JP2013187376A - 半導体装置用接着フィルム、半導体装置の製造方法及びそれを用いた半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反りが大きい半導体チップを被着体に接合する場合でも、フィルムのはみ出し（ブリード）状態を良好に維持することが可能な半導体装置用接着フィルムを提供する。
【解決手段】回路保護層の厚みが、回路保護層を含む半導体ウェハ６０全体の厚みに対して、１０〜５０％である半導体ウェハ６０を接着するための半導体装置用接着フィルム４０であって、厚みが３〜３０μｍであり、エポキシ樹脂、硬化剤及び硬化促進剤を含む混合物を含有し、混合物は、１００〜２００℃の範囲及び２００〜２５０℃の範囲にそれぞれ１つ又は複数の発熱ピークを有する、半導体装置用接着フィルム４０。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体装置用接着フィルム、半導体装置の製造方法及びそ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及び高性能化に伴い、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、上記銀ペーストでは、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、接着層の膜厚の制御困難性、および接着層のボイド発生などにより上記要求に対処しきれなくなってきている。そのため、近年、フィルム状の接着剤（接着フィルム）が使用されるようになってきている。

接着フィルムは下記（１）又は（２）のいずれかの方法において用いられる。特に、近年は半導体装置作製工程の簡略化を目的とし、（２）の方法において主に用いられている（例えば、特許文献１参照）。
（１）接着フィルムを任意のサイズに切り出して配線付基材、または半導体チップ上に貼り付け、半導体チップを熱圧着する。
（２）接着フィルムを半導体ウェハ全体に貼り付けた後に回転刃にて個片化し、接着フィルム付きの半導体チップを得て、それを配線付基材、半導体チップに熱圧着する。

特開２００５−１１８３９号公報

ところで、近年では半導体チップの薄肉化が進行し、仕上げ厚み５０μｍ以下の半導体チップが使用されるようになってきている。このような薄い半導体チップは、表面に形成された回路保護層（バッファーコート層）起因で半導体チップの反りが増大する傾向にある。一方、このような半導体チップを多段積層する半導体装置においては、配線付き基板の表面段差を圧着工程で充填することが可能な、流動性の高い接着フィルムが用いられるようになってきている。そのため、反りが大きい半導体チップと、流動性が高い接着フィルムとを組み合わせて使用する場合があり、圧着工程、またはフィルムの硬化工程においてフィルムのはみ出し（ブリード）状態に不具合が発生するようになってきた。

具体的には、本来半導体チップ端部より接着フィルムがはみ出す状態が正常であるのに対し、半導体チップが下に凸（スマイル方向）に反っているため、圧着ではみ出した部分がチップ端部より内側まで引けてしまい、窪んだ形状になってしまう。ところが、この状態で封止樹脂を封入すると、窪みに空気を閉じ込めることになり、半導体装置の信頼性が低下してしまったり、窪んだ部分に封止樹脂が侵入しチップ表面へダメージを及ぼしてしまったりすることが分かった。

本発明は、上記した従来技術の問題に鑑み、反りが大きい半導体チップを被着体に接合する場合でも、フィルムのはみ出し（ブリード）状態を良好に維持することが可能な半導体装置用接着フィルム、半導体装置の製造方法、及びそ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、回路保護層の厚みが、回路保護層を含む半導体ウェハ全体の厚みに対して、１０〜５０％である半導体ウェハを接着するための半導体装置用接着フィルムであって、厚みが３〜３０μｍであり、エポキシ樹脂、硬化剤及び硬化促進剤を含む混合物を含有し、混合物は、１００〜２００℃の範囲及び２００〜２５０℃の範囲にそれぞれ１つ又は複数の発熱ピークを有する、半導体装置用接着フィルムを提供する。

このような接着フィルムであれば、反りが大きい半導体チップを被着体に接合する場合でも、フィルムのはみ出し（ブリード）状態を良好に維持することが可能である。すなわち、回路保護層の厚みが、回路保護層を含む半導体ウェハ全体の厚みに対して、１０〜５０％であるような半導体ウェハを用いた場合でも、圧着工程、またはフィルムの硬化工程において、半導体チップ端部より接着フィルムがはみ出す正常な状態を維持することが可能である。

なお、本発明において、１００〜２００℃の範囲の発熱ピークのうちの最大ピーク値Ａと、２００〜２５０℃の範囲の発熱ピークのうちの最大ピーク値Ｂとの比Ａ／Ｂが０．７５以上であることが好ましい。これによりフィルムのはみ出し（ブリード）状態をより好適に維持することができる。

また、本発明は、上記半導体装置用接着フィルムに貼り付けられた半導体ウェハを切断し、接着フィルム付き半導体チップを得る工程と、接着フィルム付き半導体チップと配線付き基板又は他の半導体チップとを、接着フィルム付き半導体チップの接着フィルムを介して、６０〜１２０℃の熱板上で加熱圧着して圧着体を得る工程と、圧着体を加熱し、接着フィルムを硬化させる工程と、を備える、半導体装置の製造方法を提供する。

このような製造方法であれば、半導体チップの接着用に本発明の半導体装置用接着フィルムを用いているため、反りが大きい半導体チップを多段積層するような場合においても、フィルムのはみ出し（ブリード）状態を良好に維持しながら、半導体装置を製造することが可能である。

なお、上記製造方法において、接着フィルムを硬化させる工程が、室温（２５℃）から８０〜１２０℃に、１５〜６０分かけて昇温する工程と、８０〜１２０℃の範囲に３０分以上にわたって温度を保持する工程と、１５０〜１８０℃の範囲に１０分以上にわたって温度を保持する工程と、をこの順序で備えることが好ましい。これによりフィルムのはみ出し（ブリード）状態をより好適に維持することができる。

