JP2019033124A - 半導体装置の製造方法、及び接着積層体 - Google Patents
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Abstract
Description
また、本発明の一態様によれば、半導体装置の製造方法における樹脂封止の際の圧力によりチップ等の半導体素子が指定の位置からずれる不具合を抑制でき、半導体装置の高機能化が可能な接着積層体を提供できる。
なお、高機能化としては、例えば、高精細および各部材の相対的な位置精度に優れる、再配線層及び外部端子電極を有する半導体装置を得ることが可能になることをいう。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、接着積層体の接着剤層に複数の半導体素子を貼着する工程と、前記接着剤層を硬化させて硬化接着剤層を形成する工程と、複数の前記半導体素子を封止して、封止樹脂層を有する封止体を形成する工程と、前記硬化接着剤層を前記封止体から剥がさずに、前記基材を前記封止体から剥離する工程と、前記半導体素子と電気的に接続する再配線層を形成する工程と、前記再配線層に外部端子電極を電気的に接続させる工程と、を有し、前記接着積層体に複数の前記半導体素子を貼着する際に、前記半導体素子の接続端子を有する回路面とは反対側の素子裏面を前記接着剤層に向けて貼着し、前記半導体素子を封止して前記封止体を形成した後に、前記回路面を覆う前記封止樹脂層の一部または全体を除去して前記接続端子を露出させ、露出させた前記接続端子に前記再配線層を電気的に接続させる。
前記接着剤層を硬化させて前記硬化接着剤層を形成する工程の前に、前記接着剤層に補強フレームを貼着することが好ましい。
本実施形態における接着積層体の基材は、接着剤層等を支持する部材である。接着積層体の基材は特に限定されない。
基材は、例えば、樹脂フィルムである。樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリブテンフィルム、ポリブタジエンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、塩化ビニル共重合体フィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリウレタンフィルム、エチレン酢酸ビニル共重合体フィルム、アイオノマー樹脂フィルム、エチレン・(メタ)アクリル酸共重合体フィルム、エチレン・(メタ)アクリル酸エステル共重合体フィルム、ポリスチレンフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリイミドフィルム、及びフッ素樹脂フィルムからなる群から選択される少なくともいずれかのフィルムが用いられる。また、基材として、これらの架橋フィルムも用いられる。さらに、基材は、これらの積層フィルムであってもよい。
本実施形態における接着積層体の接着剤層は、外部からエネルギーを受けて硬化する硬化性の接着剤組成物を含有することが好ましい。外部から供給されるエネルギーとしては、例えば、紫外線、電子線、及び熱などが挙げられる。接着剤層は、紫外線硬化型接着剤、及び熱硬化型接着剤の少なくともいずれか一種を含有していることが好ましい。接着積層体の基材が、耐熱性を備えている場合は、熱硬化時の残存応力の発生を抑制できることから、接着剤層は、熱硬化型接着剤を含有する熱硬化性の接着剤層であることが好ましい。
接着剤層に十分な接着性及び造膜性(シート形成性)を付与するためにバインダーポリマー成分(A)が用いられる。バインダーポリマー成分(A)としては、従来公知のアクリルポリマー、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ゴム系ポリマー等を用いることができる。
本明細書において、重量平均分子量(Mw)は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(Gel Permeation Chromatography;GPC)法により測定される標準ポリスチレン換算値である。
硬化性成分(B)は、熱硬化性成分及びエネルギー線硬化性成分のうち少なくともいずれかの成分が用いられる。硬化性成分(B)として熱硬化性成分及びエネルギー線硬化性成分を用いてもよい。
上記(メタ)アクリルモノマーと共重合可能な他の(メタ)アクリル酸エステルモノマーまたはその誘導体としては、例えば、環状骨格を有する(メタ)アクリレートが挙げられ、具体的には、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、イソボルニルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、及びイミドアクリレートなどが挙げられる。また、上記アクリルポリマーには、例えば、酢酸ビニル、アクリロニトリル、及びスチレンからなる群から選択される少なくともいずれかが共重合されていてもよい。
接着剤層は、上記バインダーポリマー成分(A)及び硬化性成分(B)に加えて下記成分を含むことができる。
接着剤層は、着色剤(C)を含有することが好ましい。接着剤層に着色剤を配合することで、半導体装置を機器に組み込んだ際に、周囲の装置から発生する赤外線等を遮蔽し、それらによる半導体装置の誤作動を防止することができ、また接着剤層を硬化して得た硬化接着剤層(保護膜)に、製品番号等を印字した際の文字の視認性が向上する。すなわち、保護膜が形成された半導体装置や半導体チップでは、保護膜の表面に品番等が、通常、レーザーマーキング法(レーザー光により保護膜表面を削り取り印字を行う方法)により印字される。保護膜が着色剤(C)を含有することで、保護膜のレーザー光により削り取られた部分とそうでない部分のコントラスト差が充分に得られ、視認性が向上する。着色剤(C)としては、有機顔料、無機顔料、有機染料、及び無機染料の少なくともいずれかが用いられる。着色剤(C)としては、電磁波や赤外線遮蔽性の点から黒色顔料が好ましい。黒色顔料としては、カーボンブラック、酸化鉄、二酸化マンガン、アニリンブラック、及び活性炭等が用いられるが、これらに限定されることはない。半導体装置の信頼性を高める観点からは、カーボンブラックが特に好ましい。着色剤(C)は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。本実施形態における接着剤層の高い硬化性は、可視光及び赤外線の少なくともいずれかと紫外線との両方の透過性を低下させる着色剤を用い、紫外線の透過性が低下した場合に、特に好ましく発揮される。可視光及び赤外線の少なくともいずれかと紫外線との両方の透過性を低下させる着色剤としては、上記の黒色顔料のほか、可視光及び赤外線の少なくともいずれかと紫外線との両方の波長領域で吸収性または反射性を有する着色剤であれば特に限定されない。
硬化促進剤(D)は、接着剤層の硬化速度を調整するために用いられる。硬化促進剤(D)は、特に、硬化性成分(B)において、エポキシ樹脂と熱硬化剤とを併用する場合に好ましく用いられる。
カップリング剤(E)は、接着剤層の半導体素子に対する接着性、密着性及び硬化接着剤層(保護膜)の凝集性の少なくともいずれかを向上させるために用いてもよい。また、カップリング剤(E)を使用することで、接着剤層を硬化して得られる硬化接着剤層(保護膜)の耐熱性を損なうことなく、その耐水性を向上することができる。
無機充填材(F)を接着剤層に配合することにより、硬化後の硬化接着剤層(保護膜)における熱膨張係数を調整することが可能となり、半導体チップに対して硬化後の硬化接着剤層(保護膜)の熱膨張係数を最適化することで半導体装置の信頼性を向上させることができる。また、硬化後の硬化接着剤層(保護膜)の吸湿率を低減させることも可能となる。
接着剤層が、前述した硬化性成分(B)としてエネルギー線硬化性成分を含有する場合には、その使用に際して、紫外線等のエネルギー線を照射して、エネルギー線硬化性成分を硬化させる。この際、接着剤層を構成する組成物中に光重合開始剤(G)を含有させることで、重合硬化時間を短くすることができ、さらに、光線照射量を少なくすることができる。
接着剤層の初期接着力及び凝集力を調節するために、接着剤層に架橋剤を添加することもできる。架橋剤(H)としては、有機多価イソシアネート化合物、及び有機多価イミン化合物などが挙げられる。
接着剤層には、上記の他に、必要に応じて各種添加剤が配合されてもよい。各種添加剤としては、レベリング剤、可塑剤、帯電防止剤、酸化防止剤、イオン捕捉剤、ゲッタリング剤、及び連鎖移動剤などが挙げられる。
図1及び図2は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す図である。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、基材11と、接着剤層12と、を備える接着積層体1を用いる。本実施形態に係る接着積層体1において、接着剤層12は、基材11に直接、積層されている。
接着剤層12は、外部からエネルギーを受けて硬化する硬化型接着剤を含有することが好ましい。外部から供給されるエネルギーとしては、例えば、紫外線、電子線、及び熱などが挙げられる。接着剤層12は、紫外線硬化型接着剤、及び熱硬化型接着剤の少なくともいずれか一種を含有していることが好ましい。本実施形態において、接着剤層12に含有される接着剤としては、例えば、前述の第一の接着剤組成物であることが好ましい。
