JP2016219720A - 接着シート、ダイシングテープ一体型接着シート、フィルム、半導体装置の製造方法および半導体装置 - Google Patents

接着シート、ダイシングテープ一体型接着シート、フィルム、半導体装置の製造方法および半導体装置 Download PDF

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Abstract

【課題】チップで発生する熱を効果的にリードフレームに逃がすことができる接着シートを提供することを目的とする。本発明はまた、かかる接着シートを含むダイシングテープ一体型接着シート、フィルムなどを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は接着シートに関する。本発明の接着シートを用いて、リードフレーム、リードフレーム上に配置された接着層および接着層上に配置されたシリコンチップを有する装置を形成したとき、接着層およびリードフレームの界面熱抵抗が0.15K/W以下であり、総熱抵抗が0.55K/W以下である。総熱抵抗は、界面熱抵抗および接着層の内部熱抵抗の合計である。
【選択図】図1

Description

本発明は、接着シート、ダイシングテープ一体型接着シート、フィルム、半導体装置の製造方法および半導体装置に関する。
チップの小型化、配線の微細化がすすんでいる。しかしながら、チップの小型化は、チップ表面(ひょうめん)から空気層への放熱の低下をもたらす。配線の微細化は、チップの発熱量の増大をもたらす。すなわち、配線幅が狭くなることにより、配線間の絶縁層が小さくなり、絶縁性が低下し、リーク電流が増大し、結果的にチップの発熱量が増大する。
チップから発生する熱を基板に逃がさないと、半導体の機能を維持できないことがある。このような事情から、チップの熱を基板などに逃がすことが可能な高熱伝導性のダイアタッチ材が求められている。
熱伝導性が高いダイアタッチ材として、従来から銀ペーストが使用されている(たとえば、特許文献1参照)。しかしながら、チップの薄型化がすすむにつれて、銀ペーストのチップ表面への這い上がりが問題となってきている。しかも、銀ペーストははみ出し量が大きいため、チップの小型化を妨げる。このように、銀ペーストには様々な課題がある。
一方、フィルム状のダイアタッチ材はチップ表面への這い上がりやはみ出しが少ないため、小さく薄いパッケージのダイアタッチ材として適している(たとえば、特許文献2参照)。
特許3209961号公報 特許3117972号公報
熱抵抗の因子は2つある。1つめはダイアタッチ材の内部熱抵抗である。内部熱抵抗はバルク熱抵抗と呼ばれることがある。2つめはダイアタッチ材と被着体の界面熱抵抗である。
内部熱抵抗を小さくする方法は主に2つある。1つめは熱伝導率を上げる方法、2つめはダイアタッチ材の厚みを薄くする方法である。
従来の熱伝導率が低いダイアタッチ材の厚みを薄くすることにより、内部熱抵抗は小さくなるように思われる。しかしながら、特許文献2などに記載された従来のダイアタッチ材の界面熱抵抗は大きい。従来のダイアタッチ材の熱抵抗は0.9K/W程度であり、界面熱抵抗は0.55K/W程度である。したがって、ダイアタッチ材の厚みを極限まで薄くしても、熱抵抗を0.55K/W以下に下げることはできない。
ダイアタッチ材の熱伝導率を高くするための方法として、高熱伝導性のフィラーを高充填する方法がある。一般にダイアタッチ材の厚みは10〜30μmであるため、平均粒径1μm以下のフィラーを選択する必要がある。しかしながら、一般に小粒径のフィラーを高充填することにより、ダイアタッチ材の流動性が低下する。また、半導体チップの強度があまり高くないため、小粒径のフィラーを高充填にすると、ダイアタッチ材を低圧で圧着しなければならない。流動性の低いダイアタッチ材を被着体に低圧で圧着すると、界面熱抵抗が増大する。このように、熱抵抗を下げることは困難である。
本発明は前記課題を解決し、チップで発生する熱を効果的にリードフレームに逃がすことができる接着シートを提供することを目的とする。
本発明はまた、かかる接着シートを含むダイシングテープ一体型接着シート、フィルムを提供することを目的とする。本発明はまた、かかる接着シートを用いる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。本発明はまた、かかる接着シートを用いて得られた半導体装置を提供することを目的とする。
本発明は、リードフレーム、リードフレーム上に配置された接着層および接着層上に配置されたシリコンチップを有する装置を形成したとき、接着層およびリードフレームの界面熱抵抗が0.15K/W以下であり、総熱抵抗が0.55K/W以下である接着シートに関する。総熱抵抗は、界面熱抵抗および接着層の内部熱抵抗の合計である。装置は、接着シートから接着フィルムを切り出す段階と、構造体を加熱する段階とを有する方法により形成される。構造体は、リードフレーム、リードフレーム上に配置された接着フィルムおよび接着フィルム上に配置されたシリコンチップを有する。
界面熱抵抗が0.15K/W以下であり、総熱抵抗が0.55K/W以下であることにより、チップで発生する熱を効果的にリードフレームに逃がすことができる。
好ましくは、本発明の接着シートは樹脂成分を含む。好ましくは、樹脂成分は、ガラス転移温度0℃以下、重量平均分子量85万〜140万のアクリルゴムを含む。かかるアクリルゴムは可撓性を向上できる。
アクリルゴムの含有量が少ないほど、130℃の溶融粘度が下がり、界面熱抵抗が下がる。したがって、樹脂成分100重量%中のアクリルゴムの含有量は30重量%以下が好ましい。一方、アクリルゴムの含有量は5重量%以上が好ましい。5重量%以上であると、可撓性が良好である。
カルボキシ基はアルミナフィラーと相互作用するため、カルボキシ基を有するアクリルゴムを配合することにより粘度が上がり、密着性が低下する。したがって、カルボキシ基を有さないアクリルゴムが好ましい。グリシジル基を有するアクリルゴムを配合することにより粘度がわずかに上がり、密着性が低下する。したがって、グリシジル基を有さないアクリルゴムも好ましい。
好ましくは、本発明の接着シートはフィラーを含む。好ましくは、フィラーがアルミナフィラーを含む。好ましくは、アルミナフィラーは前処理用シランカップリング剤により前処理された表面処理フィラーである。
エポキシ基を有する前処理用シランカップリング剤、ジアミン基を有する前処理用シランカップリング剤およびチオール基を有する前処理用シランカップリング剤は、ダイボンディング時の流動性を下げる。したがって、好ましくは、前処理用シランカップリング剤は、エポキシ基、ジアミン基およびチオール基を有さない。
好ましくは、フィラーは球状フィラーである。ダイボンディング時の流動性を上げることが可能で、界面熱抵抗を下げることができるという理由から、球状フィラーの真球度は、好ましくは0.85以上である。薄い接着シートを製造できるという理由から、フィラーの平均粒径は、0.5μm〜1μmが好ましい。球状フィラーの含有量は75重量%以上が好ましい。
ダイボンディング時の流動性を上げることができるという理由から、好ましくは、本発明の接着シートは室温で液状の第1エポキシ樹脂を含む。第1エポキシ樹脂のエポキシ当量は175g/eq.以上が好ましい。
好ましくは、本発明の接着シートは室温で固形の第2エポキシ樹脂をさらに含む。第2エポキシ樹脂のエポキシ当量は200g/eq.以下が好ましい。第2エポキシ樹脂を第1エポキシ樹脂とともに使用することにより、硬化性、接着力を上げることができる。
厚みが小さいほど、内部熱抵抗が小さい。したがって、本発明における接着シートの厚みは15μm以下が好ましい。