さらに、本発明は、上記半導体装置の製造方法により製造された半導体装置を提供する。この半導体装置は、上記本発明の半導体装置用接着フィルムを用いた半導体装置の製造方法により製造されるものであるため、フィルムのはみ出し（ブリード）状態が良好に維持され、窪み等の形状不具合が抑制されている。

本発明によれば、反りが大きい半導体チップを被着体に接合する場合でも、フィルムのはみ出し（ブリード）状態を良好に維持することが可能であり、フィルムの窪み等の形状不具合を抑制することができる半導体装置用接着フィルム、半導体装置の製造方法、及びそれを用いた半導体装置を提供することができる。

半導体ウェハの模式断面図である。 実施形態に係る半導体装置用接着フィルムを備える半導体装置製造用接着シートを模式的に示す平面図である。 実施形態に係る半導体装置用接着フィルムを備える半導体装置製造用接着シートの、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った模式断面図である。 実施形態に係る半導体装置の製造方法を模式的に示す工程断面図である。 実施形態に係る半導体装置の製造方法を模式的に示す工程断面図である。 実施形態に係る半導体装置の製造方法を模式的に示す工程断面図である。 実施形態に係る半導体装置を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について必要により図面を参照して詳細に説明する。図中、同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

［半導体装置用接着フィルム］
本実施形態の半導体装置用接着フィルムは、回路保護層の厚みが、回路保護層を含む半導体ウェハ全体の厚みに対して、１０〜５０％である半導体ウェハを接着するための半導体装置用接着フィルムであって、厚みが３〜３０μｍであり、エポキシ樹脂、硬化剤及び硬化促進剤を含む混合物を含有し、混合物は、１００〜２００℃の範囲及び２００〜２５０℃の範囲にそれぞれ１つ又は複数の発熱ピークを有する。

図１は、半導体ウェハ６０の模式断面図である。半導体ウェハ６０は回路保護層（バッファーコート層）６１及び回路層６２を備えており、回路保護層６１及び回路層６２を含む半導体ウェハ６０全体の厚みに対して、回路保護層６１の厚みは１０〜５０％である。本実施形態の半導体装置用接着フィルムは、このような半導体ウェハ６０を接着する際に好適に用いることができる。なお、回路保護層６１の厚みは、好ましくは１〜１５μｍであり、より好ましくは３〜１０μｍであり、さらに好ましくは４〜７μｍである。１μｍ未満では回路保護の機能が乏しく、一方１５μｍより厚いとウェハ反り、コスト等の増大に繋がり、好ましくない。このことから、本実施形態の半導体装置用接着フィルムをより好適に用いるためには、回路保護層６１の厚みが、回路保護層６１を含む半導体ウェハ６０全体の厚みに対して、好ましくは１０〜３０％であり、より好ましくは１０〜２０％である半導体ウェハを用いるとよい。

半導体装置用接着フィルムは、構成成分として、エポキシ樹脂、硬化剤及び硬化促進剤を含む混合物を含有するが、これに加え、ベース樹脂及びフィラーを含有してもよい。

エポキシ樹脂は、２個以上のエポキシ基を有する化合物が好ましい。エポキシ樹脂としては、硬化性や硬化物特性の点から、フェノールのグリシジルエーテル型のエポキシ樹脂が好ましい。フェノールのグリシジルエーテル型のエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡＤ、ビスフェノールＳ、ビスフェノールＦ又はハロゲン化ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンの縮合物、フェノールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、クレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル及びビスフェノールＡノボラック樹脂のグリシジルエーテルが挙げられる。これらの中でも、ノボラック型エポキシ樹脂（クレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル及びフェノールノボラック樹脂のグリシジルエーテル等）は、硬化物の架橋密度が高く、フィルム加熱時の接着強度を高くすることができる点で好ましい。これらは１種単独で又は複数組み合わせて用いることができる。

エポキシ樹脂硬化剤としては、例えば、フェノール系化合物、脂肪族アミン、脂環族アミン、芳香族ポリアミン、ポリアミド、脂肪族酸無水物、脂環族酸無水物、芳香族酸無水物、ジシアンジアミド、有機酸ジヒドラジド、三フッ化ホウ素アミン錯体、イミダゾール類及び第３級アミンが挙げられる。これらの中でもフェノール系化合物が好ましく、その中でも２個以上のフェノール性水酸基を有するフェノール系化合物が特に好ましい。より具体的には、ナフトールノボラック樹脂及びトリスフェノールノボラック樹脂が好ましい。これらのフェノール系化合物をエポキシ樹脂硬化剤として用いると、パッケージ組み立てのための加熱の際のチップ表面及び装置の汚染や、臭気の原因となるアウトガスの発生を有効に低減できる。

エポキシ樹脂硬化促進剤としては、例えば、イミダゾール類やホスフィン系化合物が挙げられる。これらの中でも、イミダゾールやＴＰＰＫ（テトラフェニルホスフォニウムテトラフェニルボレート）が好ましく用いられる。

ベース樹脂は、エポキシ樹脂との相溶性に優れていれば特に限定されないが、例えば、ポリイミド、ポリウレタン及びアクリルゴムが好ましく用いられる。

フィラーは、他の成分に悪影響を及ぼさなければ特に限定はされないが、無機フィラーであることが好ましい。より具体的には、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、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、非晶性シリカ及びアンチモン酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１種の無機材料を含む無機フィラーが好ましい。これらの中でも、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、結晶性シリカ及び非晶性シリカが好ましい。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、結晶性シリカ及び非晶性シリカが好ましい。また、耐湿性を向上させるためには、アルミナ、シリカ、水酸化アルミニウム及びアンチモン酸化物が好ましい。これらは１種単独で又は複数組み合わせて用いることができる。

