JP2015129227A - 導電性フィルム状接着剤及びフィルム状接着剤付きダイシングテープ - Google Patents
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Abstract
【課題】マイグレーションを抑制可能であり、高信頼性の半導体装置を製造可能な導電性フィルム状接着剤及びフィルム状接着剤付きダイシングテープを提供すること。
【解決手段】本発明は、導電性粒子を含み、脱イオン水滴下法に基づくマイグレーション試験における試験開始からマイグレーション発生までの時間が500秒以上である導電性フィルム状接着剤である。フィルム状接着剤では、塩素イオンの濃度が20ppm以下であることが好ましい。
【選択図】図1
【解決手段】本発明は、導電性粒子を含み、脱イオン水滴下法に基づくマイグレーション試験における試験開始からマイグレーション発生までの時間が500秒以上である導電性フィルム状接着剤である。フィルム状接着剤では、塩素イオンの濃度が20ppm以下であることが好ましい。
【選択図】図1
Description
本発明は、導電性フィルム状接着剤及びフィルム状接着剤付きダイシングテープに関する。
半導体装置の製造において半導体素子を金属リードフレームなどに電気的接続を保ちながら固定する方法(いわゆるダイボンディング法)は、従来の金−シリコン共晶に始まり、半田から導電性の樹脂ペーストによる方法に推移している。
しかしながら、導電性の樹脂ペーストを用いる方法では、樹脂ペーストの厚さが不均一であったり、樹脂ペーストのはみ出しによりパッドが汚染されたりすることがある。そこで樹脂ペーストに代えて、導電性を有するフィルム状の接着剤を用いる技術が提案されている(特許文献1参照)。
導電性のフィルム状の接着剤が、被着体や半導体素子に形成された電極パッドやパターン配線等の電気回路要素と接触すると、電位差による電気分解作用によって接着剤に含まれる成分が接着剤から経時的に染み出すマイグレーションという現象が生じることが判明しており、これが問題視されつつある。近年、半導体装置の薄型化、小型化が進むにつれ、電気回路要素間のピッチが狭小化しており、また、高温高湿下での使用も想定されている状況では、半導体装置の信頼性にマイグレーションが少なからず影響しており、場合によっては電気回路要素間でショートを起こして信頼性が大きく損なわれるおそれがある。
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、マイグレーションを抑制可能であり、高信頼性の半導体装置を製造可能な導電性フィルム状接着剤及びフィルム状接着剤付きダイシングテープを提供することを目的とする。
すなわち、本発明は、導電性粒子を含み、
脱イオン水滴下法に基づくマイグレーション試験における試験開始からマイグレーション発生までの時間が500秒以上である導電性フィルム状接着剤である。
脱イオン水滴下法に基づくマイグレーション試験における試験開始からマイグレーション発生までの時間が500秒以上である導電性フィルム状接着剤である。
当該導電性フィルム状接着剤(以下、単に「フィルム状接着剤」ともいう。)では、脱イオン水滴下法に基づくマイグレーション試験における試験開始からマイグレーション発生までの時間(以下、「マイグレーション発生時間」ともいう。)が500秒以上と極めて長くなっているので、導電性粒子を形成する成分に代表される接着剤成分のマイグレーションを抑制することができ、狭小化された電気回路要素を有する場合でも半導体装置の信頼性を高めることがきる。マイグレーション発生時間が500秒未満であると、接着剤成分のマイグレーションが速やかに進行してしまい、半導体装置の信頼性を低減するおそれがある。なお、マイグレーション試験の手順は実施例の記載による。
当該フィルム状接着剤では、塩素イオンの濃度が20ppm以下であることが好ましい。これにより、塩素イオンによる導電性粒子成分のイオン化を低減してマイグレーションをより高いレベルで防止することができる。
当該フィルム状接着剤は、湿式塗工法により形成されることが好ましい。これにより、従来の塗工プロセスを大きく変更することなく流用することができ、生産効率を向上させることができる。
当該フィルム状接着剤の厚さは5μm以上100μm以下であることが好ましい。厚さの下限を上記範囲とすることで、仮に半導体素子等に反りが生じて半導体素子と被着体との間隔に変動が生じたとしても、十分な接着面積を得ることができる。また、厚さの上限を上記範囲とすることで、フィルム状接着剤の過度のはみ出しを防止して、電極パッド等の周辺要素の汚染を防止することができる。
前記導電性粒子はプレート状導電性粒子を含み、
前記導電性粒子の合計量に対する前記プレート状導電性粒子の量は5重量%以上100重量%以下であることが好ましい。
前記導電性粒子の合計量に対する前記プレート状導電性粒子の量は5重量%以上100重量%以下であることが好ましい。
プレート状導電性粒子(以下、「プレート状粒子」ともいう。)を含む導電性フィルム状接着剤では、プレート状粒子同士が面接触することにより導電パスが形成される。一方、球状導電性粒子(以下、「球状粒子」ともいう。)のみを配合すると、球状粒子同士の点接触により導電パスが形成される。従って、プレート状粒子を含む導電性フィルム状接着剤は、球状粒子のみを含む接着剤に比べて、優れた導電性が得られる。また、プレート状粒子の含有量を上記範囲とすることで、フィルム状接着剤に効率良く導電性を付与することができる。
前記導電性粒子は球状導電性粒子を含み、
前記球状導電性粒子の粒度分布において、0.2μm〜0.8μmの粒径範囲に1つのピーク粒径Aが存在し、3μm〜15μmの粒径範囲に1つのピーク粒径Bが存在し、
前記ピーク粒径Bの前記ピーク粒径Aに対する比が5〜15であることが好ましい。
前記球状導電性粒子の粒度分布において、0.2μm〜0.8μmの粒径範囲に1つのピーク粒径Aが存在し、3μm〜15μmの粒径範囲に1つのピーク粒径Bが存在し、
前記ピーク粒径Bの前記ピーク粒径Aに対する比が5〜15であることが好ましい。
導電性粒子の粒度分布においてピーク粒径A及びピーク粒径Bが存在する導電性フィルム状接着剤では、ピーク粒径Bを有する球状粒子の間(隙間)に、ピーク粒径Aを有する球状粒子が充填されるため、球状粒子同士の接触点が多数形成される。従って、優れた導電性が得られる。
前記導電性フィルム状接着剤中の前記導電性粒子の含有量が30重量%以上95重量%以下であることが好ましい。30重量%以上とすることで、所望の導電性を付与するのに十分な導電パスを形成しやすくなる。一方、95重量%以下であると、フィルム状に形成することが容易となる。また、フィルム状接着剤の金属層に対する密着力の低下を防止することができる。
当該フィルム状接着剤は、硬化性樹脂をさらに含むことが好ましい。これにより、熱硬化後のフィルム状接着剤の熱安定性を向上させることができる。
本発明には、基材及び該基材上に配置された粘着剤層を備えるダイシングテープと、
前記粘着剤層上に配置された当該導電性フィルム状接着剤と
を備えるフィルム状接着剤付きダイシングテープも含まれる。
前記粘着剤層上に配置された当該導電性フィルム状接着剤と
を備えるフィルム状接着剤付きダイシングテープも含まれる。
前記導電性フィルム状接着剤と前記ダイシングテープとを剥離速度:300mm/min、剥離温度:25℃、剥離角度:180°で剥離した際の剥離力が、0.01N/20mm以上3.00N/20mm以下であることが好ましい。上記剥離力を0.01N/20mm以上とすることで、ダイシング時のチップ飛びを防止することができる。一方、上記剥離力を3.00N/20mm以下とすることで、良好なピックアップ性が得られる。
以下に実施形態を掲げ、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。ただし、図の一部又は全部において、説明に不要な部分は省略し、また説明を容易にするために拡大または縮小等して図示した部分がある。
[フィルム状接着剤]
図1に示すように、実施形態1のフィルム状接着剤3の形態は、フィルム状である。フィルム状接着剤3は導電性及び熱硬化性を備える。
図1に示すように、実施形態1のフィルム状接着剤3の形態は、フィルム状である。フィルム状接着剤3は導電性及び熱硬化性を備える。
フィルム状接着剤3は、半導体装置を製造するために使用される。半導体装置の製造方法については、後で詳細に説明する。