図1(A)及び図1(B)には、接着積層体1の接着剤層12に半導体チップCPを貼着させる工程(半導体チップ貼着工程と称する場合がある。)を説明する断面概略図が示されている。なお、図1(A)には、半導体チップCPが1つ示されているが、本実施形態では、図1(B)に示すように複数の半導体チップCPを接着剤層12に貼着させる。半導体チップCPを貼着させる際は、1つずつ貼着させてもよいし、複数の半導体チップCPを同時に貼着させてもよい。
本実施形態で用いる半導体チップCPは、接続端子W3が設けられた回路面W1と、回路面W1とは反対側の素子裏面としてのチップ裏面W2とを有する。本実施形態では、チップ裏面W2を接着剤層12に貼着させる。
本実施形態においては、接着積層体1に補強フレーム2を貼着する工程(補強フレーム貼着工程と称する場合がある。)をさらに有することが好ましい(図1(A)及び(B)参照)。補強フレーム2を接着積層体1に貼着することにより、半導体装置の製造方法のプロセス中における半導体チップCPを貼着させた接着積層体1の取り扱い性などが向上する。
補強フレーム2の形状は特に限定されない。例えば、接着積層体1に貼着された複数の半導体チップCPが貼着された領域全体の外周を囲うような枠状に形成された補強フレームが挙げられる。また、1つ又は複数の半導体チップCPごとに囲う格子状に形成された補強フレームが挙げられる。また、接着積層体1に貼着された複数の半導体チップCPが貼着された領域を複数の領域に区分するような十字状に形成された補強フレームが挙げられる。
補強フレーム2を貼着する工程は、半導体チップCPを接着積層体1に貼着させる工程の前に実施してもよいし、後に実施してもよい。
図1(C)には、接着剤層12を硬化させて硬化接着剤層12Aを形成する工程(接着剤層硬化工程と称する場合がある。)を説明する断面概略図が示されている。接着剤層12を硬化させることにより、半導体チップCPは、硬化接着剤層12Aにより強固に接着され、後の樹脂封止工程における半導体チップCPの移動を抑制できる。
接着剤層の硬化の程度としては、完全硬化、又は半硬化(Bステージ化)が挙げられる。
接着剤層12を硬化させる方法は、接着剤層12が含有する接着剤の種類に応じて適宜選択することが好ましい。接着剤層12が含有する接着剤が、紫外線硬化型接着剤であれば、紫外線を接着剤層12に照射して、接着剤層12を硬化させる。照射した紫外線が接着剤層12に到達して、接着剤層12が硬化するように、接着積層体1の基材11は、紫外線透過性を有することが好ましい。
本実施形態では、補強フレーム2が接着剤層12に貼着されているため、接着剤層12が硬化する際の収縮による接着積層体1の撓み及びカールを抑制できる。したがって、接着剤層12を硬化させて硬化接着剤層12Aを形成する工程の前に、接着剤層12に補強フレーム2を貼着させておくことが好ましい。
図1(D)には、硬化接着剤層12Aの形成後、複数の半導体チップCPを封止する工程(封止工程と称する場合がある。)を説明する断面概略図が示されている。
本実施形態では、半導体チップCPの回路面W1側を封止部材30によって覆うことにより封止体3が形成される。複数の半導体チップCPの間にも封止部材30が充填されている。本実施形態では、補強フレーム2も封止体3の内部に取り込まれているため、封止体3の剛性が向上し、樹脂封止後に発生する半導体パッケージの反りを抑制できる。
封止部材30を用いて複数の半導体チップCPを封止する方法は、特に限定されない。例えば、接着積層体1に支持された状態の複数の半導体チップCPを金型内に載置し、金型内に流動性を有する封止樹脂材料を注入し、封止樹脂材料を加熱硬化させて封止樹脂層を形成する方法を採用してもよい。また、シート状の封止樹脂を複数の半導体チップCPの回路面W1を覆うように載置し、半導体チップCP及び補強フレーム2を覆うようにシート状の封止樹脂を載置し、封止樹脂を加熱硬化させて、封止樹脂層を形成する方法を採用してもよい。シート状の封止樹脂を用いる場合には、真空ラミネート法により半導体チップCP及び補強フレーム2を封止することが好ましい。この真空ラミネート法により、半導体チップCPと補強フレーム2との間に空隙が生じることを防止できる。真空ラミネート法による加熱硬化の温度条件範囲は、例えば、80℃以上120℃以下である。
封止部材30の材質としては、例えば、エポキシ樹脂などが挙げられる。封止部材30として用いられるエポキシ樹脂には、例えば、フェノール樹脂、エラストマー、無機充填材、及び硬化促進剤などが含まれていてもよい。
図1(E)には、複数の半導体チップCPを封止した後に、接着積層体1の基材11を剥離する工程(基材剥離工程と称する場合がある。)を説明する断面概略図が示されている。
本実施形態では、硬化接着剤層12Aを封止体3に残したまま、基材11を封止体3から剥離する。
図2(F)には、封止体3の表面に半導体チップCPの接続端子W3を露出させる工程(接続端子露出工程と称する場合がある。)を説明する断面概略図が示されている。
本実施形態では、半導体チップCPの回路面W1や接続端子W3を覆う封止体3の封止樹脂層の一部または全体を除去して接続端子W3を露出させる。半導体チップCPの接続端子W3を露出させる方法は特に限定されない。半導体チップCPの接続端子W3を露出させる方法としては、例えば、封止樹脂層を研削して接続端子W3を露出させる方法、封止樹脂層をレーザー照射等の方法により除去して接続端子W3を露出させる方法、及び封止樹脂層をエッチング法により除去して接続端子W3を露出させる方法などが挙げられる。後述する再配線層と電気的に接続可能であれば、接続端子W3の全体を露出させてもよいし、接続端子W3の一部を露出させてもよい。
図2(G)には、半導体チップCPと電気的に接続する再配線層4を形成する工程(再配線層形成工程と称する場合がある。)を説明する断面概略図が示されている。
本実施形態では、再配線層4と封止体3の表面に露出させた接続端子W3とを電気的に接続させる。本実施形態においては、再配線層4を、回路面W1の上、及び封止体3の面3Sの上に形成する。再配線層4を形成する方法は、従来公知の方法を採用することができる。
再配線層4は、外部端子電極を接続させるための外部電極パッド41を有する。本実施形態では、外部電極パッド41は、複数個所に形成されている。本実施形態では、半導体チップCPの領域外にファンアウトさせた外部電極パッド41も形成されている。
図2(H)には、再配線層4に外部端子電極5を電気的に接続させる工程(外部端子電極接続工程と称する場合がある。)を説明する断面概略図が示されている。
本実施形態では、外部電極パッド41に、はんだボール等の外部端子電極5を載置し、はんだ接合などにより、外部端子電極5と外部電極パッド41とを電気的に接続させる。はんだボールの材質は、特に限定されず、例えば、含鉛はんだや無鉛はんだ等が挙げられる。
図2(I)には、外部端子電極5が接続された封止体3を個片化する工程(個片化工程と称する場合がある。)を説明する断面概略図が示されている。
封止体3を個片化する方法は、特に限定されない。個片化する方法としては、例えば、ダイシングソーなどの切断手段を用いて個片化する方法、及びレーザー照射法などが挙げられる。封止体3を個片化する工程は、封止体3をダイシングシート等の粘着シートに貼着させて実施してもよい。
本実施形態では、複数の半導体チップCPを含むように封止体3を個片化することにより、複数の半導体チップCPを含んだ半導体パッケージ100を製造する。半導体パッケージ100においては、半導体チップCPのチップ裏面W2に硬化接着剤層12Aが接着されたままである。すなわち、接着積層体1の接着剤層12は、樹脂封止後に剥離される仮固定用ではなく、硬化接着剤層12Aとして半導体チップCPに強固に接着されて半導体パッケージ100の一部として含まれる。
本実施形態では、半導体チップCPの領域外にファンアウトさせた外部電極パッド41に外部端子電極5を接続させているため、半導体パッケージ100は、ファンアウト型のウエハレベルパッケージ(FO−WLP)として使用できる。
本実施形態の半導体装置の製造方法は、半導体パッケージ100を、プリント配線基板等に実装する工程(実装工程と称する場合がある。)を含むことも好ましい。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、樹脂封止の際の圧力により半導体チップCPが指定の位置からずれる不具合を抑制できる。
特許文献1に記載のように粘着テープを仮固定用として使用する方法と比べて、本実施形態の製造方法では、接着積層体を用いており、さらに接着剤層12を硬化させた後に、半導体チップCPの樹脂封止を実施している。そのため、本実施形態に係る接着積層体によれば、従来の方法に係る粘着テープと比べて、半導体チップCPをより強固に硬化接着剤層12Aにおいて保持することができ、指定の位置からずれる不具合(ダイシフト)を抑制できる。
また、特許文献1に記載のように粘着テープを使用する方法と比べて、本実施形態の製造方法では、接着剤層12を硬化させて硬化接着剤層12Aを形成するので、特許文献1に記載の方法のように基板に半導体チップCPを固定しなくても、硬化接着剤層12Aの剛性によって半導体チップCPの取り扱い性の低下を防止できる。そのため、半導体装置の製造方法において使用する部材や工程を少なくして、製造工程を簡略化できる。
また、硬化接着剤層12Aは、剛性を有するので、封止体3の剛性が向上し、樹脂封止後に発生する半導体パッケージの反りを抑制できる。