なお、半導体装置用接着フィルムは、上述の各構成成分を含有するワニス（混合物）を調合し、これを剥離処理済のフィルム（例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム）上に塗布して加熱処理することにより得ることが可能である。このとき、ガラス転移温度の異なる２種類のワニスを重ねて塗工及び乾燥してフィルムを得てもよい。この場合、ワニスを重ねて塗工する際のワニスの上下は特に制約はない。また、ワニス厚みにも特に制約はないが、高タック用ワニスの塗布量を低タック用ワニスの塗布量より少なくすることが好ましい。例えば、総厚２０μｍの半導体装置用接着フィルムを得る場合、高タック用ワニスの塗布量を１〜８μｍ程度に、低タック用ワニスの塗布量を１９〜１２μｍ程度に設定することが好ましい。これにより、ダイシング時にバリが発生した場合、バリのタック強度が増大し、隣チップ同士の融着や、ピックアップミスといったピックアップ性の低下を十分に抑制することができる。なお、ダイボンディングフィルムとしての使用に際しては、例えば、円形状のフィルムとして用いることができる。

本実施形態において、半導体装置用接着フィルムの厚みは３〜３０μｍであるが、５〜２５μｍであることが好ましく、７〜２０μｍであることがより好ましい。厚みを３μｍ以上とすることによりダイボンディングフィルムを均一に塗布できることから、被着体との良好な密着性を発現することができ、一方３０μｍ以下とすることにより半導体装置全体の厚みを薄くすることができる。

なお、混合物は、１００〜２００℃の範囲及び２００〜２５０℃の範囲にそれぞれ１つ又は複数の発熱ピークを有するが、接着フィルムの圧着時流動性、硬化時の粘度上昇速度、及び保存安定性という観点から、１５０〜２００℃の範囲及び２１０〜２３０℃の範囲にそれぞれ１つ又は複数の発熱ピークを有することが好ましい。この時、１００〜２００℃の範囲の発熱ピークのうちの最大ピーク値Ａと、２００〜２５０℃の範囲の発熱ピークのうちの最大ピーク値Ｂとの比、Ａ／Ｂの値が０．７５以上であることが好ましく、１．２以上であることがより好ましい。ピークの比率がこのような範囲であることで、圧着時の流動性と硬化時の引け抑制とを両立し易い傾向にある。なお、Ａ／Ｂが大き過ぎるとフィルム保存安定性が低下することから、Ａ／Ｂの値は５．０以下であることが好ましい。

なお、本明細書において「発熱ピーク」及び「最大ピーク値」は、次のようにして測定される値をいう。まず、上述の各構成成分を含有するワニス（混合物）を１０ｍｇ精秤し、示差走査熱量計（ＴＡＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ製 ＤＳＣ Ｑ２００）を用いて、昇温速度：１０℃／ｍｉｎ、測定温度：４０〜３００℃、窒素流量：２０ｍＬ／ｍｉｎの条件で試料の硬化発熱挙動を調べる。得られた吸熱、発熱ピーク値の最も低い点を基準とし、１００〜２００℃の範囲及び２００〜２５０℃の範囲において最も高い値を各温度範囲における最大ピークとする。また、最大ピーク値は、最大ピーク時の発熱量から基準の発熱量を減ずることで求める。

［半導体装置製造用接着シート］
次に、本実施形態の上記半導体装置用接着フィルムの好適な使用例として、半導体装置製造用接着シートについて説明をする。

図２は、実施形態に係る半導体装置用接着フィルムを備える半導体装置製造用接着シートを模式的に示す平面図であり、図３は、実施形態に係る半導体装置用接着フィルムを備える半導体装置製造用接着シートの、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った模式断面図である。図４は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を模式的に示す工程断面図であり、具体的には、半導体装置製造用接着シートに半導体ウェハ及びリングフレームを貼付けた積層物を示す模式断面図である。

図２に示す半導体装置製造用の半導体装置製造用接着シート１は、長尺の基材フィルム１０と、長尺の粘着層（第１の粘着層）２０と、粘着層（第２の粘着層）３０と、半導体装置用接着フィルム（ダイボンディングフィルム）４０とを備える。半導体装置製造用の半導体装置製造用接着シート１上には、図４に示すように、リングフレーム（ダイシングリング）５０と、半導体ウェハ６０とが配置される。

基材フィルム１０としては、例えば、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、エチレン−酢酸ビニル共重合体フィルム及びアイオノマー樹脂フィルムが用いられる。基材フィルム１０の厚さは、例えば、１５〜２００μｍ程度が好ましく、２０〜１５０μｍがより好ましく、３０〜１２０μｍがさらに好ましい。

粘着層２０は、基材フィルム１０の一方の主面全体を覆うように配置されている。粘着層２０の厚さは、例えば５〜５０μｍ程度が好ましい。粘着層２０を構成する粘着剤としては、例えば、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤及びシリコーン系粘着剤が用いられる。

粘着層２０は、ピックアップ工程において半導体装置用接着フィルム４０から容易に剥離可能な弱粘着性の感圧粘着層である。粘着層２０と半導体装置用接着フィルム４０との密着力は、０．６Ｎ／２５ｍｍ以下が好ましく、０．５Ｎ／２５ｍｍ以下がより好ましく、０．４Ｎ／２５ｍｍ以下がさらに好ましい。両者の密着力がこの程度であれば、ピックアップ工程において粘着層２０及び半導体装置用接着フィルム４０間で容易に剥離可能となる傾向がある。一方、粘着層２０と半導体装置用接着フィルム４０との密着力は、０．０１Ｎ／２５ｍｍ以上が好ましく、０．０３Ｎ／２５ｍｍ以上がより好ましく、０．０５Ｎ／２５ｍｍ以上がさらに好ましい。両者の密着力がこの程度であれば、ダイシング時に半導体装置用接着フィルム４０が粘着層２０から剥離することを、十分に抑制可能となる傾向がある。粘着層２０と半導体装置用接着フィルム４０との密着力は、例えば、オリエンテック製「テンシロン引張強度試験機 ＲＴＡ−１００型」又はこれに類似した試験機を用いて垂直方向に２００ｍｍ／ｍｉｎの速度で剥離（９０°剥離）したときの剥離力を測定することで求めることができる。

