JP2017216273A - ダイボンドフィルム、ダイシングダイボンドフィルム、及び、半導体装置の製造方法 - Google Patents

ダイボンドフィルム、ダイシングダイボンドフィルム、及び、半導体装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】熱硬化を行っていないダイボンドフィルムに対してワイヤーボンディングを良好に行うことが可能なダイボンドフィルムを提供すること。【解決手段】 平均粒径が5nm〜100nmの範囲内であるフィラーと、熱可塑性樹脂と、フェノール樹脂とを含有し、熱硬化前の150℃での引張貯蔵弾性率が、0.3MPaより大きく30MPa以下であるダイボンドフィルム。【選択図】図1

Description

本発明は、ダイボンドフィルム、ダイシングダイボンドフィルム、及び、半導体装置の製造方法に関する。
従来、ダイボンドフィルムは、半導体装置の製造に用いられる。
ダイボンドフィルムを用いた半導体装置の製造工程において、チップを多段に積層(スタック)する手法がある。そのような場合、チップの薄型化の要望がある。(例えば、特許文献1参照)。
特開2008−218571号公報
しかしながら、ポリイミドなどのパッシベーション膜が形成されているウェハを薄く研削すると、ウェハが大きく反り、ダイシング後のチップが反ってしまう。この反ったチップを基板やリードフレーム等にボンディングし、スタックしていくと、その反りが残り、チップの端が浮き上がってしまう問題があった。
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、反りの大きい極薄チップの反りを抑制し、多段積層を良好に行うことが可能なダイボンドフィルムを提供することにある。
また、当該ダイボンドフィルムを備えるダイシングダイボンドフィルムを提供することにある。
まあ、当該ダイシングダイボンドフィルムを用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。
本願発明者等は、下記の構成を採用することにより、前記の課題を解決できることを見出して本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明に係るダイボンドフィルムは、
平均粒径が5nm〜100nmの範囲内であるフィラーと、
熱可塑性樹脂と、
フェノール樹脂と
を含有し、
熱硬化前の150℃での引張貯蔵弾性率が、0.3MPaより大きく30MPa以下であることを特徴とする。
前記構成によれば、熱硬化前の150℃での引張貯蔵弾性率が0.3MPa以上であるため、仮に、チップが反っていたとしても、ダイボンディング後にこの反りを押さえ込むことができる。
また、熱硬化前の150℃での引張貯蔵弾性率が30MPa以下であるため、被着体への埋め込み性が良好となり、被着体とダイボンドフィルムとの間のボイドを抑制することができる。
また、フィラーとして、平均粒径が5nm〜100nmの範囲内であるフィラーを用いているため、ダイボンドフィルムを薄型とすることができる。また、フェノール樹脂を含むため、信頼性に優れる。また、熱可塑性樹脂を含むため、フィルムとしての形状を維持できる。
前記構成においては、熱硬化前のガラス転移温度をT、熱硬化後のガラス転移温度をTとしたとき、下記式1を満たすことが好ましい。
式1 T<T<T+20
上記式1を満たすと、熱硬化前のガラス転移温度と、熱硬化後のガラス転移温度との差が小さく、熱硬化前後で物性の変化が小さいといえる。従って、熱履歴がかかった後も被着体への埋め込み性が良好となる。
前記構成において、前記フィラーは、シリカフィラーであることが好ましい。
前記フィラーがシリカフィラーであると、他の無機フィラーに比べ低コストであり、入手も容易である。
前記構成において、前記熱可塑性樹脂は、エポキシ基を有するアクリル系ポリマーであることが好ましい。
前記熱可塑性樹脂がエポキシ基を有するアクリル系ポリマーであると、被着体が有機基板である場合、有機基板に存在する未反応のエポキシ樹脂やフェノール樹脂と反応することで信頼性の向上が図れる。また、封止樹脂と反応させることもでき、信頼性向上が図れる。
前記構成においては、着色剤を含むことが好ましい。
前記構成のダイボンドフィルムは、平均粒径が5nm〜100nmの範囲内のフィラーを用いているため、ダイボンドフィルムが透明性を有し、視認性が低下する可能性がある。しかしながら、着色剤を含めば、ダイボンドフィルムの視認性を向上させることができ、作業性を高めることができる。
前記構成において、前記着色剤は、染料であることが好ましい。
前記着色剤が染料であると、ダイボンドフィルムを構成する樹脂に溶けやすく均一に着色することができる。また、ダイボンドフィルムを作製する際に溶剤を用いる場合には、溶剤に溶けやすく、均一に着色することができる。
前記構成においては、前記フィラーの平均粒径をR、前記ダイボンドフィルムの厚みをTとしたとき、下記式2を満たすことが好ましい。
式2 10<T/R
上記式2を満たすと、フィラーがダイボンドフィルムから突出することを抑制することができる。その結果、ウエハにダイボンドフィルムを貼り合わせる際に、ウエハが割れることを防止することができる。
また、本発明に係るダイシングダイボンドフィルムは、
ダイシングシートと、
前記ダイボンドフィルムと
を備えることを特徴とする。
前記ダイシングダイボンドフィルムは、前記ダイボンドフィルムを備える。前記ダイボンドフィルムの熱硬化前の150℃での引張貯蔵弾性率が0.3MPa以上であるため、仮に、チップが反っていたとしても、ダイボンディング後にこの反りを押さえ込むことができる。また、熱硬化前の150℃での引張貯蔵弾性率が30MPa以下であるため、被着体への埋め込み性が良好となり、被着体とダイボンドフィルムとの間のボイドを抑制することができる。
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、
半導体ウエハをダイシングダイボンドフィルムに貼り付ける工程Aと、
前記ダイシングダイボンドフィルムをエキスパンドして、少なくとも前記ダイボンドフィルムを破断し、ダイボンドフィルム付きチップを得る工程Bと、
前記ダイボンドフィルム付きチップをピックアップする工程Cと、
ピックアップした前記ダイボンドフィルム付きチップを、ダイボンドフィルムを介して被着体にダイボンドする工程Dと、
前記ダイボンドフィルム付きチップにワイヤーボンディングを行う工程Eと
を含み、
前記ダイシングダイボンドフィルムは、
平均粒径が5nm〜100nmの範囲内であるフィラーと、
熱可塑性樹脂と、
フェノール樹脂と
を含有し、
熱硬化前の150℃での引張貯蔵弾性率が、0.3MPaより大きく30MPa以下であることを特徴とする。
前記ダイシングダイボンドフィルムは、前記ダイボンドフィルムを備える。前記ダイボンドフィルムの熱硬化前の150℃での引張貯蔵弾性率が0.3MPa以上であるため、仮に、チップが反っていたとしても、ダイボンディング後にこの反りを押さえ込むことができる。また、熱硬化前の150℃での引張貯蔵弾性率が30MPa以下であるため、被着体への埋め込み性が良好となり、被着体とダイボンドフィルムとの間のボイドを抑制することができる。
本発明の一実施形態に係るダイシングダイボンドフィルムを示す断面模式図である。 本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面模式図である。 本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面模式図である。 (a)、(b)は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面模式図である。 本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面模式図である。 本実施形態に係る半導体装置の他の例を示す断面模式図である。 (a)、及び、(b)は、本実施形態に係る半導体装置の他の製造方法を説明するための断面模式図である。 本実施形態に係る半導体装置の他の製造方法を説明するための断面模式図である。
本実施形態に係るダイボンドフィルム、及び、ダイシング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。
(ダイシングダイボンドフィルム)
本発明の一実施形態に係るダイシングダイボンドフィルムについて、以下に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るダイシングダイボンドフィルムを示す断面模式図である。
図1に示すように、ダイシングダイボンドフィルム10は、ダイシングシート11上にダイボンドフィルム3が積層された構成を有する。ダイシングシート11は、基材1上に粘着剤層2が積層された構成を有する。ダイボンドフィルム3は、粘着剤層2上に設けられている。
なお、本実施形態では、ダイシングシート11には、ダイボンドフィルム3に覆われていない部分2bが存在する場合について説明するが、本発明に係るダイシングダイボンドフィルムは、この例に限定されず、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がダイシングシートに積層されていてもよい。
(ダイボンドフィルム)
ダイボンドフィルム3は、熱硬化前の150℃での引張貯蔵弾性率が、0.3MPaより大きく30MPa以下であり、0.4MPa〜25MPaの範囲内が好ましく、0.5MPa〜20MPaの範囲内がより好ましい。
熱硬化前の150℃での引張貯蔵弾性率が0.3MPa以上であるため、仮に、チップが反っていたとしても、ダイボンディング後にこの反りを押さえ込むことができる。。また、熱硬化前の150℃での引張貯蔵弾性率が30MPa以下であるため、被着体への埋め込み性が良好となり、被着体とダイボンドフィルムとの間のボイドを抑制することができる。