硬化接着剤層12Aは、半導体パッケージ100の一部として含まれるため、硬化接着剤層12Aがレーザー印字可能な材質で形成されている場合には、半導体パッケージ100の硬化接着剤層12Aに製造番号等の識別情報を印字することができる。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、接着積層体の接着剤層に複数の半導体素子を貼着する工程と、前記接着剤層を硬化させて硬化接着剤層を形成する工程と、複数の前記半導体素子を封止して、封止樹脂層を有する封止体を形成する工程と、前記硬化接着剤層を前記封止体から剥がさずに、前記基材を前記封止体から剥離する工程と、前記半導体素子と電気的に接続する再配線層を形成する工程と、前記再配線層に外部端子電極を電気的に接続させる工程と、を有し、前記接着積層体に複数の前記半導体素子を貼着する際に、前記半導体素子の接続端子を有する回路面を前記接着剤層に向けて貼着し、前記封止体から前記基材を剥離した後に、前記回路面を覆う前記硬化接着剤層の一部または全体を除去して前記接続端子を露出させ、露出させた前記接続端子に前記再配線層を電気的に接続させる。
前記接着剤層を硬化させて前記硬化接着剤層を形成する工程の前に、前記接着剤層に補強フレームを貼着することが好ましい。
本実施形態における接着積層体の基材も特に限定されず、例えば、第1実施形態で説明した基材と同様のものを使用できる。
本実施形態における接着積層体の接着剤層も、外部からエネルギーを受けて硬化する硬化型接着剤を含有することが好ましい。接着剤層は、紫外線硬化型接着剤、及び熱硬化型接着剤の少なくともいずれか一種を含有していることが好ましい。接着積層体の基材が、耐熱性を備えている場合は、熱硬化時の残存応力の発生を抑制できることから、接着剤層は、熱硬化型接着剤を含有する熱硬化性の接着剤層であることが好ましい。
接着剤層には、反応性二重結合基を有するバインダー成分の添加によりシート形状維持性及び硬化性を付与することができる。また、バインダー成分は反応性二重結合基の他に、後述するエポキシ基を含むため、該エポキシ基同士や反応性二重結合基同士が付加重合することで、三次元網目構造が形成されることにより接着剤層の硬化が実現される。その結果、接着剤層は、反応性二重結合基を有さないバインダー成分からなる接着剤層よりも半導体装置の信頼性を向上させることができる。さらに、接着剤層に、後述する反応性二重結合基を表面に有する充填材(L)を添加する場合には、反応性二重結合基を有するバインダー成分は反応性二重結合基を有さないバインダー成分と比較して、該充填材(L)との相溶性が高い。
第二の接着剤組成物は、重合体成分(J)及び熱硬化性成分(K)を含有することが好ましい。
なお、接着剤層を硬化するまでの間、ワークに仮着させておくための機能である初期接着性は、感圧接着性であってもよく、熱により軟化して接着する性質であってもよい。初期接着性は、通常、バインダー成分の諸特性や、後述する充填材(L)の配合量の調整などにより制御される。
重合体成分(J)は、接着剤層にシート形状維持性を付与することを主目的として添加される。
上記の目的を達成するため、重合体成分(J)の重量平均分子量(Mw)は、通常20,000以上であり、20,000以上3,000,000以下であることが好ましい。
重合体成分(J)としては、アクリル重合体(J1)が好ましく用いられる。アクリル重合体(J1)のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは−60℃以上50℃以下、より好ましくは−50℃以上40℃以下、さらに好ましくは−40℃以上30℃以下の範囲にある。アクリル重合体(J1)のガラス転移温度が高いと接着剤層の接着性が低下し、ワークに転写できなくなるおそれがある。
反応性二重結合基を有するアクリル重合体(J1)は、例えば、反応性官能基を有するアクリル重合体と、該反応性官能基と反応する置換基と反応性二重結合基を1分子毎に1〜5個有する重合性基含有化合物とを反応させて得られる。
アクリル重合体(J1)の有する反応性二重結合基としては、好ましくはビニル基、アリル基及び(メタ)アクリロイル基などが挙げられる。
アクリル重合体(J1)の有する反応性官能基は、特開2016−027655号公報に記載の成分(A)における反応性官能基と同義であり、反応性官能基を有するアクリル重合体は、当該公報の成分(A)において記載した方法で得ることができる。重合性基含有化合物としては、特開2016−027655号公報に記載の成分(AD)において例示したものと同様である。
中でも、反応性官能基として水酸基を有するアクリル重合体(J1)は、その製造が容易であり、架橋剤(N)を用いて架橋構造を導入することが容易になるため好ましい。また、水酸基を有するアクリル重合体(J1)は、後述する熱硬化性成分(K)との相溶性に優れる。
また、重合体成分(J)として、非アクリル系樹脂(J2)を用いても良い。非アクリル系樹脂(J2)は、ポリエステル、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリシロキサン、及びゴム系重合体からなる群から選択される樹脂、またはこれらの群から選択される2種以上の樹脂が結合したものから選ばれる。非アクリル系樹脂(J2)は、1種単独または2種以上の組み合わせを用いてもよい。非アクリル系樹脂(J2)の重量平均分子量は、20,000以上100,000以下であることが好ましく、20,000以上80,000以下であることがより好ましい。
熱硬化性成分(K)は、接着剤層に熱硬化性を付与することを主目的として添加される。
熱硬化性成分(K)は、エポキシ基を有する化合物(以下、単に「エポキシ化合物」と記載することがある。)を含有し、エポキシ化合物と熱硬化剤とを組み合わせたものを用いることが好ましい。
熱硬化性成分(K)は、重合体成分(J)と組み合わせて用いるため、接着剤層を形成するための塗工用組成物の粘度を抑制し、取り扱い性を向上させる等の観点から、通常、熱硬化性成分(K)の重量平均分子量(Mw)は、10,000以下であり、100以上10,000以下であることが好ましい。
反応性二重結合基を有するエポキシ化合物(K1)としては、接着剤層の熱硬化後の強度や耐熱性が向上するため、芳香環を有するものが好ましい。エポキシ化合物(K1)の有する反応性二重結合基としては、好ましくはビニル基、アリル基及び(メタ)アクリロイル基などが挙げられ、より好ましくは(メタ)アクリロイル基、さらに好ましくはアクリロイル基が挙げられる。
このような反応性二重結合基を有するエポキシ化合物(K1)としては、例えば、多官能のエポキシ化合物のエポキシ基の一部が反応性二重結合基を含む基に変換されてなる化合物が挙げられる。このような化合物は、例えば、エポキシ基へアクリル酸を付加反応させることにより合成できる。あるいは、エポキシ樹脂を構成する芳香環等に、反応性二重結合基を含む基が直接結合した化合物などが挙げられる。
反応性二重結合基を有しないエポキシ化合物(K1’)としては、従来公知のエポキシ化合物を用いることができる。このようなエポキシ化合物としては、具体的には、多官能系エポキシ樹脂や、ビスフェノールAジグリシジルエーテルやその水添物、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェニレン骨格型エポキシ樹脂、及びフェノールノボラック型エポキシ樹脂など、分子中に2官能以上有するエポキシ化合物が挙げられる。これらは1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
反応性二重結合基を有する熱硬化剤(K2)は、重合性の炭素−炭素二重結合基を有する熱硬化剤である。熱硬化剤(K2)の有する反応性二重結合基としては、好ましくはビニル基、アリル基及び(メタ)アクリロイル基などが挙げられ、より好ましくはメタクリロイル基が挙げられる。
また、熱硬化剤(K2)は、上記の反応性二重結合基に加えて、エポキシ基と反応し得る官能基を含む。エポキシ基と反応し得る官能基としては、好ましくはフェノール性水酸基、アルコール性水酸基、アミノ基、カルボキシル基及び酸無水物基などが挙げられ、これらの中でもより好ましくはフェノール性水酸基、アルコール性水酸基、及びアミノ基が挙げられ、さらに好ましくはフェノール性水酸基が挙げられる。
式(b)及び式(c)中、R1が、それぞれ独立に、水酸基を有していてもよい炭素数1〜5の炭化水素基であり、かつ、Xが、それぞれ独立に、−O−、−NR2−(R2は水素またはメチル)である場合と、R1Xが単結合であり、Aが(メタ)アクリロイル基である場合とがある。)
この熱硬化剤(K2)における前記(a)式で示される繰返単位の割合は、好ましくは5モル%以上95モル%以下、より好ましくは20モル%以上90モル%、さらに好ましくは40モル%以上80モル%以下であり、前記(b)または(c)式で示される繰返単位の割合は、合計で、好ましくは5モル%以上95モル%以下、より好ましくは10モル%以上80モル%以下、さらに好ましくは20モル%以上60モル%以下である。
反応性二重結合基を有しない熱硬化剤(K2’)としては、1分子中にエポキシ基と反応し得る官能基を2個以上有する化合物が挙げられる。その官能基としてはフェノール性水酸基、アルコール性水酸基、アミノ基、カルボキシル基及び酸無水物基などが挙げられる。これらのうち好ましくはフェノール性水酸基、アミノ基、及び酸無水物基などが挙げられ、さらに好ましくはフェノール性水酸基、及びアミノ基が挙げられる。
アミノ基を有する熱硬化剤(アミン系熱硬化剤)の具体的な例としては、DICY(ジシアンジアミド)が挙げられる。
フェノール性水酸基を有する熱硬化剤(フェノール系熱硬化剤)の具体的な例としては、多官能系フェノール樹脂、ビフェノール、ノボラック型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン系フェノール樹脂、及びアラルキルフェノール樹脂が挙げられる。
