JP2017139409A - ダイボンドダイシングシート - Google Patents

Abstract

【課題】 ＵＶ照射工程を必要とせず、パッケージ製造工程内の尤度を拡大するダイボンドダイシングシートを提供する。【解決手段】 剥離性基材の片面に、接着剤層と、前記接着剤層を覆う中間粘着剤層と、前記中間粘着剤層を覆い前記接着剤層と中間粘着剤層よりも一回り広く大きく、そして前記中間粘着剤層とは重なり合わない周縁部を有する粘着剤層と、前記粘着剤層に重なり合ってこれを保護する保護フィルムとを、この順に積層し、前記接着剤層と前記中間粘着剤層の間の剥離強度を５Ｎ／ｍ以上、２５Ｎ／ｍ以下としたダイボンドダイシングシート。【選択図】 図２

Description

本発明は、半導体装置を製造する際に好適に使用されるダイボンドダイシングシートに関するものである。

従来、半導体チップとリードフレーム等の支持部材との接合には銀ペーストが主に使用されていた。しかし、近年の半導体チップの小型化・高性能化に伴い、使用されるリードフレームも小型化・細密化が要求されるようになり、銀ペーストでは、ワイヤボンディング時においてハミ出しや半導体チップの傾きに起因する不具合が発生したり、あるいは接着剤層の膜厚の制御が困難であったり、接着剤層にボイドが発生する等の理由で、上記要求に対処しきれなくなってきた。

そこで、近年は、銀ペーストに代えて接着フィルム（フィルム状接着剤、フィルム状ダイボンド材、等ともいう。）を、いわゆる個片貼付け方式として、あるいはウェハ裏面貼付け方式で使用するようになってきている。前者の個片貼付け方式で半導体装置を製造する場合、ロール状（リール状）の接着フィルムからカッティングあるいはパンチングによって接着フィルムの個片を切り出した後、この個片をリードフレームに貼り付け、得られた接着フィルム付きリードフレームに、予めダイシング工程にて切断分離（ダイシング）した素子小片（半導体チップ）を載置し接合（ダイボンド）して半導体チップ付きリードフレームを作製し、その後、必要に応じてワイヤボンド工程、封止工程などを経て半導体装置とする。しかし、この場合は、ロール状の接着フィルムから接着フィルムの個片を切り出し、これをリードフレームへ接着させる専用の組立装置が必要なことから、銀ペーストを使用する方法に比べて製造コストが割高になる。

一方、後者のウェハ裏面貼付け方式で半導体装置を製造する場合は、まず半導体ウェハの裏面に接着フィルムを貼り付け、更にこの上にダイシングテープを貼り合わせ、その後、ダイシングによって接着フィルムが付いた状態で半導体ウェハを個片化し、得られた接着フィルム付き半導体チップの各個片をピックアップし、これをリードフレームに貼り付け、その後、加熱、硬化、ワイヤボンドなどの工程を経て半導体装置とする。この方法では、接着フィルム付き半導体チップをリードフレームに接合するために、接着フィルムを個片化する装置を必要とせず、従来の銀ペースト用の組立装置をそのままあるいは熱盤を付加するなどの装置の一部改良で済むため、製造コストを比較的安く抑えることができる。しかし、この方法も、ダイシング工程までに、接着フィルムの貼付と、それに続くダイシングテープの貼付との二つの貼付工程が必要である。

そこで、二つの貼付工程を要せず一つの貼付工程で済むようにするために、予め接着フィルムとダイシングテープとを貼り合わせた（あるいは、一つのシートでダイシング工程及びダイボンド工程の両方に使用できるシート）「ダイボンドダイシングシート」が開発されている（特許文献１参照）。特許文献１では、放射線硬化型粘着剤層における放射線硬化後の弾性率を所定の範囲に維持して、ダイシング工程後のエキスパンディング性及びピックアップ性を容易にする。