このように、ダイボンドフィルム3によれば、積極的な反り抑制とボイド埋め込み性の両立が可能となる。
また、ダイボンドフィルム3は、熱硬化前の175℃での引張貯蔵弾性率は、好ましくは0.2MPa〜30MPaの範囲内であり、より好ましくは、0.3MPa〜25MPaの範囲内である。封止工程の温度は、通常、175℃程度である。そこで、熱硬化前の175℃での引張貯蔵弾性率が30MPa以下であると、封止圧力での埋め込み性が良好となり、ボイドを抑制することができる。
ダイボンドフィルム3の熱硬化前の150℃、及び、175℃での引張貯蔵弾性率は、例えば、下記にて説明するフィラーを用いたり、熱可塑性樹脂の分子量を調整したりすることにより、上記数値範囲内とすることができる。
前記引張貯蔵弾性率のより詳細な測定方法は、実施例記載の方法による。
ダイボンドフィルム3は、熱硬化前のガラス転移温度(Tg)をT、熱硬化後のガラス転移温度(Tg)をTとしたとき、下記式1を満たすことが好ましい。
式1 T<T<T+20
上記式1を満たすと、熱硬化前のガラス転移温度と、熱硬化後のガラス転移温度との差が小さく、熱硬化前後で物性の変化が小さいといえる。従って、熱履歴がかかった後も被着体への埋め込み性が良好となる。上記Tは、より好ましくは、(T+15)より小さく、さらに好ましくは、(T+10)より小さい。
ダイボンドフィルム3が上記式1を満たすようにするためには、例えば、硬化物の架橋を少なくなるように調整すればよい。
本明細書において、「熱硬化後」とは、175℃で1時間加熱した後のことをいう。
ダイボンドフィルム3の熱硬化前のガラス転移温度Tは、0〜70℃の範囲内が好ましく、15〜50℃の範囲内がより好ましい。前記ガラス転移温度Tが0℃以上であると、ダイボンドフィルム3のタック性を抑えることができる。また、70℃以下であると、被着体に貼り付き易くすることができる。
ダイボンドフィルム3の熱硬化後のガラス転移温度Tは、0〜90℃の範囲内が好ましく、15〜70℃の範囲内がより好ましい。前記ガラス転移温度Tが上記数値内であると、上記式1を容易に満たすことができる。その結果、熱硬化後も被着体への埋め込み性が良好となる。
前記ガラス転移温度T、ガラス転移温度Tは、ダイボンドフィルム3を構成する樹脂成分を選択することにより所望の範囲内とすることができる。
前記ガラス転移温度(Tg)のより詳細な測定方法は、実施例記載の方法による。
ダイボンドフィルム3は、熱硬化前の状態における−15℃での破断伸度が20%以下であることが好ましく、15%以下であることがより好ましく、10%以下であることがさらに好ましい。半導体装置の製造工程において、ステルスダイシング(登録商標)もしくはDBG工程を用いる場合がある。前記破断伸度が20%以下であると、ステルスダイシングもしくはDBG工程後のクールエキスパンド性が良好となる。なお、ステルスダイシングや、DBG工程については後に説明する。
前記破断伸度は、ダイボンドフィルム3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3を構成する熱可塑性樹脂の種類や含有量、フィラーの含有量等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。
前記破断伸度の測定方法は、実施例記載の方法による。
ダイボンドフィルム3の層構成は、図1に示すように、単層の接着剤層からなるものが挙げられる。なお、本明細書において、単層とは、同一の組成からなる層をいい、同一の組成からなる層を複数積層したものを含む。
ただし、本発明におけるダイボンドフィルムは、この例に限定されない。例えば、組成の異なる2種類以上の接着剤層を積層した多層構造であってもよい。
ダイボンドフィルム3は、平均粒径が5nm〜100nmの範囲内であるフィラーと、熱可塑性樹脂と、フェノール樹脂とを含有する。
前記フィラーは、平均粒径が5nm〜100nmの範囲内であり、7nm〜80nmの範囲内であることが好ましく、10nm〜50nmの範囲内であることがより好ましい。平均粒径が5nm〜100nmの範囲内であるフィラーを用いているため、ダイボンドフィルム3を薄型とすることができる。また、平均粒径が5nm〜100nmの範囲内であるフィラーを用いているため、ダイボンドフィルム3の引張貯蔵弾性率を高くすることができる。
前記フィラーの平均粒径の測定方法は、実施例記載の方法による。
前記フィラーの最大粒子径は、通常、ダイボンドフィルム3の厚み未満である必要がある。フィラーがダイボンドフィルムから突出してしまい、ウエハにダイボンドフィルムを貼り合わせた際にウエハが割れることとなるからである。ダイボンドフィルム3に含有される前記フィラーは、平均粒径が5nm〜100nmの範囲内であるため、粗大フィラー(ダイボンドフィルム3の厚みよりも径の大きいフィラー)が存在する確率は著しく低い。従って、例えば、ダイボンドフィルム3を厚さ5μm以下等とすることが可能である。
前記フィラーとしては、無機フィラー、及び、有機フィラーが挙げられるが、低線膨張係数の観点から、無機フィラーが好ましい。前記無機フィラーとしては、特に制限はなく、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ほう酸アルミウィスカ、窒化ほう素、結晶質シリカ、非晶質シリカ等が挙げられる。これらは、単独で又は2種以上を併用して用いることができる。なかでも、入手の容易さやコストの観点から、結晶質シリカ、非晶質シリカが好ましい。
前記フィラーの平均粒径をR、ダイボンドフィルム3の厚みをTとしたとき、下記式2を満たすことが好ましい。
式2 10<T/R
上記式2を満たすと、フィラーがダイボンドフィルム3から突出することを抑制することができる。その結果、ウエハにダイボンドフィルム3を貼り合わせた際にウエハが割れることを防止することができる。前記T/Rは、より好ましくは15以上であり、さらに好ましくは、20以上である。
ダイボンドフィルム3の厚み(T)は、1〜30μmであることが好ましく、3〜20μmであることがより好ましい。30μm以下であると、クールエキスパンド工程でダイボンドフィルムを割断しやすい。
前記フィラーの配合割合は、ダイボンドフィルム3全体に対して、10〜70重量%であることが好ましく、20〜60重量%であることがより好ましい。
前記フィラーの配合割合が、10〜70重量%の範囲内であると、弾性率の向上や割断性が向上する。
前記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−ナイロン等のポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、PETやPBT等の飽和ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、又はフッ素樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。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。ダイボンドフィルム3は、熱可塑性樹脂を含むため、フィルムとしての形状を維持できる。
前記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)等が挙げられる。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、又はドデシル基等が挙げられる。
また、前記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等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等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等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等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等の様な燐酸基含有モノマーが挙げられる。
なかでも、前記熱可塑性樹脂は、官能基としてエポキシ基を有するアクリル系ポリマーであることが好ましい。前記熱可塑性樹脂がエポキシ基を有するアクリル系ポリマーであると、被着体が有機基板である場合、有機基板に存在する未反応のエポキシ樹脂やフェノール樹脂と反応することで信頼性の向上が図れる。また、封止樹脂と反応させることもでき、信頼性向上が図れる。
前記熱可塑性樹脂の配合割合としては、硬化前の高温での弾性率向上の観点から、ダイボンドフィルム3全体に対して10〜90重量%の範囲内であることが好ましく、15〜60重量%の範囲内であることがより好ましい。
前記熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、500,000〜1700,000が好ましく、600,000〜1500,000がより好ましい。ダイボンドフィルム3中の熱可塑性樹脂の分子量が500,000以上であると、ポリマー鎖同士の凝集力が増加する。その結果、伸びにくくなりクールエキスパンド時の割断性が向上する。一方で、分子量1700,000以下であると、ポリマーの合成が容易である。
本明細書において、重量平均分子量は、以下の方法により測定した値をいう。
<重量平均分子量Mwの測定>
重量平均分子量Mwの測定は、GPC(ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー)により行う。測定条件は下記の通りである。尚、重量平均分子量はポリスチレン換算により算出する。
測定装置:HLC−8120GPC(製品名、東ソー社製)
カラム:TSKgel GMH−H(S)×2(品番、東ソー社製)
流量:0.5ml/min
注入量:100μl
カラム温度:40℃
溶離液:THF
注入試料濃度:0.1重量%
検出器:示差屈折計