チオール骨格を有するシランカップリング剤、ジチオフェン骨格を有するシランカップリング剤、テトラチオフェン骨格を有するシランカップリング剤はリードフレームと化学結合を形成可能で、リードフレームに対する濡れ性を上げることができる。結果的に、界面熱抵抗を下げることができる。したがって、好ましくは、本発明の接着シートはチオール、ジチオフェンおよびテトラチオフェンからなる群より選ばれた少なくとも1種の骨格を有するシランカップリング剤を含む。
本発明はまた、ダイシングテープ一体型接着シートに関する。本発明のダイシングテープ一体型接着シートは、基材および基材上に配置された粘着剤層を含むダイシングテープと、粘着剤層上に配置された接着シートとを含む。
本発明はまた、セパレータと、セパレータ上に配置されたダイシングテープ一体型接着シートとを含むフィルムに関する。
本発明はまた、接着シートに半導体ウエハを圧着する工程と、接着シートに半導体ウエハを圧着する工程の後に、ダイ分割をなすことによりダイボンド用チップを形成する工程と、ダイボンド用チップをリードフレームに圧着する工程とを含む半導体装置の製造方法に関する。ダイボンド用チップは、半導体チップおよび半導体チップ上に配置された接着フィルムを含む。
本発明はまた、かかる方法により得られた半導体装置に関する。
フィルムの概略平面図である。 フィルムの一部の概略断面図である。 装置の概略断面図である。 構造体の概略断面図である。 半導体装置の製造工程の概略断面図である。 半導体装置の製造工程の概略断面図である。 半導体装置の製造工程の概略断面図である。 半導体装置の製造工程の概略断面図である。 変形例4におけるフィルムの一部の概略断面図である。 実施形態2におけるフィルムの概略断面図である。
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。
[実施形態1]
(フィルム1)
図1および図2に示すように、フィルム1は、セパレータ13およびセパレータ13上に配置された接着シート11を含む。より具体的には、フィルム1は、セパレータ13およびセパレータ13上に配置されたダイシングテープ一体型接着シート71a、71b、71c、……、71m(以下、「ダイシングテープ一体型接着シート71」と総称する。)を含む。ダイシングテープ一体型接着シート71aとダイシングテープ一体型接着シート71bのあいだの距離、ダイシングテープ一体型接着シート71bとダイシングテープ一体型接着シート71cのあいだの距離、……ダイシングテープ一体型接着シート71lとダイシングテープ一体型接着シート71mのあいだの距離は一定である。フィルム1はロール状をなすことができる。
ダイシングテープ一体型接着シート71は、ダイシングテープ12およびダイシングテープ12上に配置された接着シート11を含む。ダイシングテープ12は、基材121および基材121上に配置された粘着剤層122を含む。接着シート11は、粘着剤層122と接する第1主面、および第1主面に対向した第2主面で両面を定義できる。第2主面はセパレータ13と接する。
(接着シート11)
接着シート11は熱硬化性を備える。
接着シート11は次の性質をさらに備える。すなわち、接着シート11を用いて装置901を形成したとき、接着層992およびリードフレーム906の界面熱抵抗が0.15K/W以下である。総熱抵抗が0.55K/W以下である。
図3に示すように、装置901は、リードフレーム906、リードフレーム906上に配置された接着層992および接着層992上に配置されたシリコンチップ941を有する。装置901は、シリコンチップ941とリードフレーム906を接続するボンディングワイヤー907をさらに有する。装置901は、シリコンチップ941を覆う封止樹脂908をさらに有する。
図4に示すように、装置901の作製方法は、接着シート11から接着フィルム991を切り出す段階を有する。接着シート11から接着フィルム991を切り出す段階は、接着シート11にシリコンチップ941を圧着するステップ、および接着シート11のうちシリコンチップ941と接しない部分を切り離すことによりフィルム一体型チップ905を形成するステップを含む。フィルム一体型チップ905は、接着フィルム991および接着フィルム991上に配置されたシリコンチップ941を含む。
装置901の作製方法は、フィルム一体型チップ905をリードフレーム906に圧着することにより構造体902を形成する段階をさらに有する。構造体902は、リードフレーム906、リードフレーム906上に配置された接着フィルム991および接着フィルム991上に配置されたシリコンチップ941を有する。
装置901の作製方法は、構造体902を加熱する段階をさらに有する。
界面熱抵抗は、濡れ性、フィラーとリードフレーム906の接触率、硬化後の熱伝導率などによりコントロールできる。
界面熱抵抗の下限は、たとえば0.01K/W、0.05K/Wなどである。
総熱抵抗は、界面熱抵抗および接着層992の内部熱抵抗の合計である。
総熱抵抗の下限は、たとえば0.05K/W、0.1K/W、0.2K/Wなどである。
内部熱抵抗は、接着シート11の厚み、硬化後の熱伝導率などによりコントロールできる。
界面熱抵抗および総熱抵抗は、過渡熱分析装置を用いて測定する。
接着シート11における130℃の溶融粘度を下げることにより、ダイボンディング時の流動性を上げることが可能で、界面熱抵抗を下げることができる。したがって、接着シート11における130℃の溶融粘度は、好ましくは1000Pa・s以下、より好ましくは800Pa・s以下、さらに好ましくは600Pa・s以下である。なお、130℃は、ダイボンディングの一般的な温度である。130℃の溶融粘度の下限は、たとえば10Pa・s、50Pa・s、100Pa・sなどである。
好ましくは、接着シート11は次の性質をさらに備える。すなわち、120℃を1時間維持し、次いで175℃を1時間維持することにより硬化させた後における熱伝導率は1W/m・K以上である。熱伝導率は1W/m・K以上であると、チップで発生する熱を効果的にリードフレームに逃がすことができる。熱伝導率の上限は、たとえば20W/m・K、10W/m・K、5W/m・Kである。
接着シート11は、樹脂成分を含む。樹脂成分としては、アクリルゴム、熱硬化性樹脂などが挙げられる。
アクリルゴムとしては、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、たとえばメチル基、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、たとえばアクリル酸、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。
アクリルゴムのガラス転移温度は好ましくは0℃以下、より好ましくは−20℃以下、さらに好ましくは−30℃以下である。0℃以下であると、可撓性が良好である。アクリルゴムのガラス転移温度の下限は、たとえば−70℃、−50℃などである。
アクリルゴムの重量平均分子量は好ましくは85万〜140万である。85万〜140万であると、可撓性が良好である。
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。
アクリルゴムは、好ましくは水酸基(ヒドロキシル基)を有する。アクリルゴムが水酸基を有すると、アクリルゴムがエポキシ樹脂と反応できる。
カルボキシ基はアルミナフィラーと相互作用するため、カルボキシ基を有するアクリルゴムを配合することにより粘度が上がり、密着性が低下する。したがって、カルボキシ基を有さないアクリルゴムが好ましい。
グリシジル基を有するアクリルゴムを配合することにより粘度がわずかに上がり、密着性が低下する。したがって、グリシジル基を有さないアクリルゴムが好ましい。
樹脂成分100重量%中のアクリルゴムの含有量は、好ましくは30重量%以下、より好ましくは25重量%以下、さらに好ましくは14重量%以下である。アクリルゴムの含有量が少ないほど、130℃の溶融粘度が下がり、界面熱抵抗が下がる。樹脂成分100重量%中のアクリルゴムの含有量は、好ましくは5重量%以上である。5重量%以上であると、可撓性が良好である。
