JP2013001847A - 半導体用積層シート、接着剤層付き半導体チップの製造方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体用積層シート100は、粘着フィルム120と、当該粘着フィルム120に貼り付けられた接着フィルム110とを備え、接着フィルム110が、イミド骨格を有する熱可塑性樹脂と、光硬化性樹脂と、光ラジカル発生剤とを含有し、粘着フィルム120が、アクリル系共重合ポリマと、光ラジカル発生剤とを含有し、熱可塑性樹脂のガラス転移温度が10℃以上であり、アクリル系共重合ポリマのガラス転移温度が0℃以下である。
【選択図】図1
Description
図1は、本実施形態に係る半導体用積層シートを示す図面であり、図1(a)及び図1(c)は、半導体用積層シートの平面図であり、図1(b)は、図1(a)のIb−Ib線断面図である。本実施形態に係る半導体用積層シート100(以下、場合により「積層シート100」という)は、半導体用途に使用される積層シートであり、フィルム状の(A)接着フィルム(半導体用接着フィルム)110と、フィルム状の(B)粘着フィルム120と、基材フィルム130とを備える積層体である。接着フィルム110は、粘着フィルム120の一方の主面120aに貼り付けられた状態で粘着フィルム120上に配置されている。粘着フィルム120は、基材フィルム130の主面130aに貼り付けられた状態で基材フィルム130上に配置されている。
(A)接着フィルムは、(A1)熱可塑性樹脂と、(A2)光硬化性樹脂と、(A3)光ラジカル発生剤とを含有している。
(A1)成分は、イミド骨格を有する熱可塑性樹脂であり、イミド骨格を主鎖又は側鎖に有していることが好ましい。熱可塑性樹脂がイミド骨格を有することにより、優れたフィルム成形性及び基材への密着性を得ることができる。
[式中、Q4及びQ9は各々独立に、炭素数1〜5のアルキレン基、又はフェニレン基を示し、Q5、Q6、Q7及びQ8は各々独立に、炭素数1〜5のアルキル基、フェニル基、又はフェノキシ基を示し、cは1〜5の整数を示す。なお、上記フェニレン基は、置換基を有していてもよい。]
(A)接着フィルムは、光硬化性成分として(A2)光硬化性樹脂を含有している。(A2)成分としては、エチレン性不飽和基を有する化合物が挙げられる。エチレン性不飽和基としては、ビニル基、アリル基、プロパギル基、ブテニル基、エチニル基、フェニルエチニル基、マレイミド基、ナジイミド基、(メタ)アクリル基等が挙げられ、反応性の観点から、(メタ)アクリル基が好ましい。
[式中、Q10はシアノ基、ハロゲン原子又はアルキル基を示し、Q11は分岐アルキレン基を示し、Q12は水素原子又はメチル基を示し、Q13はアルキル基を示し、fは1以上の整数を示し、gは2〜4の整数を示し、hは0〜4の整数を示す。]
(A)接着フィルムは、光硬化性成分として(A3)光ラジカル発生剤を含有している。(A3)成分の波長365nmの光に対する分子吸光係数は、感度向上の点から、1000ml/g・cm以上が好ましく、2000ml/g・cm以上がより好ましい。なお、分子吸光係数は、サンプルの0.001質量%アセトニトリル溶液を調製し、この溶液について分光光度計(日立ハイテクノロジーズ社製、商品名:U−3310)を用いて吸光度を測定することによって求められる。
(A)接着フィルムは、(A4)熱硬化性樹脂(但し、(A2)光硬化性樹脂に該当する樹脂を除く)を更に含有することが好ましい。
(A)接着フィルムは、(A5)フィラを更に含有していてもよい。(A5)成分としては、例えば、銀粉、金粉、銅粉、ニッケル粉等の金属フィラ;アルミナ、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、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、結晶性シリカ、非晶性シリカ、窒化ホウ素、チタニア、ガラス、酸化鉄、セラミック等の無機フィラ;カーボン、ゴム系フィラ等の有機フィラなどが挙げられ、種類や形状等にかかわらず特に制限なく使用することができる。
(A)成分は、各種カップリング剤を更に含有することもできる。上記カップリング剤を用いることで、異種材料間の界面結合性が向上する。カップリング剤としては、例えば、シラン系、チタン系、アルミニウム系等のものが挙げられ、中でも、効果が高い点で、シラン系カップリング剤が好ましく、エポキシ基等の熱硬化性基やメタクリレート及び/又はアクリレート等の放射線重合性基を有する化合物又は、ヘテロ原子を含有する化合物がより好ましい。上記カップリング剤の使用量は、その効果や耐熱性、及びコストの面から、(A1)成分100質量部に対して、0.01〜20質量部が好ましい。