フィルム状接着剤3では、脱イオン水滴下法に基づくマイグレーション試験における試験開始からマイグレーション発生までの時間が500秒以上である。マイグレーション発生時間は1000秒以上が好ましく、1500秒以上がより好ましい。マイグレーション発生時間が上記範囲のように極めて長くなっているので、導電性粒子を形成する成分に代表される接着剤成分のマイグレーションを抑制することができる。その結果、狭小化された電気回路要素を有する半導体装置を高温高湿下で用いたとしても、信頼性を高めることがきる。マイグレーション発生時間が500秒未満であると、接着剤成分のマイグレーションが速やかに進行してしまい、半導体装置の信頼性を低減するおそれがある。
フィルム状接着剤3では、塩素イオンの濃度が20ppm以下であることが好ましく、15ppm以下がより好ましく、10ppm以下がさらに好ましい。これにより、塩素イオンによる接着剤成分、特に導電性粒子成分のイオン化を低減してマイグレーションをより高いレベルで防止することができる。
フィルム状接着剤3は、熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。熱可塑性樹脂としては、天然ゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリブタジエン樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、6−ナイロンや6,6−ナイロンなどのポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、PETやPBTなどの飽和ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、又はフッ素樹脂などが挙げられる。これらの熱可塑性樹脂のうち、イオン性不純物が少なく耐熱性が高く、半導体素子の信頼性を確保できるアクリル樹脂が特に好ましい。
アクリル樹脂としては、特に限定されるものではなく、炭素数30以下、特に炭素数4〜18の直鎖若しくは分岐のアルキル基を有するアクリル酸又はメタクリル酸のエステルの1種又は2種以上を成分とする重合体(アクリル共重合体)などが挙げられる。前記アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、イソブチル基、アミル基、イソアミル基、ヘキシル基、へプチル基、シクロヘキシル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、イソノニル基、デシル基、イソデシル基、ウンデシル基、ラウリル基、トリデシル基、テトラデシル基、ステアリル基、オクタデシル基、又はドデシル基などが挙げられる。
また、重合体(アクリル共重合体)を形成する他のモノマーとしては、特に限定されるものではなく、例えばアクリル酸、メタクリル酸、カルボキシエチルアクリレート、カルボキシペンチルアクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸若しくはクロトン酸などの様なカルボキシル基含有モノマー、無水マレイン酸若しくは無水イタコン酸などの様な酸無水物モノマー、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸6−ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸8−ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸10−ヒドロキシデシル、(メタ)アクリル酸12−ヒドロキシラウリル若しくは(4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル)−メチルアクリレートなどの様なヒドロキシル基含有モノマー、スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アクリルアミドプロパンスルホン酸、スルホプロピル(メタ)アクリレート若しくは(メタ)アクリロイルオキシナフタレンスルホン酸などの様なスルホン酸基含有モノマー、又は2−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェートなどの様な燐酸基含有モノマーが挙げられる。
アクリル樹脂のなかでも、重量平均分子量が10万以上のものが好ましく、30万〜300万のものがより好ましく、50万〜200万のものがさらに好ましい。上記数値範囲内であると、接着性及び耐熱性に優れるからである。なお、重量平均分子量は、GPC(ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー)により測定し、ポリスチレン換算により算出された値である。
熱可塑性樹脂のガラス転移温度は、好ましくは−40℃以上、より好ましくは−35℃以上、さらに好ましくは−25℃以上である。−40℃未満であると、フィルム状接着剤3がベタベタになり、ダイシングテープとくっつき過ぎてピックアップ性が悪くなる傾向がある。また、熱可塑性樹脂のガラス転移温度は、好ましくは−5℃以下、より好ましくは−10℃以下、さらに好ましくは−11℃以下である。−10℃を超えると、弾性率が高くなり、40℃程度の低温でフィルム状接着剤3を半導体ウエハに張り付けることが困難になる(低温貼りつき性が低下する)傾向がある。また、熱可塑性樹脂のガラス転移温度が−5℃以下であると、熱硬化温度付近におけるフィルム状接着剤3の流動性を高めることができ、圧力下での加熱によりボイドを消滅させることが容易となる。
本明細書において、熱可塑性樹脂のガラス転移温度は、Fox式により求めた理論値をいう。
フィルム状接着剤3は、熱硬化性樹脂などの硬化性樹脂を含むことが好ましい。これにより、熱安定性を向上できる。
硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、又は熱硬化性ポリイミド樹脂などが挙げられる。特に、半導体素子を腐食させる塩素等のイオン性不純物などの含有が少ないエポキシ樹脂が好ましい。また、エポキシ樹脂の硬化剤としてはフェノール樹脂が好ましい。
エポキシ樹脂としては特に限定されず、例えばビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールS型、臭素化ビスフェノールA型、水添ビスフェノールA型、ビスフェノールAF型、ビフェニル型、ナフタレン型、フルオンレン型、フェノールノボラック型、オルソクレゾールノボラック型、トリスヒドロキシフェニルメタン型、テトラフェニロールエタン型などの二官能エポキシ樹脂や多官能エポキシ樹脂、又はヒダントイン型、トリスグリシジルイソシアヌレート型若しくはグリシジルアミン型などのエポキシ樹脂が用いられる。これらのエポキシ樹脂のうちノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン型樹脂又はテトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂が特に好ましい。これらのエポキシ樹脂は、硬化剤としてのフェノール樹脂との反応性に富み、耐熱性などに優れるからである。
フェノール樹脂は、エポキシ樹脂の硬化剤として作用するものであり、例えば、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、tert−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂などのノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、ポリパラオキシスチレンなどのポリオキシスチレンなどが挙げられる。これらのフェノール樹脂のうち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特に好ましい。半導体装置の接続信頼性を向上させることができるからである。
エポキシ樹脂とフェノール樹脂との配合割合は、例えば、エポキシ樹脂成分中のエポキシ基1当量当たりフェノール樹脂中の水酸基が0.5〜2.0当量になるように配合することが好適である。より好適なのは、0.8〜1.2当量である。即ち、両者の配合割合が前記範囲を外れると、十分な硬化反応が進まず、硬化物の特性が劣化し易くなるからである。
フィルム状接着剤3は、25℃で固形の硬化性樹脂及び25℃で液状の硬化性樹脂を含むことが好ましい。これにより、良好な低温貼りつき性が得られる。