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。
エポキシ樹脂としては特に限定されず、たと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。
好ましくは、樹脂成分は、室温で液状のエポキシ樹脂(以下、「第1エポキシ樹脂」という)を含む。第1エポキシ樹脂は、ダイボンディング時の流動性を上げることができる。
第1エポキシ樹脂のエポキシ当量は、好ましくは175g/eq.以上である。第1エポキシ樹脂のエポキシ当量の上限は、たとえば、250g/eq.、200g/eq.、などである。
なお、エポキシ樹脂のエポキシ当量は、JIS K 7236−2009に規定された方法で測定できる。
本明細書において、室温で液状とは、25℃の粘度が5000Pa・s未満であることをいう。なお、粘度は、Thermo Scientific社製の型番HAAKE Roto VISCO1で測定できる。
第1エポキシ樹脂としては、ビスフェノールF型が好ましい。
樹脂成分100重量%中の第1エポキシ樹脂の含有量は、好ましくは3重量%以上、より好ましくは5重量%以上、さらに好ましくは10重量%以上である。樹脂成分100重量%中の第1エポキシ樹脂の含有量は、好ましくは60重量%以下、より好ましくは40重量%以下である。
好ましくは、樹脂成分は室温で固形のエポキシ樹脂(以下、「第2エポキシ樹脂」という)をさらに含む。
第2エポキシ樹脂のエポキシ当量は、好ましくは200g/eq.以下である。エポキシ当量200g/eq.以下の第2エポキシ樹脂を第1エポキシ樹脂とともに使用することにより、硬化性、接着力を上げることができる。第2エポキシ樹脂のエポキシ当量の下限は、たとえば、100g/eq.などである。
樹脂成分100重量%中の第2エポキシ樹脂の含有量は、好ましくは3重量%以上、より好ましくは5重量%以上である。樹脂成分100重量%中の第2エポキシ樹脂の含有量は、好ましくは60重量%以下、より好ましくは40重量%以下、さらに好ましくは20重量%以下である。
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、たとえば、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。
フェノール樹脂の水酸基当量は、好ましくは150g/eq.以上、より好ましくは170g/eq.以上である。一方、フェノール樹脂の水酸基当量は、好ましくは300g/eq.以下、より好ましくは250g/eq.以下である。
フェノール樹脂は、好ましくは室温で固形をなす。
エポキシ樹脂とフェノール樹脂との配合割合は、たとえば、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、両者の配合割合がかかる範囲を外れると、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。
樹脂成分100重量%中のエポキシ樹脂およびフェノール樹脂の合計含有量は、好ましくは70重量%以上、より好ましくは75重量%以上、さらに好ましくは86重量%以上である。一方、エポキシ樹脂およびフェノール樹脂の合計含有量は、好ましくは95重量%以下である。
接着シート11は、好ましくはフィラーを含む。
フィラーの熱伝導率は、好ましくは12W/m・K以上、より好ましくは20W/m・K以上である。フィラーの熱伝導率の上限は、たとえば400W/m・K、50W/m・Kなどである。
なお、フィラーの熱伝導率は、X線構造解析によって得られた結晶構造から推定できる。
熱伝導性が高く、真球度が高いものを入手し易いという点から、アルミナフィラーが好ましい。アルミナフィラーの熱伝導率は、36W/m・K程度である。
フィラーの形状としては、たとえば、フレーク状、針状、フィラメント状、球状、鱗片状などが挙げられる。ダイボンディング時の流動性を上げることが可能で、界面熱抵抗を下げることができるという理由から、球状が好ましい。
薄い接着シート11を製造できるという理由から、フィラーの平均粒径は、好ましくは0.5μm〜1μmである。
なお、フィラーの平均粒径は、以下の方法で測定できる。
フィラーの平均粒径の測定
接着シート11をるつぼに入れ、大気雰囲気下、700℃で2時間強熱して灰化させる。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)を用いて平均粒径を求める。
フィラーの粒度分布において、ピークは1つが好ましい。
ダイボンディング時の流動性を上げることが可能で、界面熱抵抗を下げることができるという理由から、フィラーの真球度は、好ましくは0.85以上である。なお、真球度が1に近づく程真球に近いことを表す。
なお、フィラーの真球度は、以下の方法で測定できる。
真球度の測定
接着シート11をるつぼに入れ、大気雰囲気下、700℃で2時間強熱して灰化させる。得られた灰分をSEMで写真を撮り、その観察される粒子の面積と周囲長から、下記式で真球度を算出する。なお、100個の粒子について、画像処理装置(シスメックス株式会社:FPIA−3000)を用いて真球度を測定する。
(真球度)={4π×(面積)÷(周囲長)
好ましくは、フィラーは前処理用シランカップリング剤により前処理された表面処理フィラーである。
エポキシ基を有する前処理用シランカップリング剤、ジアミン基を有する前処理用シランカップリング剤およびチオール基を有する前処理用シランカップリング剤は、ダイボンディング時の流動性を下げる。したがって、好ましくは、前処理用シランカップリング剤は、エポキシ基、ジアミン基およびチオール基を有さない。
好ましくは、前処理用シランカップリング剤は、メトキシ基またはエトキシ基を有する。なかでも、加水分解速度が速く処理が容易という理由から、メトキシ基が好ましい。
好ましくは、前処理用シランカップリング剤はメタクリル基を有する。
前処理用シランカップリング剤によりフィラーを処理する方法としては特に限定されず、溶媒中でフィラーと前処理用シランカップリング剤を混合する湿式法、気相中でフィラーと前処理用シランカップリング剤を処理させる乾式法などが挙げられる。
前処理用シランカップリング剤の処理量は特に限定されないが、フィラー100重量部に対して、前処理用シランカップリング剤を0.05〜5重量部処理することが好ましい。
接着シート11中のフィラーの含有量は、好ましくは75重量%以上、より好ましくは78重量%以上である。一方、フィラーの含有量の上限は、たとえば90重量%、85重量%などである。
接着シート11は、好ましくはシランカップリング剤を含む。チオール骨格を有するシランカップリング剤、ジチオフェン骨格を有するシランカップリング剤、テトラチオフェン骨格を有するシランカップリング剤はリードフレームと化学結合を形成可能で、リードフレームに対する濡れ性を上げることができる。結果的に、界面熱抵抗を下げることができる。したがって、チオール骨格を有するシランカップリング剤、ジチオフェン骨格を有するシランカップリング剤、テトラチオフェン骨格を有するシランカップリング剤が好ましい。
接着シート11中のシランカップリング剤の含有量は、好ましくは0.005重量%以上、より好ましくは0.01重量%以上である。接着シート11中のシランカップリング剤の含有量は、好ましくは0.5重量%以下、より好ましくは0.1重量%以下である。
接着シート11は硬化促進剤を含むことが好ましい。硬化促進剤の含有量は、樹脂成分100重量部に対し、好ましくは0.1〜5重量部、より好ましくは0.1〜3重量部である。0.1重量部以上であると、短時間で硬化させることが可能である。
硬化促進剤としては特に限定されず、たとえば、イミダゾール系化合物、トリフェニルフォスフィン系化合物、アミン系化合物、トリフェニルボラン系化合物、トリハロゲンボラン系化合物等が挙げられる。