これらは、1種単独で、または2種以上混合して使用することができる。
硬化促進剤(K3)は、接着剤層の硬化速度を調整するために用いてもよい。硬化促進剤(K3)は、特に、熱硬化性成分(K)としてエポキシ系熱硬化性成分を用いるときに好ましく用いられる。
接着剤層は、充填材(L)を含有していてもよい。充填材(L)を接着剤層に配合することにより、接着剤層を硬化して得られる硬化接着剤層(保護膜)における熱膨張係数を調整することが可能となり、ワークに対して硬化接着剤層(保護膜)の熱膨張係数を最適化することで半導体装置の信頼性を向上させることができる。また、硬化接着剤層(保護膜)の吸湿性を低減させることも可能となる。
また、本実施形態における接着剤層を硬化して得られる硬化接着剤層(保護膜)を、ワークまたはワークを個片化したチップの保護膜として機能させる場合には、保護膜にレーザーマーキングを施すことにより、レーザー光により削り取られた部分に充填材(L)が露出して、反射光が拡散するために白色に近い色を呈する。そのため、接着剤層が後述する着色剤(I)を含有すると、レーザーマーキング部分と他の部分にコントラスト差が得られ、印字が明瞭になるという効果がある。
上述の効果をより確実に得るための、充填材(L)の含有量の範囲としては、接着剤層の全質量中、好ましくは1質量%以上80質量%以下、より好ましくは20質量%以上75質量%以下である。なお、接着剤層をフェースダウン型半導体チップの裏面を保護する保護膜を形成するために用いる場合には、チップの裏面保護機能を向上させる観点から、充填材(L)の含有量は、接着剤層の全質量中、特に好ましくは40質量%以上70質量%以下である。
充填材(L)の有する反応性二重結合基は、ビニル基、アリル基、または(メタ)アクリロイル基であることが好ましい。
なお、上記「平均粒径」とは、動的光散乱法を用いた粒度分布計(日機装社製、装置名;Nanotrac150)により求められる。
充填材の平均粒径を上記範囲とすることにより、パッケージ信頼性向上効果が顕著に得られるのは、以下の理由によるものと推測される。
充填材の平均粒径が大きいと、充填材同士の間を埋めている充填材以外の成分から形成される構造も大きくなる。充填材以外の成分は、充填材よりも凝集性が低い。充填材以外の成分から形成される構造が大きいと、充填材以外の成分に破断が生じた場合に、破断が広範囲に広がる懸念がある。一方、充填材が微細であると、充填材以外の成分から形成される構造も微細になる。そうすると、充填材以外の成分に破断が生じても、その微細な構造に取り込まれた充填材が破断の進行を妨げる。その結果、破断が広範囲に広がらない傾向がある。さらに、本実施形態では、充填材が有するメタクリロキシ基等の反応性二重結合基と充填材以外の成分(例えばバインダー成分)に含まれる反応性二重結合基とが結合を生じ得る。充填材が微細であれば充填材と充填材以外の成分の接触面積が大きくなる。その結果、充填材とバインダー成分との結合が増える傾向がある。
接着剤層には、着色剤(I)を配合することができる。着色剤を配合することで、半導体装置を機器に組み込んだ際に、周囲の装置から発生する赤外線等による半導体装置の誤作動を防止することができる。また、レーザーマーキング等の手段により硬化接着剤層(保護膜)に刻印を行った場合に、文字、記号等のマークが認識しやすくなるという効果がある。すなわち、硬化接着剤層(保護膜)が形成された半導体装置や半導体チップでは、硬化接着剤層(保護膜)の表面に品番等が、通常、レーザーマーキング法(レーザー光により保護膜表面を削り取り印字を行う方法)により印字される。硬化接着剤層(保護膜)が着色剤(I)を含有することで、硬化接着剤層(保護膜)のレーザー光により削り取られた部分と、削り取られていない部分とのコントラスト差が充分に得られ、視認性が向上する。
着色剤(I)の配合量は、接着剤層の全質量中、好ましくは0.1質量%以上35質量%以下、より好ましくは0.5質量%以上25質量%以下、さらに好ましくは1質量%以上15質量%以下である。
無機物と反応する官能基及び有機官能基と反応する官能基を有するカップリング剤(M)を、接着剤層のワークに対する貼付性及び接着性を向上させるため、並びに接着剤層の凝集性を向上させるために用いてもよい。また、カップリング剤(M)を使用することで、硬化接着剤層(保護膜)の耐熱性を損なうことなく、その耐水性を向上させることができる。このようなカップリング剤としては、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤、及びシランカップリング剤等が挙げられる。これらのうちでも、シランカップリング剤が好ましい。
このようなシランカップリング剤としては、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トリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、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−(メタクリロキシプロピル)トリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−6−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−6−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、及びビニルトリメトキシシラン等のアルコキシ基を2つまたは3つ有する低分子シランカップリング剤、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルファン、ビニルトリアセトキシシラン、並びにイミダゾールシランなどが挙げられる。また、上記のアルコキシ基を2つまたは3つ有する低分子シランカップリング剤やアルコキシ基を4つ有する低分子シランカップリング剤などをアルコキシ基の加水分解及び脱水縮合により縮合した生成物であるオリゴマータイプのシランカップリング剤が挙げられる。特に、上記の低分子シランカップリング剤のうち、アルコキシ基を2つまたは3つ有する低分子シランカップリング剤と、アルコキシ基を4つ有する低分子シランカップリング剤とが脱水縮合により縮合した生成物であるオリゴマーが、アルコキシ基の反応性に富み、かつ充分な数の有機官能基を有しているので好ましく、例えば、3−(2,3−エポキシプロポキシ)プロピルメトキシシロキサンとジメトキシシロキサンとの共重合体であるオリゴマーが挙げられる。
これらシランカップリング剤は、1種単独で、または2種以上混合して使用することができる。
接着剤層の初期接着力及び凝集力を調節するために、架橋剤(N)を接着剤層に添加することもできる。なお、架橋剤を配合する場合には、前記アクリル重合体(J1)には、反応性官能基が含まれる。
架橋剤(N)としては、有機多価イソシアネート化合物、及び有機多価イミン化合物などが挙げられ、特開2016−027655号公報に記載の架橋剤(B)として例示した架橋剤と同様の架橋剤が例示できる。
接着剤層には、光重合開始剤(P)が配合されてもよい。光重合開始剤(P)として具体的には、特開2016−027655号公報に記載の光重合開始剤(E)と同様の光重合開始剤を例示できる。
接着剤層には、上記の他に、必要に応じて各種添加剤が配合されてもよい。各種添加剤としては、第一実施形態で説明した汎用添加剤(I)や剥離剤などが挙げられる。
このような溶媒としては、酢酸エチル、酢酸メチル、ジエチルエーテル、ジメチルエーテル、アセトン、メチルエチルケトン、アセトニトリル、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、及びヘプタンなどが挙げられる。
図3及び図4は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す図である。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、基材11と、接着剤層12と、を備える接着積層体1を用いる。
接着剤層12は、外部からエネルギーを受けて硬化する硬化型接着剤を含有することが好ましい。外部から供給されるエネルギーとしては、例えば、紫外線、電子線、及び熱などが挙げられる。接着剤層12は、紫外線硬化型接着剤、及び熱硬化型接着剤の少なくともいずれか一種を含有していることが好ましい。本実施形態において、接着剤層12に含有される接着剤としては、例えば、前述の第二の接着剤組成物であることが好ましい。
図3(A)には、接着積層体1の接着剤層12に半導体チップCPを貼着させる工程(半導体チップ貼着工程)を説明する断面概略図が示されている。本実施形態においては、図3(A)に示すように複数の半導体チップCPを接着剤層12に貼着させる。半導体チップCPを貼着させる際は、1つずつ貼着させてもよいし、複数の半導体チップCPを同時に貼着させてもよい。
本実施形態で用いる半導体チップCPは、接続端子W3が設けられた回路面W1と、回路面W1とは反対側の素子裏面としてのチップ裏面W2とを有する。本実施形態では、回路面W1を接着剤層12に貼着させる。
本実施形態においても、第1実施形態と同様、接着積層体1に補強フレーム2を貼着する工程(補強フレーム貼着工程)をさらに有することが好ましい(図3(A)参照)。補強フレーム2の形状は特に限定されず、補強フレーム2の例示としては、第1実施形態と同様である。
本実施形態においても、第1実施形態と同様、補強フレーム2を貼着する工程は、半導体チップCPを接着積層体1に貼着させる工程の前に実施してもよいし、後に実施してもよい。