本明細書において、25℃において液状とは、25℃において粘度が5000Pa・s未満であることをいう。一方、25℃において固形とは、25℃において粘度が5000Pa・s以上であることをいう。なお、粘度は、Thermo Scientific社製の型番HAAKE Roto VISCO1を用いて測定できる。
フィルム状接着剤3において、硬化性樹脂の合計量に対する25℃で固形の硬化性樹脂の含有量は、好ましくは10重量%以上、より好ましくは12重量%以上である。10重量%未満であると、フィルム状接着剤3がベタベタになり、ダイシングテープとくっつき過ぎてピックアップ性が悪くなる傾向がある。一方、硬化性樹脂の合計量に対する25℃で固形の硬化性樹脂の含有量は、好ましくは60重量%以下、より好ましくは30重量%以下、さらに好ましくは20重量%以下である。60重量%を越えると、40℃程度の低温でフィルム状接着剤3を半導体ウエハに張り付けることが困難になる(低温貼りつき性が低下する)傾向がある。
フィルム状接着剤3中の熱可塑性樹脂及び硬化性樹脂の合計含有量は、好ましくは5重量%以上、より好ましくは10重量%以上である。5重量%以上であると、フィルムとしての形状を保ちやすい。また、熱可塑性樹脂及び硬化性樹脂の合計含有量は、好ましくは70重量%以下、より好ましくは60重量%以下である。70重量%以下であると、導電性粒子が好適に導電性を発現する。
フィルム状接着剤3において、熱可塑性樹脂の重量/硬化性樹脂の重量が、50/50〜10/90であることが好ましく、40/60〜15/85であることがより好ましい。50/50より、熱可塑性樹脂の比率が多くなると、熱安定性が悪くなる傾向がある。一方、10/90より、熱可塑性樹脂の比率が少なくなると、フィルム化が難しくなる傾向がある。
フィルム状接着剤3は、導電性粒子を含んでいる。これにより、フィルム状接着剤3に導電性を付与できる。導電性粒子としては、金粒子、銀粒子、銅粒子、被覆粒子などが挙げられる。
被覆粒子は、コア粒子及びコア粒子を被覆する被覆膜を備える。コア粒子は、導電性、非導電性のいずれでもよく、例えば、ガラス粒子などを使用できる。被覆膜としては、金を含む膜、銀を含む膜、銅を含む膜などが挙げられる。
導電性粒子の平均粒径は特に限定されないが、フィルム状接着剤3の厚さに対して、0.001倍以上(フィルム状接着剤3の厚さ×0.001以上)が好ましく、0.1倍以上がより好ましい。0.001倍未満であると、導電パスの形成が難しく、導電性が安定しない傾向がある。また、導電性粒子の平均粒径はフィルム状接着剤3の厚さに対して、1倍以下(フィルム状接着剤3の厚さ以下)が好ましく、0.8倍以下がより好ましい。1倍を超えると、チップ割れを起こす危険性がある。なお、導電性粒子の平均粒径は、光度式の粒度分布計(HORIBA製、装置名;LA−910)により求めた値である。
導電性粒子の比重は0.7以上が好ましく、1以上がより好ましい。0.7未満であると、接着剤組成物溶液(ワニス)の作製時に導電性粒子が浮いてしまい、導電性粒子の分散が不均一になるおそれがある。また、導電性粒子の比重は22以下が好ましく、21以下がより好ましい。22を超えると、導電性粒子が沈みやすく、導電性粒子の分散が不均一になるおそれがある。
導電性粒子は、プレート状導電性粒子、球状導電性粒子、針状導電性粒子、フィラメント状導電性粒子などを含んでもよい。なかでも、導電性粒子は、プレート状導電性粒子、球状導電性粒子を含むことが好ましい。
プレート状粒子としては、例えば、アスペクト比が5以上のプレート状の粒子が挙げられる。5以上であると、プレート状粒子同士が面接触し易く、導電パスが容易に形成される。アスペクト比は、好ましくは8以上、より好ましくは10以上である。一方、アスペクト比は、好ましくは10000以下、より好ましくは100以下、さらに好ましくは70以下、特に好ましくは50以下である。
プレート状粒子のアスペクト比は、平均長径の平均厚さに対する比(平均長径/平均厚さ)である。本明細書において、プレート状粒子の平均長径は、フィルム状接着剤3の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察し、ランダムに選んだ100個のプレート状粒子の長径を測定することで得られる平均値である。また、プレート状粒子の平均厚さは、フィルム状接着剤3の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察し、ランダムに選んだ100個のプレート状粒子の厚さを測定することで得られる平均値である。
プレート状粒子の平均長径は、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.0μm以上である。0.5μm以上であると、プレート状粒子の接触確率が高くなり導通が取りやすくなる。一方、プレート状粒子の平均長径は、好ましくは50μm以下、より好ましくは30μm以下である。50μm以下であると、塗布ワニス段階での粒子の沈降が生じ難く、安定な塗布ワニスを作製できる。
導電性粒子の合計量に対するプレート状粒子の含有量は、好ましくは5重量%以上、より好ましくは10重量%以上である。導電性粒子の合計量に対するプレート状粒子の含有量は、100重量%であってもよいが、好ましくは50重量%以下、より好ましくは20重量%以下である。これにより、フィルム状接着剤への導電性の付与が容易となる。
導電性粒子は、球状導電性粒子を含むことが好ましい。
球状粒子の粒度分布において、ピーク粒径A及びピーク粒径Bの少なくとも2つのピーク粒径が存在することが好ましい。例えば、0.2μm〜0.8μmの粒径範囲に1つのピーク粒径Aが存在し、3μm〜15μmの粒径範囲に1つのピーク粒径Bが存在することが好ましい。フィルム状接着剤3では、ピーク粒径Bを有する球状粒子の間に、ピーク粒径Aを有する球状粒子が充填されることにより、球状粒子同士の接触点が多数形成される。従って、優れた導電性が得られる。
ピーク粒径Aが0.2μm以上の粒径範囲に存在すると、球状粒子同士の凝集が発生し難い。ピーク粒径Aは0.5μm以上の粒径範囲に存在することがより好ましい。一方、ピーク粒径Aが0.8μm以下の粒径範囲に存在すると、ピーク粒径Bを有する球状粒子の間に、ピーク粒径Aを有する球状粒子が充填される。ピーク粒径Aは0.75μm以下の粒径範囲に存在することがより好ましい。
ピーク粒径Bが3μm以上の粒径範囲に存在すると、ピーク粒径Bを有する球状粒子の間に、ピーク粒径Aを有する球状粒子が充填される。ピーク粒径Bは3.5μm以上の粒径範囲に存在することがより好ましい。一方、ピーク粒径Bが15μm以下の粒径範囲に存在すると、フィルム状にした際の表面粗さが抑えられ、被着体に対して安定的に接着させることができる。ピーク粒径Bは10μm以下の粒径範囲に存在することがより好ましく、8μm以下の粒径範囲に存在することがさらに好ましく、6μm以下の粒径範囲に存在することが特に好ましい。
ピーク粒径Bのピーク粒径Aに対する比(ピーク粒径B/ピーク粒径A)は、好ましくは5以上、より好ましくは7以上である。5以上であると、ピーク粒径Bを有する球状粒子の間に、ピーク粒径Aを有する球状粒子が充填される。一方、ピーク粒径Bのピーク粒径Aに対する比が、好ましくは15以下、より好ましくは10以下である。15以下であると、球状粒子を高充填できる。
球状粒子の粒度分布において、ピーク粒径A及びピーク粒径B以外のピーク粒径が存在してもよい。
球状粒子の平均粒径は好ましくは1μm以上であり、より好ましくは1.5μm以上である。1μm以上であると、良好な凹凸追従性が得られる。また、球状粒子の平均粒径は好ましくは10μm以下であり、より好ましくは8μm以下、さらに好ましくは5μm以下である。10μm以下であると、フィルム成形性が良好である。なお、球状粒子の粒度分布及び平均粒径は、下記方法で測定できる。
(球状粒子の粒度分布及び平均粒径の測定)
フィルム状接着剤3をるつぼに入れ、強熱してフィルム状接着剤3を灰化させる。得られた灰分を純水中に分散させて10分間超音波処理し、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置(ベックマンコールター社製、「LS 13 320」;湿式法)を用いて粒度分布(体積基準)及び平均粒径を求める。
フィルム状接着剤3をるつぼに入れ、強熱してフィルム状接着剤3を灰化させる。得られた灰分を純水中に分散させて10分間超音波処理し、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置(ベックマンコールター社製、「LS 13 320」;湿式法)を用いて粒度分布(体積基準)及び平均粒径を求める。
