JP2015195267A - ダイボンドフィルム、ダイシングシート付きダイボンドフィルム、半導体装置、及び、半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記E’1と150℃で1時間加熱後の150℃での貯蔵弾性率E’2との差(E’2−E’1)が5MPa以下であることを特徴とする。
また、前記E’1と150℃で1時間加熱後の150℃での貯蔵弾性率E’2との差(E’2−E’1)が5MPa以下であり、封止工程前の熱履歴によって、硬くなりにくい性質を有する。従って、チップの多段化等による長い熱履歴を経た後でも、封止工程での圧力によりボイドを見た目上消失させることができる。その結果、ボイドによる影響を低減させることができる。
また、加熱処理前の150℃での貯蔵弾性率E’1が0.1MPa以上であるため、ワイヤーボンディング時のチップ割れを防ぐことができる。
前記E’’1と前記E’’2との比(E’’1/E’’2)が0.2〜1であることが好ましい。
前記に記載のダイシングシート付きダイボンドフィルムを準備する工程と、
前記ダイシングシート付きダイボンドフィルムのダイボンドフィルムと、半導体ウエハの裏面とを貼り合わせる貼り合わせ工程と、
前記半導体ウエハを前記ダイボンドフィルムと共にダイシングして、チップ状の半導体チップを形成するダイシング工程と、
前記半導体チップを、前記ダイシングシート付きダイボンドフィルムから前記ダイボンドフィルムと共にピックアップするピックアップ工程と、
前記ダイボンドフィルムを介して、前記半導体チップを被着体上にダイボンドするダイボンド工程と
前記ダイボンド工程の後、封止樹脂により前記半導体チップを封止する封止工程とを含むことを特徴とする。
また、前記E’1と150℃で1時間加熱後の150℃での貯蔵弾性率E’2との差(E’2−E’1)が5MPa以下であり、封止工程前の熱履歴によって、硬くなりにくい性質を有する。従って、チップの多段化等による長い熱履歴を経た後でも、封止工程での圧力によりボイドを見た目上消失させることができる。その結果、ボイドによる影響を低減させることができる。
本発明の一実施形態に係るダイボンドフィルム、及び、ダイシングシート付きダイボンドフィルムについて、以下に説明する。本実施形態に係るダイボンドフィルムは、以下に説明するダイシングシート付きダイボンドフィルムにおいて、ダイシングシートが貼り合わせられていない状態のものを挙げることができる。従って、以下では、ダイシングシート付きダイボンドフィルムについて説明し、ダイボンドフィルムについては、その中で説明することとする。図1は、本発明の一実施形態に係るダイシングシート付きダイボンドフィルムを示す断面模式図である。
また、ダイボンドフィルム16は、前記E’1と150℃で1時間加熱後の150℃での貯蔵弾性率E’2との差(E’2−E’1)が5MPa以下であり、4MPa以下であることが好ましく、3MPa以下であることがより好ましい。
ダイボンドフィルム16は、加熱処理前の150℃での貯蔵弾性率E’1が10MPa以下であり、比較的柔軟性を有する。従って、仮にダイボンド工程において、ボイドが生じたとしても、封止工程(封止樹脂により半導体チップを封止する工程)での圧力により、膨張させることなく樹脂中に分散させて、見た目上消失させることができる。その結果、ボイドによる影響を低減させることができる。
また、ダイボンドフィルム16は、前記差(E’2−E’1)が5MPa以下であり、封止工程前の熱履歴によって、硬くなりにくい性質を有する。従って、チップの多段化等による長い熱履歴を経た後でも、封止工程での圧力によりボイドを見た目上消失させることができる。その結果、ボイドによる影響を低減させることができる。
また、ダイボンドフィルム16は、加熱処理前の150℃での貯蔵弾性率E’1が0.1MPa以上であるため、ワイヤーボンディング時にチップを割れを防ぐことができる。
前記E’1及び前記E’2は、ダイボンドフィルム16を構成する材料によりコントロールすることができる。例えば、ダイボンドフィルム16を構成する熱可塑性樹脂の種類や含有量、熱架橋剤の種類や含有量を適宜選択することによりコントロールすることができる。
前記比(E’1/E’2)が0.2以上であると、封止工程前の熱履歴によって、より硬くなりにくい性質を有する。従って、チップの多段化等による長い熱履歴を経た後でも、封止工程での圧力によりボイドを見た目上消失させることができる。その結果、ボイドによる影響をより低減させることができる。
