官能エポキシ化合物を添加しても良い。
上記エポキシ樹脂の反応を促進させる目的、又は前記樹脂層にエポキシ基を有する化合物が含まれる場合にエポキシ基の反応を促進させる目的で各種硬化促進剤を使用しても良い。硬化促進剤の例としてはトリフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン等の有機ホスフィン化合物、トリメチルヘキサメチレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、２−（ジメチルアミノメチル）フェノール、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、トリエタノールアミン等のアミノ化合物、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール及び２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール等のイミダゾール化合物が挙げられる。
［ポリイミド樹脂］
本発明に含むことができるポリイミド樹脂は、特に限定されないが、好適に用いられる例として、酸二無水物とジアミン化合物からポリアミック酸を合成し、しかる後に加熱脱水することで得られるポリイミド樹脂が挙げられる。
前記ポリアミック酸の合成に用いられる酸二無水物としては、例えば、３，３’、４，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、３，３’、４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３’、３，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、５−（２，５−ジオキソテトラヒドロ−３−フラニル）−３−メチル−３−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸無水物、４−（２，５−ジオキソテトラヒドロフラン−３−イル）−１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−１，２−ジカルボン酸無水物、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸二無水物、３，３’、４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、４，４’−ヘキサフルオロプロピリデンビスフタル酸二無水物、１，３−テトラメチルジシロキサンビスフタル酸二無水物、４，４’−オキシジフタル酸二無水物が挙げられる。
前記ポリアミック酸の合成に用いられるジアミン化合物としては、例えば、３，３’−ジアミノ−４，４’−ジヒドロキシビフェニル、２，２’−ジアミノ−４，４’−ジヒドロキシビフェニル、２，２−ビス（４−アミノ−３−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、９，９−ビス（３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル）フルオレン、２，２’―メチレンビス［６−（４−アミノ−３，５−ジメチルベンジル）―４−メチル］フェノール、３，３’−ジアミノ−４，４’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、２，２−ビス（３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパンなどのフェノール基を有するジアミン、４，４’−ジアミノベンズアニリド、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノビフェニル、４，４’−（ｐ−フェニレンジイソプロピリデン）ジアニリン、４，４’−（ｍ−フェニレンジイソプロピリデン）ジアニリン、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］ヘキサフルオロプロパン、ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］スルホン、ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］スルホン、４，４’−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、９，９−ビス（４−アミノフェニル）フルオレンなどが挙げられる。
［シリコーン樹脂］
本発明に含むことができるシリコーン樹脂は、特に限定されないが、好適に用いられる例として、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとアルケニル基含有ポリシロキサンとの塩化白金酸によるハイドロシリレーションにより得られるシリコーン樹脂が好ましい。この際、シリコーンレジンを添加しても良い。