導電性粒子の合計量に対する球状粒子の含有量は、好ましくは5重量%以上、より好ましくは80重量%以上、さらに好ましくは90重量%以上、特に好ましくは100重量%である。これにより、球状粒子同士の接触点を増加させて導電性を高めることができる。
フィルム状接着剤3中の導電性粒子の含有量は、好ましくは30重量%以上、より好ましくは40重量%以上、さらに好ましくは60重量%以上、特に好ましくは70重量%以上である。30重量%未満であると、導電パスの形成が難しい傾向がある。また、導電性粒子の含有量は、好ましくは95重量%以下、より好ましくは94重量%以下である。95重量%を超えると、フィルム化が難しい傾向がある。また、密着力が低下する傾向がある。
フィルム状接着剤3は、前記成分以外にも、フィルム製造に一般に使用される配合剤、例えば、架橋剤などを適宜含有してよい。
フィルム状接着剤3は、通常の方法で製造できるが、湿式塗工法が生産性の点で好ましい。例えば、前記各成分を含有する接着剤組成物溶液を作製し、接着剤組成物溶液を基材セパレータ上に所定厚さとなる様に塗布して塗布膜を形成した後、該塗布膜を乾燥させることで、フィルム状接着剤3を製造できる。
接着剤組成物溶液に用いる溶媒としては特に限定されないが、前記各成分を均一に溶解、混練又は分散できる有機溶媒が好ましい。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、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、トルエン、キシレンなどが挙げられる。塗布方法は特に限定されない。溶剤塗工の方法としては、例えば、ダイコーター、グラビアコーター、ロールコーター、リバースコーター、コンマコーター、パイプドクターコーター、スクリーン印刷などが挙げられる。なかでも、塗布厚さの均一性が高いという点から、ダイコーターが好ましい。
基材セパレータとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン、ポリプロピレンや、フッ素系剥離剤、長鎖アルキルアクリレート系剥離剤などの剥離剤により表面コートされたプラスチックフィルムや紙などが使用可能である。接着剤組成物溶液の塗布方法としては、例えば、ロール塗工、スクリーン塗工、グラビア塗工などが挙げられる。また、塗布膜の乾燥条件は特に限定されず、例えば、乾燥温度70〜160℃、乾燥時間1〜5分間で行うことができる。
フィルム状接着剤3の製造方法としては、例えば、前記各成分をミキサーにて混合し、得られた混合物をプレス成形してフィルム状接着剤3を製造する方法なども好適である。ミキサーとしてはプラネタリーミキサーなどが挙げられる。
フィルム状接着剤3の厚さは特に限定されないが、5μm以上が好ましく、15μm以上がより好ましい。5μm未満であると、反りが生じた半導体ウエハや半導体チップと接着しない箇所が発生し、接着面積が不安定となる場合がある。また、フィルム状接着剤3の厚さは100μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましい。100μmを超えると、ダイアタッチの荷重によってフィルム状接着剤3が過度にはみ出し、パッドを汚染する場合がある。
フィルム状接着剤3の表面粗さ(Ra)は、0.1〜5000nmが好ましい。0.1nm未満は、配合上難しい。一方、5000nmを超えると、ダイアタッチ時の被着体への張りつき性が低下するおそれがある。
フィルム状接着剤3の電気抵抗率は低いほど好ましく、例えば、9×10−2Ω・m以下である。9×10−2Ω・m以下であると、導電性がよく、小型・高密度実装に対応できる。一方、電気抵抗率は、好ましくは1×10−6Ω・m以上である。
フィルム状接着剤3の熱伝導率は高いほど好ましく、例えば、0.5W/m・K以上である。0.5W/m・K以上であると、放熱性がよく、小型・高密度実装に対応できる。一方、0.5W/m・K未満であると、放熱性が悪く、熱がたまり、導電性を悪化させるおそれがある。
フィルム状接着剤3の120℃の引張貯蔵弾性率は、好ましくは10MPa以下、より好ましくは5MPa以下である。10MPa以下であると、熱硬化温度付近におけるフィルム状接着剤3の流動性が高く、圧力下での加熱によりボイドを消滅させることが容易である。120℃の引張貯蔵弾性率は、好ましくは0.01MPa以上、より好ましくは0.05MPa以上である。0.01MPa以上であると、フィルム状接着剤3がはみ出し難い。なお、120℃の引張貯蔵弾性率は、以下の方法で測定できる。
(120℃の引張貯蔵弾性率の測定)
フィルム状接着剤3から、縦30mm、幅10mm、厚さ400μmの短冊状の測定片を切り出す。測定片について、固定粘弾性測定装置(RSA−II、レオメトリックサイエンティフィック社製)を用いてチャック幅22.6mm、0℃〜200℃での引張貯蔵弾性率を周波数1Hz、昇温速度10℃/分の条件下にて測定する。
フィルム状接着剤3から、縦30mm、幅10mm、厚さ400μmの短冊状の測定片を切り出す。測定片について、固定粘弾性測定装置(RSA−II、レオメトリックサイエンティフィック社製)を用いてチャック幅22.6mm、0℃〜200℃での引張貯蔵弾性率を周波数1Hz、昇温速度10℃/分の条件下にて測定する。
120℃の引張貯蔵弾性率は、熱可塑性樹脂のガラス転移温度、導電性粒子の配合量などによりコントロールできる。例えば、ガラス転移温度が低い熱可塑性樹脂を配合することで、120℃の引張貯蔵弾性率を低下させることができる。
フィルム状接着剤3は、半導体装置の製造に使用される。なかでも、パワー半導体装置の製造に特に好適に使用できる。具体的には、リードフレームなどの被着体と半導体チップとを接着する(ダイアタッチする)ダイアタッチフィルムとして使用される。被着体としては、リードフレーム、インターポーザ、半導体チップなどが挙げられる。なかでも、リードフレームが好ましい。
フィルム状接着剤3は、フィルム状接着剤付きダイシングテープの形態で使用することが好ましい。この形態で使用すると、フィルム状接着剤付きダイシングテープに貼り付けられた状態の半導体ウエハをハンドリングできるので、半導体ウエハ単体でハンドリングする機会を減らすことができ、ハンドリング性が良好である。従って、近年の薄型の半導体ウエハであっても良好にハンドリングできる。
[フィルム状接着剤付きダイシングテープ]
フィルム状接着剤付きダイシングテープについて説明する。
フィルム状接着剤付きダイシングテープについて説明する。
図2に示すように、フィルム状接着剤付きダイシングテープ10は、ダイシングテープ1、及びダイシングテープ1上に配置されたフィルム状接着剤3を備える。ダイシングテープ1は、基材11及び基材11上に配置された粘着剤層12を備える。フィルム状接着剤3は粘着剤層12上に配置されている。
図3に示すように、フィルム状接着剤付きダイシングテープ10は、ワーク(半導体ウエハ4など)貼り付け部分にのみフィルム状接着剤3を形成した構成であってもよい。
基材11は、フィルム状接着剤付きダイシングテープ10の強度母体となるものであり、紫外線透過性を有するものが好ましい。基材11としては、例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、ランダム共重合ポリプロピレン、ブロック共重合ポリプロピレン、ホモポリプロレン、ポリブテン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル(ランダム、交互)共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−ヘキセン共重合体、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、全芳香族ポリアミド、ポリフェニルスルフイド、アラミド(紙)、ガラス、ガラスクロス、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、セルロース系樹脂、シリコーン樹脂、金属(箔)、紙などが挙げられる。
基材11の表面は、隣接する層との密着性、保持性などを高める為、慣用の表面処理、例えば、クロム酸処理、オゾン暴露、火炎暴露、高圧電撃暴露、イオン化放射線処理などの化学的又は物理的処理、下塗剤(例えば、後述する粘着物質)によるコーティング処理を施すことができる。