前記フェノール樹脂は、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等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等のポリオキシスチレン等が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。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。フェノール樹脂を含むため、信頼性に優れる。
前記フェノール樹脂の配合割合としては、信頼性の観点から、ダイボンドフィルム3全体に対して1〜35重量%の範囲内であることが好ましく、3〜20重量%の範囲内であることがより好ましい。上記数値範囲内であると、他成分との反応が十分に進行するため信頼性を向上することができる。
ダイボンドフィルム3は、着色剤を含むことが好ましい。ダイボンドフィルム3は、平均粒径が5nm〜100nmの範囲内のフィラーを用いているため、ダイボンドフィルム3が透明性を有し、視認性が低下する可能性がある。そこで、着色剤を含めば、ダイボンドフィルム3の視認性を向上させることができ、作業性を高めることができる。
前記着色剤としては、顔料、染料等を挙げることができる。前記着色剤は単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。なお、染料としては、酸性染料、反応染料、直接染料、分散染料、カチオン染料等のいずれの形態の染料であっても用いることが可能である。また、顔料も、その形態は特に制限されず、公知の顔料から適宜選択して用いることができる。なかでも、染料が好ましい。染料を用いると、ダイボンドフィルム3を構成する樹脂に溶けやすく均一に着色することができる。また、ダイボンドフィルム3を作製する際に溶剤を用いる場合には、溶剤に溶けやすく、均一に着色することができる。分散させる必要が無いという観点からは、溶解性に優れる染料が好ましい。
本発明のダイボンドフィルム3を予めある程度架橋をさせておく場合には、作製に際し、重合体の分子鎖末端の官能基等と反応する多官能性化合物を架橋剤として添加させておくことができる。これにより、高温下での接着特性を向上させ、耐熱性の改善を図ることができる。
前記架橋剤としては、従来公知のものを採用することができる。特に、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、多価アルコールとジイソシアネートの付加物等のポリイソシアネート化合物がより好ましい。架橋剤の添加量としては、前記の重合体100重量部に対し、通常0.05〜7重量部とするのが好ましい。架橋剤の量が7重量部より多いと、接着力が低下するので好ましくない。その一方、0.05重量部より少ないと、凝集力が不足するので好ましくない。また、この様なポリイソシアネート化合物と共に、必要に応じて、エポキシ樹脂等の他の多官能性化合物を一緒に含ませるようにしてもよい。
尚、ダイボンドフィルム3には、必要に応じて他の添加剤を適宜に配合することができる。他の添加剤としては、例えば難燃剤、シランカップリング剤又はイオントラップ剤等が挙げられる。前記難燃剤としては、例えば、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、臭素化エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは、単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。前記シランカップリング剤としては、例えば、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。これらの化合物は、単独で又は2種以上を併用して用いることができる。前記イオントラップ剤としては、例えばハイドロタルサイト類、水酸化ビスマス等が挙げられる。これらは、単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
なお、信頼性向上の観点から、ダイボンドフィルム3にエポキシ樹脂を少量であれば含有させてもよい。しかしながら、エポキシ樹脂は低分子量であるため、ダイボンドフィルム3にエポキシ樹脂を多量に含有させると、熱硬化前の弾性率が低下することとなる。また、硬化成分が増加することになるため、熱硬化後の埋め込み性が低下することとなる。従って、ダイボンドフィルム3は、好ましくは、エポキシ樹脂を含まない。
(ダイシングシート)
本実施形態に係るダイシングシート11は、基材1上に粘着剤層2が積層された構成を有する。ただし、本発明におけるダイシングシートは、クールエキスパンド工程においてダイボンドフィルム3を破断して個片化する際に、ダイボンドフィルム3を固定することができれば、この例に限定されない。例えば、基材と粘着剤層との間に他の層が存在していてもよい。
(基材)
基材1は紫外線透過性を有するものが好ましく、ダイシングダイボンドフィルム10の強度母体となるものである。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等のポリオレフィン、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等のポリエステル、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)、紙等が挙げられる。
また基材1の材料としては、前記樹脂の架橋体等のポリマーが挙げられる。前記プラスチックフィルムは、無延伸で用いてもよく、必要に応じて一軸又は二軸の延伸処理を施したものを用いてもよい。延伸処理等により熱収縮性を付与した樹脂シートによれば、クールエキスパンド後に、基材1の半導体ウエハの外周部分を熱収縮させる(ヒートエキスパンドする)ことにより、ダイボンドフィルム3付きの半導体チップ5同士の間隔を広げて、半導体チップ5の回収の容易化を図ることができる。
基材1の表面は、隣接する層との密着性、保持性等を高める為、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等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1は、同種又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1には、帯電防止能を付与する為、基材1上に金属、合金、これらの酸化物等からなる厚さが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1は単層あるいは2種以上の複層でもよい。
基材1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)
粘着剤層2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、ゴム系粘着剤等の一般的な感圧性粘着剤を用いることができる。前記感圧性粘着剤としては、半導体ウエハやガラス等の汚染をきらう電子部品の超純水やアルコール等の有機溶剤による清浄洗浄性等の点から、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。
前記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等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等)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等)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等が挙げられる。尚、(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。
前記アクリル系ポリマーは、凝集力、耐熱性等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、クロトン酸等のカルボキシル基含有モノマー;無水マレイン酸、無水イタコン酸等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)アクリレート等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等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等のリン酸基含有モノマー;アクリルアミド、アクリロニトリル等が挙げられる。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。
更に、前記アクリル系ポリマーは、架橋させる為、多官能性モノマー等も、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)アクリレート等が挙げられる。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、粘着特性等の点から、全モノマー成分の30重量%以下が好ましい。
前記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、懸濁重合等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等の点から、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、更に好ましくは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等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、メラミン系架橋剤等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、更には、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、更には0.1〜5重量部配合するのが好ましい。更に、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、老化防止剤等の添加剤を用いてもよい。
