JP2018074115A - Temporary fixing material for semiconductor and method for manufacturing semiconductor device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、半導体製造に使用する半導体用仮固定材及びそれを用いた半導体装置の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a temporary fixing material for a semiconductor used for manufacturing a semiconductor and a method for manufacturing a semiconductor device using the same.
半導体パッケージの高密度化、高性能化を目的に、異なる性能の半導体素子を一つのパッケージに混載する実装形態が提案されている。これにともなって、コスト面で優れた半導体素子間の高密度インターコネクト技術が重要になっている(例えば特許文献1参照)。 For the purpose of increasing the density and performance of a semiconductor package, a mounting form in which semiconductor elements having different performances are mounted in one package has been proposed. Along with this, high-density interconnect technology between semiconductor elements, which is excellent in terms of cost, has become important (see, for example, Patent Document 1).
パッケージ上に、フリップ半導体素子実装によって追加のパッケージを更に積層するパッケージ・オン・パッケージがスマートフォン及びタブレット端末に広く採用されている(例えば非特許文献1及び非特許文献2参照)。さらに高密度で半導体素子を実装するための形態として、高密度配線を有する有機基板を用いたパッケージ技術、スルーモールドビア(TMV)を有するファンアウト型のパッケージ技術(FO−POP)、シリコン又はガラスインターポーザを用いたパッケージ技術、シリコン貫通電極(TSV)を用いたパッケージ技術、基板に埋め込まれた半導体素子を半導体素子間伝送に用いるパッケージ技術等が提案されている。
A package-on-package in which an additional package is further stacked on the package by flip semiconductor element mounting is widely used in smartphones and tablet terminals (see, for example, Non-Patent
ファンアウト型のパッケージは、例えば、支持体としてのステンレス板上に積層された仮固定材上に半導体素子を搭載すること、半導体素子を封止後に配線層を形成すること、及び、支持体から半導体素子を含む封止体を剥離することを含む方法によって作製される。 The fan-out type package includes, for example, mounting a semiconductor element on a temporary fixing material laminated on a stainless steel plate as a support, forming a wiring layer after sealing the semiconductor element, and from the support It is produced by a method including peeling a sealing body including a semiconductor element.
このような背景から、シリコンウェハ又はガラス板を支持体として用いるプロセスが提案されている。そのようなプロセスにおいて半導体素子と支持体であるシリコンウェハ又はガラスとを粘着させるための仮固定材としての粘着剤も検討されている。この粘着剤に関して、熱履歴後に半導体素子を損傷させることなく支持体を分離できることが重要である。そのため、事前に半導体素子又は支持体表面に離型処理を施すことで剥離性を高める技術が一般的に採用されているが、離型成分の塗布及び洗浄除去という工程の増加等により、離型処理は製造コスト増加の原因の一つとなっている(例えば特許文献2、3参照)。 From such a background, a process using a silicon wafer or a glass plate as a support has been proposed. An adhesive as a temporary fixing material for adhering a semiconductor element and a silicon wafer or glass as a support in such a process has also been studied. With respect to this adhesive, it is important that the support can be separated without damaging the semiconductor element after thermal history. For this reason, a technique for improving the releasability by preliminarily releasing the semiconductor element or the support surface is generally adopted. However, due to an increase in the steps of applying and releasing the release component, the release is performed. Processing is one of the causes of increased manufacturing costs (see, for example, Patent Documents 2 and 3).
熱履歴後の粘着剤の剥離性を確保するために、例えば、溶剤による粘着剤の溶解を利用する技術、加熱により粘着性が低下する粘着剤、及びレーザー照射により改質又は消失する粘着剤も提案されている。 In order to ensure the peelability of the pressure-sensitive adhesive after heat history, for example, a technique that utilizes dissolution of the pressure-sensitive adhesive with a solvent, a pressure-sensitive adhesive that decreases by heating, and a pressure-sensitive adhesive that is modified or disappeared by laser irradiation Proposed.
しかし、溶剤での粘着剤の溶解には時間がかかるため、生産性が低下しやすい。加熱により粘着剤の粘着性を低下させる場合、加熱による半導体素子への影響が懸念されるため、使用できるプロセス及び材料が限定される。また、これらの方法に適用できる粘着剤は、耐熱性が不足する傾向がある。一方、レーザー照射により粘着剤を改質又は消失させる方法には、高価なレーザー設備の導入が必要不可欠である。 However, since it takes time to dissolve the pressure-sensitive adhesive in the solvent, the productivity tends to decrease. When reducing the adhesiveness of the adhesive by heating, there is a concern about the influence on the semiconductor element due to heating, so that the processes and materials that can be used are limited. Moreover, the adhesive which can be applied to these methods tends to have insufficient heat resistance. On the other hand, introduction of expensive laser equipment is indispensable for the method of modifying or eliminating the adhesive by laser irradiation.