基材11の厚さは、特に制限されず適宜に決定できるが、一般的には5〜200μm程度である。
粘着剤層12の形成に用いる粘着剤としては特に制限されず、例えば、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤などの一般的な感圧性接着剤を用いることができる。感圧性接着剤としては、半導体ウエハやガラスなどの汚染をきらう電子部品の超純水やアルコールなどの有機溶剤による清浄洗浄性などの点から、アクリル系ポリマーをベースポリマーとするアクリル系粘着剤が好ましい。
アクリル系ポリマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル(例えば、メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、イソプロピルエステル、ブチルエステル、イソブチルエステル、s−ブチルエステル、t−ブチルエステル、ペンチルエステル、イソペンチルエステル、ヘキシルエステル、ヘプチルエステル、オクチルエステル、2−エチルヘキシルエステル、イソオクチルエステル、ノニルエステル、デシルエステル、イソデシルエステル、ウンデシルエステル、ドデシルエステル、トリデシルエステル、テトラデシルエステル、ヘキサデシルエステル、オクタデシルエステル、エイコシルエステルなどのアルキル基の炭素数1〜30、特に炭素数4〜18の直鎖状又は分岐鎖状のアルキルエステルなど)及び(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステル(例えば、シクロペンチルエステル、シクロヘキシルエステルなど)の1種又は2種以上を単量体成分として用いたアクリル系ポリマーなどが挙げられる。なお、(メタ)アクリル酸エステルとはアクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルをいい、本発明の(メタ)とは全て同様の意味である。
アクリル系ポリマーは、凝集力、耐熱性などの改質を目的として、必要に応じ、前記(メタ)アクリル酸アルキルエステル又はシクロアルキルエステルと共重合可能な他のモノマー成分に対応する単位を含んでいてもよい。この様なモノマー成分として、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、カルボキシエチル(メタ)アクリレート、カルボキシペンチル(メタ)アクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸などのカルボキシル基含有モノマー;無水マレイン酸、無水イタコン酸などの酸無水物モノマー;(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸6−ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸8−ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸10−ヒドロキシデシル、(メタ)アクリル酸12−ヒドロキシラウリル、(4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル)メチル(メタ)アクリレートなどのヒドロキシル基含有モノマー;スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アクリルアミドプロパンスルホン酸、スルホプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルオキシナフタレンスルホン酸などのスルホン酸基含有モノマー;2−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェートなどのリン酸基含有モノマー;アクリルアミド、アクリロニトリルなどが挙げられる。これら共重合可能なモノマー成分は、1種又は2種以上使用できる。これら共重合可能なモノマーの使用量は、全モノマー成分の40重量%以下が好ましい。
さらに、アクリル系ポリマーは、架橋させる為、多官能性モノマーなども、必要に応じて共重合用モノマー成分として含むことができる。この様な多官能性モノマーとして、例えば、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの多官能性モノマーも1種又は2種以上用いることができる。多官能性モノマーの使用量は、粘着特性などの点から、全モノマー成分の30重量%以下が好ましい。
アクリル系ポリマーは、単一モノマー又は2種以上のモノマー混合物を重合に付すことにより得られる。重合は、溶液重合、乳化重合、塊状重合、懸濁重合などの何れの方式で行うこともできる。清浄な被着体への汚染防止などの点から、低分子量物質の含有量が小さいのが好ましい。この点から、アクリル系ポリマーの数平均分子量は、好ましくは30万以上、さらに好ましくは40万〜300万程度である。
また、前記粘着剤には、ベースポリマーであるアクリル系ポリマーなどの数平均分子量を高める為、外部架橋剤を適宜に採用することもできる。外部架橋方法の具体的手段としては、ポリイソシアネート化合物、エポキシ化合物、アジリジン化合物、メラミン系架橋剤などのいわゆる架橋剤を添加し反応させる方法が挙げられる。外部架橋剤を使用する場合、その使用量は、架橋すべきベースポリマーとのバランスにより、さらには、粘着剤としての使用用途によって適宜決定される。一般的には、前記ベースポリマー100重量部に対して、5重量部程度以下、さらには0.1〜5重量部配合するのが好ましい。さらに、粘着剤には、必要により、前記成分のほかに、従来公知の各種の粘着付与剤、老化防止剤などの添加剤を用いてもよい。
粘着剤層12は放射線硬化型粘着剤により形成することができる。放射線硬化型粘着剤は、紫外線などの放射線の照射により架橋度を増大させてその粘着力を容易に低下させることができる。
図2に示す粘着剤層12のワーク貼り付け部分に対応する部分12aのみを放射線照射することにより他の部分12bとの粘着力の差を設けることができる。この場合、未硬化の放射線硬化型粘着剤により形成されている前記部分12bはフィルム状接着剤3と粘着し、ダイシングする際の保持力を確保できる。
また、図3に示すフィルム状接着剤3に合わせて放射線硬化型の粘着剤層12を硬化させることにより、粘着力が著しく低下した前記部分12aを形成できる。この場合、未硬化の放射線硬化型粘着剤により形成されている前記部分12bにウエハリングを固定できる。
つまり、粘着剤層12を放射線硬化型粘着剤により形成する場合には、粘着剤層12における前記部分12aの粘着力<その他の部分12bの粘着力、となるように前記部分12aを放射線照射することが好ましい。
放射線硬化型粘着剤は、炭素−炭素二重結合などの放射線硬化性の官能基を有し、かつ粘着性を示すものを特に制限なく使用することができる。放射線硬化型粘着剤としては、例えば、前記アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤などの一般的な感圧性粘着剤に、放射線硬化性のモノマー成分やオリゴマー成分を配合した添加型の放射線硬化型粘着剤を例示できる。
配合する放射線硬化性のモノマー成分としては、例えば、ウレタンオリゴマー、ウレタン(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリストールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリストールモノヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。また放射線硬化性のオリゴマー成分はウレタン系、ポリエーテル系、ポリエステル系、ポリカーボネート系、ポリブタジエン系など種々のオリゴマーがあげられ、その分子量が100〜30000程度の範囲のものが適当である。放射線硬化性のモノマー成分やオリゴマー成分の配合量は、前記粘着剤層の種類に応じて、粘着剤層の粘着力を低下できる量を、適宜に決定することができる。一般的には、粘着剤を構成するアクリル系ポリマーなどのベースポリマー100重量部に対して、例えば5〜500重量部、好ましくは40〜150重量部程度である。