粘着層３０は、基材フィルム１０の長手方向に沿って所定の間隔をおいて粘着層２０上に複数配置されている。粘着層３０は、粘着層２０におけるリングフレーム５０の貼り付け予定領域に配置されている。

各粘着層３０は、例えば、円環状をなしており、各粘着層３０の中央部には、断面円形状の開口３０ａが粘着層３０を貫通するように設けられている。粘着層２０における開口３０ａから露出する部分２５は、半導体装置用接着フィルム４０の貼り付け予定領域となる。粘着層３０の開口３０ａの直径は、半導体装置用接着フィルム４０上に貼り付けられることになる半導体ウェハ６０のウェハ径よりも大きく、半導体ウェハ６０のウェハ径の１．２倍の長さであることが好ましく、１．１倍の長さであることがより好ましい。開口３０ａの直径と半導体ウェハ６０のウェハ径とがこのような関係にあることで、後述する、半導体装置用接着フィルム４０と粘着層３０との重なり部分上に、半導体ウェハ６０が貼り付けられることを確実に防止できる。また、開口３０ａの直径は、リングフレーム５０の開口５０ａの内径寸法以下であることが好ましく、リングフレーム５０の開口５０ａの内径寸法よりも小さいことがより好ましい。粘着層３０の開口３０ａの直径は、例えば、半導体ウェハ６０のウェハ径（直径）が８インチ（約２００ｍｍ）の場合、２１０ｍｍ〜２４０ｍｍ程度が好ましく、粘着層３０の厚さは、例えば、５〜３０μｍ程度が好ましい。

粘着層３０を構成する粘着剤としては、例えば、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤及びシリコーン系粘着剤が用いられる。

粘着層３０は、ダイシング工程においてリングフレーム５０を確実に保持することが可能な粘着性を有するリングフレーム固定用の強粘着性層である。粘着層３０とリングフレーム５０との密着力は、粘着層２０と粘着層３０との密着力よりも小さい。このとき、粘着層３０とリングフレーム５０との密着力は、０．６Ｎ／２５ｍｍ以上が好ましく、０．８Ｎ／２５ｍｍ以上がより好ましく、１．０Ｎ／２５ｍｍ以上がさらに好ましい。両者の密着力がこの程度であれば、ダイシング工程において粘着層３０からリングフレーム５０が剥離してしまうことを、十分に抑制可能となる傾向がある。粘着層３０とリングフレーム５０との密着力は、上記と同様にして求めることができる。

粘着層３０の粘着力は、粘着層２０の粘着力よりも大きくなるように調整される。すなわち、粘着層２０と半導体装置用接着フィルム４０との密着力は、粘着層３０と半導体装置用接着フィルム４０との密着力よりも小さい。なお、粘着層の粘着力を高くするには、粘着層を構成するベースポリマーの分子量を低くする、オリゴマーやモノマーを添加する、タッキーファイアに代表される粘着付与剤を添加する、等の方法を用いることができる。このとき、粘着層を構成する粘着剤として、架橋性のアクリル酸エステル共重合体を用いる場合は、任意の架橋剤の添加量を減じることでタック力を高くすることができる。一方、粘着層の粘着力を低くするには、粘着層を構成するベースポリマーの分子量を高くする、オリゴマーやモノマーを除く、等の方法を用いることができる。このとき、粘着層を構成する粘着剤として、架橋性のアクリル酸エステル共重合体を用いる場合は、任意の架橋剤の添加量を増量することでタック力を低くすることができる。

粘着層２０及び粘着層３０を構成する粘着剤は、放射線硬化成分を含まないことが好ましい。これにより、さらにダイシング工程前後における放射線照射工程を省略可能であり、安定したピックアップ性確保が可能となる。なお、放射線硬化成分とは、紫外線、電子線、Ｘ線、β線、γ線等の放射線により硬化しうる成分のことをいう。

なお、粘着層２０の短手方向の両端部には、粘着層３０の形状に沿うように粘着層３０と離れて粘着層３２が配置されている。粘着層３２は、粘着層３０と同様の粘着剤により構成されている。

半導体装置用接着フィルム４０は、開口３０ａと同心をなすように粘着層３０の開口３０ａ内に配置されており、粘着層２０における開口３０ａから露出する部分２５の全体を覆っている。また、半導体装置用接着フィルム４０の外周部分４０ａは、開口３０ａからせり出しており、粘着層３０の表面における内周側の縁部に接した状態で粘着層３０に重なっている。すなわち、半導体装置用接着フィルム４０は、粘着層３０に重なっている外周部分４０ａと、粘着層３０に重ならない中央部分４０ｂとを有している。ダイシング工程における半導体装置用接着フィルム４０の剥離を十分に抑制する観点から、外周部分４０ａの全てが半導体装置用接着フィルム４０の外周に沿って粘着層３０に重なっている。なお、本実施形態では、半導体装置用接着フィルム４０の外周部分４０ａが粘着層３０に重なっているが、半導体装置用接着フィルムの外周部分は粘着層に重なっていなくてもよい。