イミダゾール系化合物としては、2−メチルイミダゾール(商品名;2MZ)、2−ウンデシルイミダゾール(商品名;C11Z)、2−ヘプタデシルイミダゾール(商品名;C17Z)、1,2−ジメチルイミダゾール(商品名;1.2DMZ)、2−エチル−4−メチルイミダゾール(商品名;2E4MZ)、2−フェニルイミダゾール(商品名;2PZ)、2−フェニル−4−メチルイミダゾール(商品名;2P4MZ)、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール(商品名;1B2MZ)、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール(商品名;1B2PZ)、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール(商品名;2MZ−CN)、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール(商品名;C11Z−CN)、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト(商品名;2PZCNS−PW)、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン(商品名;2MZ−A)、2,4−ジアミノ−6−[2’−ウンデシルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン(商品名;C11Z−A)、2,4−ジアミノ−6−[2’−エチル−4’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン(商品名;2E4MZ−A)、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加物(商品名;2MA−OK)、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール(商品名;2PHZ−PW)、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール(商品名;2P4MHZ−PW)等が挙げられる(いずれも四国化成(株)製)。
トリフェニルフォスフィン系化合物としては特に限定されず、たとえば、トリフェニルフォスフィン、トリブチルフォスフィン、トリ(p−メチルフェニル)フォスフィン、トリ(ノニルフェニル)フォスフィン、ジフェニルトリルフォスフィン等のトリオルガノフォスフィン、テトラフェニルホスホニウムブロマイド(商品名;TPP−PB)、メチルトリフェニルホスホニウム(商品名;TPP−MB)、メチルトリフェニルホスホニウムクロライド(商品名;TPP−MC)、メトキシメチルトリフェニルホスホニウム(商品名;TPP−MOC)、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド(商品名;TPP−ZC)等が挙げられる(いずれも北興化学社製)。
トリフェニルボラン系化合物としては特に限定されず、たとえば、トリ(p−メチルフェニル)フォスフィン等が挙げられる。また、トリフェニルボラン系化合物としては、さらにトリフェニルフォスフィン構造を有するものも含まれる。トリフェニルフォスフィン構造およびトリフェニルボラン構造を有する化合物としては特に限定されず、たとえば、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート(商品名;TPP−K)、テトラフェニルホスホニウムテトラ−p−トリボレート(商品名;TPP−MK)、ベンジルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート(商品名;TPP−ZK)、トリフェニルホスフィントリフェニルボラン(商品名;TPP−S)等が挙げられる(いずれも北興化学社製)。
アミノ系化合物としては特に限定されず、たとえば、モノエタノールアミントリフルオロボレート(ステラケミファ(株)製)、ジシアンジアミド(ナカライテスク(株)製)等が挙げられる。
トリハロゲンボラン系化合物としては特に限定されず、たとえば、トリクロロボラン等が挙げられる。
接着シート11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、たとえば、架橋剤などを適宜含有してよい。
接着シート11は、通常の方法で製造できる。たとえば、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みとなる様に塗布して塗布膜を形成した後、塗布膜を乾燥させることで、接着シート11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。たとえば、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、たとえば、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、塗布厚み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、たとえば、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、たとえば、乾燥温度70〜160℃、乾燥時間1〜5分間で行うことができる。
接着シート11の製造方法としては、たとえば、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接着シート11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。
接着シート11の厚みは、好ましくは15μm以下である。厚みが小さいほど、内部熱抵抗が小さいためである。接着シート11の厚みの下限は、たとえば5μmなどである。5μm未満であると、接着シート11が半導体ウエハなどと接する面積が不安定となる場合がある。
接着シート11は、好ましくは半導体装置を製造するために使用される。接着シート11は、より好ましくはダイボンディング用途で使用される。具体的には、接着シート11は、リードフレームと半導体チップとを接着するためのフィルム(以下、「ダイアタッチフィルム」という)として使用される。
(セパレータ13)
セパレータ13としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムなどが挙げられる。セパレータ13は、好ましくは離型処理が施されたものである。セパレータ13の厚みは適宜設定できる。
(ダイシングテープ一体型接着シート71)
ダイシングテープ一体型接着シート71は、ダイシングテープ12およびダイシングテープ12上に配置された接着シート11を含む。ダイシングテープ12は、基材121および基材121上に配置された粘着剤層122を含む。粘着剤層122は、接着シート11と接する接触部122Aを含む。粘着剤層122は、接触部122Aの周辺に配置された周辺部122Bをさらに含む。接触部122Aは放射線により硬化されている。一方、周辺部122Bは放射線により硬化する性質を有する。放射線としては紫外線が好ましい。
