JP2019134020A - 半導体装置の製造方法及び接着フィルム - Google Patents
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Abstract
Description
[準備工程]
本工程では、ダイシング対象となる接着フィルム付き半導体ウエハを準備する。
接着フィルム130は、第1のフィルム3a及び第1のフィルム3a上に積層された、第1のフィルム3aとは80℃のずり粘度が異なる第2のフィルムを含む。また、第2のフィルム3bの80℃のずり粘度は500Pa・s以上である。
(a)成分は、接着性の観点から、エポキシ樹脂(以下、単に「(a1)成分」という場合がある。)及びエポキシ樹脂の硬化剤となり得るフェノール樹脂(以下、単に「(a2)成分」という場合がある。)を含むことが好ましい。
(b)成分は、ガラス転移温度(Tg)が50℃以下であるものが好ましい。(b)成分としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ブタジエン樹脂、アクリロニトリル樹脂及びこれらの変性体等が挙げられる。
(c)成分としては、例えば、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、ホウ酸アルミウィスカ、窒化ホウ素、シリカ等が挙げられる。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、(c)成分は、溶融粘度の調整の観点から、シリカであってもよい。
(d)成分は、シランカップリング剤であってよい。シランカップリング剤としては、例えば、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、3−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(e)成分は、特に限定されず、一般に使用されるものを用いることができる。(e)成分としては、例えば、イミダゾール類及びその誘導体、有機リン系化合物、第二級アミン類、第三級アミン類、第四級アンモニウム塩等が挙げられる。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、反応性の観点から(e)成分はイミダゾール類及びその誘導体であってもよい。
接着フィルム付き半導体ウエハ300は、その後図5に示されるように、例えばブレードBを用いてダイシングされ、さらに洗浄、乾燥の工程が加えられる。これにより接着フィルム130までがダイシングされ、接着フィルム付きの(個片化された)半導体チップが得られる。ダイシングは、ブレードBに代えてダイサーを用いてもよい。ブレードBとしては、例えば、株式会社ディスコ製ダイシングブレードNBC−ZH05シリーズ、NBC−ZHシリーズ等を用いることができる。ダイサーとしては、例えば、フルオートマチックダイシングソー6000シリーズ、セミオートマチックダイシングソー3000シリーズ(いずれも、株式会社ディスコ製)等を用いることができる。なお、ダイシングの際、半導体ウエハAの周囲には、ウエハリング(不図示)が配置され、接着フィルムを介して半導体ウエハAが固定される。接着フィルムに対する半導体ウエハAの貼り付け面は、回路面であってもよく、回路面の反対面であってもよい。
ダイシング工程後に、粘着フィルム2に紫外線を照射する紫外線照射工程をさらに備えていてもよい(図6)。これにより、粘着フィルム2の一部又は大部分を重合し硬化することができる。紫外線照射の照度は特に限定されないが、好ましくは10〜200mW/cm2、より好ましくは20〜150mW/cm2である。また、紫外線照射時の照射量は特に限定されないが、好ましくは50〜400mJ/cm2、より好ましくは100〜250mJ/cm2である。
ピックアップ工程では、ピックアップすべき半導体チップaを例えば吸引コレット5によりピックアップする。この際、ピックアップすべき半導体チップaを基材フィルム1の下面から、例えば、針扞等により突き上げることもできる。半導体チップaと接着フィルム130との間の密着力は、粘着フィルム2と基材フィルム1との間及び接着フィルム130と粘着フィルム2との間の密着力よりも高く、半導体チップaのピックアップを行うと、接着フィルム130は半導体チップaの下面に付着した状態で剥離される(図7参照)。
次いで、接着フィルム130を介して、半導体チップaを半導体基板6に載置し加熱する。加熱により接着フィルム130は充分な接着力を発現し、接着フィルムの硬化物130cを介した半導体チップaと半導体基板6との接着が完了する(図8)。なお、半導体基板6としては、例えば、半導体チップ搭載用支持部材、他の半導体チップ等が挙げられる。
圧着工程後、接着フィルム130を硬化させる硬化工程を実施する。接着フィルム130を硬化させるための温度及び時間は、接着フィルムに含まれる成分の硬化温度に合わせて適宜設定することができる。温度は段階的に変化させてもよく、そのような機構を有するものを用いてもよい。温度及び時間は、例えば、40〜300℃であってよく、例えば、30〜300分であってよい。