粘着層３０と半導体装置用接着フィルム４０との重なり範囲（幅）は、０．１〜２５ｍｍが好ましく、０．５〜１５ｍｍがより好ましく、１．０〜１０ｍｍがさらに好ましい。重なり範囲がこのような範囲であれば、ラミネート工程において、半導体装置用接着フィルム４０の粘着層２０に接している部分（上記中央部分４０ｂ）のみを半導体ウェハ６０に貼り付け可能であり、かつ、ダイシング工程において半導体装置用接着フィルム４０の外周部分４０ａが粘着層３０から剥離する剥離起点となることがさらに抑制されるため、半導体チップが飛散することがさらに抑制される。

粘着層３０と半導体装置用接着フィルム４０との密着力は、０．８Ｎ／２５ｍｍ以上が好ましく、１．０Ｎ／２５ｍｍ以上がより好ましく、１．２Ｎ／２５ｍｍ以上がさらに好ましい。両者の密着力がこの程度であれば、ダイシング時に半導体装置用接着フィルム４０が粘着層３０から剥離することを、十分に抑制可能となる傾向がある。粘着層３０と半導体装置用接着フィルム４０との密着力は、上記と同様にして求めることができる。

リングフレーム５０は、通常は金属製又はプラスチック製の成形体である。リングフレーム５０は、例えば、略円環状をなしており、リングフレーム５０の外周の一部には、ガイド用の平坦切欠部（図示せず）が形成されている。リングフレーム５０は、中央部に開口５０ａを有している。リングフレーム５０の開口５０ａの内径寸法（直径）は、ダイシングされる半導体ウェハ６０のウェハ径よりも幾分大きいことは言うまでもなく、粘着層３０の開口３０ａの直径以上となるように調整されている。なお、リングフレーム５０の形状は、円環状のものに限定されず、従来用いられている種々の形状（例えば、矩形環状）のものが用いられる。

リングフレーム５０は、開口５０ａが開口３０ａと同心をなすように粘着層３０上に配置されている。リングフレーム５０は、半導体装置用接着フィルム４０における粘着層３０との重なり部分（外周部分４０ａ）に重なることなく配置されている。

半導体ウェハ６０は、粘着層３０、半導体装置用接着フィルム４０の外周部分４０ａ、及び中央部分４０ｂの端部において半導体装置用接着フィルム４０がせり上がる部分に重なることなく、半導体装置用接着フィルム４０の中央部分４０ｂに配置される。半導体ウェハ６０には、所要の前処理を経て回路が形成されている。ダイシング工程において、半導体ウェハ６０が回路毎に個片化されて、半導体チップが得られる。

本実施形態における半導体装置製造用接着シート１は、ダイシング加工及びダイボンディング加工に用いられる。半導体装置製造用接着シート１では、当該シートが粘着層２０とは別に粘着層３０を備えていることにより、粘着層２０の粘着力と粘着層３０の粘着力とを個別に調整することができる。これにより、ピックアップ工程において半導体装置用接着フィルム４０及びダイシングシートの粘着層２０の間の剥離が容易となるように粘着層２０の粘着力を調整しつつ、ダイシング工程においてリングフレーム５０が粘着層３０から剥離しないように粘着層３０の粘着力を調整することができる。さらに、半導体装置製造用接着シート１では、半導体装置用接着フィルム４０の外周部分４０ａが粘着層３０に重なっていることにより、粘着力が調整された粘着層３０に外周部分４０ａが接着することとなる。これにより、ダイシング工程において半導体装置用接着フィルム４０の外周部分４０ａが剥離起点となって半導体装置用接着フィルム４０が剥離することが抑制されるため、チップの飛散を抑制することができる。本実施形態の半導体装置製造用接着シート１は、１００μｍ厚以下の極薄半導体ウェハを用いた場合でも、半導体チップの歩留まり向上が可能である。

［半導体装置の製造方法］
次に、本実施形態の半導体装置用接着フィルムを備える半導体装置製造用接着シートを用いた、半導体装置の製造方法について説明する。

本実施形態の半導体装置の製造方法は、半導体装置製造用接着シートに半導体ウェハが積層された積層体を作製する工程と、上記半導体装置用接着フィルムに貼り付けられた半導体ウェハを切断し、接着フィルム付き半導体チップを得る工程と、接着フィルム付き半導体チップと配線付き基板又は他の半導体チップとを、接着フィルム付き半導体チップの接着フィルムを介して、６０〜１２０℃で加熱圧着して圧着体を得る工程と、圧着体を加熱し、接着フィルムを硬化させる工程と、を備えるものである。

図５〜７は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を模式的に示す工程断面図である。具体的には、図５は、半導体ウェハをダイシングブレードでダイシングする工程を示す模式断面図であり、図６は、個片化した（半導体装置用）接着フィルム付き半導体チップをピックアップする工程を示す模式断面図であり、図７は、ピックアップした接着フィルム付き半導体チップを用いた半導体装置を示す模式断面図である。

（積層体を作製する工程）
半導体装置製造用接着シート１に半導体ウェハ６０が積層された積層体は、基材層と上記各成分を含む半導体装置用接着フィルム４０とがこの順に積層された接着フィルム、又は、基材フィルム１０と粘着層（粘着層２０及び粘着層３０）と半導体装置用接着フィルム４０とがこの順に積層された接着フィルムのいずれを用いても得ることができる。

基材層と半導体装置用接着フィルム４０とが積層された接着フィルムを用いる場合、例えば、以下の（１）又は（２）に示す方法により、半導体装置製造用接着シート１に半導体ウェハ６０が積層された積層体を得ることができる。
（１）まず、接着フィルムである半導体装置用接着フィルム４０と、半導体ウェハ６０とを貼り合わせる。次に、接着フィルムの基材層をはく離し、基材フィルム１０と粘着層（粘着層２０及び粘着層３０）とが積層されたダイシングテープの粘着層と半導体装置用接着フィルム４０とを貼り合わせる。
（２）まず、接着フィルムである半導体装置用接着フィルム４０と、基材フィルム１０と粘着層（粘着層２０及び粘着層３０）とが積層されたダイシングテープの粘着層とを貼り合わせる。次に、接着フィルムの基材層をはく離し、半導体装置用接着フィルム４０と半導体ウェハ６０とを貼り合わせる。