これまでに図１（ａ）（ｂ）に示すように剥離性基材１の上にディスク状の接着剤層（ダイボンド材）２を形成し、その上に前記接着剤層（ダイボンド材）よりも一回り大きいディスク状の粘着剤層３を積層し、粘着剤層と同じ大きさと形状を持つ保護フィルム４を積層した「剥離性基材／接着剤層／粘着剤層／保護フィルム」の４層構造を有するダイボンドダイシングシートが多く開発されている。このダイボンドダイシングシートを使用する場合は、剥離性基材１を先ず剥がして除くとともに接着剤層２を露出させ（図１（ｃ））、続いて、ダイシング用リング載置部（帯状円環状の粘着剤）の上にダイシング用リング６を載置し、その内側に半導体ウェハ５を載置し（図１（ｄ））、半導体ウェハをブレードと呼ばれる刃物７を用いて切断し、（ダイシング）し、個片化した接着フィルム付き半導体チップとし（図１（ｅ））、その後、この接着フィルム付き半導体チップをピックアップし、粘着剤層３から剥離し、リードフレーム上に載置し、加熱・接合（ダイボンド）し、引き続いて、ワイヤボンドし、封止材を用いて封止し、半導体装置を製造する。

この製造工程の中でダイボンドダイシングシートの粘着剤層３と保護フィルム４はダイシング用リング６と接着剤層２付半導体ウェハ５を固定する一方で、半導体ウェハを個片化した後のピックアップ時に接着剤層２付き半導体チップを剥離する必要がある。この固定性と剥離性を両立させるため粘着剤層３はＵＶ反応性成分を導入し、ダイシング工程とピックアップ工程の間にＵＶ照射工程を入れていることで、ダイシング時に高粘着を、ピックアップ時には低粘着を確保しているダイボンドダイシングシートがあるが、製造上、工数が少ない方が好ましく、ＵＶ照射工程を必要としないＵＶ反応性成分を含まない粘着剤を使用したダイボンドダイシングシートも増加している。

一方、ＵＶ反応性成分を含まない粘着剤層の場合、ダイシング時にダイシング用リング６や接着剤層２付半導体ウェハ５を固定しつつも、ピックアップ時には接着剤層２付半導体チップが剥離できるような狭い範囲で粘着力を制御する必要がある。その場合、リング６のバラツキによりリングから剥離が生じたり、ピックアップの条件によってピックアップができなかったりする不具合が発生し、製造上安定性に欠ける。

特開平７−０４５５５７号公報

このようにダイボンドダイシングシートでは、固定性と剥離性を両立させるため粘着剤層３にＵＶ反応性成分を含むことが多いが、ＵＶ照射工程が必要となる。汎用化が進み価格が下がりつつある半導体パッケージでは工程数はコストにも影響するため一層の工程数削減が求められている。一方、ＵＶ照射工程を無くすためにＵＶ反応性成分を含まない粘着剤層３を使用した場合、パッケージ製造工程内の尤度は小さくなり、他の材料や工程条件のバラツキで工程不具合が発生しやすい。小型化と薄膜化が進み半導体チップも薄くなる中、パッケージ製造工程の条件はより正確性を求められており、より工程内の尤度を拡大することが求められている。
本発明の目的は、このような問題点を改善したダイボンドダイシングシート、すなわち、ＵＶ照射工程を必要とせず、パッケージ製造工程内の尤度を拡大するようなダイボンドダイシングシートを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明者らは種々検討した結果、図２に示すようにダイボンドダイシングシートの接着剤層２と粘着剤層３の間に、粘着剤層３に似た中間粘着剤層８を設けることで接着剤層の固定性と剥離性を維持しつつ、ダイシング用リング６には粘着剤層３が密着する形にすることでダイシング用リング６からは剥離しないダイボンドダイシングシートを着想し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、剥離性基材１の片面に、接着剤層２と、前記接着剤層２を覆う中間粘着剤層８と、前記中間粘着剤層８を覆い前記接着剤層２と中間粘着剤層８よりも一回り広く大きく、そして前記中間粘着剤層８とは重なり合わない周縁部を有する粘着剤層３と、前記粘着剤層３に重なり合ってこれを保護する保護フィルム４とを、この順に積層したダイボンドダイシングシートである。

