JP2014011283A - Method for manufacturing semiconductor device and positive photosensitive adhesive composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法及びポジ型感光性接着剤組成物に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device and a positive photosensitive adhesive composition.
半導体装置を製造する方法として、予め接着剤層付きの半導体チップを作製し、これを配線基板や半導体チップ等に積層し接着する方法が知られている。従来、接着剤層付きの半導体チップは、例えば、次のような工程で製造されている。まず、半導体ウエハの表面に半導体素子を形成し、その上に半導体素子を保護する目的で表面保護膜を形成する。次に半導体ウエハの裏面の研削等を行い所定の厚さまで加工した後、半導体ウエハの裏面全面に接着フィルム(ダイアタッチフィルム)を貼り付ける。次に、半導体ウエハを接着フィルムとともにブレード等によりダイシングして個々の半導体チップに個片化する。個片化された各半導体チップは、その後、ピックアップされ、半導体チップ搭載用の配線基板等に積層される。接着フィルムが、半導体チップと半導体チップ搭載用配線基板等との間を固着する役目を持つ(例えば、特許文献1参照。)。 As a method for manufacturing a semiconductor device, a method is known in which a semiconductor chip with an adhesive layer is prepared in advance, and this is laminated and bonded to a wiring board, a semiconductor chip or the like. Conventionally, a semiconductor chip with an adhesive layer is manufactured, for example, by the following process. First, a semiconductor element is formed on the surface of a semiconductor wafer, and a surface protective film is formed thereon for the purpose of protecting the semiconductor element. Next, the back surface of the semiconductor wafer is ground and processed to a predetermined thickness, and then an adhesive film (die attach film) is attached to the entire back surface of the semiconductor wafer. Next, the semiconductor wafer is diced together with an adhesive film with a blade or the like to be separated into individual semiconductor chips. Each separated semiconductor chip is then picked up and stacked on a wiring board or the like for mounting the semiconductor chip. The adhesive film has a role of fixing between the semiconductor chip and the semiconductor chip mounting wiring board (see, for example, Patent Document 1).
上記製造方法では、半導体ウエハと接着フィルムを同時に切断するため、ブレードの目詰まりが発生し、その結果、切断部にチッピング発生したり、接着フィルムの切り屑が半導体チップの表面に付着したりするおそれがある。 In the above manufacturing method, since the semiconductor wafer and the adhesive film are simultaneously cut, the blade is clogged, and as a result, chipping occurs at the cut portion, or chips of the adhesive film adhere to the surface of the semiconductor chip. There is a fear.
また、先ダイシング法と称する方法も開発されている(例えば、特許文献2、3参照。)。この先ダイシング法では、半導体素子及び表面保護膜を形成した半導体ウエハの表面に切断溝を形成(ハーフカットダイシング)した後、半導体ウエハの裏面を切断溝部分まで研削して個々の半導体チップに個片化する。次いで、個片化された半導体チップに接着フィルムを貼り付け、この接着フィルムのみをダイシングする。この方法では、上記方法のようなチッピング等の問題が解消され、半導体ウエハの厚さをより薄くすることができる。
In addition, a method called “first dicing method” has been developed (see, for example,
ところで、近年、半導体装置に対する小型化、高密度実装化の要求はますます強まっており、接着剤層付き半導体チップにおいても一層の薄厚化が求められている。しかしながら、従来の接着剤層付き半導体チップでは、半導体ウエハの素子形成面に形成する表面保護膜と、半導体ウエハの裏面に形成する接着剤層とが必要であるため、その薄厚化には限度がある。特に、接着剤層の形成に用いられている接着フィルムは、さらなる薄厚化が技術的に難しい。また、接着フィルムは高価であるため、これを用いた接着剤層付き半導体チップもコスト高となる問題もある。 Incidentally, in recent years, there has been an increasing demand for miniaturization and high-density mounting of semiconductor devices, and even thinner semiconductor chips with an adhesive layer are required. However, since the conventional semiconductor chip with an adhesive layer requires a surface protective film formed on the element forming surface of the semiconductor wafer and an adhesive layer formed on the back surface of the semiconductor wafer, there is a limit to the thickness reduction. is there. In particular, it is technically difficult to further reduce the thickness of the adhesive film used for forming the adhesive layer. Moreover, since an adhesive film is expensive, the semiconductor chip with an adhesive layer using the adhesive film also has a problem that the cost is high.
本発明は上記従来技術の課題を解決するためになされたもので、接着剤層付き半導体チップを用いる半導体装置の製造方法において、半導体装置のさらなる小型化、薄型化が可能で、かつ製造コストを低減することができる半導体装置の製造方法、及びそのような方法に用いられるポジ型感光性接着剤組成物を提供することにある。 The present invention was made to solve the above-described problems of the prior art, and in a method for manufacturing a semiconductor device using a semiconductor chip with an adhesive layer, the semiconductor device can be further reduced in size and thickness, and the manufacturing cost can be reduced. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can be reduced, and a positive photosensitive adhesive composition used in such a method.