基材121は放射線透過性を有していることが好ましい。基材121は紫外線透過性を有していることがより好ましい。基材121としては、たとえば、紙などの紙系基材;布、不織布、フェルト、ネットなどの繊維系基材;金属箔、金属板などの金属系基材;プラスチックのフィルムやシートなどのプラスチック系基材;ゴムシートなどのゴム系基材;発泡シートなどの発泡体や、これらの積層体[特に、プラスチック系基材と他の基材との積層体や、プラスチックフィルム(またはシート)同士の積層体など]などの適宜な薄葉体を用いることができる。基材121としては、プラスチックのフィルムやシートなどのプラスチック系基材を好適に用いることができる。このようなプラスチック材における素材としては、たとえば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、エチレン−プロピレン共重合体などのオレフィン系樹脂;エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、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)共重合体などのエチレンをモノマー成分とする共重合体;ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)などのポリエステル;アクリル系樹脂;ポリ塩化ビニル(PVC);ポリウレタン;ポリカーボネート;ポリフェニレンスルフィド(PPS);ポリアミド(ナイロン)、全芳香族ポリアミド(アラミド)などのアミド系樹脂;ポリエーテルエーテルケトン(PEEK);ポリイミド;ポリエーテルイミド;ポリ塩化ビニリデン;ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体);セルロース系樹脂;シリコーン樹脂;フッ素樹脂などが挙げられる。
基材121は、無延伸で用いてもよく、必要に応じて一軸または二軸の延伸処理を施したものを用いてもよい。延伸処理などにより熱収縮性を基材121に付与することにより、基材121を熱収縮させることにより粘着剤層122と接着シート11との接着面積を低下させて、半導体素子の回収の容易化を図ることができる。
基材121の表面は、隣接する層との密着性、保持性などを高めるため、慣用の表面処理、たとえば、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または物理的処理、下塗剤によるコーティング処理を施すことができる。
基材121は、同種または異種のものを適宜に選択して使用することができ、必要に応じて数種をブレンドしたものを用いることができる。また、基材121には、帯電防止能を付与するため、基材121上に金属、合金、これらの酸化物などからなる厚みが30〜500Å程度の導電性物質の蒸着層を設けることができる。基材121は単層あるいは2種以上の複層でもよい。
基材121の厚み(積層体の場合は総厚)は、特に制限されず強度や柔軟性、使用目的などに応じて適宜に選択でき、たとえば、一般的には1000μm以下(たとえば、1μm〜1000μm)、好ましくは10μm〜500μm、さらに好ましくは20μm〜300μm、特に30μm〜200μm程度であるが、これらに限定されない。
なお、基材121には、各種添加剤(着色剤、充填材、可塑剤、老化防止剤、酸化防止剤、界面活性剤、難燃剤など)が含まれていてもよい。
粘着剤層122は粘着剤により形成されており、粘着性を有している。このような粘着剤としては、特に制限されず、公知の粘着剤の中から適宜選択することができる。具体的には、粘着剤としては、たとえば、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、ビニルアルキルエーテル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、ポリアミド系粘着剤、ウレタン系粘着剤、フッ素系粘着剤、スチレン−ジエンブロック共重合体系粘着剤、これらの粘着剤に融点が約200℃以下の熱溶融性樹脂を配合したクリ−プ特性改良型粘着剤などの公知の粘着剤(たとえば、特開昭56−61468号公報、特開昭61−174857号公報、特開昭63−17981号公報、特開昭56−13040号公報など参照)の中から、かかる特性を有する粘着剤を適宜選択して用いることができる。また、粘着剤としては、放射線硬化型粘着剤(またはエネルギー線硬化型粘着剤)や、熱膨張性粘着剤を用いることもできる。粘着剤は単独でまたは2種以上組み合わせて使用することができる。
粘着剤としては、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤を好適に用いることができ、特にアクリル系粘着剤が好適である。アクリル系粘着剤としては、(メタ)アクリル酸アルキルエステルの1種または2種以上を単量体成分として用いたアクリル系重合体(単独重合体または共重合体)をベースポリマーとするアクリル系粘着剤が挙げられる。
アクリル系粘着剤における(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、たとえば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸s−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸テトラデシル、(メタ)アクリル酸ペンタデシル、(メタ)アクリル酸ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸ヘプタデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシル、(メタ)アクリル酸ノナデシル、(メタ)アクリル酸エイコシルなどの(メタ)アクリル酸アルキルエステルなどが挙げられる。(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、アルキル基の炭素数が4〜18の(メタ)アクリル酸アルキルエステルが好適である。なお、(メタ)アクリル酸アルキルエステルのアルキル基は、直鎖状または分岐鎖状のいずれであっても良い。
なお、アクリル系重合体は、凝集力、耐熱性、架橋性などの改質を目的として、必要に応じて、(メタ)アクリル酸アルキルエステルと共重合可能な他の単量体成分(共重合性単量体成分)に対応する単位を含んでいてもよい。このような共重合性単量体成分としては、たとえば、(メタ)アクリル酸(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基含有モノマー;(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシデシル、(メタ)アクリル酸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;(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−ブチル(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−メチロールプロパン(メタ)アクリルアミドなどの(N−置換)アミド系モノマー;(メタ)アクリル酸アミノエチル、(メタ)アクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸t−ブチルアミノエチルなどの(メタ)アクリル酸アミノアルキル系モノマー;(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸エトキシエチルなどの(メタ)アクリル酸アルコキシアルキル系モノマー;アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのシアノアクリレートモノマー;(メタ)アクリル酸グリシジルなどのエポキシ基含有アクリル系モノマー;スチレン、α−メチルスチレンなどのスチレン系モノマー;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのビニルエステル系モノマー;イソプレン、ブタジエン、イソブチレンなどのオレフィン系モノマー;ビニルエーテルなどのビニルエーテル系モノマー;N−ビニルピロリドン、メチルビニルピロリドン、ビニルピリジン、ビニルピペリドン、ビニルピリミジン、ビニルピペラジン、ビニルピラジン、ビニルピロール、ビニルイミダゾール、ビニルオキサゾール、ビニルモルホリン、N−ビニルカルボン酸アミド類