本発明の一側面は、支持体及び仮固定材を用いた半導体装置の製造において、熱履歴後の簡易なプロセスでの支持体の分離を可能にすることを主な目的とする。 An object of one aspect of the present invention is to enable separation of a support in a simple process after a thermal history in the manufacture of a semiconductor device using the support and a temporary fixing material.
本発明の一側面は、(A)キャリア及び該キャリア上に設けられた銅箔を有するピーラブル銅箔と、(B)ピーラブル銅箔上に設けられた熱硬化性樹脂層と、を備える半導体用仮固定材を提供する。 One aspect of the present invention is for a semiconductor comprising (A) a peelable copper foil having a carrier and a copper foil provided on the carrier, and (B) a thermosetting resin layer provided on the peelable copper foil. Provide temporary fixing material.
本発明の別の一側面は、上記半導体用仮固定材を用いた半導体装置の製造方法を提供する。一側面に係る製造方法は、支持体上に、上記半導体用仮固定材をその熱硬化性樹脂層が支持体に接する向きで設ける工程と、半導体用仮固定材の支持体とは反対側の面上に半導体素子を搭載する工程と、半導体素子を封止する封止樹脂層を半導体用仮固定材上に形成する工程と、封止樹脂層上に半導体素子と接続する配線層を形成する工程と、ピーラブル銅箔のキャリアと銅箔とを剥離することにより、半導体素子、封止樹脂層及び配線層を有する封止体から支持体を分離する工程と、を含む。 Another aspect of the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device using the semiconductor temporary fixing material. The manufacturing method according to one aspect includes a step of providing the temporary fixing material for a semiconductor on a support in a direction in which the thermosetting resin layer is in contact with the support, and the opposite side of the support for the temporary fixing material for a semiconductor. A step of mounting a semiconductor element on the surface, a step of forming a sealing resin layer for sealing the semiconductor element on a temporary fixing material for a semiconductor, and a wiring layer connected to the semiconductor element on the sealing resin layer And a step of separating the support from the sealing body having the semiconductor element, the sealing resin layer, and the wiring layer by peeling the carrier of the peelable copper foil and the copper foil.
本発明の更に別の一側面に係る製造方法は、支持体上に、上記半導体用仮固定材をその熱硬化性樹脂層が支持体に接する向きで設ける工程と、半導体用仮固定材の支持体とは反対側の面上に配線層を形成する工程と、配線層と接続する半導体素子を配線層上に搭載する工程と、半導体素子を封止する封止樹脂層を配線層上に形成する工程と、ピーラブル銅箔のキャリアと銅箔とを剥離することにより、半導体素子、封止樹脂層及び配線層を有する封止体から支持体を分離する工程と、を含む。 The manufacturing method according to another aspect of the present invention includes a step of providing the temporary fixing material for a semiconductor on a support in a direction in which the thermosetting resin layer is in contact with the support, and supporting the temporary fixing material for a semiconductor. Forming a wiring layer on a surface opposite to the body, mounting a semiconductor element connected to the wiring layer on the wiring layer, and forming a sealing resin layer for sealing the semiconductor element on the wiring layer And a step of separating the support from the sealing body having the semiconductor element, the sealing resin layer, and the wiring layer by peeling the carrier of the peelable copper foil and the copper foil.
上記仮固定材を用いることにより、半導体装置の製造において、熱硬化性樹脂層によって良好な耐熱性と支持体との適度な密着性を確保しながら、ピーラブル銅箔の剥離性を利用することにより、高温(例えば260℃以上)での熱履歴後の簡易なプロセスでの支持体の分離が可能である。 By using the temporary fixing material, by utilizing the peelability of the peelable copper foil while ensuring good heat resistance and appropriate adhesion to the support by the thermosetting resin layer in the manufacture of the semiconductor device. The support can be separated by a simple process after a heat history at a high temperature (for example, 260 ° C. or higher).
本発明の一側面によれば、支持体及び仮固定材を用いた半導体装置の製造において、熱履歴後の簡易なプロセスでの支持体の分離が可能である。 According to one aspect of the present invention, in the manufacture of a semiconductor device using a support and a temporary fixing material, the support can be separated by a simple process after thermal history.
以下、図面を参照しながらいくつかの実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。同一又は相当部分には同一符号が付され、重複する説明は省略されることがある。上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。 Hereinafter, several embodiments will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. The same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. The positional relationship such as up, down, left and right is based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified. The dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.