本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、複数のチップ領域とそれらを区画するダイシング領域とを備え、前記複数のチップ領域にそれぞれ半導体素子が形成されている半導体ウエハの表面に、ポジ型感光性接着剤組成物を塗布乾燥してポジ型感光性接着剤組成物層を形成する工程と、前記ポジ型感光性接着剤組成物層を露光及び現像して、所定のパターン形状を有する接着性保護膜を形成する工程と、前記半導体ウエハの表面に、前記接着性保護膜上から前記ダイシング領域に沿って切断溝を形成する工程と、前記半導体ウエハの接着性保護膜形成面に保護テープを貼り付ける工程と、前記半導体ウエハの裏面を研削して、前記半導体ウエハを薄厚化するとともに、前記半導体ウエハを複数の、表面に前記接着性保護膜を有する半導体チップに分割する工程と、前記半導体チップを前記保護テープから剥離する工程と、前記剥離した半導体チップを、前記接着性保護膜を介して直接、被固着体に接着する工程とを具備したことを特徴としている。 A method for manufacturing a semiconductor device according to an aspect of the present invention includes a plurality of chip regions and a dicing region that partitions the chip regions, and a positive electrode is formed on a surface of a semiconductor wafer in which semiconductor elements are respectively formed in the plurality of chip regions. Forming a positive photosensitive adhesive composition layer by applying and drying a positive photosensitive adhesive composition, and exposing and developing the positive photosensitive adhesive composition layer to have a predetermined pattern shape Forming an adhesive protective film; forming a cutting groove on the surface of the semiconductor wafer along the dicing region from the adhesive protective film; and protecting the adhesive protective film forming surface of the semiconductor wafer. A step of affixing a tape, grinding the back surface of the semiconductor wafer to reduce the thickness of the semiconductor wafer, and a semiconductor having a plurality of the semiconductor wafers having the adhesive protective film on the surface Dividing the chip into chips, peeling the semiconductor chip from the protective tape, and bonding the peeled semiconductor chip directly to the adherend through the adhesive protective film. It is a feature.
また、本発明の他の一態様に係るポジ型感光性接着剤組成物は、半導体装置の表面保護膜形成用ポジ型感光性接着剤組成物であって、
(A)下記一般式(1)
で表されるアルカリに可溶なフェノール樹脂、(B)フェノール性水酸基を有する化合物に下記式(2)または(3)
(A) The following general formula (1)
Or (B) a compound having a phenolic hydroxyl group represented by the following formula (2) or (3):
本発明によれば、接着剤層付き半導体チップを用いる半導体装置の製造方法において、半導体装置のさらなる小型化、薄型化が可能で、かつ製造コストも低減することができる。 According to the present invention, in a method for manufacturing a semiconductor device using a semiconductor chip with an adhesive layer, the semiconductor device can be further reduced in size and thickness, and the manufacturing cost can be reduced.
以下、本発明の実施形態を説明する。説明は図面に基づいて行うが、それらの図面は単に図解のために提供されるものであって、本発明はそれらの図面により何ら限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below. The description will be based on the drawings, which are provided for illustration only, and the present invention is not limited to the drawings.
図1〜図8は、本発明の一実施形態による半導体装置の製造工程を示す図で、これらの各図において(a)は概略斜視図、(b)は概略断面図である。また、図9は、本発明の一実施形態を適用して製造された半導体装置を概略的に示す断面図である。 1 to 8 are diagrams showing a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, in which (a) is a schematic perspective view and (b) is a schematic cross-sectional view. FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device manufactured by applying one embodiment of the present invention.
本実施形態においては、まず、図1に示すように、シリコン等からなる半導体ウエハ1の表面に半導体素子を形成する。半導体ウエハ1の表面は、複数のチップ領域Zとそれらを区画するダイシング領域Yを備えており、半導体素子は複数のチップ領域Zのそれぞれに形成されている。後述するように、半導体ウエハ1はダイシング領域Yに沿って切断され、それぞれに半導体素子を備えた半導体チップが作製される。