粘着剤層2は、放射線硬化型粘着剤により形成してもよい。ダイボンドフィルム3が貼り合わせられた状態で紫外線を照射すると、ダイボンドフィルム3との間でアンカー効果を生じさせることができる。これにより、低温(例えば、−15℃)での粘着剤層2とダイボンドフィルム3との密着性を向上させることができる。
なお、アンカー効果による密着性は、低温であるほど高くなる。常温(例えば、23℃)でも、アンカー効果はあるが、常温では、低温時に比較してアンカー効果による密着性は発揮されない。
放射線硬化型粘着剤は、炭素−炭素二重結合等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、ゴム系粘着剤等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)アクリレート等が挙げられる。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、ポリブタジエン系等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等のベースポリマー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等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等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の点で容易である。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等が挙げられる。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等が挙げられる。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等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等は、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、紫外線等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等の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等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等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等のケタール系化合物;2−ナフタレンスルホニルクロリド等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)オキシム等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等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等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等が挙げられる。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等のベースポリマー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等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等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等が挙げられる。
粘着剤層2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ダイボンドフィルム3の固定保持の両立性等の点から、1〜50μm程度が好ましく、より好ましくは2〜30μm、更に好ましくは5〜25μmである。
前記ダイシングダイボンドフィルム10のダイボンドフィルム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、実用に供するまでダイボンドフィルム3を保護する保護材としての機能を有している。また、セパレータは、更に、粘着剤層2にダイボンドフィルム3を転写する際の支持基材として用いることができる。セパレータはダイシングダイボンドフィルムのダイボンドフィルム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等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等も使用可能である。
本実施形態に係るダイシングダイボンドフィルム10は、例えば、次の通りにして作製される。
先ず、基材1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。
次に、基材1上に粘着剤組成物溶液を塗布して塗布膜を形成した後、該塗布膜を所定条件下で乾燥させ(必要に応じて加熱架橋させて)、前駆層を形成する。塗布方法としては特に限定されず、例えば、ロール塗工、スクリーン塗工、グラビア塗工等が挙げられる。また、乾燥条件としては、例えば乾燥温度80〜150℃、乾燥時間0.5〜5分間の範囲内で行われる。また、セパレータ上に粘着剤組成物を塗布して塗布膜を形成した後、前記乾燥条件で塗布膜を乾燥させて前記前駆層を形成してもよい。その後、基材1上に前記前駆層をセパレータと共に貼り合わせる。これにより、ダイシングシート前駆体が作製される。
ダイボンドフィルム3は、例えば、次の通りにして作製される。
まず、ダイボンドフィルム3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、前記接着剤組成物やフィラー、その他各種の添加剤等が配合されている。
次に、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、該塗布膜を所定条件下で乾燥させ、ダイボンドフィルム3を形成する。塗布方法としては特に限定されず、例えば、ロール塗工、スクリーン塗工、グラビア塗工等が挙げられる。また、乾燥条件としては、例えば乾燥温度70〜160℃、乾燥時間1〜5分間の範囲内で行われる。また、セパレータ上に粘着剤組成物溶液を塗布して塗布膜を形成した後、前記乾燥条件で塗布膜を乾燥させてダイボンドフィルム3を形成してもよい。その後、基材セパレータ上にダイボンドフィルム3をセパレータと共に貼り合わせる。
続いて、前記ダイシングシート前駆体及びダイボンドフィルム3からそれぞれセパレータを剥離し、ダイボンドフィルム3と粘着剤層とが貼り合わせ面となる様にして両者を貼り合わせる。貼り合わせは、例えば圧着により行うことができる。このとき、ラミネート温度は特に限定されず、例えば30〜50℃が好ましく、35〜45℃がより好ましい。また、線圧は特に限定されず、例えば0.1〜20kgf/cmが好ましく、1〜10kgf/cmがより好ましい。その後、基材1側から紫外線を照射してもよい。紫外線の照射量としては、前記剥離力A及び前記剥離力Bを前記数値範囲内となる量が好ましい。具体的な紫外線の照射量は、粘着剤層の組成や厚さ等に応じて異なるが、例えば、50mJ〜500mJが好ましく、100mJ〜300mJがより好ましい。以上により、本実施形態に係るダイシングダイボンドフィルムが得られる。
(半導体装置の製造方法)
次に、図2〜図5、図7、図8を参照しながらダイシング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。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、
半導体ウエハをダイシングダイボンドフィルムに貼り付ける工程Aと、
前記ダイシングダイボンドフィルムをエキスパンドして、少なくとも前記ダイボンドフィルムを破断し、ダイボンドフィルム付きチップを得る工程Bと、
前記ダイボンドフィルム付きチップをピックアップする工程Cと、
ピックアップした前記ダイボンドフィルム付きチップを、ダイボンドフィルムを介して被着体にダイボンドする工程Dと、
前記ダイボンドフィルム付きチップにワイヤーボンディングを行う工程Eと
を少なくとも含み、
前記ダイシングダイボンドフィルムは、
平均粒径が5nm〜100nmの範囲内であるフィラーと、
熱可塑性樹脂と、
フェノール樹脂と
を含有し、
熱硬化前の150℃での引張貯蔵弾性率が、0.3MPaより大きく30MPa以下である。
以下では、まず、ダイシングダイボンドフィルムをエキスパンドして、ダイボンドフィルムと改質領域形成後の半導体ウェハとを同時に破断し、ダイボンドフィルム付きチップを得る場合(ステルスダイシング)について説明する。
図2〜図5は、本実施形態に係る半導体装置の一製造方法を説明するための断面模式図である。
まず、半導体ウェハ4の分割予定ライン4Lにレーザー光を照射して分割予定ライン4L上に改質領域を形成する(図2参照)。本方法は、半導体ウェハの内部に集光点を合わせ、格子状の分割予定ラインに沿ってレーザー光を照射し、多光子吸収によるアブレーションにより半導体ウェハの内部に改質領域を形成する方法である。レーザー光照射条件としては、以下の条件の範囲内で適宜調整すればよい。
<レーザー光照射条件>
(A)レーザー光
レーザー光源 半導体レーザー励起Nd:YAGレーザー
波長 1064nm
レーザー光スポット断面積 3.14×10−8cm