ここで、本発明の接着剤層２と中間粘着剤層８の剥離強度は５Ｎ／ｍ以上、２５Ｎ／ｍ以下である必要がある。１０〜２０Ｎ／ｍが好ましく、１３〜１５Ｎ／ｍがより好ましい。５Ｎ／ｍ未満ではダイシング工程で接着剤付きチップを保持できず、チップが飛散する可能性がある。また、２５Ｎ／ｍを超えるとピックアップ工程でチップ割れなどの問題が生じる可能性がある。

また、ダイボンドダイシングシートは、接着剤層２と、前記接着剤層を覆う中間粘着剤層８と、前記中間粘着剤層８を覆い前記接着剤層２と中間粘着剤層８よりも一回り広く大きく、そして前記中間粘着剤層８とは重なり合わない周縁部を有する粘着剤層３と、前記粘着剤層３に重なり合ってこれを保護する保護フィルム４とを、この順に積層したダイボンドダイシングシートを一組として、これらが長尺の剥離性基材１の片面に島状に多数配されロール状に巻かれた形態として提供することもできる。

また、本発明は半導体ウェハを半導体チップに個片化するダイシング工程において、用いられる刃物がダイボンドダイシングシートの保護フィルム４に傷をつけないダイシング工程の条件を用いることが好ましい。

ダイシング工程では一般的に図３に示すよう吸着テーブル９上に保護フィルム、粘着剤層、接着剤層、半導体ウェハの順に積層されるように配置し、半導体ウェハ面からブレードと呼ばれる刃物で切り込みを入れ、半導体チップに個片化する。このときの吸着テーブル９の上面から刃物の先端までの距離を切断高さと呼ばれる。

本発明では、用いられる刃物の先端の位置が中間粘着剤層の中央すなわち粘着剤層が５０％切断される状態（図４（ａ））から中間粘着剤層と粘着剤層の界面すなわち中間粘着剤層が１００％切断される状態（図４（ｂ））の間で設定されることが好ましい。さらに中間粘着剤層の６５〜８５％が切断されるように設定されることが好ましく、７５％程度に設定されることがより好ましい。

本発明のダイボンドダイシングシートは、ＵＶ照射工程を必要とせず、工程数削減が可能となる。また、本発明の構成のダイボンドダイシングシートでは、ＵＶ反応性成分を含まない粘着剤を使用した場合でもダイシング性、ピックアップ性に優れる。

従来のダイボンドダイシングシートの使用方法を説明する図である。（ａ）はダイボンドダイシングシートの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｂ断面図であり、（ｃ）は半導体ウェハを貼り付ける時に剥離性基材を剥がしている図である。（ｄ）は半導体ウェハ及びダイシング用リング６が貼り付けられた状態図である。（ｅ）はダイシング工程で刃物を用い半導体ウェハ及び接着剤層を切断した図である。 本発明のダイボンドダイシングシートの使用方法を説明する図である。（ａ）はダイボンドダイシングシートの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｂ断面図であり、（ｃ）は半導体ウェハを貼り付ける時に剥離性基材を剥がしている図である。（ｄ）は半導体ウェハ及びダイシング用リング６が貼り付けられた状態図である。（ｅ）はダイシング工程で刃物を用い半導体ウェハ及び接着剤層を切断した図である。 本発明のダイボンドダイシングシートをダイシングする時に吸着ステージ８にダイボンドダイシングシート及び半導体ウェハが載せられた図である。 本発明のダイシング状態を示している図である。（ａ）は中間粘着剤層の中央まで刃物で切断された図である。（ｂ）は中間粘着剤層と粘着剤層の界面まで刃物で切断された図である。