図3(B)には、接着剤層12を硬化させて硬化接着剤層12Aを形成する工程(接着剤層硬化工程)を説明する断面概略図が示されている。接着剤層12を硬化させることにより、半導体チップCPは、硬化接着剤層12Aにより強固に接着され、後の樹脂封止工程における半導体チップCPの移動を抑制できる。
接着剤層12を硬化させる方法は、第1実施形態と同様に、接着剤層12が含有する接着剤の種類に応じて適宜選択することが好ましい。
本実施形態においても、補強フレーム2が接着剤層12に貼着されているため、接着剤層12が硬化する際の収縮による接着積層体1の撓み及びカールを抑制できる。したがって、接着剤層12を硬化させて硬化接着剤層12Aを形成する工程の前に、接着剤層12に補強フレーム2を貼着させておくことが好ましい。
図3(C)には、硬化接着剤層12Aの形成後、複数の半導体チップCPを封止する工程(封止工程)を説明する断面概略図が示されている。
本実施形態では、半導体チップCPのチップ裏面W2側を封止部材30によって覆うことにより封止体3Aが形成される。複数の半導体チップCPの間にも封止部材30が充填されている。本実施形態では、補強フレーム2も封止体3Aの内部に取り込まれているため、封止体3Aの剛性が向上し、樹脂封止後に発生する半導体パッケージの反りを抑制できる。
封止部材30を用いて複数の半導体チップCPを封止する方法は、特に限定されず、例えば、第1実施形態で説明した方法などが挙げられる。
封止部材30の材質としては、例えば、第1実施形態で説明した材料や組成物などが挙げられる。
本実施形態においても、第1実施形態で説明した追加の硬化工程を実施してもよい。
図3(D)には、複数の半導体チップCPを封止した後に、接着積層体1の基材11を剥離する工程(基材剥離工程)を説明する断面概略図が示されている。
本実施形態においても、硬化接着剤層12Aを封止体3Aに残したまま、基材11を封止体3Aから剥離する。
図4(E)には、封止体3Aの表面に半導体チップCPの接続端子W3を露出させる工程(接続端子露出工程)を説明する断面概略図が示されている。
本実施形態では、半導体チップCPの回路面W1や接続端子W3を覆う封止体3Aの硬化接着剤層12Aの一部または全体を除去して接続端子W3を露出させる。半導体チップCPの接続端子W3を露出させる方法は特に限定されない。半導体チップCPの接続端子W3を露出させる方法としては、例えば、硬化接着剤層12Aをレーザー照射等の方法により除去して接続端子W3を露出させる方法、及び硬化接着剤層12Aをエッチング法により除去して接続端子W3を露出させる方法などが挙げられる。本実施形態においても、後述する再配線層と電気的に接続可能であれば、接続端子W3の全体を露出させてもよいし、接続端子W3の一部を露出させてもよい。
図4(F)には、半導体チップCPと電気的に接続する再配線層4を形成する工程(再配線層形成工程)を説明する断面概略図が示されている。
本実施形態では、再配線層4と封止体3Aの表面に露出させた接続端子W3とを電気的に接続させる。本実施形態においては、再配線層4を、回路面W1の上、及び封止体3Aの面3Sの上に形成する。再配線層4を形成する方法は、従来公知の方法を採用することができる。
再配線層4は、外部端子電極を接続させるための外部電極パッド41を有する。本実施形態では、外部電極パッド41は、複数個所に形成されている。本実施形態では、半導体チップCPの領域外にファンアウトさせた外部電極パッド41も形成されている。
図4(G)には、再配線層4に外部端子電極5を電気的に接続させる工程(外部端子電極接続工程)を説明する断面概略図が示されている。
本実施形態では、外部電極パッド41に、はんだボール等の外部端子電極5を載置し、はんだ接合などにより、外部端子電極5と外部電極パッド41とを電気的に接続させる。はんだボールの材質は、特に限定されず、例えば、含鉛はんだや無鉛はんだ等が挙げられる。
図4(H)には、外部端子電極5が接続された封止体3Aを個片化する工程(個片化工程)を説明する断面概略図が示されている。
封止体3Aを個片化する方法は、特に限定されず、例えば、第1実施形態と同様の方法が挙げられる。封止体3Aを個片化する工程は、封止体3Aをダイシングシート等の粘着シートに貼着させて実施してもよい。
本実施形態では、複数の半導体チップCPを含むように封止体3Aを個片化することにより、複数の半導体チップCPを含んだ半導体パッケージ100Aを製造する。半導体パッケージ100Aにおいては、半導体チップCPの回路面W1に硬化接着剤層12Aが設けられている。すなわち、接着積層体1の接着剤層12は、樹脂封止後に剥離される仮固定用ではなく、硬化接着剤層12Aとして半導体チップCPに強固に接着されて半導体パッケージ100Aの一部として含まれる。
本実施形態では、半導体チップCPの領域外にファンアウトさせた外部電極パッド41に外部端子電極5を接続させているため、半導体パッケージ100Aは、ファンアウト型のウエハレベルパッケージ(FO−WLP)として使用できる。
本実施形態の半導体装置の製造方法は、半導体パッケージ100Aを、プリント配線基板等に実装する工程(実装工程と称する場合がある。)を含むことも好ましい。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、第1実施形態と同様に、特許文献1に記載のように粘着テープを使用する方法と比べて、樹脂封止の際の圧力により半導体チップCPが指定の位置からずれる不具合を抑制でき、製造工程を簡略化できる。
また、硬化接着剤層12Aは、剛性を有するので、封止体3Aの剛性が向上し、樹脂封止後に発生する半導体パッケージの反りを抑制できる。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、基材と、接着剤層と、前記接着剤層と、前記基材との間に、粘着剤層を含む接着積層体を用いる製造方法である。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、このような接着積層体の前記接着剤層に、複数の前記半導体素子を貼着する工程と、前記接着剤層を硬化させて硬化接着剤層を形成する工程と、複数の前記半導体素子を封止して、封止樹脂層を有する封止体を形成する工程と、前記硬化接着剤層を前記封止体から剥がさずに、前記基材を前記封止体から剥離する工程と、前記半導体素子と電気的に接続する再配線層を形成する工程と、前記再配線層に外部端子電極を電気的に接続させる工程と、を有する。
前記基材を前記封止体から剥離する工程は、前記硬化接着剤層を前記封止体から剥がさずに、前記粘着剤層と前記硬化接着剤層との界面で剥離する工程であることが好ましい。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、基材11と、接着剤層12と、粘着剤層13と、を備える接着積層体1Aを用いる(図5(A)参照)。
基材11は特に限定されず、例えば、第1実施形態で説明した基材と同様の基材を使用できる。
接着剤層12は、外部からエネルギーを受けて硬化する硬化型接着剤を含有することが好ましい。外部から供給されるエネルギーとしては、例えば、紫外線、電子線、及び熱などが挙げられる。接着剤層12は、紫外線硬化型接着剤、及び熱硬化型接着剤の少なくともいずれか一種を含有していることが好ましい。本実施形態において、接着剤層12に含有される接着剤としては、例えば、前述の第一の接着剤組成物及び前述の第二の接着剤組成物の少なくともいずれかの接着剤組成物であることが好ましい。
粘着剤層13は、基材11と接着剤層12との間に含まれる。接着積層体1Aにおいて、接着剤層12は、基材11に設けられた粘着剤層13の上に積層されている。
粘着剤層13は、接着剤層12を剥離できる程度の粘着力を有する弱粘着性の粘着剤で形成されていてもよいし、エネルギー線照射により粘着力が低下するエネルギー線硬化性の粘着剤で形成されていてもよい。また、エネルギー線硬化性の粘着剤で形成した粘着剤層を用いる場合、接着剤層12が積層される領域(例えば、基材11の内周部)に予めエネルギー線照射を行い、粘着性を低減させておく一方、他の領域(例えば、基材11の外周部)はエネルギー線照射を行わず、例えば治具への接着を目的として、粘着力を高いまま維持しておいてもよい。他の領域のみにエネルギー線照射を行わないようにするには、例えば、基材11の他の領域に対応する領域に印刷等によりエネルギー線遮蔽層を設け、基材11側からエネルギー線照射を行えばよい。
図5は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す図である。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、接着積層体1Aを用いる。
図5(A)には、接着積層体1Aの接着剤層12に半導体チップCPを貼着させる工程(半導体チップ貼着工程)を説明する断面概略図が示されている。本実施形態においては、図5(B)に示すように複数の半導体チップCPを接着剤層12に貼着させる。半導体チップCPを貼着させる際は、1つずつ貼着させてもよいし、複数の半導体チップCPを同時に貼着させてもよい。
本実施形態で用いる半導体チップCPは、接続端子W3が設けられた回路面W1と、回路面W1とは反対側の素子裏面としてのチップ裏面W2とを有する。本実施形態では、チップ裏面W2を接着剤層12に貼着させる。
本実施形態においても、第1実施形態と同様、接着積層体1Aに補強フレーム2を貼着する工程(補強フレーム貼着工程)をさらに有することが好ましい(図5(A)及び(B)参照)。補強フレーム2の形状は特に限定されず、補強フレーム2の例示としては、第1実施形態と同様である。