発振形態 Qスイッチパルス
繰り返し周波数 100kHz以下
パルス幅 1μs以下
出力 1mJ以下
レーザー光品質 TEM00
偏光特性 直線偏光
(B)集光用レンズ
倍率 100倍以下
NA 0.55
レーザー光波長に対する透過率 100%以下
(C)半導体基板が載置される裁置台の移動速度 280mm/秒以下
なお、レーザー光を照射して分割予定ライン4L上に改質領域を形成する方法については、特許第3408805号公報や、特開2003−338567号公報に詳述されているので、ここでの詳細な説明は省略することとする。
次に、図3に示すように、ダイボンドフィルム3上に、改質領域形成後の半導体ウェハ4を圧着し、これを接着保持させて固定する(マウント工程)。この工程は、本発明の工程Aに相当する。本工程は、圧着ロール等の押圧手段により押圧しながら行う。マウントの際の貼り付け温度は特に限定されないが、40〜80℃の範囲内であることが好ましい。半導体ウェハ4の反りを効果的に防止することができるとともに、ダイシングダイボンドフィルムの伸縮の影響を低減することができるからである。
次に、ダイシングダイボンドフィルム10に引張張力を加えることによって、半導体ウェハ4とダイボンドフィルム3とを分割予定ライン4Lにて破断し、半導体チップ5を形成する(クールエキスパンド工程)。この工程は、本発明の工程Bに相当する。本工程には、例えば、市販のウェハ拡張装置を用いることができる。具体的には、図4(a)に示すように、半導体ウェハ4が貼り合わせられたダイシングダイボンドフィルム10の粘着剤層2周辺部にダイシングリング31を貼り付けた後、ウェハ拡張装置32に固定する。次に、図4(b)に示すように、突き上げ部33を上昇させて、ダイシングダイボンドフィルム12に張力をかける。
前記クールエキスパンド工程は、0〜−15℃の条件下において実行されることが好ましく、−5〜−15℃の条件下において実行されることがより好ましい。前記クールエキスパンド工程が0〜−15℃の条件下において実行されるため、好適にダイボンドフィルム3を破断することができる。
また、前記クールエキスパンド工程において、エキスパンド速度(突き上げ部が上昇する速度)は100〜400mm/秒であることが好ましく、100〜350mm/秒であることがより好ましく、100〜300mm/秒であることがさらに好ましい。エキスパンド速度を100mm/秒以上とすれば、半導体ウェハ4とダイボンドフィルム3とを略同時に容易に破断することができる。また、エキスパンド速度を400mm/秒以下とすれば、ダイシングシート11が破断することを防止することができる。
また、前記クールエキスパンド工程において、エキスパンド量は、エキスパンド量4〜16mmであることが好ましい。前記エキスパンド量は、前記数値範囲内において、形成されるチップサイズに応じて適宜調整することができる。エキスパンド量を4mm以上とすれば、半導体ウェハ4、及び、ダイボンドフィルム3の破断をより容易とすることができる。また、エキスパンド量を16mm以下とすれば、ダイシングシート11が破断することをより防止することができる。
このように、ダイシングダイボンドフィルム10に引張張力を加えることにより、半導体ウェハ4の改質領域を起点として半導体ウェハ4の厚さ方向に割れを発生させるとともに、半導体ウェハ4と密着するダイボンドフィルム3を破断させることができ、ダイボンドフィルム3付きの半導体チップ5を得ることができる。
次に、必要に応じて、ヒートエキスパンド工程を行う。ヒートエキスパンド工程では、ダイシングシート11の半導体ウエハ4が貼り付けられている部分よりも外側を加熱して熱収縮させる。これにより、半導体チップ5同士の間隔を広げる。ヒートエキスパンド工程における条件は、特に限定されないが、エキスパンド量4〜16mm、ヒート温度200〜260℃、ヒート距離2〜30mm、ローテーションスピード3°/sec〜10°/secの範囲内とすることが好ましい。
なお、ヒートエキスパンド工程は、この例に限定されない。例えば、ヒートエキスパンド工程は、以下の工程(1)〜(3)を含む工程であってもよい。
(1)クールエキスパンド工程の後、まず、ダイシングシート11をヒートステージによりエキスパンドする。これにより、ダイシングシート11の垂みを取り、半導体チップ5同士の間隔を広げる。
(2)次に、ヒートステージに、ダイシングシート11の半導体ウエハ4が貼り付けられている部分を吸着し、チップ間隔が広がった状態を維持できるようにする。
(3)その後、ダイシングシート11の半導体ウエハ4が貼り付けられている部分よりも外側を加熱して熱収縮させる(ヒートシュリンク)。
次に、必要に応じて、クリーニング工程を行う。クリーニング工程では、ダイボンドフィルム3付き半導体チップ5が固定された状態のダイシングシート11をスピンコーターにセットする。次に、洗浄液を半導体チップ5に滴下しながらスピンコーターを回転させる。これにより、半導体チップ5の表面を洗浄する。洗浄液としては、例えば、水が挙げられる。スピンコーターの回転速度や回転時間は、洗浄液の種類等に応じて異なるが、例えば、回転速度400〜3000rpm、回転時間1〜5分とすることができる。
次に、ダイシングダイボンドフィルム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(ピックアップ工程)。この工程は、本発明の工程Cに相当する。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。例えば、個々の半導体チップ5をダイシングダイボンドフィルム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等が挙げられる。
次に、図5に示すように、ピックアップした半導体チップ5を、ダイボンドフィルム3を介して被着体6にダイボンドする(仮固着工程)。この工程は、本発明の工程Dに相当する。被着体6としては、リードフレーム、TABフィルム、基板又は別途作製した半導体チップ等が挙げられる。被着体6は、例えば、容易に変形されるような変形型被着体であってもよく、変形することが困難である非変形型被着体(半導体ウェハ等)であってもよい。
前記基板としては、従来公知のものを使用することができる。また、前記リードフレームとしては、Cuリードフレーム、42Alloyリードフレーム等の金属リードフレームやガラスエポキシ、BT(ビスマレイミド−トリアジン)、ポリイミド等からなる有機基板を使用することができる。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、半導体素子を接着固定し、半導体素子と電気的に接続して使用可能な回路基板も含まれる。
ダイボンドフィルム3の仮固着時における25℃での剪断接着力は、被着体6に対して0.2MPa以上であることが好ましく、より好ましくは0.2〜10MPaである。ダイボンドフィルム3の剪断接着力が少なくとも0.2MPa以上であると、ワイヤーボンディング工程の際に、当該工程に於ける超音波振動や加熱により、ダイボンドフィルム3と半導体チップ5又は被着体6との接着面でずり変形を生じることが少ない。即ち、ワイヤーボンディングの際の超音波振動により半導体素子が動くことが少なく、これによりワイヤーボンディングの成功率が低下するのを防止する。また、ダイボンドフィルム3の仮固着時における175℃での剪断接着力は、被着体6に対して0.01MPa以上であることが好ましく、より好ましくは0.01〜5MPa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を行う(ワイヤーボンディング工程)。この工程は、本発明の工程Eに相当する。前記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等が用いられる。ワイヤーボンディングを行う際の温度は、80〜250℃、好ましくは80〜220℃の範囲内で行われる。また、その加熱時間は数秒〜数分間行われる。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工ネルギーの併用により行われる。本工程は、ダイボンドフィルム3の熱硬化を行うことなく実行する。また、本工程の過程でダイボンドフィルム3により半導体チップ5と被着体6とが固着することはない。
次に、封止樹脂8により半導体チップ5を封止する(封止工程)。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、通常175℃で60〜90秒間行われるが、本発明はこれに限定されず、例えば165〜185℃で、数分間キュアすることができる。これにより、封止樹脂を硬化させると共に、ダイボンドフィルム3を介して半導体チップ5と被着体6とを固着させる。即ち、本発明に於いては、後述する後硬化工程が行われない場合に於いても、本工程に於いてダイボンドフィルム3による固着が可能であり、製造工程数の減少及び半導体装置の製造期間の短縮に寄与することができる。なお、封止工程は、この例に限定されず、シート状の封止樹脂(封止用シート)を用い、例えば、平行平板プレスにより、この封止用シートに半導体チップ5を埋め込む工程であってもよい。
前記後硬化工程に於いては、前記封止工程で硬化不足の封止樹脂8を完全に硬化させる。封止工程に於いてダイボンドフィルム3が完全に熱硬化していない場合でも、本工程に於いて封止樹脂8と共にダイボンドフィルム3の完全な熱硬化が可能となる。本工程に於ける加熱温度は、封止樹脂の種類により異なるが、例えば165〜185℃の範囲内であり、加熱時間は0.5〜8時間程度である。
なお、本発明のダイシングダイボンドフィルムは、複数の半導体チップを積層して3次元実装をする場合にも好適に用いることができる。このとき、半導体チップ間にダイボンドフィルムとスペーサとを積層させてもよく、スペーサを積層することなく、ダイボンドフィルムのみを半導体チップ間に積層させてもよく、製造条件や用途等に応じて適宜変更可能である。