［有機溶媒］
本発明の樹脂層には適宜有機溶媒を含めることができる。有機溶媒は特に限定されないが、例えばメチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、トルエンなどが挙げられる。
［支持フィルム］
本発明のフィルム状に形成されたウエハモールド材は支持フィルムを有することができる。前記支持フィルムは、単一でも複数の重合体フィルムを積層した多層フィルムでもよい。材質としてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂フィルムがあるが、適度の可とう性、機械的強度及び耐熱性を有するポリエチレンテレフタレートが好ましい。また、これらの支持フィルムについては、コロナ処理や剥離剤が塗布されたような各種処理が行われたものでもよい。これらは市販品を使用することができ、例えばセラピールＷＺ（ＲＸ）、セラピールＢＸ８（Ｒ）（以上、東レフィルム加工（株）製）、Ｅ７３０２、Ｅ７３０４（以上、東洋紡績（株）製）、ピューレックスＧ３１、ピューレックスＧ７１Ｔ１（以上、帝人デュポンフィルム（株）製）、ＰＥＴ３８×１−Ａ３、ＰＥＴ３８×１−Ｖ８、ＰＥＴ３８×１−Ｘ０８（以上、ニッパ（株）製）等が挙げられる。
［保護フィルム］
本発明のフィルム状に形成されたウエハモールド材は保護フィルムを有することができる。前記保護フィルムは、上述した支持フィルムと同様のものを用いることができるが、適度の可とう性を有するポリエチレンテレフタレート及びポリエチレンが好ましい。これらは市販品を使用することができ、ポリエチレンテレフタレートとしてはすでに例示したもの、ポリエチレンとしては、例えばＧＦ−８（タマポリ（株）製）、ＰＥフィルム０タイプ（ニッパ（株）製）が挙げられる。
上記支持フィルム及び保護フィルムの厚みはウエハモールド材の製造における安定性及び巻き芯に対する巻き癖、所謂カール防止の観点から、いずれも好ましくは１０〜１００μｍ、特に好ましくは２５〜５０μｍである。
［ウエハモールド材］
本発明のウエハモールド材は表面に半導体素子を有するウエハを一括して樹脂モールドするためのウエハモールド材であって、少なくともアクリル樹脂、エポキシ基を有するシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミドシリコーン樹脂のいずれか一つと、フィラーとからなる前記樹脂層を有するものであり、フィルム状に形成されたものである。本発明のウエハモールド材の一態様を図１に例示する。本発明のフィルム状に形成されたウエハモールド材１０は前記樹脂層２の他、前記支持フィルム１及び前記保護フィルム３を有することができる。このようなウエハモールド材であれば、ウエハサイズが大口径化（８インチ、１２インチ、あるいはそれ以上）、薄膜化した場合でも、モールド後のウエハの反りを抑制することができ、さらに該ウエハに対して良好な転写性能を発揮することができる。
本発明のウエハモールド材により一括して樹脂モールドされる前記表面に半導体素子を有するウエハとしては、表面に半導体素子（チップ）が積載されたウエハであっても、表面に半導体素子が作製された半導体ウエハであってもよい。
また、本発明のウエハモールド材はフィルム状に形成されたものである。このようなフィルム状のウエハモールド材であれば、表面に半導体素子を有するウエハを一括して樹脂モールドする際に、樹脂を流し込む必要がない。そのため、トランスファー成型で生じうるワイヤ変形、充填不良や、圧縮成型法で生じうる成型範囲の制御の難しさ、液状封止樹脂の流動性と物性の最適化の問題は解消することができる。
本発明のフィルム状のウエハモールド材は、例えば支持フィルム上に前記樹脂層を形成し、該樹脂層の上に保護フィルムを密着させることで製造することができる。
［半導体装置の製造方法］
また、本発明は、少なくとも、前記フィルム状のウエハモールド材を表面に半導体素子を有するウエハへ転写する転写工程、前記転写されたウエハモールド材を加熱する加熱工程、及び前記加熱されたウエハモールド材を有する前記表面に半導体素子を有するウエハを該ウエハモールド材ごと切断して個片化する個片化工程を有する半導体装置の製造方法を提供する。以下、本発明のウエハモールド材を用いた半導体装置の製造方法の一実施態様について、図２を用いて詳細に説明する。
［転写工程］
本発明に係る転写工程は、フィルム状の前記ウエハモールド材１０を表面に半導体素子４を有するウエハ７へ転写する工程である（図２（Ａ）〜（Ｄ））。まず、フィルム状のウエハモールド材１０から保護フィルム３を剥がし、樹脂層２を露出させる（図２（Ａ）、（Ｂ））。銅ポスト５とアンダーフィル材６を介して表面に半導体素子４を有するウエハ７に対してウエハモールド材の樹脂層２を密着させる（図２（Ｃ））。その後、支持フィルム１を剥離することでウエハモールド材（樹脂層２）が半導体素子４を有するウエハ７の表面に転写される（図２（Ｄ））。前記ウエハモールド材１０は大口径化、薄膜化したウエハ７に対しても良好に転写することができるため、モールド面積の増大に伴う充填不良を抑制することができる。また、この転写工程において、ウエハモールド材の樹脂層２はウエハ７の半導体素子４の形状に対し隙間を生じることなく転写することができる。