また、放射線硬化型粘着剤としては、前記説明した添加型の放射線硬化型粘着剤のほかに、ベースポリマーとして、炭素−炭素二重結合をポリマー側鎖又は主鎖中もしくは主鎖末端に有するものを用いた内在型の放射線硬化型粘着剤が挙げられる。内在型の放射線硬化型粘着剤は、低分子成分であるオリゴマー成分などを含有する必要がなく、又は多くは含まない為、経時的にオリゴマー成分などが粘着剤在中を移動することなく、安定した層構造の粘着剤層を形成することができる為好ましい。
前記炭素−炭素二重結合を有するベースポリマーは、炭素−炭素二重結合を有し、かつ粘着性を有するものを特に制限なく使用できる。この様なベースポリマーとしては、アクリル系ポリマーを基本骨格とするものが好ましい。アクリル系ポリマーの基本骨格としては、前記例示したアクリル系ポリマーが挙げられる。
前記アクリル系ポリマーへの炭素−炭素二重結合の導入法は特に制限されず、様々な方法を採用できるが、炭素−炭素二重結合はポリマー側鎖に導入するのが分子設計が容易である。例えば、予め、アクリル系ポリマーに官能基を有するモノマーを共重合した後、この官能基と反応しうる官能基及び炭素−炭素二重結合を有する化合物を、炭素−炭素二重結合の放射線硬化性を維持したまま縮合又は付加反応させる方法が挙げられる。
これら官能基の組合せの例としては、カルボン酸基とエポキシ基、カルボン酸基とアジリジル基、ヒドロキシル基とイソシアネート基などが挙げられる。これら官能基の組合せのなかでも反応追跡の容易さから、ヒドロキシル基とイソシアネート基との組合せが好適である。また、これら官能基の組み合わせにより、前記炭素−炭素二重結合を有するアクリル系ポリマーを生成するような組合せであれば、官能基はアクリル系ポリマーと前記化合物のいずれの側にあってもよいが、前記の好ましい組み合わせでは、アクリル系ポリマーがヒドロキシル基を有し、前記化合物がイソシアネート基を有する場合が好適である。この場合、炭素−炭素二重結合を有するイソシアネート化合物としては、例えば、メタクリロイルイソシアネート、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート、m−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネートなどが挙げられる。また、アクリル系ポリマーとしては、前記例示のヒドロキシ基含有モノマーや2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、ジエチレングルコールモノビニルエーテルのエーテル系化合物などを共重合したものが用いられる。
前記内在型の放射線硬化型粘着剤は、前記炭素−炭素二重結合を有するベースポリマー(特にアクリル系ポリマー)を単独で使用することができるが、特性を悪化させない程度に前記放射線硬化性のモノマー成分やオリゴマー成分を配合することもできる。放射線硬化性のオリゴマー成分などは、通常ベースポリマー100重量部に対して30重量部の範囲内であり、好ましくは0〜10重量部の範囲である。
前記放射線硬化型粘着剤には、紫外線などにより硬化させる場合には光重合開始剤を含有させる。光重合開始剤としては、例えば、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、α−ヒドロキシ−α,α’−ジメチルアセトフェノン、2−メチル−2−ヒドロキシプロピオフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンなどのα−ケトール系化合物;メトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフエノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)−フェニル]−2−モルホリノプロパン−1などのアセトフェノン系化合物;ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、アニソインメチルエーテルなどのベンゾインエーテル系化合物;ベンジルジメチルケタールなどのケタール系化合物;2−ナフタレンスルホニルクロリドなどの芳香族スルホニルクロリド系化合物;1−フェノン−1,1―プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシムなどの光活性オキシム系化合物;ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、3,3’−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノンなどのベンゾフェノン系化合物;チオキサンソン、2−クロロチオキサンソン、2−メチルチオキサンソン、2,4−ジメチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、2,4−ジクロロチオキサンソン、2,4−ジエチルチオキサンソン、2,4−ジイソプロピルチオキサンソンなどのチオキサンソン系化合物;カンファーキノン;ハロゲン化ケトン;アシルホスフィノキシド;アシルホスフォナートなどが挙げられる。光重合開始剤の配合量は、粘着剤を構成するアクリル系ポリマーなどのベースポリマー100重量部に対して、例えば0.05〜20重量部程度である。
また放射線硬化型粘着剤としては、例えば、特開昭60−196956号公報に開示されている、不飽和結合を2個以上有する付加重合性化合物、エポキシ基を有するアルコキシシランなどの光重合性化合物と、カルボニル化合物、有機硫黄化合物、過酸化物、アミン、オニウム塩系化合物などの光重合開始剤とを含有するゴム系粘着剤やアクリル系粘着剤などが挙げられる。
前記放射線硬化型の粘着剤層12中には、必要に応じて、放射線照射により着色する化合物を含有させることもできる。放射線照射により、着色する化合物を粘着剤層12に含ませることによって、放射線照射された部分のみを着色することができる。放射線照射により着色する化合物は、放射線照射前には無色又は淡色であるが、放射線照射により有色となる化合物であり、例えば、ロイコ染料などが挙げられる。放射線照射により着色する化合物の使用割合は、適宜設定できる。
粘着剤層12の厚さは、特に限定されないが、チップ切断面の欠け防止やフィルム状接着剤3の固定保持の両立性などの点よりは、1〜50μm程度であるのが好ましい。好ましくは2〜30μm、さらには5〜25μmが好ましい。
フィルム状接着剤付きダイシングテープ10のフィルム状接着剤3は、セパレータにより保護されていることが好ましい(図示せず)。セパレータは、実用に供するまでフィルム状接着剤3を保護する保護材としての機能を有している。セパレータはフィルム状接着剤3上にワークを貼着する際に剥がされる。セパレータとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン、ポリプロピレンや、フッ素系剥離剤、長鎖アルキルアクリレート系剥離剤などの剥離剤により表面コートされたプラスチックフィルムや紙なども使用可能である。
フィルム状接着剤付きダイシングテープ10は、通常の方法で製造できる。例えば、ダイシングテープ1の粘着剤層12とフィルム状接着剤3とを貼り合わせることで、フィルム状接着剤付きダイシングテープ10を製造できる。
剥離温度25℃、剥離速度300mm/min、剥離角度180°の条件下で、フィルム状接着剤3をダイシングテープ1から引き剥がしたときの剥離力(最大荷重)が0.01N/20mm以上3.00N/20mm以下であることが好ましい。0.01N/20mm未満であると、ダイシング時にチップ飛びが発生するおそれがある。一方、3.00N/20mmを超えると、ピックアップが困難になる傾向がある。
[半導体装置の製造方法]
半導体装置の製造方法について説明する。
半導体装置の製造方法について説明する。
図4に示すように、半導体ウエハ4にフィルム状接着剤付きダイシングテープ10を圧着する。半導体ウエハ4としては、シリコンウエハ、シリコンカーバイドウエハ、化合物半導体ウエハなどが挙げられる。化合物半導体ウエハとしては、窒化ガリウムウエハなどが挙げられる。
圧着方法としては、例えば、圧着ロールなどの押圧手段により押圧する方法などが挙げられる。
圧着温度(貼り付け温度)は、35℃以上が好ましく、37℃以上がより好ましい。圧着温度の上限は低い方が好ましく、好ましくは50℃以下、より好ましくは45℃以下である。低温で圧着することにより、半導体ウエハ4への熱影響を防止することが可能で、半導体ウエハ4の反りを抑制できる。
また、圧力は、1×105Pa〜1×107Paであることが好ましく、2×105Pa〜8×106Paであることがより好ましい。