また、ダイボンドフィルム16は、前記E’’1と前記E’’2との比(E’’1/E’’2)が0.2〜1であることが好ましく、0.3〜1であることがより好ましく、0.4〜1であることがさらに好ましい。
ダイボンドフィルム16の前記差(E’’2−E’’1)が1MPa以下であり、且つ、前記比(E’’1/E’’2)が0.2以上であると、封止工程前の熱履歴によって、より硬くなりにくい性質を有する。従って、チップの多段化等による長い熱履歴を経た後でも、封止工程での圧力によりボイドを見た目上消失させることができる。その結果、ボイドによる影響をより低減させることができる。
前記E’’1及び前記E’’2は、ダイボンドフィルム16を構成する材料によりコントロールすることができる。例えば、ダイボンドフィルム16を構成する熱可塑性樹脂の種類や含有量、熱架橋剤の種類や含有量を適宜選択することによりコントロールすることができる。
ダイボンドフィルム16の加熱処理前の150℃での損失弾性率E’’1が2MPa以下であると、より柔軟性を有する。従って、仮にダイボンド工程において、ボイドが生じたとしても、封止工程(封止樹脂により半導体チップを封止する工程)での圧力により、膨張させることなく樹脂中に分散させて、見た目上消失させることができる。その結果、ボイドによる影響をさらに低減させることができる。
また、ダイボンドフィルム16の加熱処理前の150℃での損失弾性率E’’1が0.01MPa以上であると、ワイヤーボンディング工程でのチップ割れを防ぐことができる。
前記差(tanδ2−tanδ1)が10℃以内であると、封止工程前の熱履歴によって、反応が起りにくい性質を有する。従って、チップの多段化等による長い熱履歴を経た後でも、柔軟性を有する状態を維持でき、封止工程での圧力によりボイドを見た目上消失させることができる。その結果、ボイドによる影響をさらに低減させることができる。
前記損失正接tanδ1のピーク温度及び損失正接tanδ2のピーク温度は、ダイボンドフィルム16を構成する材料によりコントロールすることができる。例えば、ダイボンドフィルム16を構成する熱可塑性樹脂の種類や含有量、熱架橋剤の種類や含有量を適宜選択することによりコントロールすることができる。
前記比(L2/L1)が0.5以上であると、ある程度の熱が加えられても引張破断伸度の変化が少ない。そのため、封止工程前の熱履歴によって、反応がより起りにくい性質を有する。従って、チップの多段化等による長い熱履歴を経た後でも、柔軟性を有する状態を維持でき、封止工程での圧力によりボイドを見た目上消失させることができる。その結果、ボイドによる影響をさらに低減させることができる。
前記L1及び前記L2は、ダイボンドフィルム16を構成する材料によりコントロールすることができる。例えば、ダイボンドフィルム16を構成する熱可塑性樹脂の種類や含有量、熱架橋剤の種類や含有量を適宜選択することによりコントロールすることができる。
官能基としてエポキシ基を有する場合、架橋後の柔軟性および耐熱性の観点から、エポキシ基の含有率は、0.2eq/kg〜1.0eq/kgであることが好ましい。
また、官能基としてカルボキシル基を有する場合、架橋後の柔軟性および耐熱性の観点から、カルボキシル基の含有率は、2mgKOH/g〜50mgKOH/gであることが好ましい。
前記フィラーの添加量としては、ダイボンドフィルム16全体に対して、0〜80重量%が好ましく、0〜60重量%がより好ましい。
なお、ダイシングシート全体を覆うようにダイボンドフィルムをダイシングシートに積層する場合には、ダイボンドフィルムの外周部分にウエハリングを固定することができる。
先ず、基材12は、従来公知の製膜方法により製膜することができる。当該製膜方法としては、例えばカレンダー製膜法、有機溶媒中でのキャスティング法、密閉系でのインフレーション押出法、Tダイ押出法、共押出し法、ドライラミネート法等が例示できる。
先ず、ダイボンドフィルム16の形成材料である接着剤組成物溶液を作製する。当該接着剤組成物溶液には、前述の通り、前記樹脂や、その他必要に応じて各種の添加剤等が配合されている。
次に、半導体装置の製造方法について説明する。
以下では、ダイシングシート付きダイボンドフィルム10を用いた半導体装置の製造方法について説明する。
前記ダイシングシート付きダイボンドフィルムのダイボンドフィルムと、半導体ウエハの裏面とを貼り合わせる貼り合わせ工程と、
前記半導体ウエハを前記ダイボンドフィルムと共にダイシングして、チップ状の半導体チップを形成するダイシング工程と、
前記半導体チップを、前記ダイシングシート付きダイボンドフィルムから前記ダイボンドフィルムと共にピックアップするピックアップ工程と、