In this embodiment, first, as shown in FIG. 1, semiconductor elements are formed on the surface of a
次に、図2に示すように、半導体素子が形成された半導体ウエハ1の表面(素子形成面)1a全体に、ポジ型の感光性接着剤組成物を塗布し乾燥させてポジ型感光性接着剤組成物層2aを形成する。図2は、このポジ型感光性接着剤組成物層2aの塗布過程にある半導体ウエハ1を示しており、21は、ポジ型感光性接着剤組成物の塗布装置を示している。ポジ型感光性接着剤組成物層2aは、チップ領域Zに形成された半導体素子を保護するとともに、半導体チップが他の半導体チップ等の支持部材に搭載する際に接着剤として機能するものである。したがって、ポジ型感光性接着剤組成物には、露光・現像によるパターニンングが可能な感光性と、半導体チップと半導体チップ搭載用支持部材と間の接着を可能にする接着性を有するフェノール樹脂等の樹脂組成物が使用される。本発明において用いられるポジ型感光性接着剤組成物については後述する。
Next, as shown in FIG. 2, the positive photosensitive adhesive composition is applied to the entire surface (element forming surface) 1a of the semiconductor wafer 1 on which the semiconductor elements are formed, and dried to form positive photosensitive adhesive. The
ポジ型感光性接着剤組成物を半導体ウエハ1の表面1aに塗布する方法としては、スピンコート法、スプレーコート法、インクジェット法、スクリーン印刷法等を用いることができる。半導体ウエハ1の表面1aに塗布する際のポジ型感光性接着剤組成物の粘度は、塗布方法にもよるが、通常、25℃における粘度が0.1〜10Pa・sであることが、薄く、かつ均一な厚さの層を形成する観点から好ましく、0.3〜3Pa・sであることがより好ましい。ここで、ポジ型感光性接着剤組成物の25℃における粘度は、B型粘度計(JIS K7117−2)で測定した値である。
As a method of applying the positive photosensitive adhesive composition to the surface 1a of the
次に、図3に示すように、ポジ型感光性接着剤組成物層2aを、フォトマスク(図示せず)を用いて露光した後、ポジ型感光性接着剤組成物層2aの種類等に応じた現像液で現像処理することによって、所望のパターン形状を有する接着性保護膜2を形成する。接着性保護膜2は、ダイシング領域Yの他、各チップ領域Zに形成された電極パッド(図示せず)等が露出するように形成される。電極パッドは、半導体チップが搭載される他の半導体チップや配線基板等との電気的接続がなされる部分であり、ダイシング領域Yとともに、電極パッドも露出させる。
Next, as shown in FIG. 3, after exposing the positive photosensitive
ポジ型感光性接着剤組成物層2aの現像に用いる現像液としては、例えば、アルカリ性現像液、有機溶剤等が使用される。アルカリ性現像液としては、例えば、テトラメチルアンモニウムハイドライド(TMAH)水溶液等が挙げられる。有機溶剤としては、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等が挙げられる。現像は、現像液に露光後のポジ型感光性接着剤組成物層2aを接触させることによって行うことができる。現像液にポジ型感光性接着剤組成物層2aを接触させる方法としては、現像液に浸漬させる方法、現像液をスプレーにより吹き付ける方法等が挙げられる。現像液を接触させた後、純水で洗浄することが好ましい。
Examples of the developer used for developing the positive photosensitive
接着性保護膜2は、現像後、さらに、後露光を行って硬化させることが好ましい。後硬化を行うことによって、マウント時のボイドの発生を抑制することができる。また、半導体ウエハの切断工程の前に熱処理(例えば、130℃で1時間)して半硬化状態(Bステージ状態)としてもよい。
The adhesive
次に、図4に示すように、半導体ウエハ1に素子形成面1a側から溝(切断溝)3を形成する。溝3は、接着性保護膜2を形成する際に露出させたダイシング領域Yを、その幅に応じた刃厚を有するダイヤモンドブレード等のブレード23で切削することにより形成される。溝3は、半導体ウエハ1の厚さより浅く、かつ半導体チップの完成時の厚さより深く形成される。すなわち、半導体ウエハ1にハーフカット状態の溝3が形成される。溝3の形成は、ブレード23に限らず、ダイヤモンドスクライバー、レーザ等を用いて行なうことができる。また、反応性ガスエッチングや反応性イオンエッチング(RIE)等の手段を用いることも可能である。
Next, as shown in FIG. 4, grooves (cut grooves) 3 are formed in the
次に、図5に示すように、ハーフカット状態の切断溝3を形成した半導体ウエハ1の表面(素子形成面)1aに、接着性保護膜2を介して保護テープ4を貼り付ける。保護テープ4は、続く研削工程において、半導体ウエハ1の裏面1bを研削する際に、半導体ウエハ1の表面(素子形成面)1aを保護すると共に、半導体ウエハ1を個片化した後の半導体ウエハ1のウエハ形状を維持する役目を有するものである。保護テープ4には、例えば、ポリ塩化ビニル樹脂(PVC)、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリオレフィン樹脂(PO)等の熱可塑性樹脂からなるテープ基材上に、感圧型や光硬化型等の粘着剤からなる粘着剤層を設けた粘着テープ等が使用される。
Next, as shown in FIG. 5, a protective tape 4 is attached to the surface (element forming surface) 1 a of the
保護テープ4が貼り付けられた半導体ウエハ1の裏面1bを、ラッピング定盤25等を用いて機械的に研削する。研削は、半導体ウエハ1の表面(素子形成面)1a側から形成された切断溝3に達するように実施される。これにより、半導体ウエハ1は薄厚化されるとともに、個々の半導体チップ5へ分割(個片化)される。この個片化工程では、ラッピング定盤等25による研削後、さらに、研磨定盤等による研磨及び/またはエッチング装置によるエッチング処理を行ってもよい。エッチングは、ドライエッチング、プラズマエッチング、及びウエットエッチングのいずれであってもよい。また、エッチング処理に代えて、CMP(化学機械研磨)による平坦化処理を行ってもよい。研削後に研磨及び/またはエッチング、あるいは平坦化処理を行うことにより、裏面チッピングを低減することができる。
The back surface 1b of the