本明細書において「左」、「右」、「正面」、「裏面」、「上」、「下」、「上方」、「下方」、「第1」、「第2」等の用語が利用されている場合、これらは、説明を意図したものであり、必ずしも永久にこの相対位置である、という意味ではない。「層」との語は、平面図として観察したときに、全面に形成されている形状の構造に加え、一部に形成されている形状の構造も包含される。「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても、その工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を、それぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。 In this specification, terms such as “left”, “right”, “front”, “back”, “upper”, “lower”, “upper”, “lower”, “first”, “second” are used. If so, they are intended to be illustrative and do not necessarily mean that they are permanently in this relative position. The term “layer” includes a structure formed in a part in addition to a structure formed in the entire surface when observed as a plan view. The term “process” is not only an independent process, but is included in the term if the intended purpose of the process is achieved even if it is not clearly distinguishable from other processes. The numerical range indicated using “to” indicates a range including numerical values described before and after “to” as a minimum value and a maximum value, respectively. In the numerical ranges described stepwise in the present specification, the upper limit value or lower limit value of a numerical range of a certain step may be replaced with the upper limit value or lower limit value of the numerical range of another step.
図1及び図2は、それぞれ、仮固定材の一実施形態を示す断面図である。図1に示す仮固定材101(半導体用仮固定材)は、ピーラブル銅箔10と、ピーラブル銅箔10の両面上に設けられた熱硬化性樹脂層21,22とを有する。図2に示す仮固定材102(半導体用仮固定材)は、ピーラブル銅箔10と、ピーラブル銅箔のキャリア11側の面上に設けられた熱硬化性樹脂層21とを有する。ピーラブル銅箔10は、キャリア11と、キャリア11上に設けられた銅箔12と、キャリア11と銅箔12との間に設けられた剥離層15とを有する。ここで、本明細書において「(半導体用)仮固定材」とは、半導体素子、配線層、及びその他の各種部材(有機絶縁材料、導電材料等)を支持体上に固定しながら形成するための部材を意味する。
FIG.1 and FIG.2 is sectional drawing which shows one Embodiment of a temporary fixing material, respectively. A temporary fixing material 101 (temporary fixing material for a semiconductor) shown in FIG. 1 includes a
図3は、図1の仮固定材101を用いた半導体装置の製造方法の一実施形態を示す工程図である。図3に示す方法は、支持体1上に、仮固定材101を熱硬化性樹脂層21が支持体1に接する向きで設ける工程(a)と、仮固定材101の支持体1とは反対側の面上に複数の半導体素子3を搭載する工程(b)と、半導体素子3を封止する封止樹脂層5を仮固定材101上に形成する工程(c)と、封止樹脂層5上に半導体素子3と接続する配線層7(再配線層)を形成する工程(d)と、ピーラブル銅箔10のキャリア11と銅箔12とを剥離することにより、半導体素子3、封止樹脂層5、配線層7及び熱硬化性樹脂層22を有する封止体31から支持体1を分離する工程(e)と、銅箔12を封止体31から分離する工程(f)とから主として構成される。得られた封止体31は再配線層付ファンアウトパッケージとして用いることができる。
FIG. 3 is a process diagram showing an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device using the
図4は、図2の仮固定材102を用いた半導体装置の製造方法の一実施形態を示す工程図である。図4に示す方法は、支持体1上に、仮固定材102を熱硬化性樹脂層21が支持体1に接する向きで設ける図3の(a)と同様の工程と、仮固定材102の支持体1とは反対側の面上に配線層7(再配線層)を形成する工程(a)と、配線層7と接続する複数の半導体素子3を、アンダーフィル4を介在させながら配線層7上に搭載する工程(b)と、半導体素子3を封止する封止樹脂層5を配線層7上に形成する工程(c)と、ピーラブル銅箔10のキャリア11と銅箔12とを剥離することにより、半導体素子3、封止樹脂層5及び配線層7を有する封止体30から支持体1を分離する工程(e)と、銅箔12を封止体32から分離する工程(f)とから主として構成される。得られた封止体32は再配線層付ファンアウトパッケージとして用いることができる。
FIG. 4 is a process diagram showing an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device using the
熱硬化性樹脂層21,22は、加熱により硬化してその弾性率が上昇する樹脂層である。180℃で1時間加熱された後の熱硬化性樹脂層21,22の25℃での貯蔵弾性率は、耐熱性、及びボイド抑制の観点から100MPa以上であることが好ましく、剥離性の観点から500MPa以上であることがより好ましく、工程中の仮固定材の位置ずれ及び変形を抑制する観点から1GPa以上であることがさらに好ましい。
The
180℃で1時間加熱された後の熱硬化性樹脂層21,22の180℃での貯蔵弾性率は、熱履歴時のボイドを抑制できる点で0.1MPa以上であることが好ましく、半導体素子等を搭載する場合の位置ずれを抑制できる点で1MPa以上であることがより好ましく、仮固定材の変形を抑制できる点で10MPa以上であることがさらに好ましい。 The storage elastic modulus at 180 ° C. of the thermosetting resin layers 21 and 22 after being heated at 180 ° C. for 1 hour is preferably 0.1 MPa or more in terms of suppressing voids at the time of thermal history. It is more preferable that it is 1 MPa or more from the point which can suppress position shift at the time of mounting etc., and it is further more preferable that it is 10 MPa or more from the point which can suppress a deformation | transformation of a temporarily fixed material.