(B)粘着フィルムは、光硬化性成分として(B1)アクリル系共重合ポリマと、(B2)光ラジカル発生剤とを含有している。
(B1)成分は、粘着性のアクリル系共重合ポリマである。ここで、「アクリル系共重合ポリマ」は、(メタ)アクリロイル基を有する単量体を必須成分として重合された共重合体を意味する。
(B2)成分としては、(A)接着フィルムの構成成分として上記した光ラジカル発生剤を使用し得る。
(B)粘着フィルムは、光反応性樹脂として(メタ)アクリレート化合物((メタ)アクリル基を有する化合物)を更に含有することが好ましい。このような(メタ)アクリレート化合物としては、接着フィルム(A)の構成成分として上記した樹脂を使用し得る。
(B)粘着フィルムは、(B4)フィラを更に含有していてもよい。(B4)成分としては、(A)接着フィルムの構成成分として上記したフィラを使用し得る。その中でも、表面をシランカップリング剤で処理したフィラが好ましく、(メタ)アクリルシランで処理したシリカフィラがより好ましい。このようなフィラを用いることで露光後のピール強度を更に向上することが可能となる。(B4)成分の含有量は、(B1)成分100質量部に対して5質量部以上が好ましく、50質量部以下が好ましい。
(B)粘着フィルムは、本発明の目的が損なわれない範囲で、所望により、従来アクリル系粘着剤組成物に慣用されている各種添加成分を含有していてもよい。例えば、必要に応じて増感剤を用いることができる。この増感剤としては、(A)接着フィルムの構成成分として上記した増感剤を使用し得る。
積層シート100は、例えば、(工程1)基材フィルム130上に粘着フィルム120を積層した後、(工程2)粘着フィルム120上に接着フィルム110を積層することにより得ることができる。
[第1実施形態]
第1実施形態に係る接着剤層付き半導体チップの製造方法は、個片化工程と、貼り付け工程と、露光工程と、ピックアップ工程とをこの順に備える。以下、各工程について説明する。
図2を用いて個片化工程を説明する。個片化工程では、まず、半導体ウェハ21を用意する。半導体ウェハ21としては、例えば、ロジックIC、メモリーIC、イメージセンサが挙げられる。続いて、粘着性を有し剥離可能なダイシングテープ23を半導体ウェハ21の一方の主面21aに貼り付けて積層体25を得る。
図3を用いて貼り付け工程を説明する。貼り付け工程では、半導体チップ27の主面27bを積層シート100の接着フィルム110に貼り付ける。貼り付け方法としては、例えばロールラミネータや真空ラミネータを用いる方法が挙げられる。例えば、まず、半導体チップ27の主面27bが上を向いた状態で積層体35をラミネータ41に固定し、その周囲を取り囲むようにウェハリング43を設置する。なお、図3(a)では、ウェハリング43の図示を省略している。続いて、半導体チップ27の主面27bと積層シート100の接着フィルム110、及び、ウェハリング43と積層シート100の粘着フィルム120がそれぞれ接するように、半導体チップ27に積層シート100をラミネートすることにより積層体45を得る。
図4,5を用いて露光工程を説明する。露光工程では、まず、ダイシングテープ23が上を向いた状態で積層体45を配置した後、図4に示すように、ダイシングテープ23を半導体チップ27から剥離して積層体55を得る。積層体55における各半導体チップ27の間には空隙部51が形成されている。
図6を用いてピックアップ工程を説明する。ピックアップ工程では、図6に示すように、半導体チップ27と、当該半導体チップ27と同一サイズ(同一面積)の未露光部分115bと、を備える接着剤層付き半導体チップ75をピックアップする。例えば、ピックアップする対象の接着剤層付き半導体チップ75の配置位置に対応する基材フィルム130の下側の部位をピン71で突き上げつつ、コレット73により接着剤層付き半導体チップ75をピックアップする。これにより、チップ集合体の空隙部51に位置する接着フィルム110の光反応部分115aが同伴されることなく、接着剤層付き半導体チップ75の未露光部分115bが未露光部分125bから剥離して、半導体チップ27と未露光部分115bとが積層された接着剤層付き半導体チップ75を得ることができる。