次いで、図6に示すように、個片化された半導体チップ5を有し、保護テープ4によってウエハ形状が保持されている半導体ウエハ1の裏面1bに、ピックアップ用の支持シート6を貼り付けた後、図7に示すように、保護テープ4を剥離する。支持シート6には、保護シート4と同様の粘着テープ、例えば、ポリ塩化ビニル樹脂(PVC)、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリオレフィン樹脂(PO)等の熱可塑性樹脂からなるテープ基材上に、感圧型や光硬化型等の粘着剤からなる粘着剤層を設けた粘着テープ等が使用される。
Next, as shown in FIG. 6, a
この後、図8に示すように、半導体チップ5を支持シート6から、吸着コレット27を備えたピックアップ装置によりピックアップする。支持シート6からピックアップされた半導体チップ5は、実装工程へ搬送され、図9に示すように、配線基板や他の半導体チップ等の支持部材7へ搭載される。半導体チップ5を搭載する支持部材7としては、配線基板や他の半導体チップの他、42アロイリードフレーム、銅リードフレーム等のリードフレームが挙げられる。
Thereafter, as shown in FIG. 8, the
半導体チップ5が搭載される支持部材7には、図9に示すように、予め、半導体チップ5を搭載する位置に接着剤層8が設けられている。接着剤層8は、接着剤の塗布や接着剤フィルムの貼り付け等により形成される。この接着剤層8を介して半導体チップ5は支持部材7上に搭載され接着される。半導体チップ5と支持部材7との接着は、接着剤層8が、熱硬化性樹脂からなる場合、接着剤層8を所定の温度に加熱しつつ、吸着コレット27で半導体チップ5を接着剤層8に押圧することにより行われる。
As shown in FIG. 9, the support member 7 on which the
図9の例においては、上記のように支持部材上に搭載され接着された半導体チップ5(以下、第1の半導体チップ5Aという)上に、さらに、第2の半導体チップ5Bが搭載される。第2の半導体チップ5Bは、第1の半導体チップ5Aと同様の工程を経て製造されたもので、半導体ウエハ1の素子形成面に接着性保護膜2が形成されている。第1の半導体チップ5Aと同様、吸着コレット27を備えたピックアップ装置により、第2の半導体チップ5Bを支持した支持フィルム6からピックアップされて、第1の半導体チップ5A上に搭載される。第1の半導体チップ5Aと第2の半導体チップ5Bとの接着は、第1の半導体チップ5Aの表面に形成された接着性保護膜2により行われる。すなわち、第1の半導体チップ5A表面の接着性保護膜2を所定の温度に加熱しつつ、吸着コレット27で第2の半導体チップ5Bを第2の半導体チップ5Bの接着性保護膜2に押圧することにより行われる。
In the example of FIG. 9, the second semiconductor chip 5B is further mounted on the semiconductor chip 5 (hereinafter referred to as the
支持部材7と第1の半導体チップ5Aとを接着する接着剤層8、及び第1の半導体チップ5Aと第2の半導体チップ5Bとを接着する接着性保護膜2、さらに、第2の半導体チップ5Bの表面に形成された接着性保護膜2は、その後、熱処理を行い熱硬化させる。これにより、半導体素子に対する保護効果に優れた硬化膜となる。
An adhesive layer 8 for bonding the support member 7 and the
第2の半導体チップ5Bの第1の半導体チップ5Aへの搭載工程に先立って、第1の半導体チップ5Aの接着性保護膜2に紫外線等の光を照射して、接着性保護膜2の感光性を可及的に消失させておくことが好ましい。これにより、感光性成分に由来する搭載不良(微小ボイドの発生等)を抑制することができる。また、第2の半導体チップ5Bを搭載する際の、第1の半導体チップ5Aの接着性保護膜2中に残存する揮発性成分は、100ppm以下であることが好ましく、50ppm以下であることがより好ましい。このように第1の半導体チップ5Aの接着性保護膜2中の揮発性成分の残存量を100ppm以下とすることで、第1及び第2の半導体チップ5A、5B間の接着信頼性を高めることができる。
Prior to the step of mounting the second semiconductor chip 5B on the
半導体チップの接着工程は、半導体チップの積層数に応じて繰り返し行うことができる。すなわち、図9の例では、半導体チップのピックアップ工程と、半導体チップの接着工程を2回繰り返すことにより、半導体チップ5を2個積層しているが、半導体チップのピックアップ工程と半導体チップの接着工程を3回もしくはそれ以上繰り返すことにより、3個もしくはそれ以上の半導体チップを積層することができる。各半導体ウエハの接着性保護膜の熱硬化のための熱処理は、必要数の半導体チップを積層した後に実施することが好ましい。図示を省略したが、その後、積層した半導体ウエハを支持部材にワイヤボンディング等により電気的に接続し、封止樹脂によってそれらを封止することにより半導体装置が製造される。
The bonding process of the semiconductor chip can be repeated according to the number of stacked semiconductor chips. That is, in the example of FIG. 9, two
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法に好適なポジ型感光性接着剤組成物について説明する。 Next, a positive photosensitive adhesive composition suitable for the method for manufacturing a semiconductor device of this embodiment will be described.
本実施形態に好適なポジ型感光性接着剤組成物は、(A)下記一般式(1)
で表されるアルカリに可溶なフェノール樹脂、(B)フェノール性水酸基を有する化合物に下記式(2)または(3)
Or (B) a compound having a phenolic hydroxyl group represented by the following formula (2) or (3):
(A)成分の上記一般式(1)で表されるアルカリに可溶なフェノール樹脂としては、重量平均分子量が1000〜30000程度のものが好ましく使用される。より好ましくは重量平均分子量が2000〜25000のものが使用され、より一層好ましくは重量平均分子量が2000〜25000のものが使用される。 As the alkali-soluble phenol resin represented by the general formula (1) of the component (A), those having a weight average molecular weight of about 1000 to 30000 are preferably used. More preferably, those having a weight average molecular weight of 2000 to 25000 are used, and still more preferably those having a weight average molecular weight of 2000 to 25000 are used.