180℃で1時間加熱された後の熱硬化性樹脂層21,22の260℃での貯蔵弾性率は、熱履歴時のボイドを抑制できる点で0.1MPa以上であることが好ましく、半導体素子等を搭載する場合の位置ずれを抑制できる点で1MPa以上であることがより好ましく、仮固定材の変形を抑制できる点で10MPa以上であることがさらに好ましい。 It is preferable that the storage elastic modulus at 260 ° C. of the thermosetting resin layers 21 and 22 after being heated at 180 ° C. for 1 hour is 0.1 MPa or more in terms of suppressing voids at the time of thermal history. It is more preferable that it is 1 MPa or more from the point which can suppress position shift at the time of mounting etc., and it is further more preferable that it is 10 MPa or more from the point which can suppress a deformation | transformation of a temporarily fixed material.
上記貯蔵弾性率は、以下の手順にしたがい測定される値を意味する。熱硬化性樹脂層をオーブン中で180℃、1時間の条件で加熱する。加熱後の熱硬化性樹脂層から切り出した5mm幅、長さ30mmの短冊状の試験片について、粘弾性アナライザー(レオメトリックス社製、商品名:RSA−2)を用いて、昇温速度5℃/min、周波数1Hz、測定温度−50〜300℃の条件で、引張りモードの動的粘弾性測定を行う。測定結果から、25℃、180℃又は260℃における貯蔵弾性率を求める。
The storage elastic modulus means a value measured according to the following procedure. The thermosetting resin layer is heated in an oven at 180 ° C. for 1 hour. About a strip-shaped test piece of 5 mm width and 30 mm length cut out from the thermosetting resin layer after heating, using a viscoelasticity analyzer (trade name: RSA-2, manufactured by Rheometrics Co., Ltd.), the heating rate is 5 ° C. / Min,
180℃で1時間加熱された後の熱硬化性樹脂層21,22の5%重量減少温度は、仮固定材上の配線形成等のための熱履歴を受けたときのふくれ及び剥離を抑制できる点で、260℃以上であることが好ましく、はんだ工程に耐える耐熱性を付与できる点で280℃以上であることがより好ましく、微小なボイドを抑制できる点で300℃以上であることがさらに好ましい。上記5%質量減少温度とは、熱硬化性樹脂層を180℃で1時間加熱して得たサンプルについて、示差熱熱重量同時測定装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー製、商品名:TG/DTA6300)を用いて、昇温速度10℃/min、窒素フロー(400ml/min)下で測定したときに、サンプルの重量が5%減少した時点の温度である。 The 5% weight reduction temperature of the thermosetting resin layers 21 and 22 after being heated at 180 ° C. for 1 hour can suppress blistering and peeling when receiving a thermal history for wiring formation on the temporary fixing material. In view of this, it is preferably 260 ° C. or higher, more preferably 280 ° C. or higher in terms of imparting heat resistance that can withstand the soldering process, and even more preferably 300 ° C. or higher in terms of suppressing minute voids. . The 5% mass reduction temperature refers to a differential thermothermal gravimetric simultaneous measurement device (trade name: TG / DTA6300, manufactured by SII NanoTechnology) for a sample obtained by heating a thermosetting resin layer at 180 ° C. for 1 hour. Is the temperature at which the weight of the sample was reduced by 5% when measured at a heating rate of 10 ° C./min and under a nitrogen flow (400 ml / min).
取り扱い性と膜厚均一性の観点から、熱硬化性樹脂層21,22の厚さが2〜50μmであることが好ましい。ラミネート時の埋め込み不足によるボイドを抑制できる点から、熱硬化性樹脂層21,22の厚さが3μm以上であることがより好ましい。アウトガスによるボイドの抑制の点から、熱硬化性樹脂層21,22の厚さが30μm以下であることがより好ましい。 From the viewpoint of handleability and film thickness uniformity, the thickness of the thermosetting resin layers 21 and 22 is preferably 2 to 50 μm. The thickness of the thermosetting resin layers 21 and 22 is more preferably 3 μm or more from the viewpoint that voids due to insufficient embedding during lamination can be suppressed. From the viewpoint of suppressing voids due to outgassing, the thickness of the thermosetting resin layers 21 and 22 is more preferably 30 μm or less.
熱硬化性樹脂層21,22は、例えば、(メタ)アクリレート化合物及び/又はエポキシ化合物を含有する熱硬化性樹脂組成物から形成された層であることができる。 The thermosetting resin layers 21 and 22 can be layers formed from, for example, a thermosetting resin composition containing a (meth) acrylate compound and / or an epoxy compound.