第2実施形態に係る接着剤層付き半導体チップの製造方法では、個片化工程が第1実施形態と異なり、その他の工程(貼り付け工程、露光工程、ピックアップ工程等)については第1実施形態と同様である。図7,8を用いて個片化工程を説明する。個片化工程は、ダイシング工程と、グラインド工程とをこの順に有する。
第3実施形態に係る接着剤層付き半導体チップの製造方法では、貼り付け工程が第1,2実施形態と異なり、その他の工程(個片化工程、露光工程、ピックアップ工程等)については第1実施形態や第2実施形態と同様である。図9,10を用いて貼り付け工程を説明する。貼り付け工程は、第1貼り付け工程と、第2貼り付け工程とを有している。貼り付け工程では、第1貼り付け工程において、接着フィルム110を半導体チップ27に貼り付けた後に、第2貼り付け工程において、粘着フィルム120を接着フィルム110に貼り付ける。以下、各工程について説明する。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、上記接着剤層付き半導体チップの製造方法により上記接着剤層付き半導体チップ75を得る工程と、実装工程と、を備える。実装工程では、図11に示すように、接着剤層付き半導体チップ75の半導体チップ27を、当該接着剤層付き半導体チップ75の未露光部分115b(接着剤層)を介して実装基板(半導体搭載用支持部材)97に接着して半導体装置99を得る。実装工程は、例えば、50〜150℃で0.1〜10秒間加熱する条件で行われる。
表2に示す化合物を用いて以下のとおりポリイミド樹脂を合成した。各化合物の配合量(モル比)を表2に示す。なお、表2中、「DBTA」は1,10−(デカメチレン)ビス(トリメリテート酸二無水物)を示し、「ODPA」は4,4’−オキシジフタル酸二無水物を示す。
温度計、攪拌機、冷却管、及び窒素流入管を装着した300mLフラスコ中に、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(信越化学工業株式会社製、商品名:LP−7100)12.42g(0.05mol)、ポリオキシプロピレンジアミン(BASF株式会社製、商品名:D400、分子量:452.4)22.62g(0.05mol)、及び、N−メチル−2−ピロリドン140gを仕込んで攪拌して、反応液を調製した。ジアミンが溶解した後、フラスコを氷浴中で冷却しながら、無水酢酸からの再結晶により予め精製した4,4’−オキシジフタル酸二無水物32.62g(0.1mol)を反応液に少量ずつ添加した。室温(25℃)で8時間反応させた後、キシレン80.5gを加え、窒素ガスを吹き込みながら180℃で加熱することにより、水と共にキシレンを共沸除去してポリイミド樹脂(PI−1)のワニスを得た。得られたポリイミド樹脂(PI−1)の分子量をGPCを用いて測定したところ、ポリスチレン換算で、数平均分子量Mnは14000であり、重量平均分子量Mwは35000であった。ポリイミド樹脂(PI−1)のTgは45℃であった。
温度計、攪拌機、冷却管、及び窒素流入管を装着した300mLフラスコ中に、エーテルジアミン(東京化成社製、商品名:B13、分子量:220.31)11.01g(0.05mol)、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(信越化学社製、商品名:LP−7100、分子量:248.51)12.42g(0.05mol)、及び、N−メチル−2−ピロリドン113gを仕込んで攪拌して、反応液を調製した。ジアミンが溶解した後、フラスコを氷浴中で冷却しながら、無水酢酸からの再結晶により予め精製した4,4’−オキシジフタル酸二無水物32.62g(0.1mol)を反応液に少量ずつ添加した。室温(25℃)で8時間反応させた後、キシレン75.5gを加え、窒素ガスを吹き込みながら180℃で加熱することにより、水と共にキシレンを共沸除去してポリイミド樹脂(PI−2)のワニスを得た。得られたポリイミド樹脂の分子量をGPCを用いて測定したところ、ポリスチレン換算で、数平均分子量Mnは19000であり、重量平均分子量Mwは31000であった。ポリイミド樹脂(PI−2)のTgは53℃であった。