(B)成分のナフトキノンジアジド化合物のフェノール性水酸基を有する化合物としては、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、4,4’,4”−トリヒドロキシトリフェニルメタン、α,α,α’−トリス(4−ヒドロキシフェニル)−1−エチル−4−イソプロピルベンゼン等が挙げられる。また、このような化合物とエステル化反応させる上記式(2)で表される化合物は、1,2−ナフトキノン−2−ジアジド−5−スルホン酸ハライドであり、上記式(3)で表される化合物は1,2−ナフトキノン−2−ジアジド−4−スルホン酸ハライドである。 As the compound having a phenolic hydroxyl group of the naphthoquinone diazide compound as component (B), 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, bis (4-hydroxyphenyl) methane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) ) Hexafluoropropane, bis (4-hydroxyphenyl) sulfone, 1,1,1-tris (4-hydroxyphenyl) ethane, 4,4 ′, 4 ″ -trihydroxytriphenylmethane, α, α, α′- And tris (4-hydroxyphenyl) -1-ethyl-4-isopropylbenzene, etc. The compound represented by the above formula (2) to be esterified with such a compound is 1,2-naphthoquinone- 2-diazide-5-sulfonic acid halide, the compound represented by the above formula (3) is 1,2-naphthoquinone-2 Diazide is a 4-sulfonic acid halide.
(B)成分のナフトキノンジアジド化合物は、それ自身はアルカリ溶液に対して難溶性を示す化合物であるが、紫外線等の活性光線による露光でカルボキシル基が生成されることにより、アルカリ溶液に対して易溶になる。 The (B) component naphthoquinonediazide compound itself is a compound that is hardly soluble in an alkaline solution. It becomes melted.
ポジ型感光性接着剤組成物における(B)成分のナフトキノンジアジド化合物の配合量は、(A)成分のアルカリに可溶なフェノール樹脂100質量部に対して、通常、5〜50質量部、好ましくは15〜35質量部である。この(B)成分の配合量を前記範囲とすることにより、ポジ型感光性接着剤組成物層のパターニング性が良好となる。 The blending amount of the naphthoquinone diazide compound as the component (B) in the positive photosensitive adhesive composition is usually 5 to 50 parts by weight, preferably 100 parts by weight of the alkali resin soluble in the component (A). Is 15 to 35 parts by mass. By setting the blending amount of the component (B) in the above range, the patterning property of the positive photosensitive adhesive composition layer becomes good.
(C)成分のエポキシ樹脂としては、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するものであれば特に制限なく使用することができる。具体的には、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等のノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールS型、ビスフェノールAD型等のエポキシ樹脂やこれらの水添加物、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ナフタレン環等の複素環を有する複素環型エポキシ樹脂等が例示される。これらは1種を単独で使用してもよく2種以上を混合して使用してもよい。 (C) As an epoxy resin of a component, if it has 2 or more epoxy groups in 1 molecule, it can be especially used without a restriction | limiting. Specifically, phenol novolac type epoxy resins, cresol novolac type epoxy resins and other novolak type epoxy resins, bisphenol A type, bisphenol F type, bisphenol S type, bisphenol AD type and other epoxy resins and their water additives, glycidyl Examples include ester type epoxy resins, glycidyl amine type epoxy resins, biphenyl type epoxy resins, alicyclic epoxy resins, heterocyclic type epoxy resins having a heterocyclic ring such as a naphthalene ring, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
ポジ型感光性接着剤組成物における(C)成分のエポキシ樹脂の配合量は、(A)成分のアルカリに可溶なフェノール樹脂100質量部に対して、通常、1〜30質量部、好ましくは5〜15質量部である。この(C)成分の配合量を前記範囲とすることにより、感光性と接着性の両特性を発現させることができる。 The compounding amount of the epoxy resin as the component (C) in the positive photosensitive adhesive composition is usually 1 to 30 parts by mass, preferably 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the alkali resin as the component (A), preferably 5 to 15 parts by mass. By setting the blending amount of component (C) within the above range, both photosensitivity and adhesive properties can be exhibited.
(D)成分の溶媒は、上記(A)〜(C)成分を溶解するものであり、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、メチルメトキシプロピオネート等が使用される。これらは1種を単独で使用してもよく2種以上を混合して使用してもよい。 The solvent of component (D) dissolves the above components (A) to (C). For example, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide Γ-butyrolactone, cyclohexanone, cyclopentanone, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, methyl lactate, ethyl lactate, butyl lactate, methyl methoxypropionate and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
ポジ型感光性接着剤組成物における(D)成分の溶媒の配合量は、ポジ型感光性接着剤組成物層の形成方法等によっても異なるが、一般には、B型粘度計(JIS K7117−2)による測定で、25℃における粘度が0.1〜10Pa・sとなるような量が好ましく、0.3〜3Pa・sとなるような量がより好ましい。 The compounding amount of the solvent of component (D) in the positive photosensitive adhesive composition varies depending on the method of forming the positive photosensitive adhesive composition layer, etc., but in general, a B type viscometer (JIS K7117-2) ) Is preferably such that the viscosity at 25 ° C. is 0.1 to 10 Pa · s, more preferably 0.3 to 3 Pa · s.