(メタ)アクリレート化合物は、2官能以上の(メタ)アクリレートであることが好ましい。2官能以上の(メタ)アクリレートとしては、特に制限されないが、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパンジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン、4−ビニルトルエン、4−ビニルピリジン、N−ビニルピロリドン、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、1,3−アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロパン、1,2−メタクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロパン、メチレンビスアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、トリス(β−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートのトリアクリレート、下記一般式で表される化合物、ウレタンアクリレート若しくはウレタンメタクリレート、及び尿素アクリレート等が挙げられる。下記一般式中、R19及びR20は各々独立に、水素原子又はメチル基を示し、g及びhは各々独立に1〜20の整数を示す。 The (meth) acrylate compound is preferably a bifunctional or higher (meth) acrylate. The bifunctional or higher functional (meth) acrylate is not particularly limited, but diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, trimethylol. Propanediacrylate, trimethylolpropane triacrylate, trimethylolpropane dimethacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, 1 , 6-Hexanediol dimethacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythris Tall tetraacrylate, pentaerythritol trimethacrylate, pentaerythritol tetramethacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, dipentaerythritol hexamethacrylate, styrene, divinylbenzene, 4-vinyltoluene, 4-vinylpyridine, N-vinylpyrrolidone, 2-hydroxyethyl Acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 1,3-acryloyloxy-2-hydroxypropane, 1,2-methacryloyloxy-2-hydroxypropane, methylenebisacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N-methylolacrylamide, tris ( β-hydroxyethyl) isocyanurate triacrylate, compounds represented by the following general formula, urethane acrylate Examples thereof include urethane methacrylate and urea acrylate. In the following general formula, R 19 and R 20 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, and g and h each independently represent an integer of 1 to 20.
(メタ)アクリレート化合物の5%質量減少温度が150℃以上であることが好ましく、180℃以上であることがより好ましく、200℃以上であることが更に好ましく、260℃以上であることが最も好ましい。5%質量減少温度が150℃以上であることで、低アウトガス性、高温接着性、及び耐リフロー性が向上する傾向がある。 The 5% mass reduction temperature of the (meth) acrylate compound is preferably 150 ° C. or higher, more preferably 180 ° C. or higher, further preferably 200 ° C. or higher, and most preferably 260 ° C. or higher. . When the 5% mass reduction temperature is 150 ° C. or higher, the low outgassing property, the high temperature adhesion property, and the reflow resistance tend to be improved.
エポキシ化合物としては、高温接着性、及び耐リフロー性の観点から、分子内に少なくとも2個以上のエポキシ基を含む化合物が好ましい。パターン形成性、及び熱圧着性の点から、室温(25℃)で液状、又は半固形、具体的には軟化温度が50℃以下であるグリシジルエーテル型エポキシ樹脂がより好ましい。このようなエポキシ化合物としては、特に限定されないが、例えば、ビスフェノールA、AD、S、又はFのグリシジルエーテル、水添加ビスフェノールAのグリシジルエーテル、エチレンオキシド付加ビスフェノールAのグリシジルエーテル、プロピレンオキシド付加ビスフェノールAのグリシジルエーテル、3官能又は4官能のグリシジルエーテル、ダイマー酸のグリシジルエステル、並びに3官能又は4官能のグリシジルアミンが挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 As an epoxy compound, the compound which contains at least 2 or more epoxy group in a molecule | numerator from a viewpoint of high temperature adhesiveness and reflow resistance is preferable. From the viewpoint of pattern formability and thermocompression bonding, a glycidyl ether type epoxy resin that is liquid or semi-solid at room temperature (25 ° C.), specifically, has a softening temperature of 50 ° C. or less is more preferable. Such an epoxy compound is not particularly limited. For example, glycidyl ether of bisphenol A, AD, S or F, glycidyl ether of water-added bisphenol A, glycidyl ether of ethylene oxide-added bisphenol A, propylene oxide-added bisphenol A Examples include glycidyl ether, trifunctional or tetrafunctional glycidyl ether, glycidyl ester of dimer acid, and trifunctional or tetrafunctional glycidylamine. These can be used alone or in combination of two or more.
エポキシ化合物の5%質量減少温度が150℃以上であることが好ましく、180℃以上であることがより好ましく、200℃以上であることが更に好ましく、260℃以上であることが最も好ましい。5%質量減少温度が150℃以上であることで、低アウトガス性、高温接着性、及び耐リフロー性が向上する傾向がある。 The 5% mass reduction temperature of the epoxy compound is preferably 150 ° C. or higher, more preferably 180 ° C. or higher, further preferably 200 ° C. or higher, and most preferably 260 ° C. or higher. When the 5% mass reduction temperature is 150 ° C. or higher, the low outgassing property, the high temperature adhesion property, and the reflow resistance tend to be improved.