前記ダイボンドフィルムを介して、前記半導体チップを被着体上にダイボンドするダイボンド工程と
前記ダイボンド工程の後、封止樹脂により前記半導体チップを封止する封止工程とを含むものである。
ダイボンドフィルム16は、加熱処理前の150℃での貯蔵弾性率E’1が10MPa以下であり、比較的柔軟性を有する。従って、仮に前記ダイボンド工程において、ボイドが生じたとしても、この封止工程での圧力により、膨張させることなく樹脂中に分散させて、見た目上消失させることができる。その結果、ボイドによる影響を低減させることができる。
また、ダイボンドフィルム16は、前記E’1と150℃で1時間加熱後の150℃での貯蔵弾性率E’2との差(E’2−E’1)が5MPa以下であり、封止工程前の熱履歴(例えば、複数回のダイボンド工程における熱)によっても、硬くなりにくい性質を有する。従って、チップの多段化等による長い熱履歴を経た後でも、封止工程での圧力によりボイドを見た目上消失させることができる。その結果、ボイドによる影響を低減させることができる。
なお、本封止工程では、封止樹脂8としてのシート状の封止用シートに半導体チップ5を埋め込む方法(例えば、特開2013−7028号公報参照)を採用することもできる。
ダイボンドフィルム16は、架橋形成工程よりも前の工程における熱(例えば、ダイボンド工程における熱等)によっては、架橋形成に係る反応がおこりにくく、且つ、架橋形成工程での熱によって、架橋が形成するように設計されていることが好ましい。また、当該機能が発揮できるように、ダイボンド工程における加熱条件や、架橋形成工程における加熱条件が設定されることが好ましい。
(実施例1)
下記(a)〜(b)をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度23重量%の接着剤組成物溶液を得た。
(a)エチルアクリレート、ブチルアクリレート、及び、アクリロニトリルを主モノマーとするアクリル酸エステル共重合体(ナガセケムテックス(株)社製、商品名:SG−P3、各主モノマーの含有量:エチルアクリレート30重量%、ブチルアクリレート39重量%、アクリロニトリル28重量%)
90部
(b)フィラー(アドマテックス社製、製品名:SO−E2、平均粒径:0.5μm)
30部
下記(a)〜(c)をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度23重量%の接着剤組成物溶液を得た。
(a)エチルアクリレート、ブチルアクリレート、及び、アクリロニトリルを主モノマーとするアクリル酸エステル共重合体(ナガセケムテックス(株)社製、商品名:SG−P3、各主モノマーの含有量:エチルアクリレート30重量%、ブチルアクリレート39重量%、アクリロニトリル28重量%)
75部
(b)熱架橋剤(フェノール樹脂、明和化成社製、製品名:MEH−7800)
15部
(c)フィラー(アドマテックス社製、製品名:SO−E2、平均粒径:0.5μm)
10部
下記(a)〜(b)をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度23重量%の接着剤組成物溶液を得た。
(a)エチルアクリレート、ブチルアクリレート、及び、アクリロニトリルを主モノマーとするアクリル酸エステル共重合体(ナガセケムテックス(株)社製、商品名:SG−708−6(カルボキシル基含有)、各主モノマーの含有量:エチルアクリレート51重量%、ブチルアクリレート26重量%、アクリロニトリル19重量%)
75部
(b)熱架橋剤(エポキシ樹脂、DIC社製、製品名:HP−4700)
15部
(c)フィラー(アドマテックス社製、製品名:SO−E1、平均粒径:0.25μm)
70部
下記(a)〜(e)をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度23重量%の接着剤組成物溶液を得た。
(a)エチルアクリレート、ブチルアクリレート、及び、アクリロニトリルを主モノマーとするアクリル酸エステル共重合体(ナガセケムテックス(株)社製、商品名:SG−P3、各主モノマーの含有量:エチルアクリレート30重量%、ブチルアクリレート39重量%、アクリロニトリル28重量%)
90部
(b)エポキシ樹脂(DIC社製、製品名:HP−4700)
20部
(c)フェノール樹脂(明和化成社製、製品名:MEH−7800M)
20部
(d)熱架橋触媒(四国化成工業(株)社製、商品名:「キュアゾール(登録商標)」、2PHZ−PW、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール)