ポジ型感光性接着剤組成物には、以上の成分の他、主として接着性を高める目的で、シランカップリング剤やチタンカップリング剤等のカップリング剤を含有させてもよい。また、上記エポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂も適宜配合してもよい。これらの熱硬化性樹脂を配合する場合、それらを硬化させるために、硬化剤、硬化促進剤、触媒等の添加剤を適宜加えることができる。さらに、無機充填剤も非導電性のものであれば適宜配合してもよい。 In addition to the above components, the positive photosensitive adhesive composition may contain a coupling agent such as a silane coupling agent or a titanium coupling agent mainly for the purpose of improving adhesiveness. Moreover, you may mix | blend thermosetting resins other than the said epoxy resin suitably. When these thermosetting resins are blended, additives such as a curing agent, a curing accelerator, and a catalyst can be added as appropriate in order to cure them. Further, the inorganic filler may be appropriately blended as long as it is non-conductive.
ポジ型感光性接着剤組成物は、ポジ型感光性接着剤組成物層を露光・現像後、100℃で15分間加熱した後の寸法変化率が10%以下となるものであることが好ましい。ここで、寸法変化率は、ポジ型感光性接着剤組成物を半導体ウエハに塗布し、露光、現像して100μm□のパターンを形成し、このパターンを加熱硬化(100℃、15分間)させ、その前後のパターン寸法を(株)キーエンス製のレーザ顕微鏡を用いて測定し、次式より算出した値である。
寸法変化率(%)
={(加熱硬化後長さ−加熱硬化前長さ)/加熱硬化前長さ}×100
The positive photosensitive adhesive composition preferably has a dimensional change rate of 10% or less after heating and developing the positive photosensitive adhesive composition layer at 100 ° C. for 15 minutes. Here, the dimensional change rate is obtained by applying a positive photosensitive adhesive composition to a semiconductor wafer, exposing and developing to form a 100 μm square pattern, and heating and curing the pattern (100 ° C., 15 minutes), The pattern dimensions before and after the measurement were measured using a laser microscope manufactured by Keyence Corporation, and were calculated from the following formula.
Dimensional change rate (%)
= {(Length after heat-curing-length before heat-curing) / length before heat-curing} × 100
このようなポジ型感光性接着剤組成物を用いて、図2に示すポジ型感光性接着剤組成物層2aを形成する場合、ポジ型感光性接着剤組成物を、半導体ウエハ1の表面(素子形成面)1aに、スピンコート法、スプレーコート法、インクジェット法、スクリーン印刷法等により塗布し、通常80〜150℃、好ましくは100〜130℃で加熱し乾燥させる。乾燥は、ホットプレートやオーブン等を用いて行うことができる。また、このように形成されたポジ型感光性接着剤組成物層2aに、フォトマスクを介して、i線(波長365nm)、g線(波長436nm)等の活性光線を照射し、現像液を用いて活性光線の照射部だけを溶解して現像した後、純水を用いて洗浄を行い、さらに、スピンドライ法等により乾燥させることにより、図3に示すような、パターニングされた接着性保護膜2を形成することができる。
When the positive photosensitive
現像液としては、例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の4級アンモニウム塩類;エチルアミン、n−プロピルアミン、コリン等のアミン系アルカリ水溶液;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム等の無機アルカリ類含有水溶液等が使用される。これらは1種を単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。接着後、パターニングされた接着性保護膜2に対し100〜150℃の熱処理を行うことにより、耐熱性、耐薬品性、電気絶縁性等に優れた硬化膜を形成することができる。
Examples of the developer include quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium hydroxide and tetraethylammonium hydroxide; amine-based alkaline aqueous solutions such as ethylamine, n-propylamine and choline; sodium hydroxide, potassium hydroxide and sodium carbonate. An inorganic alkali-containing aqueous solution or the like is used. These may be used individually by 1 type, and may mix and
ここで、上記ポジ型感光性接着剤組成物層の露光・現像工程、及び接着性保護膜の熱処理工程と、ポジ型感光性接着剤組成物の各成分との関係について説明する。 Here, the relationship between the exposure / development process of the positive photosensitive adhesive composition layer and the heat treatment process of the adhesive protective film and each component of the positive photosensitive adhesive composition will be described.
ポジ型感光性接着剤組成物層に活性光線を照射することによって、(B)成分ナフトキノンジアジド系化合物がアルカリ現像可能な構造へと変化する。次に、アルカリ水溶液(現像液)による現像により、露光部では、(A)成分のアルカリに可溶なフェノール樹脂中のフェノール基が、アルカリ水溶液(現像液)によって溶解すると同時に、(B)成分のナフトキノンジアジド化合物によって溶解が促進される。一方、未露光部は、(A)成分のアルカリに可溶なフェノール樹脂のフェノール基と、(B)成分のナフトキノンジアジド化合物が有するジアゾ基とのアゾカップリングまたは上記フェノール基とスルホン酸基との水素結合によって、アルカリ水溶液(現像液)への溶解が阻害され、未露光部の溶解性が低下する。このように溶解部と不溶部とが形成されることにより、ポジ型パターンが形成される。 By irradiating the positive photosensitive adhesive composition layer with actinic rays, the (B) component naphthoquinonediazide compound is changed into a structure capable of alkali development. Next, by development with an alkaline aqueous solution (developer), in the exposed area, the phenol group in the alkali-soluble phenol resin of component (A) is dissolved by the alkaline aqueous solution (developer), and at the same time component (B) The naphthoquinonediazide compound promotes dissolution. On the other hand, the unexposed part is an azo coupling between the phenol group of the phenol resin soluble in alkali (A) and the diazo group of the naphthoquinone diazide compound (B), or the phenol group and sulfonic acid group. Due to the hydrogen bonding, dissolution in an alkaline aqueous solution (developer) is hindered, and the solubility of the unexposed area is lowered. Thus, a positive pattern is formed by forming a melt | dissolution part and an insoluble part.