温度計、攪拌機、冷却管、及び窒素流入管を装着した300mLフラスコ中に、エーテルジアミン(東京化成社製、商品名:B12、分子量:204.31)2.22g(0.01mol)、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(信越化学社製、商品名:LP−7100、分子量:248.51)12.42g(0.05mol)、ポリエーテルジアミン(BASF社製、商品名:D400、分子量:452.4)18.0g(0.04mol)、及び、N−メチル−2−ピロリドン133gを仕込んで攪拌して、反応液を調製した。ジアミンが溶解した後、フラスコを氷浴中で冷却しながら、無水酢酸からの再結晶により予め精製した4,4’−オキシジフタル酸二無水物23.0g(0.07mol)、1,10−(デカメチレン)ビス(トリメリテート酸二無水物)16.5g(0.03mol)を反応液に少量ずつ添加した。室温(25℃)で8時間反応させた後、キシレン78.5gを加え、窒素ガスを吹き込みながら180℃で加熱することにより、水と共にキシレンを共沸除去してポリイミド樹脂(PI−3)のワニスを得た。得られたポリイミド樹脂の分子量をGPCを用いて測定したところ、ポリスチレン換算で、数平均分子量Mnは20000であり、重量平均分子量Mwは39000であった。また、得られたポリイミド樹脂(PI−3)のTgは40℃であった。
(アクリル共重合体(AC−1)の合成)
2−エチルヘキシルアクリレート、メチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート及びアクリル酸を反応させてアクリル共重合体(AC−1)を合成した。当該アクリル共重合体の重量平均分子量はポリスチレン換算で40万であり、Tgは−38℃であった。
アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸、及び2−ヒドロキシエチルメタクリレートを反応させてアクリル共重合体(AC−2)を合成した。当該アクリル共重合体の重量平均分子量はポリスチレン換算で65万であり、Tgは−32℃であった。
表3,4に示す含有量(単位:質量部)となるように各表に示す成分を有機溶媒中で混合してワニスを作製した。乾燥後の膜厚が10μmとなるように基材フィルム上にワニスを塗布した。基材フィルムとしては、剥離剤処理ありPETフィルム、及び、剥離剤処理なしPETフィルムを用い、それぞれの基材フィルムにワニスを塗布した。オーブン中にて80℃で30分間、続いて、120℃で30分間加熱して接着フィルムを形成した。これにより、基材フィルム上にフィルム状接着剤が積層されてなる接着フィルム(DAF)A〜Gを得た。
アクリル共重合体と、架橋剤及び所定の材料とを表5,6に示す含有量(質量部)となるように有機溶媒中で混合してワニスを作製した。シリコン系離型剤を塗布したポリエステルフィルムの上に、乾燥時の粘着剤層の厚さが10μmになるようにワニスを塗布した後に乾燥した。さらに、コロナ処理を行ったポリオレフィンフィルム(厚さ100μm)を粘着剤層面にラミネートした。この多層フィルムを室温で1週間放置し十分にエージングを行った後、ポリエステルフィルムを剥離したものを粘着フィルムDC1〜DC6として得た。なお、表5中の「AS−3000DR」は、アクリル系共重合ポリマに該当するアクリルゴムである。
(ピール強度測定用サンプルの作製)
表7,8に示す接着フィルム(DAF)及び粘着フィルム(DC)が貼り合せられるように、基材フィルム(剥離剤処理なしPET)上に形成された接着フィルムと、ポリオレフィンフィルム上に形成された粘着フィルムとを50℃でラミネートした。その後、幅10mm、長さ50mmに切断し、ピール強度測定用サンプルを得た。
上記方法により作製したピール強度測定用サンプルを接着フィルムのPET側から2000mJ/cm2で露光して測定用サンプルを用意した。また、露光していない上記ピール強度測定用サンプルを用意した。測定用サンプルの粘着フィルムを引き上げるように冶具をセットして、それぞれの測定用サンプルについて90度ピール強度を測定した。
(空隙部が残存したウェハ形状のチップ集合体の作製)
ブレード1枚で加工を完了するシングルカット方式にて、ブレードにディスコ社製、商品名:ダイシングブレードNBC−ZH2050−SE27HEDDを用い、ブレード回転数45,000rpm及び切断速度50mm/秒の条件で、切断時のブレードハイトをダイシング基材を20μm切り込む設定として、予め50μm厚にバックグラインドした6インチウェハをチップサイズ7.5×7.5mmに切断し、間隔30μmの空隙部をもつウェハ形状のチップ集合体を作製した。
表7,8に示す接着フィルム(DAF)及び粘着フィルム(DC)が貼り合せられるように、基材フィルム(剥離剤処理ありPET)上に形成された接着フィルムと、ポリオレフィンフィルム上に形成された粘着フィルムとを50℃でラミネートした。その後、接着フィルム側の基材フィルムを剥がして積層シートを得た。