以下、複数の半導体チップが積層されている半導体装置について簡単に説明する。図6は、本実施形態に係る半導体装置の他の例を示す断面模式図である。図6に示す半導体装置は、被着体6上にダイボンドフィルム3を介して半導体チップ5が積層され、さらに、半導体チップ5上にダイボンドフィルム13を介して半導体チップ15が積層されている。半導体チップ15は、平面視で半導体チップ5よりも小さい。半導体チップ5の上面に形成された電極パッド(図示せず)は、平面視で半導体チップ15から露出している。半導体チップ5の上面に形成された電極パッドと被着体6の端子部(図示せず)とは、ボンディングワイヤー7で電気的に接続されている。また、半導体チップ15の上面に形成された電極パッド(図示せず)と被着体6の端子部(図示せず)とは、ボンディングワイヤー7で電気的に接続されている。半導体チップ5、半導体チップ15は、封止樹脂8により封止されている。ダイボンドフィルム13は、ダイボンドフィルム3と同様の組成であってもよく、上記ダイボンドフィルムの項で説明した範囲内においてダイボンドフィルム3と組成が異なるものであってもよい。
以上、複数の半導体チップが積層されている半導体装置の一例について説明した。
次に、半導体ウェハの表面に溝を形成し、その後、裏面研削を行う工程(DBG工程:Dicing Before Grinding工程)を採用した半導体装置の製造方法について以下に説明することとする。
図7、図8は、本実施形態に係る半導体装置の他の製造方法を説明するための断面模式図である。まず、図7(a)に示すように、回転ブレード41にて半導体ウェハ4の表面4Fに裏面4Rまで達しない溝4Sを形成する。なお、溝4Sの形成時には、半導体ウェハ4は、図示しない支持基材にて支持される。溝4Sの深さは、半導体ウェハ4の厚さやエキスパンドの条件に応じて適宜設定可能である。次に、図7(b)に示すように、表面4Fが当接するように半導体ウェハ4を保護基材42に支持させる。その後、研削砥石45にて裏面研削を行い、裏面4Rから溝4Sを表出させる。なお、半導体ウェハへの保護基材42の貼り付けは、従来公知の貼付装置を用いることができ、裏面研削も、従来公知の研削装置を用いることができる。
次に、図8に示すように、ダイシングダイボンドフィルム10上に、溝4Sが表出した半導体ウェハ4を圧着し、これを接着保持させて固定する。この工程は、本発明の工程Aに相当する。その後、保護基材42を剥がし、ウェハ拡張装置32によりダイシングダイボンドフィルム10に張力をかける。これにより、ダイボンドフィルム3を破断し、半導体チップ5を形成する(チップ形成工程)。この工程は、本発明の工程Bに相当する。なお、チップ形成工程における温度、エキスパンド速度、エキスパンド量は、レーザー光を照射して分割予定ライン4L上に改質領域を形成する場合と同様である。以降の工程は、レーザー光を照射して分割予定ライン4L上に改質領域を形成する場合と同様であるからここでの説明は省略することとする。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体ウエハとダイボンドフィルムとを同時にクールエキスパンド工程において破断させるか、ダイボンドフィルムのみをクールエキスパンド工程において破断させていれば、上述した実施形態に限定されない。その他の実施形態として、例えば、図7(a)に示すように、回転ブレード41にて半導体ウェハ4の表面4Fに裏面4Rまで達しない溝4Sを形成した後、ダイシングダイボンドフィルム上に、溝4Sが表出した半導体ウェハ4を圧着し、これを接着保持させて固定する(仮固着工程)。その後、ウェハ拡張装置によりダイシングダイボンドフィルムに張力をかける。これにより、溝4Sの部分において半導体ウエハ4とダイボンドフィルム3を破断し、半導体チップ5を形成してもよい。
ただし、本発明に係る半導体装置の製造方法は、この例に限定されない。
例えば、
半導体ウエハをダイシングダイボンドフィルムに貼り付ける工程Aと、
前記半導体ウエハを前記ダイボンドフィルムと共にブレードによりダイシングして、ダイボンドフィルム付きチップを得る工程Xと、
前記ダイボンドフィルム付きチップをピックアップする工程Cと、
ピックアップした前記ダイボンドフィルム付きチップを、ダイボンドフィルムを介して被着体にダイボンドする工程Dと、
前記ダイボンドフィルム付きチップにワイヤーボンディングを行う工程Eと
を含む半導体装置の製造方法であってもよい。
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。また、各例中、部は特記がない限りいずれも重量基準である。
(実施例1)
<ダイシングシートの作製>
冷却管、窒素導入管、温度計、及び、撹拌装置を備えた反応容器に、アクリル酸2−エチルヘキシル(以下、「2EHA」ともいう)100部、アクリル酸−2−ヒドロキシエチル(以下、「HEA」ともい。)19部、過酸化ベンゾイル0.4部、及び、トルエン80部を入れ、窒素気流中で60℃にて10時間重合処理をし、アクリル系ポリマーAを得た。
このアクリル系ポリマーAに2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(以下、「MOI」ともいう)1.2部を加え、空気気流中で50℃にて60時間、付加反応処理をし、アクリル系ポリマーA’を得た。
次に、アクリル系ポリマーA’100部に対し、ポリイソシアネート化合物(商品名「コロネートL」、日本ポリウレタン(株)製)1.3部、及び、光重合開始剤(商品名「イルガキュア184」、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製)3部を加えて、粘着剤溶液(「粘着剤溶液A」ともいう)を作製した。
前記で調製した粘着剤溶液Aを、PET剥離ライナーのシリコーン処理を施した面上に塗布し、120℃で2分間加熱乾燥し、厚さ10μmの粘着剤層Aを形成した。次いで、粘着剤層Aの露出面に、厚さ125μmのグンゼ社製EVAフィルム(エチレン・酢酸ビニル共重合体フィルム)を貼り合わせ、23℃にて72時間保存し、ダイシングシートAを得た。
<ダイボンドフィルムの作製>
下記(a)〜(d)をメチルエチルケトンに溶解させ、固形分濃度18重量%の接着剤組成物溶液Aを得た。
(a)アクリル樹脂(商品名「SG−P3」ナガセケムテックス社製、分子量850,000):100部
(b)フェノール樹脂(商品名「MEH−7851ss」、明和化成社製):12部
(c)フィラーA(商品名「YA010C−SP3」株式会社アドマテックス製、平均粒径10nm):100部
(d)着色剤(商品名「OIL SCARLET 308」、オリエント化学工業株式会社製):1部
接着剤組成物溶液Aを、シリコーン離型処理した厚さが50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム(剥離ライナー)上に塗布した後、130℃で2分間乾燥させた。これにより、厚さ(平均厚さ)5μmと、厚さ(平均厚さ)20μmのダイボンドフィルムAを得た。
<ダイシングダイボンドフィルムの作製>
ダイシングシートAから、PET剥離ライナーを剥離し、露出した粘着剤層にダイボンドフィルムAを貼り合わせた。貼り合わせには、ハンドローラーを用いた。次に、300mJの紫外線をダイシングシート側から照射した。以上により、ダイシングダイボンドフィルムAを得た。
(実施例2)
<ダイボンドフィルムの作製>
下記(a)〜(d)をメチルエチルケトンに溶解させ、固形分濃度18重量%の接着剤組成物溶液Bを得た。
(a)アクリル樹脂(商品名「SG−P3」ナガセケムテックス社製、分子量850,000):100部
(b)フェノール樹脂(商品名「MEH−7851ss」、明和化成社製):12部
(c)フィラーB(商品名「YA010C−SV1」株式会社アドマテックス製、平均粒径10nm):100部
(d)着色剤(商品名「OIL SCARLET 308」、オリエント化学工業株式会社製):1部
接着剤組成物溶液Bを、シリコーン離型処理した厚さが50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム(剥離ライナー)上に塗布した後、130℃で2分間乾燥させた。これにより、厚さ(平均厚さ)5μmと、厚さ(平均厚さ)20μmのダイボンドフィルムBを得た。
<ダイシングダイボンドフィルムの作製>
実施例1で用いたダイシングシートAと同じものを準備した。次に、ダイシングシートAから、PET剥離ライナーを剥離し、露出した粘着剤層にダイボンドフィルムBを貼り合わせた。貼り合わせには、ハンドローラーを用いた。次に、300mJの紫外線をダイシングシート側から照射した。以上により、ダイシングダイボンドフィルムBを得た。
(実施例3)
<ダイボンドフィルムの作製>
下記(a)〜(d)をメチルエチルケトンに溶解させ、固形分濃度18重量%の接着剤組成物溶液Cを得た。
(a)アクリル樹脂(商品名「SG−P3」ナガセケムテックス社製、分子量850,000):100部
(b)フェノール樹脂(商品名「MEH−7851ss」、明和化成社製):12部
(c)フィラーC(商品名「MEK−ST−40」日産化学工業株式会社製、平均粒径13nm):100部
(d)着色剤(商品名「OIL SCARLET 308」、オリエント化学工業株式会社製):1部
接着剤組成物溶液Cを、シリコーン離型処理した厚さが50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム(剥離ライナー)上に塗布した後、130℃で2分間乾燥させた。これにより、厚さ(平均厚さ)5μmと、厚さ(平均厚さ)20μmのダイボンドフィルムCを得た。
<ダイシングダイボンドフィルムの作製>
実施例1で用いたダイシングシートAと同じものを準備した。次に、ダイシングシートAから、PET剥離ライナーを剥離し、露出した粘着剤層にダイボンドフィルムCを貼り合わせた。貼り合わせには、ハンドローラーを用いた。次に、300mJの紫外線をダイシングシート側から照射した。以上により、ダイシングダイボンドフィルムCを得た。