以下、本発明をさらに詳しく説明する。
本発明で用いる剥離性基材１としては、ポリエチレンテレフタレートフィルム等のポリエステル系フィルム、ポリテトラフルオロエチレンフィルム等のフッ素系フィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等のポリオレフィン系フィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリビニルアセテートフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリイミドフィルムなどのプラスチックフィルム等が好ましく用いられ、紙、不織布、金属箔等も使用できる。また、その剥離面はシリコーン系剥離剤、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離型剤で処理することが好ましい。また、剥離性基材１の厚みは、作業性を損なわない範囲で適宜に選択できる。通常は１０００μｍ以下、好ましくは１〜１００μｍ、より好ましくは２〜２０μｍ、更に好ましくは３〜１０μｍである。

本発明で用いる接着剤層２に用いる接着剤としては、半導体チップの接着（接合）に使用されている公知の種々の熱硬化性接着剤、光硬化性接着剤、熱可塑性接着剤あるいは酸素反応性接着剤等を用いることができる。これらは、単独で用いても２種類以上を組み合わせてもよい。

接着剤層の厚みは、通常は１〜２００μｍ、好ましくは３〜１５０μｍ、より好ましくは１０〜１００μｍである。１μｍ未満では十分なダイボンド接着力を確保するのが困難になり、２００μｍを超えて厚いと不経済で特性上の利点もない。

中間粘着剤層に用いる粘着剤の含有成分としては特に指定はなく、ジオール基を有する化合物、イソシアネート化合物、ウレタン（メタ）アクリレート化合物、ジアミン化合物、尿素メタクリレート化合物等がある。温度や湿度、時間、酸素の有無などの保管環境による粘着性変化が少ない成分が好ましく、環境による変化が全く無いものがより好ましい。

また、中間粘着剤層の厚みとしては通常１〜５０μｍであり、１０〜４０μｍが好ましく、２０〜３０μｍがより好ましい。１μｍ未満では安定的な粘着力を維持するのが困難になり、５０μｍを超えて厚いと経済的でなく、利点もない。

粘着剤層に用いる粘着剤の含有成分としては特に指定はなく、ジオール基を有する化合物、イソシアネート化合物、ウレタン（メタ）アクリレート化合物、ジアミン化合物、尿素メタクリレート化合物等がある。温度や湿度、時間、酸素の有無などの保管環境による粘着性変化が少ない成分が好ましく、環境による変化が全く無いものがより好ましい。

また、粘着剤層の厚みとしては通常１〜５０μｍであり、１０〜４０μｍが好ましく、２０〜３０μｍがより好ましい。１μｍ未満では安定的な粘着力を維持するのが困難になり、５０μｍを超えて厚いと経済的でなく、利点もない。
粘着剤の粘着力としては対ＳＵＳの９０°剥離ピール強度が１６Ｎ／ｍ以上が好ましく、２０Ｎ／ｍ以上がより好ましく、４０Ｎ／ｍ以上が更に好ましい。

粘着剤層を保護するための保護フィルムとしては、剥離性基材１に用いたフィルムもしくはシートと同様な基材を用いることができる。ポリエチレンテレフタレートフィルム等のポリエステル系フィルム、ポリテトラフルオロエチレンフィルム等のフッ素系フィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等のポリオレフィン系フィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリビニルアセテートフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリイミドフィルムなどのプラスチックフィルム等である。なお、保護フィルムの厚みは、通常１０〜５００μｍ、好ましくは５０〜２００μｍである。

本発明のダイボンドダイシングシートを用いて半導体装置を製造する場合は、次のようにして行う。
（ｉ）接着剤層２の外周部に形成した剥離起点を利用して剥離性基材１を剥離・除去し、接着剤層を露出させる。
（ｉｉ）粘着剤層３をダイシング用リング６に載置するとともに、露出させた接着剤層２に半導体ウェハ５を貼り付ける。
（ｉｉｉ）半導体ウェハ５の上方側から、中間粘着剤層までダイシングする。
（ｉｖ）各々の半導体チップを接着剤層２が付いた状態でピックアップし、この接着剤付き半導体チップをリードフレーム等の支持部材の上に載置し、加熱・接着する。
（ｖ）ワイヤボンドする。
（ｖｉ）封止材を用いて封止して、半導体装置を得る。