ウエハモールド材が転写されるウエハとしては、図２に示されるように表面に半導体素子４が、銅ポスト５とアンダーフィル６を介して積載され、裏面に半田バンプ８を有するウエハであっても、表面に半導体素子が作製された半導体ウエハであってもよい。
［加熱工程］
本発明に係る加熱工程は、前記転写されたウエハモールド材（樹脂層２）を加熱する工程である。ウエハモールド材（樹脂層２）は加熱により硬化し、表面に半導体素子４を有するウエハ７を一括してモールドすることができる。硬化後のウエハモールド材（樹脂層２’）でモールドされたウエハ７は、大口径化、薄膜化したウエハであっても、反りが抑制されたものとなる（図２（Ｅ））。
［個片化工程］
本発明に係る個片化工程は、前記加熱されたウエハモールド材（硬化後の樹脂層２’）を有する前記表面に半導体素子４を有するウエハ７を、ダイサー（不図示）を用いて該ウエハモールド材（硬化後の樹脂層２’）ごと切断して個片化する工程である。モールド後でも反りが抑制されているウエハ７は良好に個片化することができる。これにより、個片化された硬化後の樹脂層２”でモールドされ、個片化されたウエハ７’からなる半導体装置９を製造することができる（図２（Ｆ））。
このように、前記ウエハモールド材を用いて半導体装置を製造する方法であれば、ウエハサイズが大口径化（８インチ、１２インチ、あるいはそれ以上）、薄膜化した場合でも、ウエハに対して樹脂層を良好に転写することができ、モールド後のウエハの反りを抑制することができる。そのため、ウエハ搬送時の吸着不良、個片化工程における切断箇所の位置ズレ等の不具合なく、半導体装置を製造することができる半導体装置の製造方法となる。
以下、本発明のウエハモールド材及び半導体装置の製造方法の実施例及び比較例を示して本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
はじめに本発明のウエハモールド材について説明する。
［実施例１］
下記成分を自転・公転方式の混合機（（株）シンキー社製）に仕込み、更に、これら成分の合計の濃度が５０質量％となるようにメチルエチルケトンを加え、混合して、エポキシ基を有するシリコーン樹脂とフィラーからなる樹脂組成物（Ｉ）を調製した。
ＳＧ−Ｐ３：エポキシ基を有するアクリロニトリル系樹脂（ナガセケムテックス社製）６０質量部
ＫＦ−１０２：エポキシ基を有するシリコーン樹脂（信越化学工業社製）４０質量部
ＲＥ−３１０Ｓ：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社製）２０質量部
４，４’−ＤＤＳ：４，４’−ジアミノジフェニルスルホン（和歌山精化社製）３質量部
２ＰＨＺ：２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール（四国化成製）１質量部
ＳＥ−２０５０：シリカ微粉末（アドマテックス社製）１５質量部
［フィルム状のウエハモールド材の作製］
フィルムコーターとしてダイコーター、支持フィルムとしてポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ３８μｍ）を用いて、前記樹脂組成物（Ｉ）を上記支持フィルム上に塗布した。次いで、１００℃に設定された熱風循環オーブン（長さ４ｍ）を５分間で通過させることにより、支持フィルム上に膜厚１００μｍの樹脂層を形成した。次に上記樹脂層の上から、保護フィルムとしてポリエチレンフィルム（厚さ５０μｍ）を用いて、上記保護フィルムをラミネートロールを用いて圧力１ＭＰａにて貼り合わせて、ウエハモールド材（実施例１）を作製した。
［実施例２］
撹拌機、温度計及び窒素置換装置を備えたフラスコ内に、４，４’−ヘキサフルオロプロピリデンビスフタル酸二無水物４４．４ｇ（０．１モル）およびジグライム３５０ｇを仕込んだ。ついで、２，２−ビス（３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル）プロパン５．２ｇ（０．０２モル）およびジアミノシロキサン（下記一般式（３）の両末端がアミノ基であり、Ｒ３はメチル基で、ｈの平均が８のもの）６７．２ｇ（０．０８モル）を反応系の温度が５０℃を越えないように調節しながら、上記フラスコ内に加えた。その後、さらに室温で１０時間撹拌した。つぎに、該フラスコに水分受容器付き還流冷却器を取り付けた後、トルエン１００ｇを加え、１５０℃に昇温してその温度を６時間保持したところ、褐色の溶液が得られた。