(実施例4)
<ダイボンドフィルムの作製>
下記(a)〜(d)をメチルエチルケトンに溶解させ、固形分濃度18重量%の接着剤組成物溶液Dを得た。
(a)アクリル樹脂(商品名「SG−P3」ナガセケムテックス社製、分子量850,000):100部
(b)フェノール樹脂(商品名「MEH−7851ss」、明和化成社製):12部
(c)フィラーD(商品名「MEK−ST−L」日産化学工業株式会社製、平均粒径45nm):100部
(d)着色剤(商品名「OIL SCARLET 308」、オリエント化学工業株式会社製):1部
接着剤組成物溶液Dを、シリコーン離型処理した厚さが50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム(剥離ライナー)上に塗布した後、130℃で2分間乾燥させた。これにより、厚さ(平均厚さ)5μmと、厚さ(平均厚さ)20μmのダイボンドフィルムDを得た。
<ダイシングダイボンドフィルムの作製>
実施例1で用いたダイシングシートAと同じものを準備した。次に、ダイシングシートAから、PET剥離ライナーを剥離し、露出した粘着剤層にダイボンドフィルムDを貼り合わせた。貼り合わせには、ハンドローラーを用いた。次に、300mJの紫外線をダイシングシート側から照射した。以上により、ダイシングダイボンドフィルムDを得た。
(実施例5)
<ダイボンドフィルムの作製>
下記(a)〜(d)をメチルエチルケトンに溶解させ、固形分濃度18重量%の接着剤組成物溶液Eを得た。
(a)アクリル樹脂(商品名「SG−P3」ナガセケムテックス社製、分子量850,000):100部
(b)フェノール樹脂(商品名「MEH−7851ss」、明和化成社製):12部
(c)フィラーE(商品名「MEK−ST−ZL」日産化学工業株式会社製、平均粒径85nm):100部
(d)着色剤(商品名「OIL SCARLET 308」、オリエント化学工業株式会社製):1部
接着剤組成物溶液Eを、シリコーン離型処理した厚さが50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム(剥離ライナー)上に塗布した後、130℃で2分間乾燥させた。これにより、厚さ(平均厚さ)5μmと、厚さ(平均厚さ)20μmのダイボンドフィルムEを得た。
<ダイシングダイボンドフィルムの作製>
実施例1で用いたダイシングシートAと同じものを準備した。次に、ダイシングシートAから、PET剥離ライナーを剥離し、露出した粘着剤層にダイボンドフィルムEを貼り合わせた。貼り合わせには、ハンドローラーを用いた。次に、300mJの紫外線をダイシングシート側から照射した。以上により、ダイシングダイボンドフィルムEを得た。
(実施例6)
<ダイボンドフィルムの作製>
下記(a)〜(c)をメチルエチルケトンに溶解させ、固形分濃度18重量%の接着剤組成物溶液Fを得た。
(a)アクリル樹脂(商品名「SG−P3」ナガセケムテックス社製、分子量850,000):100部
(b)フェノール樹脂(商品名「MEH−7851ss」、明和化成社製):12部
(c)フィラーD(商品名「MEK−ST−L」日産化学工業株式会社製、平均粒径45nm):100部
接着剤組成物溶液Fを、シリコーン離型処理した厚さが50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム(剥離ライナー)上に塗布した後、130℃で2分間乾燥させた。これにより、厚さ(平均厚さ)5μmと、厚さ(平均厚さ)20μmのダイボンドフィルムFを得た。
<ダイシングダイボンドフィルムの作製>
実施例1で用いたダイシングシートAと同じものを準備した。次に、ダイシングシートAから、PET剥離ライナーを剥離し、露出した粘着剤層にダイボンドフィルムFを貼り合わせた。貼り合わせには、ハンドローラーを用いた。次に、300mJの紫外線をダイシングシート側から照射した。以上により、ダイシングダイボンドフィルムFを得た。
(比較例1)
<ダイボンドフィルムの作製>
下記(a)〜(d)をメチルエチルケトンに溶解させ、固形分濃度18重量%の接着剤組成物溶液Gを得た。
(a)アクリル樹脂(商品名「SG−P3」ナガセケムテックス社製、分子量850,000):100部
(b)フェノール樹脂(商品名「MEH−7851ss」、明和化成社製):12部
(c)フィラーC(商品名「MEK−ST−40」日産化学工業株式会社製、平均粒径13nm):280部
(d)着色剤(商品名「OIL SCARLET 308」、オリエント化学工業株式会社製):2部
接着剤組成物溶液Gを、シリコーン離型処理した厚さが50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム(剥離ライナー)上に塗布した後、130℃で2分間乾燥させた。これにより、厚さ(平均厚さ)5μmと、厚さ(平均厚さ)20μmのダイボンドフィルムGを得た。
<ダイシングダイボンドフィルムの作製>
ダイシングシートAから、PET剥離ライナーを剥離し、露出した粘着剤層にダイボンドフィルムAを貼り合わせた。貼り合わせには、ハンドローラーを用いた。次に、300mJの紫外線をダイシングシート側から照射した。以上により、ダイシングダイボンドフィルムGを得た。
(比較例2)
<ダイボンドフィルムの作製>
下記(a)〜(c)をメチルエチルケトンに溶解させ、固形分濃度18重量%の接着剤組成物溶液Hを得た。
(a)アクリル樹脂(商品名「SG−P3」ナガセケムテックス社製、分子量850,000):100部
(b)フェノール樹脂(商品名「MEH−7851ss」、明和化成社製):12部
(c)フィラーF(商品名「SO−25R」株式会社アドテックス製、平均粒径500nm):100部
接着剤組成物溶液Hを、シリコーン離型処理した厚さが50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム(剥離ライナー)上に塗布した後、130℃で2分間乾燥させた。これにより厚さ(平均厚さ)5μmと、厚さ(平均厚さ)20μmのダイボンドフィルムHを得た。
<ダイシングダイボンドフィルムの作製>
実施例1で用いたダイシングシートAと同じものを準備した。次に、ダイシングシートAから、PET剥離ライナーを剥離し、露出した粘着剤層にダイボンドフィルムHを貼り合わせた。貼り合わせには、ハンドローラーを用いた。次に、300mJの紫外線をダイシングシート側から照射した。以上により、ダイシングダイボンドフィルムHを得た。
(比較例3)
<ダイボンドフィルムの作製>
下記(a)〜(c)をメチルエチルケトンに溶解させ、固形分濃度18重量%の接着剤組成物溶液Iを得た。
(a)アクリル樹脂(商品名「SG−P3」ナガセケムテックス社製、分子量850,000):100部
(b)フェノール樹脂(商品名「MEH−7851ss」、明和化成社製):12部
(c)着色剤(商品名「OIL SCARLET 308」、オリエント化学工業株式会社製):1部
接着剤組成物溶液Iを、シリコーン離型処理した厚さが50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム(剥離ライナー)上に塗布した後、130℃で2分間乾燥させた。これにより、厚さ(平均厚さ)5μmと、厚さ(平均厚さ)20μmのダイボンドフィルムIを得た。
<ダイシングダイボンドフィルムの作製>
実施例1で用いたダイシングシートAと同じものを準備した。次に、ダイシングシートAから、PET剥離ライナーを剥離し、露出した粘着剤層にダイボンドフィルムIを貼り合わせた。貼り合わせには、ハンドローラーを用いた。次に、300mJの紫外線をダイシングシート側から照射した。以上により、ダイシングダイボンドフィルムIを得た。
(比較例4)
<ダイボンドフィルムの作製>
下記(a)〜(f)をメチルエチルケトンに溶解させ、固形分濃度45重量%の接着剤組成物溶液Jを得た。
(a)アクリル樹脂(商品名「SG−P3」ナガセケムテックス社製、分子量850,000):100部
(b)エポキシ樹脂A(商品名「JER1010」、三菱化学社製):52部
(c)エポキシ樹脂B(商品名「JER828」、三菱化学社製):140部
(d)フェノール樹脂(商品名「MEH−7851ss」、明和化成社製)210部
(e)フィラーC(商品名「MEK−ST−40」日産化学工業株式会社製、平均粒径13nm):100部
(f)硬化促進剤(商品名「2PHZ−PW」四国化成工業株式会社製)3部
接着剤組成物溶液Jを、シリコーン離型処理した厚さが50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム(剥離ライナー)上に塗布した後、130℃で2分間乾燥させた。これにより、厚さ(平均厚さ)5μmと、厚さ(平均厚さ)20μmのダイボンドフィルムJを得た。
<ダイシングダイボンドフィルムの作製>
実施例1で用いたダイシングシートAと同じものを準備した。次に、ダイシングシートAから、PET剥離ライナーを剥離し、露出した粘着剤層にダイボンドフィルムJを貼り合わせた。貼り合わせには、ハンドローラーを用いた。次に、300mJの紫外線をダイシングシート側から照射した。以上により、ダイシングダイボンドフィルムJを得た。
[フィラーの平均粒径の測定]
実施例、比較例のダイボンドフィルムを175℃で1時間加熱し、その後、熱硬化後のダイボンドフィルムを樹脂(Struers社製、EpoFix kit)に包埋した。包埋したサンプルを機械研磨して、ダイボンドフィルムの断面を露出させた。次に、断面をCP装置(クロスセクションポリッシャ、日本電子株式会社製、SM−09010)によりイオンミリング加工を行った。その後、導電処理を施し、FE−SEM観察を行った。FE−SEMの観察は加速電圧1〜5kVにて行い、反射電子像を観察した。取り込んだ画像を画像解析ソフトImage−Jを用いて2値化処理し、フィラー粒子を識別した。次に、画像内のフィラー粒子の面積を画像内のフィラー粒子個数で割り、フィラー粒子の平均面積を求め、粒径を算出した。