1部
(e)フィラー(アドマテックス社製、製品名:SO−E2、平均粒径:0.5μm)
10部
下記(a)〜(e)をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度23重量%の接着剤組成物溶液を得た。
(a)エチルアクリレート、ブチルアクリレート、及び、アクリロニトリルを主モノマーとするアクリル酸エステル共重合体(ナガセケムテックス(株)社製、商品名:SG−708−6(カルボキシル基含有)、各主モノマーの含有量:エチルアクリレート51重量%、ブチルアクリレート26重量%、アクリロニトリル19重量%)
70部
(b)エポキシ樹脂(DIC社製、製品名:HP−4700)
35部
(c)酸無水物(新日本理化社製、製品名:リカジットTMEG−100)
37部
(d)熱架橋触媒(四国化成工業(株)製、商品名:「キュアゾール(登録商標)」、2PHZ−PW、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール)
2部
(e) 熱架橋剤(三菱ガス化学社製、商品名:テトラッドX)
1部
(e)フィラー(アドマテックス社製、製品名:SO−E2、平均粒径:0.5μm)
140部
実施例、比較例のダイボンドフィルムについて、それぞれ厚さ200μmに積層し、幅10mm、長さ40mmの測定サンプルとした。次に、動的粘弾性測定装置(RSA(III)、レオメトリックサイエンティフィック社製)を用いて、−30〜260℃での引張貯蔵弾性率、及び、損失弾性率を、引張モードで、チャック間距離22.5mm、周波数10Hz、昇温速度10℃/分の条件下にて測定した。その際の、150℃における貯蔵弾性率、及び、150℃における損失弾性率を表1に示す。また、この測定を行なった際の損失正接tanδ1のピーク値も表1に示す。
実施例、及び、比較例に係るダイボンドフィルムを150℃で1時間加熱した。次に、それぞれ厚さ200μmに積層し、幅10mm、長さ40mmの測定サンプルとした。次に、動的粘弾性測定装置(RSA(III)、レオメトリックサイエンティフィック社製)を用いて、−30〜260℃での引張貯蔵弾性率、及び、損失弾性率を、引張モードで、チャック間距離22.5mm、周波数10Hz、昇温速度10℃/分の条件下にて測定した。その際の、150℃における貯蔵弾性率、及び、150℃における損失弾性率を表1に示す。また、この測定を行なった際の損失正接tanδ2のピーク値も表1に示す。
実施例、比較例のダイボンドフィルムについて、それぞれ厚さ200μmに積層し、幅10mm、初期長さ40mmの測定サンプルとした。次に、引っ張り試験機(オートグラフ、島津製作所社製)を用いて引張速度300mm/分、チャック間距離10mmの条件下で、25℃に於ける引張破断伸度を測定した。結果を表1に示す。
実施例、及び、比較例に係るダイボンドフィルムを150℃で1時間加熱した。次に、それぞれ厚さ200μmに積層し、幅10mm、初期長さ40mmの測定サンプルとした。次に、引っ張り試験機(オートグラフ、島津製作所社製)を用いて引張速度300mm/分、チャック間距離10mmの条件下で、25℃に於ける引張破断伸度を測定した。結果を表1に示す。
各実施例及び比較例で得られたダイボンドフィルムを60℃で9.5mm角のミラーチップに貼り付け、ミラーチップ付きのダイボンドフィルムを温度120℃、圧力0.1MPa、時間1秒の条件でBGA基板にボンディングした。次に、乾燥機にて150℃で1時間の熱処理を施した。次いで、モールドマシン(TOWAプレス社製、マニュアルプレスY−1)を用いて、成形温度175℃、クランプ圧力184kN、トランスファー圧力5kN、時間120秒の条件下で封止工程を行った。封止工程後、ダイボンドフィルムとミラーチップとの間のボイドを、超音波映像装置(日立ファインテック社製、FS200II)を用いて観察した。観察画像においてボイドが占める面積を、二値化ソフト(WinRoof ver.5.6)を用いて算出した。ボイドの占める面積がダイボンドフィルムの表面積に対して10%未満であった場合を「○」、10%以上30%未満であった場合を「△」、30%以上の場合を「×」として評価した。結果を表1に示す。