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（剥離強度）
５０μｍ厚みの半導体ウェハと、２０μｍ厚みの接着剤層、３０μｍ厚みの中間粘着剤層、１０μｍ厚みの粘着剤層と、１００μｍ厚みの保護フィルムを用いて、中間粘着剤層と接着剤層の剥離強度が４Ｎ／ｍ、５Ｎ／ｍ、１５Ｎ／ｍ、２５Ｎ／ｍ、２７Ｎ／ｍ、３０Ｎ／ｍとなるようダイボンドダイシングシートを用意した。

中間粘着剤層と接着剤層との剥離強度は９０°ピール剥離試験機を用いて５０ｍｍ／分の速度で測定した。接着剤層２と中間粘着剤層８が積層されたものの両側を粘着テープ（王子タック株式会社製ＯＪＩテープ）で補強し、中間粘着剤層と粘着テープを垂直方向に引っ張る形で測定した。

（ダイシング性及びピックアップ性の評価）
評価サンプルは７０℃、１２．５ｍｍ／秒でウェハに貼り合わせたダイボンドダイシングシートを、株式会社ディスコ製ＳＤ４０００−７０−ＢＢの刃物を用いて回転数５００００ｒｐｍ、速度５０ｍｍ／分、切断深さ１００μｍで縦１０ｍｍ、横１０ｍｍのサイズにダイシングし、エキスパンド量３ｍｍ、９．５ｍｍ×９.５ｍｍに配置した５ピンを４００μｍの高さまで突き上げてピックアップする方法で評価を行った。

ダイシングの評価の方法としては、ダイシング後のサンプルを観察し、一部チップが飛散してなくなったものを「×」、ウェハ外周の不要部分のチップが一部飛散したものを「△」、飛散がなかったものを「○」として評価した。

ピックアップの評価方法としては、ピックアップエラーが発生しピックアップできなかったものやピックアップ後のチップが割れているものを「×」、ピックアップできたが中間粘着剤層がチップに追従しているものを「△」、割れなど無くピックアップできたものを「○」として評価した。

（切削屑の評価）
一方、切削屑は半導体ウェハを切断した後に接着フィルム付き半導体チップを１０個取り出し、４つの側面から観察をして切削屑の大きさと個数を計測した。切削屑の大きさは１０μｍを閾値とし、１０μｍを超える切削屑が見えた場合は「×」、１０μｍ以下の場合は「○」として評価した。
これらの測定、評価結果を表１にまとめて示した。

本発明のダイボンドダイシングシートでは、ＵＶ照射工程を必要とせず工程数削減が可能となる。本発明の構成のダイボンドダイシングシートで、接着剤層と中間粘着剤層の間の剥離強度を５〜２５Ｎ／ｍ以下とした場合、ダイシング性、ピックアップ性に優れる。

１：剥離性基材
２：接着剤（接着剤層）
３：粘着剤（粘着剤層）
４：保護フィルム
５：半導体ウェハ
６：ダイシング用リング
７：刃物（ブレード）
８：中間粘着剤層
９：吸着テーブル（ステージ）

Claims (3)

1. 剥離性基材の片面に、接着剤層と、前記接着剤層を覆う中間粘着剤層と、前記中間粘着剤層を覆い前記接着剤層と中間粘着剤層よりも一回り広く大きく、そして前記中間粘着剤層とは重なり合わない周縁部を有する粘着剤層と、前記粘着剤層に重なり合ってこれを保護する保護フィルムとを、この順に積層し、前記接着剤層と前記中間粘着剤層の間の剥離強度を５Ｎ／ｍ以上、２５Ｎ／ｍ以下としたダイボンドダイシングシート。
2. 前記接着剤層と、前記中間粘着剤層と、前記粘着剤層と、前記保護フィルムとを一組として、これらが長尺の剥離性基材の片面に島状に多数配されロール状に巻かれている、請求項１に記載のダイボンドダイシングシート。
3. 刃物で切り込みを入れ半導体チップに個片化する際に、中間粘着剤層の中央から中間粘着剤層と粘着剤層の界面まで切り込みを入れて分断される請求項１又は請求項２に記載のダイボンドダイシングシート。

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