[ダイボンドフィルムの熱硬化前の150℃、及び、175℃での引張貯蔵弾性率、及び、ダイボンドフィルムの熱硬化前のガラス転移温度の測定]
実施例、及び、比較例に係るダイボンドフィルムを厚みが200μmになるまで重ね合わせた。次に、長さ40mm(測定長さ)、幅10mmの短冊状にカッターナイフで切り出した。次に、固体粘弾性測定装置(RSAIII、レオメトリックサイエンティフィック(株)製)を用いて、−40〜260℃における引張貯蔵弾性率を測定した。測定条件は、チャック間距離20mm、引張モード、周波数1Hz、歪み0.1%、昇温速度10℃/minとした。測定は、−40℃で5分保持した後に開始した。その際の150℃、及び、175℃での値を読み取り、引張貯蔵弾性率の測定値とした。
また、得られたtanδのデータから、温度−Tanδ曲線を作成し、最も大きなピークのTanδ最大値の温度を読み取り、その温度を熱硬化前のガラス転移温度とした。結果を表1に示す。
[ダイボンドフィルムの熱硬化後のガラス転移温度の測定]
実施例、及び、比較例に係るダイボンドフィルムを厚みが200μmになるまで重ね合わせた。次に、175℃で1時間加熱し、熱硬化後のダイボンドフィルムとした。次に、長さ40mm(測定長さ)、幅10mmの短冊状にカッターナイフで切り出した。次に、固体粘弾性測定装置(RSAIII、レオメトリックサイエンティフィック(株)製)を用いて、−40〜260℃における引張貯蔵弾性率を測定した。測定条件は、チャック間距離20mm、引張モード、周波数1Hz、歪み0.1%、昇温速度10℃/minとした。測定は、−40℃で5分保持した後に開始した。得られたtanδのデータから、温度−Tanδ曲線を作成し、最も大きなピークのTanδ最大値の温度を読み取り、その温度を熱硬化後のガラス転移温度とした。結果を表1に示す。
[ダイボンドフィルムの熱硬化前の状態における−15℃での破断伸度の測定]
実施例、及び、比較例に係るダイボンドフィルムを厚みが200μmになるまで重ね合わせた。次に、長さ60mm(測定長さ)、幅10mmの短冊状にカッターナイフで切り出した。
引張試験機(メーカー名:SHIMADZU:恒温恒湿槽付3連引張試験機)を用いて、−15℃での破断伸度を測定した。測定条件は、チャック間距離20mm、速度100mm/min、測定温度−15℃とした。測定は−15℃で2分間保持した後に開始した。破断伸度は以下の式により求めた。結果を表1に示す。
[破断伸度(%)]=[(破断時の接着シートの長さ(mm)−20)/20×100]
[視認性評価]
ダイボンドフィルムと、離型処理フィルム(剥離ライナー)との境目が容易に視認できた場合を〇、容易に視認でいない場合を×として評価した。結果を表1に示す。
[埋め込み性評価]
各実施例及び比較例で得られた厚さ20μmのダイボンドフィルムを、50μmに研削されたシリコンウェハに60℃で貼り付け、10mm角のチップに個片化し、ダイボンドフィルム付チップを得た。このダイボンドフィルム付チップを、温度150℃、圧力0.1MPa、時間1sの条件でBGA基板にマウントした。これをさらに乾燥機にて175℃で1時間熱処理した。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、封止樹脂GE−100(日東電工(株)製)の条件下で封止工程を行った。封止工程後、BGA基板とダイボンドフィルムとの界面のボイドを、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30%未満であった場合を「○」、30%以上であった場合を「×」として評価した。
[反り評価]
各実施例及び比較例で得られた厚さ5μmのダイボンドフィルムを、厚さ30μmに研削されたシリコンウェハに60℃で貼り付け、縦15mm×横10mmサイズのチップに個片化(ダイシング)し、ダイボンドフィルム付チップを得た。
このダイボンドフィルム付チップを、温度150℃、圧力0.1MPa、時間1sの条件でBGA基板にマウントした。
さらに、マウントしたチップの上に、2つめのチップを横方向に300μmずらしてマウントした。この作業を繰り返し、チップ段数が4段となるまで積層した。この積層体を5つ用意した。
積層されたチップを、チップ横方向の側面が見えるように、顕微鏡にセットし、1段目のチップの中央とBGA基板との間の距離をゼロとし、両端がどれだけ反り上がっているかを観察した。具体的には、BGA基板と、各端部との距離を測定した。
両端の反り量の平均値を算出した。さらに5つ作製した積層体の平均値を算出した。この平均値が60μm未満のものを○、60μm以上のものを×として評価した。結果を表1に示す。
[クールエキスパンド評価]
レーザー加工装置として株式会社東京精密製、ML300−Integrationを用いて、12インチの半導体ウエハの内部に集光点を合わせ、格子状(10mm×10mm)の分割予定ラインに沿ってレーザー光を照射し、半導体ウエハの内部に改質領域を形成した。レーザー光照射条件は、下記のようにして行った。
(A)レーザー光
レーザー光源 半導体レーザー励起Nd:YAGレーザー
波長 1064nm
レーザー光スポット断面積 3.14×10−8cm
発振形態 Qスイッチパルス
繰り返し周波数 100kHz
パルス幅 30ns
出力 20μJ/パルス
レーザー光品質 TEM00 40
偏光特性 直線偏光
(B)集光用レンズ
倍率 50倍
NA 0.55
レーザー光波長に対する透過率 60%
(C)半導体基板が載置される裁置台の移動速度 100mm/秒
次に、半導体ウェハの表面にバックグラインド用保護テープを貼り合せ、ディスコ社製バックグラインダーDGP8760を用いて半導体ウェハの厚みが25μmになるように裏面を研削した。
次に、実施例、及び、比較例のダイシングダイボンドフィルム(ダイボンドフィルム厚さ5μm)にレーザー光による前処理を行った前記半導体ウェハ及びダイシングリングを貼り合わせた。
次に、ディスコ社製ダイセパレーターDDS2300を用いて半導体ウェハの割断及びダイシングシートの熱収縮を行うことにより、サンプルを得た。具体的には、まず、クールエキスパンダーユニットで、エキスパンド温度−15℃、エキスパンド速度100mm/秒、エキスパンド量12mmの条件で半導体ウェハを割断した。
その後、ヒートエキスパンダーユニットで、エキスパンド量10mm、ヒート温度250℃、風量40L/min、ヒート距離20mm、ローテーションスピード3°/secの条件でダイシングシートを熱収縮させた。
得られたサンプルを用い、ピックアップ評価を行った。具体的には、ダイボンダーSPA−300(新川社製)を用い、以下の条件でピックアップを行った。全てピックアップできた場合を○、ピックアップできないチップが1つでもあれば×として評価を行った。結果を表1に示す。
<ピックアップ条件>
ピン数:5
ピックアップハイト:500μm
ピックアップ評価数:50チップ
Figure 2017216273
1 基材
2 粘着剤層
3 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
10 ダイシングダイボンドフィルム
11 ダイシングシート

Claims (9)

  1. 平均粒径が5nm〜100nmの範囲内であるフィラーと、
    熱可塑性樹脂と、
    フェノール樹脂と
    を含有し、
    熱硬化前の150℃での引張貯蔵弾性率が、0.3MPaより大きく30MPa以下であることを特徴とするダイボンドフィルム。
  2. 熱硬化前のガラス転移温度をT、熱硬化後のガラス転移温度をTとしたとき、下記式1を満たす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。
    式1 T<T<T+20
  3. 前記フィラーは、シリカフィラー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。
  4. 前記熱可塑性樹脂は、エポキシ基を有するアクリル系ポリマー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。
  5. 着色剤を含む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。
  6. 前記着色剤は、染料であることを特徴とする請求項5に記載のダイボンドフィルム。
  7. 前記フィラーの平均粒径をR、前記ダイボンドフィルムの厚みをTとしたとき、下記式2を満たす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。
    式2 10<T/R
  8. ダイシングシートと、
    請求項1〜7のいずれか1に記載のダイボンドフィルムと
    を備えることを特徴とするダイシングダイボンドフィルム。
  9. 半導体ウエハをダイシングダイボンドフィルムに貼り付ける工程Aと、
    前記ダイシングダイボンドフィルムをエキスパンドして、少なくとも前記ダイボンドフィルムを破断し、ダイボンドフィルム付きチップを得る工程Bと、
    前記ダイボンドフィルム付きチップをピックアップする工程Cと、
    ピックアップした前記ダイボンドフィルム付きチップを、ダイボンドフィルムを介して被着体にダイボンドする工程Dと、
    前記ダイボンドフィルム付きチップにワイヤーボンディングを行う工程Eと
    を含み、
    前記ダイシングダイボンとドフィルムは、
    平均粒径が5nm〜100nmの範囲内であるフィラーと、
    熱可塑性樹脂と、
    フェノール樹脂と
    を含有し、
    熱硬化前の150℃での引張貯蔵弾性率が、0.3MPaより大きく30MPa以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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