また、接着性保護膜に熱処理を施すことによって、(A)成分のフェノール樹脂により(C)成分のエポキシ樹脂の重合が進み、3次元の網目構造形成される結果、耐熱性、耐薬品性、電気絶縁性等に優れた硬化膜が形成される。 In addition, by applying heat treatment to the adhesive protective film, polymerization of the epoxy resin of the component (C) proceeds with the phenol resin of the component (A), and as a result of forming a three-dimensional network structure, heat resistance, chemical resistance, A cured film excellent in electrical insulation and the like is formed.
本実施形態に使用されるポジ型感光性接着剤組成物の具体例と、それを用いて形成した接着性保護膜の特性評価の結果を記載する。
[ポジ型感光性接着剤組成物の調製]
窒素導入管を備えた反応フラスコに、クレゾールノボラック型フェノール樹脂(旭有機材工業(株)製 商品名 EP4020G)30質量部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート52.8質量部を投入し、フェノール樹脂を溶解させた。この溶液を室温(23℃)まで冷却した後、脂環式エポキシ樹脂(ダイセル化学工業(株)製 商品名 セロキサイド2021P)14.9質量部、ナフトキノンジアジド化合物(東洋合成工業(株)製 商品名 4NT−300)1.2質量部を添加し、60分間攪拌して溶解させ、ポジ型感光性接着剤組成物を得た。
Specific examples of the positive photosensitive adhesive composition used in the present embodiment and the results of the characteristic evaluation of the adhesive protective film formed using the positive photosensitive adhesive composition are described.
[Preparation of positive photosensitive adhesive composition]
Into a reaction flask equipped with a nitrogen introduction tube, 30 parts by mass of a cresol novolac type phenolic resin (trade name EP4020G manufactured by Asahi Organic Materials Co., Ltd.) and 52.8 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether acetate are added to dissolve the phenolic resin. I let you. After cooling this solution to room temperature (23 ° C.), 14.9 parts by mass of an alicyclic epoxy resin (trade name Celoxide 2021P, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.), a naphthoquinone diazide compound (trade name, manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.) 4NT-300) 1.2 parts by mass was added and dissolved by stirring for 60 minutes to obtain a positive photosensitive adhesive composition.
[接着性保護膜の形成及び硬化]
得られたポジ型感光性接着剤組成物をスピンコーターにて4インチ(101.6mm)シリコンウエハ上へコートし、ベーク板にて120℃で3分間加熱することによって膜厚6μmの塗膜を形成した。この塗膜にフォトマスクを介して紫外線(波長365nm)を照射し(照射エネルギー200mJ/cm2)、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド2.38質量%水溶液によってパドル現像を行い、純水で洗浄後、スピン乾燥を行うことによって、ウエハ上にポジ型パターンを形成した。その後、ポジ型パターンを形成したウエハを温風循環式乾燥機にセットし、150℃で1時間加熱し硬化させて硬化膜とした。
[Formation and curing of adhesive protective film]
The obtained positive photosensitive adhesive composition was coated on a 4 inch (101.6 mm) silicon wafer with a spin coater and heated at 120 ° C. for 3 minutes on a baking plate to form a coating film having a thickness of 6 μm. Formed. This coating film was irradiated with ultraviolet rays (wavelength 365 nm) through a photomask (irradiation energy 200 mJ / cm 2 ), developed with paddle development with an aqueous solution of 2.38% by mass of tetramethylammonium hydroxide, washed with pure water, spinned A positive pattern was formed on the wafer by drying. Thereafter, the wafer on which the positive pattern was formed was set in a hot air circulation dryer, and heated and cured at 150 ° C. for 1 hour to obtain a cured film.
[接着性保護膜の特性評価]
上記硬化膜についてウエハに対する密着性、機械的特性、耐薬品性を評価したところ、いずれも良好であった。また、上記接着性保護膜の形成とは別に、ポジ型感光性接着剤組成物を半導体ウエハ上に厚さ6μmで塗布し、露光、現像して100μm□のパターンを形成し、このパターンを100℃で15分間加熱し硬化させ、加熱前後の寸法変化率を測定したところ、5%であった。
[Characteristic evaluation of adhesive protective film]
The cured film was evaluated for adhesion to the wafer, mechanical properties, and chemical resistance. In addition to the formation of the adhesive protective film, a positive photosensitive adhesive composition is applied on a semiconductor wafer at a thickness of 6 μm, exposed and developed to form a 100 μm square pattern. It was cured by heating at 0 ° C. for 15 minutes, and the dimensional change rate before and after heating was measured to be 5%.