次に、図5に示すように、半導体ウエハ4のダイシングを行う。つまり、半導体ウエハ4を所定のサイズに切断して個片化し、半導体チップ5を切り出す。ダイシングは、常法に従い行われる。また、本工程では、例えばフィルム状接着剤付きダイシングテープ10まで切込みを行なうフルカットと呼ばれる切断方式などを採用できる。本工程で用いるダイシング装置としては特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。また、半導体ウエハ4は、フィルム状接着剤付きダイシングテープ10により接着固定されているので、チップ欠けやチップ飛びを抑制できると共に、半導体ウエハ4の破損も抑制できる。
フィルム状接着剤付きダイシングテープ10に接着固定された半導体チップ5を剥離する為に、半導体チップ5のピックアップを行う。ピックアップの方法としては特に限定されず、従来公知の種々の方法を採用できる。例えば、個々の半導体チップ5をフィルム状接着剤付きダイシングテープ10側からニードルによって突き上げ、突き上げられた半導体チップ5をピックアップ装置によってピックアップする方法などが挙げられる。
ここでピックアップは、粘着剤層12が紫外線硬化型である場合、該粘着剤層12に紫外線を照射した後に行う。これにより、粘着剤層12のフィルム状接着剤3に対する粘着力が低下し、半導体チップ5の剥離が容易になる。その結果、半導体チップ5を損傷させることなくピックアップが可能となる。紫外線照射の際の照射強度、照射時間などの条件は特に限定されず、適宜必要に応じて設定すればよい。
図6に示すように、ピックアップした半導体チップ5を、フィルム状接着剤3を介して被着体6に接着固定して、半導体チップ付き被着体61を得る。半導体チップ付き被着体61は、被着体6、被着体6上に配置されたフィルム状接着剤3、及びフィルム状接着剤3上に配置された半導体チップ5を備える。
ダイアタッチ温度は、好ましくは80℃以上、より好ましくは90℃以上である。また、ダイアタッチ温度は、好ましくは150℃以下、より好ましくは130℃以下である。150℃以下とすることにより、ダイアタッチ後の反りの発生を防止できる。
続いて、半導体チップ付き被着体61を加圧下で加熱することによりフィルム状接着剤3を熱硬化させて、半導体チップ5と被着体6とを固着させる。加圧下でフィルム状接着剤3を熱硬化させることにより、フィルム状接着剤3と被着体6との間に存在するボイドを消滅させることが可能で、フィルム状接着剤3が被着体6と接触する面積を確保できる。
加圧下で加熱する方法としては、例えば、不活性ガスが充填されたチャンバー内に配置された半導体チップ付き被着体61を加熱する方法などが挙げられる。
加圧雰囲気の圧力は、好ましくは0.5kg/cm2(4.9×10−2MPa)以上、より好ましくは1kg/cm2(9.8×10−2MPa)以上、さらに好ましくは5kg/cm2(4.9×10−1MPa)以上である。0.5kg/cm2以上であると、フィルム状接着剤3と被着体6との間に存在するボイドを容易に消滅させることができる。加圧雰囲気の圧力は、好ましくは20kg/cm2(1.96MPa)以下、より好ましくは18kg/cm2(1.77MPa)以下、さらに好ましくは15kg/cm2(1.47MPa)以下である。20kg/cm2以下であると、過度な加圧によるフィルム状接着剤3のはみ出しを抑制できる。
加圧下で加熱する際の加熱温度は、好ましくは80℃以上、より好ましくは100℃以上、さらに好ましくは120℃以上、特に好ましくは170℃以上である。80℃以上であると、フィルム状接着剤3を適度な硬さとすることが可能で、加圧キュアによりボイドを効果的に消失させることができる。加熱温度は、好ましくは260℃以下、より好ましくは200℃以下、より好ましくは180℃以下である。260℃以下であると、硬化前のフィルム状接着剤3の分解を防ぐことができる。
加熱時間は、好ましくは0.1時間以上、より好ましくは0.2時間以上、さらに好ましくは0.5時間以上である。0.1時間以上であると、加圧の効果を充分に得ることができる。加熱時間は、好ましくは24時間以下、より好ましくは3時間以下、さらに好ましくは1時間以下である。
次に、被着体6の端子部(インナーリード)の先端と半導体チップ5上の電極パッド(図示しない)とをボンディングワイヤー7で電気的に接続するワイヤーボンディング工程を行う。ボンディングワイヤー7としては、例えば金線、アルミニウム線又は銅線などが用いられる。ワイヤーボンディングを行う際の温度は、好ましくは80℃以上、より好ましくは120℃以上であり、該温度は、好ましくは250℃以下、より好ましくは175℃以下である。また、その加熱時間は数秒〜数分間(例えば、1秒〜1分間)行われる。結線は、前記温度範囲内となる様に加熱された状態で、超音波による振動エネルギーと印加加圧による圧着エネルギーの併用により行われる。
続いて、封止樹脂8により半導体チップ5を封止する封止工程を行う。本工程は、被着体6に搭載された半導体チップ5やボンディングワイヤー7を保護する為に行われる。本工程は、封止用の樹脂を金型で成型することにより行う。封止樹脂8としては、例えばエポキシ系の樹脂を使用する。樹脂封止の際の加熱温度は、好ましくは165℃以上、より好ましくは170℃以上であり、該加熱温度は、好ましくは185℃以下、より好ましくは180℃以下である。
必要に応じて、封止物をさらに加熱をしてもよい(後硬化工程)。これにより、封止工程で硬化不足の封止樹脂8を完全に硬化できる。加熱温度は適宜設定できる。
以上のとおり、実施形態1では、フィルム状接着剤3を介して、半導体チップ5を被着体6上にダイボンドする工程と、半導体チップ5を被着体6上にダイボンドする工程の後に、フィルム状接着剤3を加圧下で加熱することにより熱硬化させる工程とを含む方法により、半導体装置を製造する。
より具体的には、実施形態1の方法は、フィルム状接着剤付きダイシングテープ10のフィルム状接着剤3上に半導体ウエハ4を配置する工程と、フィルム状接着剤3上に配置された半導体ウエハ4をダイシングして半導体チップ5を形成する工程と、半導体チップ5をフィルム状接着剤3とともにピックアップする工程と、フィルム状接着剤3を介して、半導体チップ5を被着体6上にダイボンドする工程と、半導体チップ5を被着体6上にダイボンドする工程の後に、フィルム状接着剤3を加圧下で加熱することにより熱硬化させる工程とを含む。
以下、本発明に関し実施例を用いて詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
[導電性フィルム状接着剤の作製]
(実施例1〜3)
表1に記載の配合比に従い、表1に記載の各成分及び溶媒(メチルエチルケトン)を、ハイブリッドミキサー(キーエンス製 HM−500)の攪拌釜に入れ、攪拌モード、3分で攪拌・混合した。得られたワニスを、離型処理フィルム(三菱樹脂(株)製のMRA50)にダイコーターにて塗布した後,乾燥させて、厚さ30μmの導電性フィルム状接着剤を作製した。
(実施例1〜3)
表1に記載の配合比に従い、表1に記載の各成分及び溶媒(メチルエチルケトン)を、ハイブリッドミキサー(キーエンス製 HM−500)の攪拌釜に入れ、攪拌モード、3分で攪拌・混合した。得られたワニスを、離型処理フィルム(三菱樹脂(株)製のMRA50)にダイコーターにて塗布した後,乾燥させて、厚さ30μmの導電性フィルム状接着剤を作製した。
なお、表中の成分の詳細は以下のとおりである。
(アクリル樹脂)
テイサンレジンSG−70L:ナガセケムテックス(株)製のテイサンレジンSG−70L(アクリル樹脂、Mw:90万)
(エポキシ樹脂)
EPICLON EXA−4850−150:DIC(株)製のEPICLON EXA−4850−150(ビスフェノール型骨格を持つエポキシ樹脂、エポキシ当量450)
EPICLON HP−4032D:DIC(株)製のEPICLON HP−4032D(ナフタレン型骨格を持つエポキシ樹脂、エポキシ当量136〜148)
EPPN−501HY:日本化薬(株)のEPPN−501HY(多官能型骨格を持つエポキシ樹脂、エポキシ当量163〜175)
(フェノール樹脂)
MEH−7851SS:明和化成(株)製のMEH−7851SS(フェノール樹脂、水酸基当量201〜205)
MEH−7851−4H:明和化成(株)製のMEH−7851−4H(フェノール樹脂、水酸基当量235〜245)
MEH−8000H:明和化成(株)製のMEH−8000H(フェノール樹脂、水酸基当量139〜143)
(熱硬化触媒)