Figure 2012119599
こうして得られた褐色の溶液を室温（２５℃）まで冷却した後、メタノール中に投入し、得られた沈殿をろ別後、固体物を乾燥することにより下記一般式（４）で示される繰り返し単位を有するポリイミドシリコーン樹脂を得た。下記一般式（４）中の０．２、０．８の添字は繰返し単位のモル割合を示す。このポリイミドシリコーン樹脂１００質量部、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル１０質量部および２−エチルイミダゾール０．５質量部、フィラーとしてＳＥ−２０５０（アドマテックス社製）２０質量部および溶剤としてシクロペンタノンを濃度が５０％になるよう加えて、ポリイミドシリコーン樹脂とフィラーからなる樹脂組成物（ＩＩ）を作製した。
Figure 2012119599
前記樹脂組成物（ＩＩ）を用いて実施例１と同様に、フィルム状のウエハモールド材（実施例２）を作製した。
［実施例３］
［（ＣＨ３）３ＳｉＯ１／２］単位１．１モルと［ＳｉＯ４／２］単位１モルの割合からなり、水酸基を１００グラム当たり、０．０７モル含有するメチルポリシロキサンレジン５０部と、末端が水酸基で封鎖された重合度２，０００の生ゴム状のジメチルポリシロキサン５０部をトルエン１００部に溶解し、この溶液に濃度２８％のアンモニア水を０．５部添加し、室温で１６時間攪拌、縮合反応を行った。次いでこの反応溶液を１２０〜１３０℃に加熱し、共沸脱水により縮合水を除去し、さらに１５０℃で３０分間溶媒を揮発させ不揮発成分を得、この不揮発成分が４０質量％になるようにトルエンを加えてシリコーン部分縮合物−Ｉ溶液を合成した。
前記シリコーン部分縮合物−Ｉ溶液を１００部、下記構造式（５）で示されるエポキシ基を有するシリコーン樹脂を３部、さらに下記構造式（６）で示されるケイ素原子結合水素原子を有するオルガノポリシロキサン化合物を２部、フィラーとしてＳＥ−２０５０（アドマテックス社製）２０質量部と白金量が１０ｐｐｍとなるような塩化白金酸の２−エチルヘキサノール変性溶液を触媒量、反応抑制剤として３−メチル−１−ブチン−３−オール０．０５部を混合し、エポキシ基を有するシリコーン樹脂とフィラーからなる樹脂組成物（ＩＩＩ）を調製した。
Figure 2012119599
Figure 2012119599
前記樹脂組成物（ＩＩＩ）を用いて実施例１と同様に、フィルム状のウエハモールド材（実施例３）を作製した。
［実施例４］
（ａ）アクリル酸メチル３０部、（ｂ）アクリロニトリル３０部、ならびに（ｃ）アクリル酸４０部、（ｄ）片末端メタクリル変性シリコーン（Ｘ−２２−１７４ＤＸ 信越化学工業社製）５０部の４成分をラジカル重合開始剤として２，２’−アゾビスイソブチロニトリル０．５部を用いてトルエン溶液中６０℃で共重合させ、アクリル樹脂を得た。
前記アクリル樹脂５０部、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル１０質量部および２−エチルイミダゾール０．５質量部、フィラーとしてＳＥ−２０５０（アドマテックス社製）２０質量部および溶剤としてシクロペンタノンを濃度が５０％になるよう加えて、アクリル樹脂とフィラーからなる樹脂組成物（ＩＶ）を作製した。前記樹脂組成物（ＩＶ）を用いて実施例１と同様に、フィルム状のウエハモールド材（実施例４）を作製した。
［実施例５］
末端アルコール変性シリコーン（Ｘ−２２−１７０Ｂ 信越化学工業社製）５０部と２，４−トリレンジイソシアネート５０部を反応させウレタン樹脂を得た。該ウレタン樹脂５０部、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル１０質量部および２−エチルイミダゾール０．５質量部、フィラーとしてＳＥ−２０５０（アドマテックス社製）２０質量部および溶剤としてシクロペンタノンを濃度が５０％になるよう加えて、ウレタン樹脂とフィラーからなる樹脂組成物（Ｖ）を作製した。
前記樹脂組成物（Ｖ）を用いて実施例１と同様に、フィルム状のウエハモールド材（実施例５）を作製した。
［比較例１］
撹拌機、冷却管を備えたフラスコに、スチレン系−ブタジエン系−スチレン系ブロック共重合体（商品名：ＴＲ２０００日本合成ゴム社製、数平均分子量１０００００、スチレン／ブタジエン共重合比［質量］＝４０／６０）３００ｇ、酢酸エチル１５００ｇを仕込み溶解した。ついで、過酢酸の３０質量％酢酸エチル溶液１６９ｇを連続滴下させ、撹拌４０℃で３時間エポキシ化反応を行った。反応液を常温に戻してフラスコより取り出し、多量のメタノールを加えて析出させ、濾過後、水洗し、乾燥させエポキシ当量５２０のエポキシ化スチレン系−ブタジエン系−スチレン系ブロック共重合体を得た。
前記エポキシ化スチレン系−ブタジエン系−スチレン系ブロック共重合体と、下記成分を混合して、エポキシ樹脂を有する樹脂組成物（ＶＩ）を調製した。該樹脂組成物（ＶＩ）を用いて実施例１と同様に、フィルム状のウエハモールド材（比較例１）を作製した。