基材フィルム１０と粘着層と半導体装置用接着フィルム４０とがこの順に積層された接着フィルムを用いる場合は、接着フィルムの半導体装置用接着フィルム４０と半導体ウェハ６０とを貼り合わせることにより、半導体装置製造用接着シート１に半導体ウェハ６０が積層された積層体を得ることができる。

なお、上記のいずれの方法においても、粘着層と半導体装置用接着フィルム４０とは、半導体装置用接着フィルム４０の外周部分４０ａの全てが半導体装置用接着フィルム４０の外周に沿って粘着層３０に重なるように積層される。

このような方法にて、半導体装置製造用接着シート１に半導体ウェハ６０が積層された積層体を得た後に、半導体装置製造用接着シート１の粘着層３０上にリングフレーム５０が配置される。

（半導体チップを得る工程）
次に、図５に示すように、上記積層体を切断装置（ダイサー）の回転刃７０で切断し、半導体装置用接着フィルム４５が半導体チップ６５に接着してなる所望の大きさの接着フィルム付半導体チップ８０を得る。ダイシング工程では、接着フィルムを完全に切断するフルカット工法や、接着フィルムを完全に切断せず一部を残す工法（ハーフカット工法）を用いることも可能である。

半導体ウェハ６０を切断する際に使用するダイサーや回転刃（ブレード）は、一般に市販されているものを使用することができる。ダイサーとしては、例えば、株式会社ディスコ社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シリーズなどが使用できる。ブレードとしては、例えば、株式会社ディスコ社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、半導体装置製造用接着シート１と半導体ウェハ６０との積層物を切断する工程において、例えば、株式会社ディスコ社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だけではなく、株式会社ディスコ社製のフルオートマチックレーザソー７０００シリーズ等のレーザを用いることもできる。

ダイシング工程の後、図６に示すように、粘着層２０と半導体装置用接着フィルム４５との界面で剥離し、接着フィルム付半導体チップ８０がピックアップされる。そして、ピックアップされた接着フィルム付半導体チップ８０は、図７に示すように、支持基材（配線付き基板）８５や他の半導体チップ（図示せず）にマウントされる。

（圧着体を得る工程）
次に、接着フィルム付き半導体チップ８０と支持基材８５や他の半導体チップとを、接着フィルム付き半導体チップ８０の接着フィルム４５を介して、６０〜１２０℃で加熱圧着して圧着体を得る。加熱圧着には、例えば、ゴム製、金属製の圧着冶具を用いることができる。なお、加熱温度が６０℃以上であれば、被着体との良好な密着性を確保することができ、一方、１２０℃以下であれば、圧着時のダイボンディング材のブリードアウト過多を抑制することが可能である。このような観点から、本工程における加熱温度は７０〜１１０℃であることが好ましく、８０〜１００℃であることがより好ましい。なお、製造にかかる時間短縮と被着体との密着性両立の観点から、加熱圧着時間は０．５〜２．０秒であることが好ましい。

（接着フィルムを硬化させる工程）
次に、上記の工程により得られた圧着体を加熱し、接着フィルム４５を硬化する。なお、本工程は、室温（２５℃）から８０〜１２０℃に、１５〜６０分かけて昇温する工程と、８０〜１２０℃の範囲で３０分以上にわたって保温する第一加熱工程と、その後さらに１５０〜１８０℃の範囲で１０分以上にわたって保温する第二加熱工程と、をこの順序で備えていてもよい。すなわち、室温（２５℃）から８０〜１２０℃への昇温後、２段階以上の温度範囲で保温加熱する工程を備えていてもよく、このように多段階で保温加熱することにより、ダイボンディングフィルムの粘度が低下しすぎるのを抑制し良好なブリード状態を保つことが可能である。なお、製造にかかる時間短縮と良好なブリード状態確保の両立の観点から、第一加熱工程における加熱時間は、２０〜５０分であることが好ましく、３０〜４５分であることがより好ましい。また、第二加熱工程における加熱時間は、１０〜３０分であることが好ましく、１０〜２０分であることがより好ましい。なお、昇温及び保温には、例えば、クリーンオーブンのようなオーブンを用いることができる。

なお、フィルム硬化後、接着フィルム付半導体チップ８０の半導体チップ６５は、ワイヤ９０を介して支持基材８５上の外部接続端子（図示せず）と接続される。そして、半導体チップ６５を含む積層体を封止樹脂層９５によって封止して、図７に示す半導体装置１００が得られる。

（半導体装置）
このようにして得られる半導体装置としては、携帯型音楽プレーヤー（ＭＰ３プレーヤー）やＳＤカードに用いられるフラッシュメモリ等が挙げられる。本実施形態の半導体装置用接着フィルムを用いて製造された半導体装置であれば、フィルムのはみ出し（ブリード）状態が良好に維持され、窪み等の形状不具合が抑制されている。これにより、上記のとおり封止樹脂を封入しても、空気が窪みに閉じ込められることはなく、半導体装置の信頼性が低下してしまったり、窪んだ部分に封止樹脂が侵入しチップ表面へダメージを及ぼしてしまったりするといった問題を好適に抑制することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、粘着層３０は、円環状であることに限られるものではなく、矩形環状であってもよい。この場合、通常、矩形環状を有するリングフレームが用いられ、矩形状の半導体装置用接着フィルムが用いられる。また、粘着層３０は、粘着層２０上に複数配置されていることに限られるものではなく、半導体装置１００の製造個数に応じて粘着層２０上に少なくとも一つ配置されていればよい。