本実施形態においても、補強フレーム2を貼着する工程は、第1実施形態と同様、半導体チップCPを接着積層体1Aに貼着させる工程の前に実施してもよいし、後に実施してもよい。
図5(C)には、接着剤層12を硬化させて硬化接着剤層12Aを形成する工程(接着剤層硬化工程)を説明する断面概略図が示されている。接着剤層12を硬化させることにより、半導体チップCPは、硬化接着剤層12Aにより強固に接着され、後の樹脂封止工程における半導体チップCPの移動を抑制できる。
接着剤層12を硬化させる方法は、第1実施形態と同様に、接着剤層12が含有する接着剤の種類に応じて適宜選択することが好ましい。
本実施形態においても、補強フレーム2が接着剤層12に貼着されているため、接着剤層12が硬化する際の収縮による接着積層体1Aの撓み及びカールを抑制できる。したがって、接着剤層12を硬化させて硬化接着剤層12Aを形成する工程の前に、接着剤層12に補強フレーム2を貼着させておくことが好ましい。
図5(D)には、硬化接着剤層12Aの形成後、複数の半導体チップCPを封止する工程(封止工程)を説明する断面概略図が示されている。
本実施形態では、半導体チップCPの回路面W1側を封止部材30によって覆うことにより封止体3が形成される。複数の半導体チップCPの間にも封止部材30が充填されている。本実施形態においても、補強フレーム2も封止体3の内部に取り込まれているため、封止体3の剛性が向上し、樹脂封止後に発生する半導体パッケージの反りを抑制できる。
封止部材30を用いて複数の半導体チップCPを封止する方法は、特に限定されず、例えば、第1実施形態で説明した方法などが挙げられる。封止部材30の材質としては、例えば、第1実施形態で説明した材料や組成物などが挙げられる。
図5(E)には、複数の半導体チップCPを封止した後に、接着積層体1Aの基材11及び粘着剤層13を剥離する工程(剥離工程と称する場合がある。)を説明する断面概略図が示されている。
本実施形態では、硬化接着剤層12Aを封止体3に残したまま、基材11及び粘着剤層13を封止体3から剥離する。接着積層体1Aは、粘着剤層13と硬化接着剤層12Aとの界面で剥離可能である。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、第一実施形態と同様の効果を奏する。
また、本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、接着積層体1Aは、基材11と接着剤層12との間に粘着剤層13を含んでいるので、接着剤層を硬化させる工程において基材からの浮きを抑制することができる。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、基材と粘着剤層とを備える粘着シート、並びに接着剤層を備える半導体素子を用いる製造方法である。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、粘着シートの前記粘着剤層に、複数の前記半導体素子の前記接着剤層を貼り合せる工程と、前記接着剤層を硬化させて硬化接着剤層を形成する工程と、複数の前記半導体素子を封止して、封止樹脂層を有する封止体を形成する工程と、前記硬化接着剤層を前記封止体から剥がさずに、前記基材を前記封止体から剥離する工程と、前記半導体素子と電気的に接続する再配線層を形成する工程と、前記再配線層に外部端子電極を電気的に接続させる工程と、を有する。
前記基材を前記封止体から剥離する工程は、前記硬化接着剤層を前記封止体から剥がさずに、前記粘着剤層と前記硬化接着剤層との界面で剥離する工程であることが好ましい。
なお、本明細書において、粘着シートは、被着体に貼着した後に剥離可能な粘着力を有し、接着剤層のような強固に被着体に固定される接着力を有する接着シートとは異なる。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、基材11と、粘着剤層13と、を備える粘着シート1Bを用いる(図6(A)参照)。
基材11は特に限定されず、例えば、第1実施形態で説明した基材と同様の基材を使用できる。
粘着剤層13は、基材11に設けられている。粘着剤層13は、第3実施形態で説明した粘着剤層と同様の粘着剤層を使用できる。
図6及び図7は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す図である。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、粘着シート1Bを用いる。
図6(A)には、粘着シート1Bの粘着剤層13に半導体チップCPを貼着させる工程(半導体チップ貼着工程)を説明する断面概略図が示されている。
本実施形態で用いる半導体チップCPは、接続端子W3が設けられた回路面W1と、回路面W1とは反対側の素子裏面としてのチップ裏面W2とを有する。接着剤層14は、半導体チップCPのチップ裏面W2に設けられている。接着剤層14に含有される接着剤としては、例えば、前述の第一の接着剤組成物及び前述の第二の接着剤組成物の少なくともいずれかの接着剤組成物であることが好ましい。
本実施形態においては、図6(B)に示すように、接着剤層14を介して複数の半導体チップCPを粘着シート1Bの粘着剤層13に貼着させる。半導体チップCPを貼着させる際は、1つずつ貼着させてもよいし、複数の半導体チップCPを同時に貼着させてもよい。
本実施形態においては、粘着シート1Bに補強フレーム2を貼着する工程(補強フレーム貼着工程)をさらに有することが好ましい(図6(A)及び(B)参照)。補強フレーム2を粘着シート1Bに貼着することにより、半導体装置の製造方法のプロセス中における半導体チップCPを貼着させた粘着シート1Bの取り扱い性などが向上する。
補強フレーム2の形状は特に限定されず、補強フレーム2の例示としては、第1実施形態と同様である。
本実施形態においても、補強フレーム2を貼着する工程は、半導体チップCPを粘着シート1Bに貼着させる工程の前に実施してもよいし、後に実施してもよい。
図6(C)には、接着剤層14を硬化させて硬化接着剤層14Aを形成する工程(接着剤層硬化工程)を説明する断面概略図が示されている。接着剤層14を硬化させることにより、半導体チップCPは、硬化接着剤層14Aにより強固に接着され、後の樹脂封止工程における半導体チップCPの移動を抑制できる。
接着剤層14を硬化させる方法は、第1実施形態と同様に、接着剤層14が含有する接着剤の種類に応じて適宜選択することが好ましい。
本実施形態においても、補強フレーム2が粘着シート1Bに貼着されているため、接着剤層14が硬化する際の収縮による粘着シート1Bの撓み及びカールを抑制できる。したがって、接着剤層14を硬化させて硬化接着剤層14Aを形成する工程の前に、粘着剤層13に補強フレーム2を貼着させておくことが好ましい。
図6(D)には、硬化接着剤層14Aの形成後、複数の半導体チップCPを封止する工程(封止工程)を説明する断面概略図が示されている。
本実施形態では、半導体チップCPの回路面W1側を封止部材30によって覆うことにより封止体3Bが形成される。複数の半導体チップCPの間にも封止部材30が充填されている。本実施形態においては、補強フレーム2及び硬化接着剤層14Aが封止体3Bの内部に取り込まれているため、封止体3Bの剛性が向上し、樹脂封止後に発生する半導体パッケージの反りを抑制できる。封止部材30を用いて複数の半導体チップCPを封止する方法は、特に限定されず、例えば、第1実施形態で説明した方法などが挙げられる。封止部材30の材質としては、例えば、第1実施形態で説明した材料や組成物などが挙げられる。
図6(E)には、複数の半導体チップCPを封止した後に、粘着シート1Bを剥離する工程(粘着シート剥離工程と称する場合がある。)を説明する断面概略図が示されている。
本実施形態では、硬化接着剤層14Aを封止体3Bに残したまま、粘着シート1B(基材11及び粘着剤層13)を封止体3Bから剥離する。粘着シート1Bは、粘着剤層13と硬化接着剤層14Aとの界面で剥離可能である。
図7(F)には、封止体3Bの表面に半導体チップCPの接続端子W3を露出させる工程(接続端子露出工程)を説明する断面概略図が示されている。
本実施形態では、半導体チップCPの回路面W1や接続端子W3を覆う封止体3Bの封止樹脂層の一部または全体を除去して接続端子W3を露出させる。本実施形態の接続端子露出工程は、第一実施形態と同様にして実施できる。
図7(G)には、半導体チップCPと電気的に接続する再配線層4を形成する工程(再配線層形成工程)を説明する断面概略図が示されている。
本実施形態では、再配線層4と封止体3Bの表面に露出させた接続端子W3とを電気的に接続させる。本実施形態の再配線層形成工程は、第一実施形態と同様にして実施できる。
本実施形態の再配線層4も、外部端子電極を接続させるための外部電極パッド41を有する。本実施形態においても、外部電極パッド41は、複数個所に形成されている。本実施形態においても、半導体チップCPの領域外にファンアウトさせた外部電極パッド41も形成されている。
図7(H)には、再配線層4に外部端子電極5を電気的に接続させる工程(外部端子電極接続工程)を説明する断面概略図が示されている。本実施形態の外部端子電極接続工程は、第一実施形態と同様にして実施できる。
図7(I)には、外部端子電極5が接続された封止体3Bを個片化する工程(個片化工程)を説明する断面概略図が示されている。
封止体3Bを個片化する方法は、特に限定されず、例えば、第1実施形態と同様の方法が挙げられる。封止体3Bを個片化する工程は、封止体3Bをダイシングシート等の粘着シートに貼着させて実施してもよい。