、N−ビニルカプロラクタムなどの窒素含有モノマー;N−シクロヘキシルマレイミド、N−イソプロピルマレイミド、N−ラウリルマレイミド、N−フェニルマレイミドなどのマレイミド系モノマー;N−メチルイタコンイミド、N−エチルイタコンイミド、N−ブチルイタコンイミド、N−オクチルイタコンイミド、N−2−エチルヘキシルイタコンイミド、N−シクロヘキシルイタコンイミド、N−ラウリルイタコンイミドなどのイタコンイミド系モノマー;N−(メタ)アクリロイルオキシメチレンスクシンイミド、N−(メタ)アクルロイル−6−オキシヘキサメチレンスクシンイミド、N−(メタ)アクリロイル−8−オキシオクタメチレンスクシンイミドなどのスクシンイミド系モノマー;(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコール、(メタ)アクリル酸ポリプロピレングリコール、(メタ)アクリル酸メトキシエチレングリコール、(メタ)アクリル酸メトキシポリプロピレングリコールなどのグリコール系アクリルエステルモノマー;(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、フッ素(メタ)アクリレート、シリコーン(メタ)アクリレートなどの複素環、ハロゲン原子、ケイ素原子などを有するアクリル酸エステル系モノマー;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、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、ジビニルベンゼン、ブチルジ(メタ)アクリレート、ヘキシルジ(メタ)アクリレートなどの多官能モノマーなどが挙げられる。これらの共重合性単量体成分は1種または2種以上使用できる。
粘着剤として放射線硬化型粘着剤(またはエネルギー線硬化型粘着剤)を用いる場合、放射線硬化型粘着剤(組成物)としては、たとえば、ラジカル反応性炭素−炭素二重結合をポリマー側鎖または主鎖中もしくは主鎖末端に有するポリマーをベースポリマーとして用いた内在型の放射線硬化型粘着剤や、粘着剤中に紫外線硬化性のモノマー成分やオリゴマー成分が配合された放射線硬化型粘着剤などが挙げられる。また、粘着剤として熱膨張性粘着剤を用いる場合、熱膨張性粘着剤としては、たとえば、粘着剤と発泡剤(特に熱膨張性微小球)とを含む熱膨張性粘着剤などが挙げられる。
粘着剤層122は、各種添加剤(たとえば、粘着付与樹脂、着色剤、増粘剤、増量剤、充填材、可塑剤、老化防止剤、酸化防止剤、界面活性剤、架橋剤など)を含むことができる。
粘着剤層122は、たとえば、粘着剤(感圧接着剤)と、必要に応じて溶媒やその他の添加剤などとを混合して、シート状の層に形成する慣用の方法を利用し形成することができる。具体的には、たとえば、粘着剤および必要に応じて溶媒やその他の添加剤を含む混合物を、基材121上に塗布する方法、適当なセパレータ(剥離紙など)上に混合物を塗布して粘着剤層122を形成し、これを基材121上に転写(移着)する方法などにより、粘着剤層122を形成することができる。
粘着剤層122の厚みは、好ましくは1μm以上、より好ましくは2μm以上、さらに好ましくは5μm以上である。粘着剤層122の厚みは、好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下、さらに好ましくは30μm以下である。なお、粘着剤層122は単層、複層のいずれであってもよい。
(半導体装置の製造方法)
図5に示すように、ダイシングテープ一体型接着シート71に半導体ウエハ4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、たとえば、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、1×10Pa〜1×10Paであることが好ましく、2×10Pa〜8×10Paであることがより好ましい。
図6に示すように、半導体ウエハ4をダイシングすることにより、ダイボンド用チップ5を形成する。ダイボンド用チップ5は、半導体チップ41および半導体チップ41上に配置された接着フィルム111を含む。半導体チップ41は電極パッドを含む。電極パッドの材料としては、アルミニウムなどが挙げられる。本工程では、ダイシングテープ一体型接着シート71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。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、ダイシングテープ一体型接着シート71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。
ダイボンド用チップ5をピックアップする。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。たとえば、個々の半導体チップ41をダイシングテープ一体型接着シート71側からニードルによって突き上げ、次いでダイボンド用チップ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。
図7に示すように、ダイボンド用チップ5をリードフレーム6に圧着することにより半導体チップ付き被着体2を得る。具体的には、ダイボンド用チップ5をリードフレーム6のダイパッド61に圧着する。半導体チップ付き被着体2は、リードフレーム6、リードフレーム6上に配置された接着フィルム111および接着フィルム111上に配置された半導体チップ41を含む。リードフレーム6はダイパッド61を含む。リードフレーム6はインナーリード62をさらに含む。
ダイボンド用チップ5をリードフレーム6に圧着する温度(以下、「ダイアタッチ温度」という)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。
半導体チップ付き被着体2を加圧下で加熱することにより接着フィルム111を硬化させる。これにより、半導体チップ41をリードフレーム6に固着させる。加圧下で接着フィルム111を硬化させることにより、接着フィルム111とリードフレーム6との間に存在するボイドを消滅させることが可能で、接着フィルム111がリードフレーム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、たとえば、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2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/cm(4.9×10−2MPa)以上、より好ましくは1kg/cm(9.8×10−2MPa)以上、さらに好ましくは5kg/cm(4.9×10−1MPa)以上である。0.5kg/cm以上であると、接着フィルム111とリードフレーム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/cm(1.96MPa)以下、より好ましくは18kg/cm(1.77MPa)以下、さらに好ましくは15kg/cm(1.47MPa)以下である。20kg/cm以下であると、過度な加圧による接着フィルム111のはみ出しを抑制できる。
加熱温度は、好ましくは80℃以上、より好ましくは120℃以上、さらに好ましくは150℃以上、特に好ましくは170℃以上である。80℃以上であると、接着フィルム111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、接着フィルム111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時間以上である。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、特に好ましくは30分以下である。