以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は、これらに制限されるものではない。

１．半導体装置用接着フィルムの作製
半導体装置用接着フィルムを作製するための各材料を以下のとおり準備した。
（ａ）ベース樹脂（熱可塑性成分）
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、４，４’−オキシジフタル酸二無水物（マナック社製ＯＤＰＡ−Ｍ）７．６ｇ（０．７ｍｏｌ）、デカメチレンビストリメリテート二無水物（黒金化成社製 ６．５ｇ（０．３ｍｏｌ））、 １，３−ビス（３−アミノプロピル）−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン（東レダウコーニングシリコーン社製ＢＹ１６−８７１ＥＧ）５ｇ（０．５ｍｏｌ）及びＮ−メチル−２−ピロリドン３０ｇを仕込んだ反応液を攪拌し、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Ｎ−メチル−２−ピロリドンを５０％と共沸除去し、ポリイミド樹脂（ベース樹脂）を得た。得られたポリイミド樹脂のＧＰＣを測定したところ、ポリスチレン換算で、Ｍｗ＝５２８００であった。また、得られたポリイミド樹脂のＴｇは、７２℃であった。
（ｂ）エポキシ樹脂
２−［４−（２，３エポキシプロポキシ）フェニル］−２−［４−［１，１−ビス［４−（［２，３エポキシプロポキシ］フェニル）］エチル］フェニル］プロパン （ＶＧ３１０１Ｌ：（株）プリンテック製）
（ｃ）硬化剤
４，４’−（１−（４−（１−（４−ヒドロキシフェニル）−１−メチルエチル）−フェニル）−エチリデン）−ビスフェノ−ル （ＴｒｉｓＰ−ＰＡ−ＭＦ：本州化学工業（株）製）
（ｄ）硬化促進剤
２−フェニル−４−メチルイミダゾ−ル （２Ｐ４ＭＺ：四国化成工業（株）製）
ＴＰＰＫ（テトラフェニルホスフォニウムテトラフェニルボレート）
（ｅ）フィラー
シリカ （Ｈ２６、Ｈ２７：ＣＩＫナノテック（株）製）
（ｆ）その他成分
（ｆ−１）ナジイミド樹脂
４，７−メタノ−１Ｈ−イソインドール−１，３（２Ｈ）−ジオン， ２，２’−［１，３−フェニレンビス（メチレン）］ビス［３ａ，４，７，７ａ−テトラヒドロ（２−プロペン−１−イル） （ＢＡＮＩ−Ｘ：丸善石油化学（株）製）
（ｆ−２）アクリレート
ａｌｐｈａ−フェニル−ｏｍｅｇａ−アクリロイオキシポリオキシエチレンホルムアルデヒド重縮合物（Ｒ−７１２：日本化薬製）
（２，４，６−トリオキソ−１，３，５−トリアジン−１，３，５（２Ｈ，４Ｈ，６Ｈ）−トリイル）トリ−２，１−エタンジイルトリアクリラ−ト （Ａ９３００：新中村化学工業（株）製）
（ｆ−３）開始剤
１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）シクロヘキサン （トリゴノックス２２−７０Ｅ：化薬アクゾ（株）製）
（ｆ−４）ビスマレイミド
２，２−ビス［４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル］プロパン （ＢＭＩ−８０：ケイ・アイ化成（株）製）

（実施例１）
エポキシ樹脂１３質量部、硬化促進剤（イミダゾール）２質量部、ナジイミド樹脂１５質量部、アクリレート１５質量部（Ｒ−７１２及びＡ９３００を半量ずつ使用）、硬化剤５質量部、ビスマレイミド２０質量部及び開始剤適量をベース樹脂１００質量部に加えた後、フィラーを全質量に対して４０質量％となるよう加え、フィルム塗工ワニスを調合した。

このフィルム塗工ワニスを、剥離処理済みのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム上に塗布し、１２０℃で８分間加熱した。これにより、ポリエチレンテレフタレートフィルム上に、厚さ２０μｍの半導体装置用接着フィルム（ダイボンディングフィルム）を得た。

（実施例２〜６、比較例１〜４）
表１に示す配合割合（質量部）で各成分を添加し、フィルム塗工ワニスを調製した以外は、実施例１と同様に操作して半導体装置用接着フィルムを作製した。

なお、各実施例及び比較例のフィルム塗工ワニス（混合物）が有する発熱ピーク及び発熱ピーク値を、示差走査熱量計を用いて測定した。また、そのときの発熱ピークの、１００〜２００℃の範囲における最大ピーク値をＡ、及び２００〜２５０℃の範囲における最大ピーク値をＢとしたときの、Ａ／Ｂの値を測定した。測定結果はそれぞれ表２のとおりであった。

２．評価用ウェハの作製
半導体ウェハ表面に、回路保護層として日立化成デュポンマイクロシステムズ社製「ＨＤ−８８２０」を製膜した。まず、直径８インチの半導体ウェハ表面に「ＨＤ−８８２０」含有ワニスを１０ｇ滴下し、８００ｒｐｍで２０秒、続いて２５００ｒｐｍで３０秒回転させ、ウェハ表面全体にワニスを塗布した。次に、１００℃のホットプレート上で塗布ウェハを３０秒処理し、さらに１２５℃のホットプレート上で３０秒処理した。処理済ウェハを２５０℃のオーブンで３０分、３２０℃のオーブンで３０分処理し、厚さ７μｍの回路保護層付き半導体ウェハを得た。次に、裏面仕上げをドライポリッシュとし、回路保護層を含めた半導体ウェハを４０μｍまで研削し、評価用ウェハとした。このとき、回路保護層の厚みは、評価用ウェハ全体の厚みに対して、１７．５％であった。