熱硬化性樹脂層及び熱硬化性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂を更に含有することが好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレタンイミド樹脂、ポリウレア樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ポリシロキサン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、フェノール樹脂、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ポリケトン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂が、側鎖にグリシジル基、フェノール性水酸基、(メタ)アクリレート基、カルボキシル基などを有していてもよい。 It is preferable that the thermosetting resin layer and the thermosetting resin composition further contain a thermoplastic resin. Examples of the thermoplastic resin include acrylic resin, phenoxy resin, polyimide resin, polyamideimide resin, polyamide resin, polyurethane resin, polyurethaneimide resin, polyurea resin, polybenzoxazole resin, polysiloxane resin, polyester resin, polyether resin, A phenol resin, a phenol novolak resin, a cresol novolak resin, a polyketone resin, and the like can be given. These resins may have a glycidyl group, a phenolic hydroxyl group, a (meth) acrylate group, a carboxyl group or the like in the side chain.
ピーラブル銅箔10は、キャリア11及び銅箔12を有する。キャリア11が銅箔であってもよい。特に、図4の方法のように配線層7をピーラブル銅箔10上に形成することにより、微細な配線を有する配線層を形成し易い。薄膜かつ微細な配線の形成を特に容易にするために、ピーラブル銅箔の剥離可能な銅箔の表面粗さRzが3μm以下であることが好ましく、2μm以下であることがより好ましい。表面粗さRzは、レーザー顕微鏡(オリンパス株式会社製「LEXT OLS3000」)を用いて、100μm×100μmの範囲をスキャンして測定される。ピーラブル銅箔の市販品としては、福田金属箔粉工業製FUTF−5DA−5、FUTF−5DA−3、FUTF−5DA−2、FUTF−5DA−1.5、三井金属製MT18Ex、MT18FL、JX日鉱日石金属製JXUT−I、JXUT−II、JXUT−IIIが挙げられる。
The
ピーラブル銅箔のキャリアと銅箔との間の剥離強度が0.001〜0.050kN/mであることが好ましい。この剥離強度は、加工中の剥離を抑制できる点で0.003kN/m以上であることがより好ましく、0.005kN/m以上であることが更により好ましい。キャリアと銅箔との間の剥離強度は、剥離時の配線へのダメージを軽減するために、0.04kN/m以下であることが好ましく、剥離起点部分の損傷を抑制できる点で0.03kN/m以下であることが更により好ましい。従って、キャリアと銅箔との間の剥離強度が0.005〜0.03kN/mであることが最も好ましい。ピーラブル銅箔のキャリアと銅箔との間の剥離強度は、ピーラブル銅箔を幅10mmに切断し、小型卓上試験機EZ−S(島津製作所製)にて送り速度50mm/minにて剥離強度を測定したときの平均値であることができる。 The peel strength between the carrier of the peelable copper foil and the copper foil is preferably 0.001 to 0.050 kN / m. The peel strength is more preferably 0.003 kN / m or more, and even more preferably 0.005 kN / m or more, in that peeling during processing can be suppressed. The peel strength between the carrier and the copper foil is preferably 0.04 kN / m or less in order to reduce damage to the wiring at the time of peeling, and 0.03 kN in that damage at the peeling start point can be suppressed. Even more preferably, it is / m or less. Accordingly, the peel strength between the carrier and the copper foil is most preferably 0.005 to 0.03 kN / m. The peel strength between the carrier of the peelable copper foil and the copper foil is determined by cutting the peelable copper foil into a width of 10 mm and using a small tabletop testing machine EZ-S (manufactured by Shimadzu Corporation) at a feed rate of 50 mm / min. It can be an average value when measured.