TPP−K:北興化学(株)のTPP−K(リン系の触媒)
(導電性粒子)
1200YP:三井金属鉱業(株)製の1200YP(フレーク状銅粉、平均粒径3.5μm、比重8.9)
EHD:三井金属鉱業(株)製のEHD(銀粉、平均粒径0.7μm、比重10.5)
(アクリル樹脂)
テイサンレジンSG−70L:ナガセケムテックス(株)製のテイサンレジンSG−70L(アクリル樹脂、Mw:90万)
(エポキシ樹脂)
EPICLON EXA−4850−150:DIC(株)製のEPICLON EXA−4850−150(ビスフェノール型骨格を持つエポキシ樹脂、エポキシ当量450)
EPICLON HP−4032D:DIC(株)製のEPICLON HP−4032D(ナフタレン型骨格を持つエポキシ樹脂、エポキシ当量136〜148)
EPPN−501HY:日本化薬(株)のEPPN−501HY(多官能型骨格を持つエポキシ樹脂、エポキシ当量163〜175)
(フェノール樹脂)
MEH−7851SS:明和化成(株)製のMEH−7851SS(フェノール樹脂、水酸基当量201〜205)
MEH−7851−4H:明和化成(株)製のMEH−7851−4H(フェノール樹脂、水酸基当量235〜245)
MEH−8000H:明和化成(株)製のMEH−8000H(フェノール樹脂、水酸基当量139〜143)
(熱硬化触媒)
TPP−K:北興化学(株)のTPP−K(リン系の触媒)
(導電性粒子)
1200YP:三井金属鉱業(株)製の1200YP(フレーク状銅粉、平均粒径3.5μm、比重8.9)
EHD:三井金属鉱業(株)製のEHD(銀粉、平均粒径0.7μm、比重10.5)
[評価]
得られたフィルム状接着剤について、以下の各評価を行った。結果を表1に示す。
得られたフィルム状接着剤について、以下の各評価を行った。結果を表1に示す。
[マイグレーション試験]
マイグレーション試験は、図8に示すマイグレーション試験装置100を用いて行った。まず、ガラスエポキシ基板101を用意した。次に、ガラスエポキシ基板101上に、幅1mm、長さ50mm、厚さ30μmの導電性フィルム状接着剤3を2枚、0.5mmの間隔をあけて貼り合わせた。その後、2枚の導電性フィルム状接着剤3を140℃で1時間加熱し、さらに200℃で2時間加熱することにより熱硬化させた。続いて、導電性フィルム状接着剤3の端部同士間に電流計を備える直流電源回路を接続した。導電性フィルム状接着剤3間を満たすように3μLの脱イオン水102(0.1μS/cm)を滴下した後、電源(電圧2V)をONにし、電流計の変化を観察した。マイグレーションが生じた場合、導電性フィルム状接着剤3間の導通が達成されて、電流計の電流値が急激に上昇する。電源をONにした時点を試験開始時とし、電流値の急激な上昇が認められた時点をマイグレーション発生時として、試験開始からマイグレーション発生までの時間経過が500秒以上であった場合を「○」、500秒未満であった場合を「×」として評価した。
マイグレーション試験は、図8に示すマイグレーション試験装置100を用いて行った。まず、ガラスエポキシ基板101を用意した。次に、ガラスエポキシ基板101上に、幅1mm、長さ50mm、厚さ30μmの導電性フィルム状接着剤3を2枚、0.5mmの間隔をあけて貼り合わせた。その後、2枚の導電性フィルム状接着剤3を140℃で1時間加熱し、さらに200℃で2時間加熱することにより熱硬化させた。続いて、導電性フィルム状接着剤3の端部同士間に電流計を備える直流電源回路を接続した。導電性フィルム状接着剤3間を満たすように3μLの脱イオン水102(0.1μS/cm)を滴下した後、電源(電圧2V)をONにし、電流計の変化を観察した。マイグレーションが生じた場合、導電性フィルム状接着剤3間の導通が達成されて、電流計の電流値が急激に上昇する。電源をONにした時点を試験開始時とし、電流値の急激な上昇が認められた時点をマイグレーション発生時として、試験開始からマイグレーション発生までの時間経過が500秒以上であった場合を「○」、500秒未満であった場合を「×」として評価した。
[塩素イオン量測定]
作製した導電性フィルム状接着剤を175℃で1時間加熱し熱硬化させた。硬化したフィルム状接着剤を純水50mLに入れて密閉し、121℃で20時間塩素イオンを抽出させた。抽出液を下記条件のイオンクロマトグラム(DIONEX社製 ICS−3000)にて測定し、塩素量分析を行い、塩素イオン量が20ppm以下であった場合を「○」、20ppmを超えた場合を「×」として評価した。
作製した導電性フィルム状接着剤を175℃で1時間加熱し熱硬化させた。硬化したフィルム状接着剤を純水50mLに入れて密閉し、121℃で20時間塩素イオンを抽出させた。抽出液を下記条件のイオンクロマトグラム(DIONEX社製 ICS−3000)にて測定し、塩素量分析を行い、塩素イオン量が20ppm以下であった場合を「○」、20ppmを超えた場合を「×」として評価した。
(測定条件)
条件:アニオン
分離カラム:Ion Pac AS18 (4mm×250mm)
ガードカラム:Ion Pac AG18 (4mm×50mm)
除去システム:ASRS−300(エクスターナルモード)
検出器:電気伝導度検出器
溶離液:KOH水溶液(溶離液ジェネレーターEG40を使用)
溶離液流量:1.0mL/min
条件:アニオン
分離カラム:Ion Pac AS18 (4mm×250mm)
ガードカラム:Ion Pac AG18 (4mm×50mm)
除去システム:ASRS−300(エクスターナルモード)
検出器:電気伝導度検出器
溶離液:KOH水溶液(溶離液ジェネレーターEG40を使用)
溶離液流量:1.0mL/min
実施例の導電性フィルム状接着剤はマイグレーション試験及び塩素イオン量測定のいずれも良好な結果であり、この導電性フィルム状接着剤により高信頼性の半導体装置を製造可能なことが分かった。
10 フィルム状接着剤付きダイシングテープ
1 ダイシングテープ
11 基材
12 粘着剤層
3 フィルム状接着剤
4 半導体ウエハ
5 半導体チップ
6 被着体
61 半導体チップ付き被着体
7 ボンディングワイヤー
8 封止樹脂
1 ダイシングテープ
11 基材
12 粘着剤層
3 フィルム状接着剤
4 半導体ウエハ
5 半導体チップ
6 被着体
61 半導体チップ付き被着体
7 ボンディングワイヤー
8 封止樹脂
Claims (10)
- 導電性粒子を含み、
脱イオン水滴下法に基づくマイグレーション試験における試験開始からマイグレーション発生までの時間が500秒以上である導電性フィルム状接着剤。 - 塩素イオンの濃度が20ppm以下である請求項1に記載の導電性フィルム状接着剤。
- 湿式塗工法により形成される請求項1又は2に記載の導電性フィルム状接着剤。
- 厚さが5μm以上100μm以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性フィルム状接着フィルム。
- 前記導電性粒子はプレート状導電性粒子を含み、
前記導電性粒子の合計量に対する前記プレート状導電性粒子の量は5重量%以上100重量%以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載の導電性フィルム状接着剤。 - 前記導電性粒子は球状導電性粒子を含み、
前記球状導電性粒子の粒度分布において、0.2μm〜0.8μmの粒径範囲に1つのピーク粒径Aが存在し、3μm〜15μmの粒径範囲に1つのピーク粒径Bが存在し、
前記ピーク粒径Bの前記ピーク粒径Aに対する比が5〜15である請求項1〜4のいずれか1項に記載の導電性フィルム状接着剤。 - 前記導電性フィルム状接着剤中の前記導電性粒子の含有量が30重量%以上95重量%以下である請求項1〜6のいずれか1項に記載の導電性フィルム状接着剤。
- 硬化性樹脂をさらに含む請求項1〜7のいずれか1項に記載の導電性フィルム状接着剤。
- 基材及び該基材上に配置された粘着剤層を備えるダイシングテープと、
前記粘着剤層上に配置された請求項1〜8のいずれか1項に記載の導電性フィルム状接着剤と
を備えるフィルム状接着剤付きダイシングテープ。 - 前記導電性フィルム状接着剤と前記ダイシングテープとを剥離速度:300mm/min、剥離温度:25℃、剥離角度:180°で剥離した際の剥離力が、0.01N/20mm以上3.00N/20mm以下である請求項9に記載のフィルム状接着剤付きダイシングテープ。
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