３．接着フィルム付き半導体チップの作製
上記のようにして得られた各半導体装置用接着フィルムと評価用ウェハとを、株式会社ＪＣＭ社製ＤＭ−３００−Ｈを用いて７０℃で貼り合わせた。そして、接着フィルムのＰＥＴフィルムを剥離し、接着フィルムと基材フィルム及び粘着層が積層されたダイシングテープの粘着層とを貼り合わせ、サンプル（半導体装置製造用接着シート付き半導体ウェハ）を得た。

（ダイシング工程）
次に、株式会社ディスコ社製のフルオートダイサー「ＤＦＤ−６３６１」を用いて、各サンプルを切断した。サンプルの切断では、直径２５０ｍｍの開口を有する円環状のリングフレームを用いた。また、ブレード１枚で加工が完了するシングルカット方式を採用し、株式会社ディスコ社製のダイシングブレード「ＮＢＣ−ＺＨ１０４Ｆ−ＳＥ ２７ＨＤＢＢ」をブレードとして用いた。切断条件は、ブレード回転数４５，０００ｒｐｍ、切断速度５０ｍｍ／ｓにて行った。切断時のブレードハイトは、ダイシング基材を２０μｍ切り込む設定（８０μｍ）とした。半導体ウェハは１０×１０ｍｍのサイズに切断し、接着フィルム付き半導体チップを得た。

４．チップ積層体の作製
上記方法で作製した各接着フィルム付き半導体チップを、ルネサス東日本セミコンダクタ社製「フレキシブルダイボンダーＤＢ−７３０」を使用して４枚積層し、チップ積層体を得た。

具体的には、ピックアップ用コレットにはマイクロメカニクス社製「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「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／ｓ、突上げ高さ：１０００μｍの条件でピックアップした。このようにしてピックアップしたチップを、温度１２０℃（熱版表面温度）、荷重５Ｎ、時間１秒の条件にて、それぞれ３００μｍずつずらしながら４枚積層し、圧着体を得た。そして、この圧着体を室温（２５℃）から１００℃に、３０分かけて昇温して、その温度で６０分保温した後、さらに１２０℃で６０分保温することで、接着フィルムを硬化させ、ブリード状態評価用のチップ積層体を得た。

５．ブリード状態評価
上記のとおり得られた各チップ積層体のブリード状態を評価した。評価には、フィリップス社製「Ｅ−ＳＥＭ」を用いて行ない、加速電圧１０ｋＶ、倍率２００〜１０００倍で観察した。半導体チップ端部より接着フィルムがはみ出している状態をＡ評価：良好、はみ出さずに内側にへこんでいる状態をＢ評価：不良とした。

比較例１〜４はいずれもブリードが見られず、接着フィルム端部が半導体チップ内側までへこんでいた。

以上の結果から、厚みが３〜３０μｍであり、エポキシ樹脂、硬化剤及び硬化促進剤を含む混合物を含有し、混合物が有する発熱ピークが、１００〜２００℃及び２００〜２５０℃にそれぞれ１箇所以上存在する、本発明の半導体装置用接着フィルムを用いることで、回路保護層の厚みが、回路保護層を含む半導体ウェハ全体の厚みに対して１０〜５０％である半導体ウェハを接着する場合において、チップと配線付き基板、又はチップ同士を接合するときに良好なブリード形状を維持できることが分かった。

以上、本発明によれば、接着フィルムを介して反りが大きい半導体チップを被着体に接合する構造において、接着フィルムの窪み等の形状不具合抑制が可能な半導体装置用接着フィルム、半導体装置の製造方法、及びそれを用いた半導体装置を提供することが可能となる。

１…半導体装置製造用接着シート１、４０…半導体装置用接着フィルム、６０…半導体ウェハ、６５…半導体チップ、８０…接着フィルム付半導体チップ、１００…半導体装置。

Claims (5)

1. 回路保護層の厚みが、該回路保護層を含む半導体ウェハ全体の厚みに対して、１０〜５０％である半導体ウェハを接着するための半導体装置用接着フィルムであって、
   厚みが３〜３０μｍであり、
   エポキシ樹脂、硬化剤及び硬化促進剤を含む混合物を含有し、
   前記混合物は、１００〜２００℃の範囲及び２００〜２５０℃の範囲にそれぞれ１つ又は複数の発熱ピークを有する、半導体装置用接着フィルム。
2. １００〜２００℃の範囲の発熱ピークのうちの最大ピーク値Ａと、２００〜２５０℃の範囲の発熱ピークのうちの最大ピーク値Ｂとの比Ａ／Ｂが０．７５以上である、請求項１に記載の半導体装置用接着フィルム。
3. 請求項１又は２に記載の半導体装置用接着フィルムに貼り付けられた半導体ウェハを切断し、接着フィルム付き半導体チップを得る工程と、
   前記接着フィルム付き半導体チップと配線付き基板又は他の半導体チップとを、前記接着フィルム付き半導体チップの接着フィルムを介して、６０〜１２０℃で加熱圧着して圧着体を得る工程と、
   前記圧着体を加熱し、前記接着フィルムを硬化させる工程と、
   を備える、半導体装置の製造方法。
4. 前記接着フィルムを硬化させる工程が、
   室温から８０〜１２０℃に、１５〜６０分かけて昇温する工程と、
   ８０〜１２０℃の範囲に３０分以上にわたって温度を保持する工程と、
   １５０〜１８０℃の範囲に１０分以上にわたって温度を保持する工程と、
   をこの順序で備える、請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
5. 請求項３又は４に記載の方法により製造された半導体装置。
   
   

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