仮固定材を180℃で1時間加熱した後の、ピーラブル銅箔10と熱硬化性樹脂層21,22との間の剥離強度は、キャリアと銅箔との容易な剥離の点から0.050kN/m以上であることが好ましく、ピーラブル銅箔10と熱硬化性樹脂層21,22との界面のボイドを抑制できる点で0.1kN/m以上であることがより好ましい。
The peel strength between the
取り扱い性と膜厚均一性の観点から、ピーラブル銅箔10の厚さが2〜30μmであることが好ましい。ここでのピーラブル銅箔の厚さとは、銅箔、キャリア、剥離層の総厚である。ピーラブル銅箔の厚さは、剥離後の加工及びエッチングの効率の点で10μm以下であることが好ましく、微細かつ薄膜の配線を形成できる点で5μm以下であることがより好ましい。銅箔を容易に剥離できる点でピーラブル銅箔の厚さは1μm以上であることがより好ましい。以上のことから、ピーラブル銅箔の厚さは1〜5μmであることが最も好ましい。
From the viewpoint of handleability and film thickness uniformity, the
支持体1は、特に限定はされないが、有機基板、ステンレス板、ガラス板等のパネル状の支持体であってもよいし、ガラス、シリコン等のウェハ状の支持体であってもよい。
The
配線層7は、特に限定されないが、セミアディティブ法又はトレンチ法によって形成することができる。セミアディティブ法とは、シード層を形成し、所望のパターンを有するレジストをシード層上に形成し、シード層の露出部分を電解めっき法等により厚膜化し、レジストを除去した後、シード層の薄い部分をエッチングにより除去して所望の配線を得る方法である。トレンチ法とは、所望のパターンを形成した絶縁層上にシード層を形成し、電解めっき法等によってこれを厚膜化し、研磨によって所望の配線を得る方法である。
The
図4の方法のように配線層7をピーラブル銅箔10上に形成する場合、銅箔をシード層として利用することにより、スパッタ等の方法によりシード層を形成することなく、セミアディティブ法で配線層を形成することができる。
When the
パターンの形成方法としては、レーザアブレーション、フォトリソグラフィー及びインプリントなどが挙げられる。微細化とコストの観点から、フォトリソグラフィープロセスが好ましい。従って、絶縁材料としては、感光性絶縁材料が好ましく用いられる。シート状の絶縁材料を複数枚貼り合わせて使用することもできる。 Examples of the pattern forming method include laser ablation, photolithography, and imprint. From the viewpoint of miniaturization and cost, a photolithography process is preferable. Therefore, a photosensitive insulating material is preferably used as the insulating material. A plurality of sheet-like insulating materials can be used together.
感光性絶縁材料の露光方法としては、通常の投影露光方式、コンタクト露光方式、直描露光方式等を用いることができる。現像方法としては炭酸ナトリウム又はTMAHのアルカリ水溶液を用いることが好ましい。 As an exposure method for the photosensitive insulating material, a normal projection exposure method, a contact exposure method, a direct drawing exposure method, or the like can be used. As a developing method, it is preferable to use an alkaline aqueous solution of sodium carbonate or TMAH.
パターンを形成した後、絶縁層をさらに加熱硬化させてもよい。加熱温度は100〜200℃、加熱時間は30分〜3時間であってもよい。 After forming the pattern, the insulating layer may be further heat-cured. The heating temperature may be 100 to 200 ° C., and the heating time may be 30 minutes to 3 hours.
硬化後の絶縁層の熱膨張係数は反り抑制の観点から80ppm/℃以下であることが好ましく、高信頼性が得られる点で70ppm/℃以下であることがより好ましい。絶縁層の応力緩和性、高精細なパターンの形成し易さの点で硬化後の絶縁層の線膨張係数は20ppm/℃以上であることが好ましい。 The thermal expansion coefficient of the insulating layer after curing is preferably 80 ppm / ° C. or less from the viewpoint of warpage suppression, and more preferably 70 ppm / ° C. or less from the viewpoint of obtaining high reliability. The linear expansion coefficient of the insulating layer after curing is preferably 20 ppm / ° C. or more from the viewpoint of stress relaxation of the insulating layer and ease of forming a high-definition pattern.
仮固定材101(熱硬化性樹脂層22)又は配線層7上に半導体素子を搭載する工程は、特に限定されないが、バンプ付半導体素子を加熱圧着によって接続してアンダーフィル材を注入する方式、アンダーフィルが貼付された半導体素子を加熱圧着によって接続する方式が挙げられる。
The step of mounting the semiconductor element on the temporary fixing material 101 (thermosetting resin layer 22) or the
図3の方法のように仮固定材上に半導体素子を搭載する場合、熱硬化性樹脂層をピーラブル銅箔の両面上に有する仮固定材を用いることが好ましい。半導体素子の仮固定材とは反対側が回路面であることが好ましい。 When the semiconductor element is mounted on the temporary fixing material as in the method of FIG. 3, it is preferable to use a temporary fixing material having thermosetting resin layers on both sides of the peelable copper foil. The side opposite to the temporary fixing material of the semiconductor element is preferably a circuit surface.