図8に示すように、半導体チップ41の電極パッドとリードフレーム6のインナーリード62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の材料としては、銅などが挙げられる。
ワイヤーボンディング工程は、ボンディングワイヤー7の一端と半導体チップ41の電極パッドを接合するステップ、ボンディングワイヤー7の他端とリードフレーム6のインナーリード62を接合するステップなどを含む。
ワイヤーボンディング工程を行った後、封止樹脂8により半導体チップ41を封止する封止工程を行う。本工程は、リードフレーム6に搭載された半導体チップ41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、たと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、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、封止後に更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。
以上の方法により得られた半導体装置は、リードフレーム6、リードフレーム6上に配置された接着層および接着層上に配置された半導体チップ41を含む。接着層は、接着フィルム111が硬化することにより形成される。半導体装置は、半導体チップ41を覆う封止樹脂8をさらに含む。
半導体装置の接着層の界面熱抵抗は、好ましくは0.15K/W以下である。界面熱抵抗の下限は、たとえば0.01K/W、0.05K/Wなどである。
半導体装置の接着層の総熱抵抗は、好ましくは0.55K/W以下である。総熱抵抗の下限は、たとえば0.05K/W、0.1K/W、0.2K/Wなどである。
半導体装置の具体例として、たとえばQuad Flat Non−leaded Package(以下、「QFNパッケージ」という)を挙げることができる。QFNパッケージは、半導体チップ41から発生する熱をリードフレーム6に伝え、外部に逃がすことができる。したがって、放熱性が高い。
半導体装置は、高周波デバイス、デジタルテレビ、モバイルデバイス、メモリ、車載用電子機器、パワーデバイスなどに用いることができる。
以上のとおり、半導体装置の製造方法は、接着シート11に半導体ウエハ4を圧着する工程と、接着シート11に半導体ウエハ4を圧着する工程の後に、ダイ分割をなすことによりダイボンド用チップ5を形成する工程と、ダイボンド用チップ5をリードフレーム6に圧着する工程とを含む。半導体装置の製造方法は、ダイボンド用チップ5をリードフレーム6に圧着する工程の後に、ボンディングワイヤー7の一端と半導体チップ41の電極パッドを接合するステップ、ボンディングワイヤー7の他端とリードフレーム6のインナーリード62を接合するステップを含む工程をさらに含む。半導体装置の製造方法は、封止樹脂8で半導体チップ41を封止する工程をさらに含む。
接着シート11に半導体ウエハ4を圧着する工程は、ダイシングテープ一体型接着シート71の接着シート11に半導体ウエハ4を圧着する工程であることができる。
(変形例1)
粘着剤層122の接触部122Aは放射線により硬化する性質を有する。粘着剤層122の周辺部122Bも放射線により硬化する性質を有する。半導体装置の製造方法において、ダイボンド用チップ5を形成し、粘着剤層122に紫外線を照射し、ダイボンド用チップ5をピックアップする。これにより、粘着剤層122のダイボンド用チップ5に対する粘着力が低下するので、ダイボンド用チップ5を容易にピックアップできる。
(変形例2)
粘着剤層122の接触部122Aは放射線により硬化されている。粘着剤層122の周辺部122Bも放射線により硬化されている。
(変形例3)
接着シート11は、第1層および第1層上配置された第2層を含む複層形状をなす。
(変形例4)
図9に示すように、ダイシングテープ12における粘着面の全体が、接着シート11と接する。粘着剤層122は、放射線により硬化する性質を有することが好ましい。半導体装置の製造方法において、ダイボンド用チップ5を形成し、粘着剤層122に紫外線を照射し、ダイボンド用チップ5をピックアップする。これにより、粘着剤層122のダイボンド用チップ5に対する粘着力が低下するので、ダイボンド用チップ5を容易にピックアップできる。
(変形例5)
ダイボンド用チップ5を形成する工程が、ダイシングテープ一体型接着シート71上に配置された半導体ウエハ4にレーザー光を照射することにより、半導体ウエハ4の内部に脆弱層を形成するステップを含む。ダイボンド用チップ5を形成する工程は、脆弱層を形成するステップの後にエキスパンドをなすステップをさらに含む。エキスパンドにより接着シート11および半導体ウエハ4を同時に分割する。
(その他の変形例)
変形例1〜変形例5などは、任意に組み合わせることができる。
[実施形態2]
(フィルム9)
図10に示すように、フィルム9は、セパレータ14、セパレータ14上に配置された接着シート11および接着シート11上に配置されたセパレータ15を含む。接着シート11は、セパレータ14と接する第1面、および第1面に対向した第2面で両面を定義できる。第2面はセパレータ15と接する。
セパレータ14としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムなどが挙げられる。セパレータ14は、好ましくは離型処理が施されたものである。セパレータ14の厚みは適宜設定できる。
セパレータ15としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムなどが挙げられる。セパレータ15は、好ましくは離型処理が施されたものである。セパレータ15の厚みは適宜設定できる。
(半導体装置の製造方法)
半導体装置の製造方法は、接着シート11に半導体ウエハ4を圧着する工程と、接着シート11に半導体ウエハ4を圧着する工程の後に、ダイ分割をなすことによりダイボンド用チップ5を形成する工程と、ダイボンド用チップ5をリードフレーム6に圧着する工程とを含む。
半導体装置の製造方法は、セパレータ14を剥離するステップと、セパレータ14を剥離するステップの後に接着シート11とダイシングテープ12を貼り合わせるステップとを含む工程をさらに含む。接着シート11に半導体ウエハ4を圧着する工程は、セパレータ15を剥離するステップ、セパレータ15を剥離するステップの後に接着シート11に半導体ウエハ4を圧着するステップを含む。
半導体装置の製造方法は、ダイボンド用チップ5をリードフレーム6に圧着する工程の後に、ボンディングワイヤー7の一端と半導体チップ41の電極パッドを接合するステップ、ボンディングワイヤー7の他端とリードフレーム6のインナーリード62を接合するステップを含む工程をさらに含む。半導体装置の製造方法は、封止樹脂8で半導体チップ41を封止する工程をさらに含む。
(変形例1)
接着シート11は、第1層および第1層上配置された第2層を含む複層形状をなす。
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。
実施例で使用した成分について説明する。
アクリルゴム1:ナガセケムテックス社製のテイサンレジンSG−600TEA(ヒドロキシル基を有するアクリル酸エステル共重合体、Mw:120万、ガラス転移温度:−36℃)
アクリルゴム2:ナガセケムテックス社製のテイサンレジンSG−70L(ヒドロキシル基およびカルボキシ基(COOH基)を有するアクリル酸エステル共重合体、Mw:80万、ガラス転移温度:−13℃)
フェノール樹脂:明和化成社製のMEH−7851H(固形フェノール樹脂、Mw:1580、水酸基当量218g/eq.)
エポキシ樹脂1:三菱化学社製のjER828(液状エポキシ樹脂、エポキシ当量185g/eq.)
エポキシ樹脂2:日本化薬社製のEOCN−1020(固形エポキシ樹脂、エポキシ当量198g/eq.)