各実施例及び比較例で得られたダイボンドフィルムを60℃で9.5mm角のミラーチップに貼り付け、ミラーチップ付きのダイボンドフィルムを温度120℃、圧力0.1MPa、時間1秒の条件でBGA基板にボンディングした。次に、乾燥機にて150℃で1時間の熱処理を施した。次いで、モールドマシン(TOWAプレス社製、マニュアルプレスY−1)を用いて、成形温度175℃、クランプ圧力184kN、トランスファー圧力5kN、時間120秒の条件下で封止工程を行った。次に、175℃で5時間、熱硬化を行った。その後、温度30℃、湿度60%RH、時間72時間の条件で吸湿操作を行った。次に、260℃以上の温度を10秒間保持するように温度設定したIRリフロー炉にサンプルを通した。9個のミラーチップについて、ダイボンドフィルムとBGA基板との界面に剥離が発生しているか否かを超音波顕微鏡で観察し、剥離が生じている割合を算出した。結果を表1に示す。
11 ダイシングシート
12 基材
14 粘着剤層
16 ダイボンドフィルム
4 半導体ウエハ
5 半導体チップ
6 被着体
7 ボンディングワイヤー
8 封止樹脂
Claims (12)
- 加熱処理前の150℃での貯蔵弾性率E’1が0.1MPa〜10MPaであり、
前記E’1と150℃で1時間加熱後の150℃での貯蔵弾性率E’2との差(E’2−E’1)が5MPa以下であることを特徴とするダイボンドフィルム。 - 前記E’1と前記E’2との比(E’1/E’2)が0.2〜1であることを特徴とする請求項1に記載のダイボンドフィルム。
- 加熱処理前の150℃での損失弾性率E’’1と150℃で1時間加熱後の150℃での損失弾性率E’’2との差(E’’2−E’’1)が1MPa以下であり、
前記E’’1と前記E’’2との比(E’’1/E’’2)が0.2〜1であることを特徴とする請求項1又は2に記載のダイボンドフィルム。 - 加熱処理前の損失正接tanδ1のピーク温度と150℃で1時間加熱後の損失正接tanδ2のピーク温度との差(tanδ2−tanδ1)が10℃以内であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1に記載のダイボンドフィルム。
- 加熱処理前の25℃での引張破断伸度L1と150℃で1時間加熱後の25℃での引張破断伸度L2との比(L2/L1)が0.5〜1.0であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1に記載のダイボンドフィルム。
- アルキルアクリレート、又は、アルキルメタクリレートと、1重量%〜30重量%のアクリロニトリルとを含むモノマー原料を重合して得られ、且つ、官能基としてエポキシ基、又は、カルボキシル基を有するアクリル系共重合体を含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1に記載のダイボンドフィルム。
- 実質的に熱架橋触媒を含有しないことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1に記載のダイボンドフィルム。
- 有機樹脂組成物全体に対して、0〜15重量%の熱架橋剤を含有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1に記載のダイボンドフィルム。
- 前記熱架橋剤が、エポキシ系熱架橋剤、フェノール系熱架橋剤、酸無水物系熱架橋剤からなる群から選ばれる少なくとも1種類以上であることを特徴とする請求項8に記載のダイボンドフィルム。
- ダイシングシート上に請求項1〜9のいずれか1に記載のダイボンドフィルムが設けられたことを特徴とするダイシングシート付きダイボンドフィルム。
- 請求項1〜9のいずれか1に記載のダイボンドフィルム、又は、請求項10に記載のダイシングシート付きダイボンドフィルムを用いて製造されたことを特徴とする半導体装置。
- 請求項10に記載のダイシングシート付きダイボンドフィルムを準備する工程と、
前記ダイシングシート付きダイボンドフィルムのダイボンドフィルムと、半導体ウエハの裏面とを貼り合わせる貼り合わせ工程と、
前記半導体ウエハを前記ダイボンドフィルムと共にダイシングして、チップ状の半導体チップを形成するダイシング工程と、
前記半導体チップを、前記ダイシングシート付きダイボンドフィルムから前記ダイボンドフィルムと共にピックアップするピックアップ工程と、
前記ダイボンドフィルムを介して、前記半導体チップを被着体上にダイボンドするダイボンド工程と
前記ダイボンド工程の後、封止樹脂により前記半導体チップを封止する封止工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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