テトラグリシジルフェニルメタン型エポキシ樹脂：エピコート６０４（油化シェルエポキシ社製）４７．１質量％
ノボラック型フェノール樹脂：ショーノールＢＲＧ５５５（昭和高分子社製）２９．７質量％
ジアミノジシロキサン：ＴＳＬ９３０６（東芝シリコーン社製）０．９質量％
エポキシ系シランカップリング剤：サイラエースＳ５３０（チッソ社製）３質量％
イミダゾール系エポキシ樹脂硬化剤：キュアゾール２Ｅ４ＭＺ（四国化成工業社製）０．３質量％
以上のようにして得られた実施例１〜５、比較例１のフィルム状のウエハモールド材を、表面に半導体素子を有するウエハへ転写し（転写工程）、前記転写されたウエハモールド材を加熱し（加熱工程）、該ウエハをウエハモールド材ごと切断して個片化する（個片化工程）ことで半導体装置を製造した。以下、詳細に説明する。
［転写工程］
厚み１００μｍ、直径３００ｍｍ（１２インチ）のウエハで、表面に半導体素子を有するシリコンウエハを用意した。上記６種類のウエハモールド材について、その保護フィルムを剥離し、真空ラミネーター（（株）タカトリ社製 ＴＥＡＭ−３００Ｍ）を用いて、真空チャンバー内を真空度１００Ｐａに設定し、１００℃で支持フィルム上の樹脂層を上記シリコンウエハに密着させた。常圧に戻した後、上記シリコンウエハを２５℃に冷却して上記真空ラミネーターから取り出し、支持フィルムを剥離し、ウエハモールド材をウエハへ転写した。この際、各ウエハモールド材について目視にて転写性を評価した。転写性の評価では隙間を生じることなく転写することができれば良好とし、充填不良を生じれば不良とした。結果を表１に示す。
［加熱工程］
続いて、ウエハモールド材が転写されたウエハを１５０℃、１時間で加熱し、ウエハモールド材を硬化させた。硬化、モールド後の各ウエハモールド材の貯蔵弾性率（ＭＰａ）及びウエハ反り量（ｍｍ）を測定した。結果を表１に示す。
［ダイシング性］
加熱工程後、ダイサー（ＤＩＳＣＯ社製 ＤＡＤ３６１）を用いてウエハをウエハモールド材ごと切断して個片化した。個片化後、ダイシング性について評価をした。ダイシング性の評価では、チップ（半導体装置）の欠けなどの異常がないか目視にて確認し、異常がなければ良好とし異常があれば不良とした。結果を表１に示す。
Figure 2012119599
以上より、比較例１では転写性は良好だが、貯蔵弾性率が高く、またウエハ反り量が高く、そのためダイシング性が不良であることが示された。一方で、本発明で得られたフィルムは転写性が良好で、貯蔵弾性率が低く、ウエハ反り量が低く、そのためダイシング性が良好であることが示された。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
１…支持フィルム、 ２…樹脂層、 ２’…硬化後の樹脂層、 ２”…個片化された硬化後の樹脂層、 ３…保護フィルム、 ４…半導体素子、 ５…銅ポスト、 ６…アンダーフィル材、 ７…ウエハ、７’…個片化されたウエハ、 ８…半田バンプ、 ９…半導体装置、 １０…ウエハモールド材

Claims (5)

  1. 表面に半導体素子を有するウエハを一括して樹脂モールドするためのウエハモールド材であって、
    少なくともアクリル樹脂、エポキシ基を有するシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミドシリコーン樹脂のいずれか一つと、フィラーとからなる樹脂層を有するものであり、フィルム状に形成されたものであることを特徴とするウエハモールド材。
  2. 前記樹脂層の膜厚が２０ミクロンから５００ミクロンのものであることを特徴とする請求項１に記載のウエハモールド材。
  3. 前記樹脂層は支持フィルム上に形成され、該樹脂層の上に保護フィルムを備えるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウエハモールド材。
  4. 硬化後の前記樹脂層の２５℃での貯蔵弾性率が１ＧＰａ以下のものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のウエハモールド材。
  5. 半導体装置の製造方法であって、少なくとも
    請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のフィルム状の前記ウエハモールド材を表面に半導体素子を有するウエハへ転写する転写工程、
    前記転写されたウエハモールド材を加熱する加熱工程、及び
    前記加熱されたウエハモールド材を有する前記表面に半導体素子を有するウエハを該ウエハモールド材ごと切断して個片化する個片化工程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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