アルミナフィラー:信越化学工業社製のKBM−503(3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン)でアドマテックス社製のAO−802(平均粒径0.7μm、真球度0.95の球状アルミナフィラー)を前処理することにより得られた表面処理フィラー
シリカフィラー:アドマテックス社製のSO−25R(平均粒径0.6μmの球状シリカフィラー)
触媒:北興化学社製のTPP−K(テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート)
シランカップリング剤:信越化学工業社製のKBE−846(ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド)
[アルミナフィラーの作製]
AO−802をKBM−503で処理することにより、アルミナフィラーを得た。表面処理は乾式法で行い、下記式で表される量のシランカップリング剤で処理した。
シランカップリング剤処理量=(フィラーの重量(g)×フィラーの比表面積(m/g))/シランカップリング剤の最小被覆面積(m/g)
シランカップリング剤の最小被覆面積(m/g)=6.02×1023×13×10−20/シランカップリング剤の分子量
[接着シートの作製]
表1に記載の配合比に従い、各成分およびメチルエチルケトン(MEK)を配合し、撹拌することにより、ワニスを得た。厚み38μmのセパレータ(シリコーン離型処理したPETフィルム)上にワニスを塗布し、130℃のオーブンで2分間乾燥し、接着シートを得た。接着シートの厚みを表1に示す。
[評価]
得られた接着シートについて、以下の評価を行った。結果を表1に示す。
(熱伝導率)
接着シートから厚み10μm〜40μmのサンプルを切り出した。窒素雰囲気下、120℃で1時間加熱し、窒素雰囲気下、175℃で1時間加熱することにより、サンプルを硬化させた。硬化後のサンプルから20mm角の試験片を切り出した。試験片の熱拡散率、比熱、比重を測定し、下記式より試験片の熱伝導率を求めた。
(熱伝導率)=(熱拡散率)×(比熱)×(比重)
(株)アイフェイズ製のアイフェイズモバイルを用いて熱拡散率を測定した。エスアイアイナノテクノロジー(株)製のDSC6220を用い、昇温速度10℃/min、温度20℃〜300℃の条件でDSC測定し、JISハンドブック(比熱容量測定方法K−7123 1987)に記載された方法で比熱を求めた。アルキメデス法によって比重を測定した。
(130℃の溶融粘度)
レオメーター(HAAKE社製のRS−1)を用いて、パラレルプレート法により接着シートの溶融粘度を測定した。具体的には、接着シートから0.1gの試料を採取し、試料を130℃のプレートに仕込み、測定を開始した。プレート間のギャップは0.1mmであった。測定開始から60秒後の平均値が溶融粘度である。
(熱抵抗)
接着シートから縦「20mm」×横「20mm」×厚み「表1に示す厚み」の試験用シートを切り出した。個片化したシーマ電子株式会社製のシリコンヒーターチップ(5mm×5mm、80Ω、100μm)を100℃、10mm/sec、0.1MPaの条件で試験用シートにはりつけた。カッターでヒーターチップの外周に沿って試験用シートを切り、試験用シート付きのヒーターチップを得た。新川株式会社製のダイボンド装置(SPA−300)を用いて、120℃、0.1MPa、1secの条件で、試験用シート付きのヒーターチップをTO−220規格のリードフレームに圧着した。リードフレームは、全面が銀でメッキされたものであった。圧着後に、窒素中、120℃で1時間加熱し、175℃で1時間加熱することにより、試験用シートを硬化させた。ワイヤーボンダ―を用いて、175℃で、金ワイヤーでヒーターチップとリードフレームを接続した。接続後、封止樹脂でヒーターチップを封止した。パッケージを個片化し、第1のTO−220パッケージを得た。
試験用シートの厚みが「表1に示す厚み」の2倍である以外は、第1のTO−220パッケージの作製方法と同じ方法で、第2のTO−220パッケージを作製した。
試験用シートの厚みが「表1に示す厚み」の3倍である以外は、第1のTO−220パッケージの作製方法と同じ方法で、第3のTO−220パッケージを作製した。
第1のTO−220パッケージ、第2のTO−220パッケージおよび第3のTO−220パッケージについて、過渡熱分析装置(メンターグラフィック社製のT3ster)を用いて、200mAの電流でこれらを加熱した後、10mA、加熱時間5秒、測定時間5秒で、抵抗値の経時的な変化を測定した。得られた電圧データを温度依存係数を用いて温度データに変換した。温度データを構造関数に変換し、「総熱抵抗」を算出した。X軸が試験用シートの厚みを示しY軸が総熱抵抗を示す座標平面に結果を示し、近似線を描き、界面熱抵抗を算出した。界面熱抵抗は、試験用シートの厚みが0である場合の熱抵抗である。表1に示す値は、5回の測定の平均値である。
1 フィルム
11 接着シート
12 ダイシングテープ
13 セパレータ
71 ダイシングテープ一体型接着シート
121 基材
122 粘着剤層
122A 接触部
122B 周辺部
4 半導体ウエハ
5 ダイボンド用チップ
41 半導体チップ
111 接着フィルム
6 リードフレーム
61 ダイパッド
62 インナーリード
7 ボンディングワイヤー
8 封止樹脂
9 フィルム
14 セパレータ
15 セパレータ
901 装置
902 構造体
905 フィルム一体型チップ
906 リードフレーム
907 ボンディングワイヤー
991 接着フィルム
992 接着層
941 シリコンチップ

Claims (13)

  1. 接着シートから接着フィルムを切り出す段階と、リードフレーム、前記リードフレーム上に配置された前記接着フィルムおよび前記接着フィルム上に配置されたシリコンチップを有する構造体を加熱する段階とを有する方法により、前記リードフレーム、前記リードフレーム上に配置された接着層および前記接着層上に配置されたシリコンチップを有する装置を形成したとき、
    前記接着層および前記リードフレームの界面熱抵抗が0.15K/W以下であり、
    前記界面熱抵抗および前記接着層の内部熱抵抗の合計である総熱抵抗が0.55K/W以下である接着シート。
  2. 樹脂成分を含み、
    前記樹脂成分が、ガラス転移温度0℃以下、重量平均分子量85万〜140万のアクリルゴムを含み、
    前記アクリルゴムはカルボキシ基およびグリシジル基を有さず、
    前記樹脂成分100重量%中の前記アクリルゴムの含有量は5重量%〜30重量%である請求項1に記載の接着シート。
  3. フィラーを含み、
    前記フィラーがアルミナフィラーを含み、
    前記アルミナフィラーは、エポキシ基、ジアミン基およびチオール基を有さないシランカップリング剤で前処理された表面処理フィラーである請求項1または2に記載の接着シート。
  4. 平均粒径0.5μm〜1μmの球状フィラーを含み、
    前記球状フィラーの含有量は75重量%以上である請求項1または2に記載の接着シート。
  5. 前記球状フィラーの真球度は0.85以上である請求項4に記載の接着シート。
  6. 室温で液状の第1エポキシ樹脂を含み、
    前記第1エポキシ樹脂のエポキシ当量は175g/eq.以上である請求項1〜5のいずれかに記載の接着シート。
  7. 室温で固形の第2エポキシ樹脂を含み、
    前記第2エポキシ樹脂のエポキシ当量は200g/eq.以下である請求項6に記載の接着シート。
  8. 厚みは15μm以下である請求項1〜7のいずれかに記載の接着シート。
  9. チオール、ジチオフェンおよびテトラチオフェンからなる群より選ばれた少なくとも1種の骨格を有するシランカップリング剤を含む請求項1〜8のいずれかに記載の接着シート。
  10. 基材および前記基材上に配置された粘着剤層を含む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1〜9のいずれかに記載の接着シートとを含むダイシングテープ一体型接着シート。
  11. セパレータと、
    前記セパレータ上に配置された請求項10に記載のダイシングテープ一体型接着シートとを含むフィルム。
  12. 請求項1〜9のいずれかに記載の接着シートに半導体ウエハを圧着する工程と、
    前記接着シートに前記半導体ウエハを圧着する工程の後に、ダイ分割をなすことにより半導体チップおよび前記半導体チップ上に配置された接着フィルムを含むダイボンド用チップを形成する工程と、
    前記ダイボンド用チップをリードフレームに圧着する工程とを含む半導体装置の製造方法。
  13. 請求項12に記載の製造方法により得られた半導体装置。

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