半導体素子3は、特に限定されないが、例えば、グラフィック処理ユニットGPU、DRAM、SRAM等の揮発性メモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリ、RF半導体素子、及びこれらを組合せた性能を有する半導体素、シリコンフォトニクス半導体素子、MEMS、センサー半導体素子等であることができる。TSVを有する半導体素子を使用することもできる。複数の半導体素子が、例えば、TSVを用いて積層されていてもよい。
The
半導体素子3の厚さは、200μm以下であることが好ましく、パッケージをさらに薄型化できる点で100μm以下であることがより好ましい。取り扱い性の観点から、半導体素子3の厚さは30μm以上であることが好ましい。
The thickness of the
封止樹脂層5を形成するための封止樹脂は、特に限定されないが、液状封止材、固形封止材、又はシート状封止材であることができる。
The sealing resin for forming the sealing
ピーラブル銅箔のキャリアと銅箔とを剥離することにより、支持体が封止体31又は32から分離される。剥離層は、通常、キャリアとともに銅箔から剥離される。例えば、配線層をダイシングテープ等の粘着テープに貼付し、SUSS Micro Tech製DB−12T等のデボンディング装置を用いてキャリアと銅箔とを剥離することができる。
The support is separated from the sealing
剥離後に配線層上に残存した銅箔は、エッチングによって除去することができる。銅箔上にレジストを形成する等の方法によりパターンを形成した銅箔をパッド又は配線として形成することもできる。 The copper foil remaining on the wiring layer after peeling can be removed by etching. A copper foil having a pattern formed by a method such as forming a resist on the copper foil can also be formed as a pad or a wiring.
熱硬化性樹脂層とピーラブル銅箔との組み合わせは、耐熱性、密着性及び剥離性を高度なレベルのものとすることに寄与する。また、ピーラブル銅箔は、工程中の高温での熱履歴を受けた後でも、支持体を容易な剥離を可能にする。そのため、本実施形態の仮固定材を用いることにより、良好な歩留まり、かつ低コストで高密度配線を有する半導体装置を製造することができる。特に、薄型化、微細化の要求が高い配線層を、より効率よく製造できる。 The combination of the thermosetting resin layer and the peelable copper foil contributes to a high level of heat resistance, adhesion and peelability. Further, the peelable copper foil enables easy peeling of the support even after receiving a thermal history at a high temperature during the process. Therefore, by using the temporary fixing material of this embodiment, it is possible to manufacture a semiconductor device having high-density wiring with good yield and low cost. In particular, a wiring layer having a high demand for thinning and miniaturization can be manufactured more efficiently.
以上、本開示の一実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明したが、本開示は上述した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を行ってもよい。 The semiconductor device manufacturing method according to the embodiment of the present disclosure has been described above. However, the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and may be changed as appropriate without departing from the spirit of the present disclosure.
1…支持体、3…半導体素子、4…アンダーフィル、5…封止樹脂層、7…配線層、10…ピーラブル銅箔、11…キャリア、12…銅箔、15…剥離層、21,22…熱硬化性樹脂層、31,32…封止体、101,102…仮固定材。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
(B)前記ピーラブル銅箔上に設けられた熱硬化性樹脂層と、
を備える半導体用仮固定材。 (A) a peelable copper foil having a carrier and a copper foil provided on the carrier;
(B) a thermosetting resin layer provided on the peelable copper foil;
Temporary fixing material for semiconductor comprising.
前記半導体用仮固定材の前記支持体とは反対側の面上に半導体素子を搭載する工程と、
前記半導体素子を封止する封止樹脂層を前記半導体用仮固定材上に形成する工程と、
前記封止樹脂層上に前記半導体素子と接続する配線層を形成する工程と、
前記ピーラブル銅箔のキャリアと銅箔とを剥離することにより、前記半導体素子、前記封止樹脂層及び前記配線層を有する封止体から前記支持体を分離する工程と、
を含む、半導体装置の製造方法。 On the support, the step of providing the temporary fixing material for semiconductor according to any one of claims 1 to 6 in a direction in which the thermosetting resin layer is in contact with the support;
Mounting a semiconductor element on a surface opposite to the support of the temporary fixing material for a semiconductor;
Forming a sealing resin layer for sealing the semiconductor element on the semiconductor temporary fixing material;
Forming a wiring layer connected to the semiconductor element on the sealing resin layer;
Separating the support from the sealing body having the semiconductor element, the sealing resin layer and the wiring layer by peeling the carrier of the peelable copper foil and the copper foil;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記半導体用仮固定材の前記支持体とは反対側の面上に配線層を形成する工程と、
前記配線層と接続する半導体素子を前記配線層上に搭載する工程と、
前記半導体素子を封止する封止樹脂層を前記配線層上に形成する工程と、
前記ピーラブル銅箔のキャリアと銅箔とを剥離することにより、前記半導体素子、前記封止樹脂層及び前記配線層を有する封止体から前記支持体を分離する工程と、
を含む、半導体装置の製造方法。 On the support, the step of providing the temporary fixing material for semiconductor according to any one of claims 1 to 6 in a direction in which the thermosetting resin layer is in contact with the support;
Forming a wiring layer on a surface opposite to the support of the temporary fixing material for semiconductor;
Mounting a semiconductor element connected to the wiring layer on the wiring layer;
Forming a sealing resin layer for sealing the semiconductor element on the wiring layer;
Separating the support from the sealing body having the semiconductor element, the sealing resin layer and the wiring layer by peeling the carrier of the peelable copper foil and the copper foil;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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