上記方法で作製した粘着剤で固定されたチップ集合体に上記積層シートの接着フィルムが接着するように、チップ集合体に上記積層シートを積層した。その後、粘着剤をはがし、チップ側から2000mJ/cm2で露光した。その後、上記方法で作製した露光済み積層シートをルネサス東日本セミコンダクタ社製、商品名:フレキシブルダイボンダーDB−730にセットし、エキスパンドを行った。その後、ピックアップを行った。その後、全チップをピックアップした後、チップ集合体の空隙部であった部分に接着フィルムが粘着剤と一緒になって残存しているものを良好(A)と評価し、接着フィルムが残存していないものを不良(B)と評価した。また、ピックアップができなかったサンプルはエキスパンドを行った後、一度ダイボンダから取り出し、チップを粘着フィルムの裏面から手で押し、粘着フィルムからチップをはずした。全チップを取り除いた後、チップ集合体の空隙部であった部分に接着フィルムが粘着剤と一緒になって残存しているものを良好(A)と評価し、接着フィルムが残存していないものを不良(B)と評価した。
上記方法で作製した露光済み積層シートをルネサス東日本セミコンダクタ社製、商品名:フレキシブルダイボンダーDB−730にセットし、エキスパンドを行った。その後ピックアップを行った。ピックアップできたものを良好(A)と評価し、ピックアップできなかったものを不良(B)と評価した。
上記方法で作製したチップ集合体に貼り付けた積層シートをチップ側から2000mJ/cm2で露光した。その後、目視により露光部の色が変化しているものを「A」と評価し、露光部の色が変化していないものを「B」と評価した。
Claims (10)
- 粘着フィルムと、当該粘着フィルムに貼り付けられた接着フィルムとを備え、
前記接着フィルムが、イミド骨格を有する熱可塑性樹脂と、光硬化性樹脂と、光ラジカル発生剤とを含有し、
前記粘着フィルムが、アクリル系共重合ポリマと、光ラジカル発生剤とを含有し、
前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度が10℃以上であり、
前記アクリル系共重合ポリマのガラス転移温度が0℃以下である、半導体用積層シート。 - 前記接着フィルムが熱硬化性樹脂を更に含有する、請求項1に記載の積層シート。
- 前記接着フィルムがフィラを更に含有する、請求項1又は2に記載の積層シート。
- 前記粘着フィルムが(メタ)アクリレート化合物を更に含有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の積層シート。
- 間隔をおいて配置された複数の半導体チップが請求項1〜4のいずれか一項に記載の積層シートの前記接着フィルムに貼り付けられた状態で、前記半導体チップを介して前記接着フィルム及び前記粘着フィルムに光を照射する露光工程と、
前記露光工程の後に、前記接着フィルムが付着した前記半導体チップをピックアップする工程と、を備える、接着剤層付き半導体チップの製造方法。 - 前記露光工程の前に、前記積層シートの前記接着フィルムに前記半導体チップを貼り付ける工程を更に備える、請求項5に記載の製造方法。
- 前記露光工程の前に、前記接着フィルムに前記半導体チップを貼り付けた後に前記接着フィルムに前記粘着フィルムを貼り付ける工程を更に備える、請求項5に記載の製造方法。
- 前記露光工程の前に、半導体ウェハが当該半導体ウェハの一方の主面から他方の主面にかけて切断されるように前記半導体ウェハをダイシングして前記複数の半導体チップを得る工程を更に備える、請求項5〜7のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記露光工程の前に、半導体ウェハの厚さ方向の少なくとも一部が切断されずに残るように前記半導体ウェハを当該半導体ウェハの一方の主面側からダイシングした後に、前記半導体ウェハを当該半導体ウェハの他方の主面側から研削して前記複数の半導体チップを得る工程を更に備える、請求項5〜7のいずれか一項に記載の製造方法。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の製造方法により得られた接着剤層付き半導体チップの前記半導体チップを、当該接着剤層付き半導体チップの前記接着フィルムを介して支持部材に貼り付ける工程を備える、半導体装置の製造方法。
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