本実施形態の製造方法によれば、半導体チップの素子形成面に接着剤層を兼ねる表面保護膜である接着性保護膜を形成し、この接着性保護膜を介して直接、被固着体に接着するので、接着剤層と表面保護膜が個別に形成された接着剤層付きの半導体チップを用いて製造する方法に比べ、半導体装置をより小型化、薄型化することができる。また、高価な接着フィルムを使用しないか、使用した場合であっても、その数を減らすことができるので、製造コストを低減することができる。さらに、接着性保護膜を上記したような特定の(A)アルカリに可溶なフェノール樹脂、(B)ナフトキノンジアジド化合物、(C)エポキシ樹脂、及び(D)溶媒を含むポジ型感光性接着剤組成物を使用すると、接着性及び表面保護効果に優れた接着性保護膜を形成することができ、より信頼性の高い半導体装置を製造することができる。 According to the manufacturing method of the present embodiment, an adhesive protective film, which is a surface protective film that also serves as an adhesive layer, is formed on the element forming surface of the semiconductor chip, and directly adhered to the adherend through the adhesive protective film. Therefore, the semiconductor device can be made smaller and thinner than a method of manufacturing using a semiconductor chip with an adhesive layer in which an adhesive layer and a surface protective film are separately formed. Moreover, even if it is a case where an expensive adhesive film is not used or it is used, since the number can be reduced, manufacturing cost can be reduced. Further, a positive photosensitive adhesive comprising a specific (A) alkali-soluble phenol resin, (B) a naphthoquinonediazide compound, (C) an epoxy resin, and (D) a solvent as described above for the adhesive protective film. When the composition is used, an adhesive protective film excellent in adhesiveness and surface protective effect can be formed, and a more reliable semiconductor device can be manufactured.
以上、実施形態を示して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことが可能である。また、上記実施形態には種々の段階の説明が含まれており、開示される複数の構成要件を適宜組み合わせることにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも1つが解決できている場合には、このいくつかの構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。 While the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, the above embodiment includes descriptions of various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, if at least one of the problems described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved even if some of the structural elements are deleted from all the structural elements shown in the embodiment, The configuration from which the configuration requirements are deleted can be extracted as an invention.
1…半導体ウエハ、1a…表面(素子形成面)、1b…裏面、2…接着性保護膜、2a…ポジ型感光性接着剤組成物層、3…切断溝、4…保護フィルム、5…半導体チップ、5A…第1の半導体チップ、5B…第2の半導体チップ、6…支持テープ、7…支持部材、23…ブレード、27…吸着コレット、Z…チップ領域、Y…ダイシング領域。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ポジ型感光性接着剤組成物層を露光及び現像して、所定のパターン形状を有する接着性保護膜を形成する工程と、
前記半導体ウエハの表面に、前記接着性保護膜上から前記ダイシング領域に沿って切断溝を形成する工程と、
前記半導体ウエハの接着性保護膜形成面に保護テープを貼り付ける工程と、
前記半導体ウエハの裏面を研削して、前記半導体ウエハを薄厚化するとともに、前記半導体ウエハを複数の、表面に前記接着性保護膜を有する半導体チップに分割する工程と、
前記半導体チップを前記保護テープから剥離する工程と、
前記剥離した半導体チップを、前記接着性保護膜を介して直接、被固着体に接着する工程と
を具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A positive photosensitive adhesive composition is applied to a surface of a semiconductor wafer having a plurality of chip regions and dicing regions for partitioning the chip regions, and semiconductor elements are formed in the plurality of chip regions, respectively, and then dried. Forming a photosensitive adhesive composition layer;
Exposing and developing the positive photosensitive adhesive composition layer to form an adhesive protective film having a predetermined pattern shape;
Forming a cutting groove on the surface of the semiconductor wafer along the dicing region from the adhesive protective film;
Attaching a protective tape to the adhesive protective film forming surface of the semiconductor wafer;
Grinding the back surface of the semiconductor wafer, thinning the semiconductor wafer, and dividing the semiconductor wafer into a plurality of semiconductor chips having the adhesive protective film on the surface;
Peeling the semiconductor chip from the protective tape;
And a step of adhering the peeled semiconductor chip directly to the adherend through the adhesive protective film.
(A)下記一般式(1)
で表されるアルカリに可溶なフェノール樹脂、
(B)フェノール性水酸基を有する化合物に下記式(2)または(3)
(C)エポキシ樹脂、及び
(D)溶媒
を含有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の半導体装置の製造方法。 The positive photosensitive adhesive composition is
(A) The following general formula (1)
An alkali-soluble phenol resin represented by
(B) A compound having a phenolic hydroxyl group is represented by the following formula (2) or (3)
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising (C) an epoxy resin, and (D) a solvent.
(A)下記一般式(1)
で表されるアルカリに可溶なフェノール樹脂、
(B)フェノール性水酸基を有する化合物に下記式(2)または(3)
(C)エポキシ樹脂、及び
(D)溶媒
を含有することを特徴とするポジ型感光性接着剤組成物。 A positive photosensitive adhesive composition for forming a surface protective film of a semiconductor device,
(A) The following general formula (1)
An alkali-soluble phenol resin represented by
(B) A compound having a phenolic hydroxyl group is represented by the following formula (2) or (3)
A positive photosensitive adhesive composition comprising (C) an epoxy resin, and (D) a solvent.
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