本実施形態では、複数の半導体チップCPを含むように封止体3Bを個片化することにより、複数の半導体チップCPを含んだ半導体パッケージ100Cを製造する。半導体パッケージ100Cにおいては、半導体チップCPのチップ裏面W2に硬化接着剤層14Aが設けられている。すなわち、半導体チップCPのチップ裏面W2に設けられていた接着剤層14は、樹脂封止後に剥離される仮固定用ではなく、硬化接着剤層14Aとして半導体チップCPに強固に接着されて半導体パッケージ100Cの一部として含まれる。
本実施形態においても、半導体チップCPの領域外にファンアウトさせた外部電極パッド41に外部端子電極5を接続させているため、半導体パッケージ100Cは、ファンアウト型のウエハレベルパッケージ(FO−WLP)として使用できる。
本実施形態の半導体装置の製造方法は、半導体パッケージ100Cを、プリント配線基板等に実装する工程(実装工程と称する場合がある。)を含むことも好ましい。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、第一実施形態と同様の効果を奏する。
また、本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体チップCPは、チップ裏面W2に設けられていた接着剤層14を介して粘着シート1Bに貼着されるので、チップ状に個片化される前のウエハ全面に接着剤層が積層された積層体が先に作製された状態であっても使用することができる。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、基材と接着剤層とを備え、前記接着剤層が第一の接着剤層と第二の接着剤層とを含む接着積層体を用いる製造方法である。前記第一の接着剤層と前記第二の接着剤層とは、互いに材質が異なる。本実施形態においては、前記基材の上に前記第二の接着剤層が形成され、前記第二の接着剤層の上に前記第一の接着剤層が形成されている接着積層体を例に挙げて説明する。本実施形態では、接着積層体の基材としては、例えば、樹脂フィルムが用いられる。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、前記第一の接着剤層に硬質支持体を貼着する工程と、前記基材を前記第二の接着剤層から剥離する工程と、前記第二の接着剤層に複数の半導体素子を貼着する工程と、前記第一の接着剤層を硬化させて第一の硬化接着剤層と、前記二の接着剤層を硬化させて第二の硬化接着剤層とを形成する工程と、複数の前記半導体素子を封止して、封止樹脂層を有する封止体を形成する工程と、前記半導体素子と電気的に接続する再配線層を形成する工程と、前記再配線層に外部端子電極を電気的に接続させる工程と、前記第二の硬化接着剤層を前記封止体から剥がさずに、前記第一の硬化接着剤層及び前記硬質支持体を除去する工程と、を有し、前記接着積層体に複数の前記半導体素子を貼着する際に、前記半導体素子の接続端子を有する回路面とは反対側の素子裏面を前記接着剤層に向けて貼着し、前記半導体素子を封止して前記封止体を形成した後に、前記回路面を覆う前記封止樹脂層の一部または全体を除去して前記接続端子を露出させ、露出させた前記接続端子に前記再配線層を電気的に接続させる。
前記基材を第二の接着剤層から剥離する工程においては、前記基材と前記第二の接着剤層との界面で剥離することが好ましい。
第一の接着剤層と第二の接着剤層とを同じ工程で硬化させることが好ましく、同時に硬化させることがより好ましい。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、基材11と、第一の接着剤層15と、第二の接着剤層16と、を備える接着積層体1Cを用いる(図8(A)参照)。接着積層体1Cは、基材11と第一の接着剤層15との間に第二の接着剤層16を含む。
基材11は特に限定されず、例えば、第1実施形態で説明した基材と同様の基材を使用できる。本実施形態では、基材11は、可撓性を有する材質であることが好ましい。本実施形態では、基材11として樹脂フィルムを用いる場合を例に挙げて説明する。
第一の接着剤層15及び第二の接着剤層16は、外部からエネルギーを受けて硬化する硬化型接着剤を含有することが好ましい。外部から供給されるエネルギーとしては、例えば、紫外線、電子線、及び熱などが挙げられる。第一の接着剤層15及び第二の接着剤層16は、それぞれ独立に、紫外線硬化型接着剤、及び熱硬化型接着剤の少なくともいずれか一種を含有していることが好ましい。本実施形態において、第一の接着剤層15に含有される接着剤及び第二の接着剤層16に含有される接着剤としては、それぞれ独立に、例えば、前述の第一の接着剤組成物及び前述の第二の接着剤組成物の少なくともいずれかの接着剤層組成物であることが好ましい。また、第一の接着剤層15及び第二の接着剤層16は、紫外線硬化型接着剤層であることが好ましい。第一の接着剤層15及び第二の接着剤層16が紫外線硬化型接着剤層である場合、硬質支持体17は、紫外線を透過可能な材質で形成されていることが好ましい。
図8及び図9は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す図である。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、接着積層体1Cを用いる。
図8(A)には、第一の接着剤層15に硬質支持体17を貼着する工程(硬質支持体貼着工程)を説明する断面概略図が示されている。
硬質支持体17の材質は、機械的強度、耐熱性等を考慮して適宜決定すればよい。硬質支持体17の材質は、例えば、SUS等の金属材料;ガラス、シリコンウエハ等の非金属無機材料;エポキシ、ABS、アクリル、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチック、ポリイミド、ポリアミドイミド等の樹脂材料;ガラスエポキシ樹脂等の複合材料等が挙げられ、これらの中でも、SUS、ガラス、及びシリコンウエハ等が好ましい。エンジニアリングプラスチックとしては、ナイロン、ポリカーボネート(PC)、及びポリエチレンテレフタレート(PET)等が挙げられる。スーパーエンジニアリングプラスチックとしては、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、ポリエーテルサルフォン(PES)、及びポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等が挙げられる。
硬質支持体17の厚さは、機械的強度、及び取り扱い性等を考慮して適宜決定すればよい。硬質支持体17の厚さは、例えば、100μm以上50mm以下である。
本実施形態では、第二の接着剤層16及び第一の接着剤層15が硬質支持体17に貼着されているので、半導体装置の製造方法のプロセス中における半導体チップCPの取り扱い性などが向上する。
図8(B)には、硬質支持体貼着工程の後に接着積層体1Cから基材11を剥離する工程(基材剥離工程)を説明する断面概略図が示されている。
本実施形態に係る製造方法において、接着積層体1Cは、第二の接着剤層16と基材11との界面で剥離可能である。
図8(C)には、基材11を剥離することで露出した第二の接着剤層16に半導体チップCPを貼着させる工程(半導体チップ貼着工程)を説明する断面概略図が示されている。
本実施形態で用いる半導体チップCPは、接続端子W3が設けられた回路面W1と、回路面W1とは反対側の素子裏面としてのチップ裏面W2とを有する。
本実施形態においては、図8(C)に示すように、複数の半導体チップCPを第二の接着剤層16に貼着させる。半導体チップCPを貼着させる際は、1つずつ貼着させてもよいし、複数の半導体チップCPを同時に貼着させてもよい。
図8(D)には、第一の接着剤層15を硬化させて第一の硬化接着剤層15Aを形成し、第二の接着剤層16を硬化させて第二の硬化接着剤層16Aを形成する工程(接着剤層硬化工程)を説明する断面概略図が示されている。第二の接着剤層16を硬化させることにより、半導体チップCPは、第二の硬化接着剤層16Aにより強固に接着され、後の樹脂封止工程における半導体チップCPの移動を抑制できる。
第一の接着剤層15及び第二の接着剤層16を硬化させる方法は、第1実施形態と同様に、第一の接着剤層15及び第二の接着剤層16が含有する接着剤の種類に応じて適宜選択することが好ましい。第一の接着剤層15及び第二の接着剤層16が同じ硬化方式の接着剤で構成されている場合には、第一の接着剤層15及び第二の接着剤層16を同時に硬化させることが好ましい。
第二の硬化接着剤層16Aを、チップ裏面を保護するための保護膜として利用する場合、この保護膜は、着色されていることが好ましく、黒色であることがより好ましい。そのため、第二の接着剤層16には、前述の着色剤が配合されていることが好ましい。
図8(E)には、第一の硬化接着剤層15A及び第二の硬化接着剤層16Aの形成後、複数の半導体チップCPを封止する工程(封止工程)を説明する断面概略図が示されている。
本実施形態では、半導体チップCPの回路面W1側を封止部材30によって覆うことにより封止体3が形成される。複数の半導体チップCPの間にも封止部材30が充填されている。本実施形態においては、硬質支持体17が封止体3に貼着されているため、封止体3の剛性が向上し、樹脂封止後に発生する半導体パッケージの反りを抑制できる。封止部材30を用いて複数の半導体チップCPを封止する方法は、特に限定されず、例えば、第1実施形態で説明した方法などが挙げられる。封止部材30の材質としては、例えば、第1実施形態で説明した材料や組成物などが挙げられる。
図9(F)には、封止体3の表面に半導体チップCPの接続端子W3を露出させる工程(接続端子露出工程)を説明する断面概略図が示されている。
本実施形態では、半導体チップCPの回路面W1や接続端子W3を覆う封止体3の封止樹脂層の一部または全体を除去して接続端子W3を露出させる。本実施形態の接続端子露出工程は、第一実施形態と同様にして実施できる。
図9(G)には、半導体チップCPと電気的に接続する再配線層4を形成する工程(再配線層形成工程)を説明する断面概略図が示されている。
本実施形態では、再配線層4と封止体3の表面に露出させた接続端子W3とを電気的に接続させる。本実施形態の再配線層形成工程は、第一実施形態と同様にして実施できる。
本実施形態の再配線層4も、外部端子電極を接続させるための外部電極パッド41を有する。本実施形態においても、外部電極パッド41は、複数個所に形成されている。本実施形態においても、半導体チップCPの領域外にファンアウトさせた外部電極パッド41も形成されている。
図9(H)には、再配線層4に外部端子電極5を電気的に接続させる工程(外部端子電極接続工程)を説明する断面概略図が示されている。本実施形態の外部端子電極接続工程は、第一実施形態と同様にして実施できる。
図9(I)には、硬質支持体17を除去する工程(除去工程)を説明する断面概略図が示されている。本実施形態では、さらに第一の硬化接着剤層15Aも除去して、第二の硬化接着剤層16Aを露出させる。第二の硬化接着剤層16Aを、チップ裏面を保護するための保護膜として利用することもできる。保護膜としての第二の硬化接着剤層16Aの表面は、レーザーマーキング等によって印字が施されてもよい。
図9(J)には、外部端子電極5が接続された封止体3を個片化する工程(個片化工程)を説明する断面概略図が示されている。
封止体3を個片化する方法は、特に限定されず、例えば、第1実施形態と同様の方法が挙げられる。封止体3を個片化する工程は、封止体3をダイシングシート等の粘着シートに貼着させて実施してもよい。
本実施形態では、複数の半導体チップCPを含むように封止体3を個片化することにより、複数の半導体チップCPを含んだ半導体パッケージ100を製造する。半導体パッケージ100においては、半導体チップCPのチップ裏面W2に第二の硬化接着剤層16Aが設けられている。すなわち、半導体チップCPのチップ裏面W2に設けられていた第二の接着剤層16は、樹脂封止後に剥離される仮固定用ではなく、第二の硬化接着剤層16Aとして半導体チップCPに強固に接着されて半導体パッケージ100の一部として含まれる。
本実施形態においても、半導体チップCPの領域外にファンアウトさせた外部電極パッド41に外部端子電極5を接続させているため、半導体パッケージ100は、ファンアウト型のウエハレベルパッケージ(FO−WLP)として使用できる。
本実施形態の半導体装置の製造方法は、半導体パッケージ100を、プリント配線基板等に実装する工程(実装工程と称する場合がある。)を含むことも好ましい。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、硬質支持体17が第一の接着剤層15に貼着されているため、硬質支持体17と第一の接着剤層15との接着性を確保し、封止時における半導体チップCPの位置ずれを抑制できる。また、第二の硬化接着剤層16Aを、最終的にチップ裏面に残る保護膜として利用できる。位置ずれ抑制機能及び保護機能を有する第一の硬化接着剤層15Aと第二の硬化接着剤層16Aとを同一の工程で形成できるので、製造工程を簡略化できる。
本発明は、上述の実施形態に何ら限定されない。本発明は、本発明の目的を達成できる範囲で、上述の実施形態を変形した態様などを含む。
Claims (15)
- 基材と半導体素子とを接着剤層を介して貼着する工程と、
前記接着剤層を硬化させて硬化接着剤層を形成する工程と、
複数の前記半導体素子を封止して、封止樹脂層を有する封止体を形成する工程と、
前記硬化接着剤層を前記封止体から剥がさずに、前記基材を前記封止体から剥離する工程と、
前記半導体素子と電気的に接続する再配線層を形成する工程と、
前記再配線層に外部端子電極を電気的に接続させる工程と、を有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記基材と前記接着剤層とを有する接着積層体の前記接着剤層に、複数の前記半導体素子を貼着する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項2に記載の半導体装置の製造方法において、
前記接着剤層は、前記基材に直接、積層されている
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項2に記載の半導体装置の製造方法において、
前記接着剤層と、前記基材との間に、粘着剤層を含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項4に記載の半導体装置の製造方法において、
前記基材を前記封止体から剥離する工程は、前記硬化接着剤層を前記封止体から剥がさずに、前記粘着剤層と前記硬化接着剤層との界面で剥離する工程である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項5に記載の半導体装置の製造方法において、
前記粘着剤層は、熱膨張性粘着剤層である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1又は請求項2に記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体素子は、前記接着剤層を有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項7に記載の半導体装置の製造方法において、
前記基材と粘着剤層とを有する粘着シートの前記粘着剤層に、前記半導体素子の前記接着剤層が貼り合わされる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項8に記載の半導体装置の製造方法において、
前記基材を前記封止体から剥離する工程は、前記硬化接着剤層を前記封止体から剥がさずに、前記粘着剤層と前記硬化接着剤層との界面で剥離する工程である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項2から請求項9のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記接着剤層は、第一の接着剤層と第二の接着剤層とを少なくとも含み、
前記第一の接着剤層と前記第二の接着剤層とは、互いに材質が異なる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項10に記載の半導体装置の製造方法において、
前記接着剤層を硬化させて前記硬化接着剤層を形成する工程は、前記第一の接着剤層を硬化させて第一の硬化接着剤層と、前記第二の接着剤層を硬化させて第二の硬化接着剤層とを形成する工程である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項2から請求項11のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法において、
複数の前記半導体素子と前記基材とを前記接着剤層を介して貼着する際に、前記半導体素子の接続端子を有する回路面とは反対側の素子裏面を前記接着剤層に向けて貼着し、
複数の前記半導体素子を封止して前記封止体を形成した後に、前記回路面を覆う前記封止樹脂層の一部または全体を除去して前記接続端子を露出させ、
露出させた前記接続端子に前記再配線層を電気的に接続させる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項2から請求項11のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法において、
複数の前記半導体素子と前記基材とを前記接着剤層を介して貼着する際に、前記半導体素子の接続端子を有する回路面を前記接着剤層に向けて貼着し、
前記封止体から前記基材を剥離した後に、前記回路面を覆う前記硬化接着剤層の一部または全体を除去して前記接続端子を露出させ、
露出させた前記接続端子に前記再配線層を電気的に接続させる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1から請求項13のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記接着剤層を硬化させて前記硬化接着剤層を形成する工程の前に、前記接着剤層に補強フレームを貼着する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 基材と、
接着剤組成物を含有する接着剤層と、を備える接着積層体であって、
前記接着剤組成物は、バインダーポリマー成分、及び硬化性成分を含有し、
前記接着積層体の前記接着剤層に複数の半導体素子を貼着する工程と、
前記接着剤層を硬化させて硬化接着剤層を形成する工程と、
複数の前記半導体素子を封止して封止体を形成する工程と、
前記硬化接着剤層を前記封止体から剥がさずに、前記基材を前記封止体から剥離する工程と、
前記半導体素子と電気的に接続する再配線層を形成する工程と、
前記再配線層に外部端子電極を電気的に接続させる工程と、を有する半導体装置の製造プロセスに用いられる
ことを特徴とする接着積層体。
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