本実施形態の製造方法によって得られる半導体装置の態様について図面を用いて具体的に説明する。なお、近年、様々な構造の半導体装置が提案されており、本実施形態の製造方法によって得られる半導体装置は、以下に説明する構造のものに限定されない。
[合成例A〜F]
表1に示す品名及び組成比(単位:質量部)で、(a)熱硬化性樹脂としてのエポキシ樹脂及びフェノール樹脂、並びに(c)無機フィラーからなる組成物にシクロヘキサノンを加え、撹拌混合した。これに、表1に示す(b)高分子量成分としてのアクリルゴムを加えて撹拌し、さらに表1に示す(d)カップリング剤及び(e)硬化促進剤を加えて各成分が均一になるまで撹拌して合成例A〜Fの接着剤ワニスを調製した。
YDCN−700−10(商品名、新日鉄住金化学株式会社製、o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量:209g/eq)
EXA−830CRP(商品名、DIC株式会社製、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量:159g/eq)
YDF−8170C(商品名、新日化エポキシ製造株式会社製、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量:156、常温で液体、重量分子量約310)
PSM−4326(商品名、群栄化学株式会社製、フェノールノボラック樹脂、水酸基当量:105g/eq)
HE−100C−30(商品名、エア・ウォーター株式会社製、フェニルアラルキル型フェノール樹脂、水酸基当量:174g/eq、軟化点77℃)
R972(商品名、日本アエロジル株式会社製、シリカ、平均粒径:0.016μm)
SC2050−HLG(商品名、株式会社アドマテックス製、シリカフィラー分散液、平均粒径0.50μm)
HTR−860P−3CSP(商品名、ナガセケムテックス株式会社製、アクリルゴム、重量平均分子量:80万、Tg:12℃)
HTR−860P−3CSP−30DB(商品名、ナガセケムテックス株式会社製、アクリルゴム、重量平均分子量:30万、Tg:12℃)
A−189(商品名、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン)
A−1160(商品名、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン)
2PZ−CN(商品名、四国化成工業株式会社製、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール)
(フィルムAの作製)
合成例Aの接着剤ワニスを100メッシュのフィルターでろ過し、真空脱泡した。基材フィルムとして、厚さ38μmの離型処理を施したポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用意し、真空脱泡後の接着剤ワニスをPETフィルム上に塗布した。塗布した接着剤ワニスを、90℃で5分間、続いて140℃で5分間の2段階で加熱乾燥した。加熱乾燥後、PETフィルムを剥がして、Bステージ状態にあるフィルムAを得た。このフィルムAにおいては、接着剤ワニスの塗布量を調整して厚さの異なるフィルムを作製した。厚さが10μm、20μm、40μm、100μm、120μm、及び130μmであるフィルムを、それぞれフィルムA−10、A−20、A−40、A−100、A−120、及びA−130とした。
ずり粘度は、ARES(レオメトリック・サイエンティフィック社製)を用いて測定した。測定サンプルは、70℃で厚さが160μm以上になるように、フィルムAにダイボンディングフィルム(日立化成株式会社製)を貼り合わせ、直径9mmφに打ち抜くことによって作製した。測定は、測定サンプルに5%の歪みを与えながら、5℃/分の昇温速度で昇温することによって行い、80℃での値を80℃のずり粘度とした。フィルムAの80℃のずり粘度は2000Pa・sであった。
貯蔵弾性率は、動的粘弾性測定装置(レオロジ株式会社製、商品名:DVEレオスペクトラ)を用いて測定した。測定サンプルは、70℃で厚さが160μm以上になるように、フィルムAにダイボンディングフィルム(日立化成株式会社製)を貼り合わせ、4mm幅の短冊状に加工し、示差走査熱量計(DSC)で反応率が100%となる条件で硬化させることによって作製した。作製した測定サンプルを、昇温速度10℃/分で室温から270℃までの貯蔵弾性率を測定し、150℃での値を硬化後の150℃における貯蔵弾性率とした。フィルムAの硬化後の150℃における貯蔵弾性率は54MPaであった。
合成例Aの接着剤ワニスを合成例Bの接着剤ワニスに変更した以外は、フィルムAの作製と同様にして、フィルムBを得た。このフィルムBでは、厚さが120μmであるフィルムB−120を作製した。フィルムBの80℃のずり粘度は1200Pa・sであり、フィルムBの硬化後の150℃における貯蔵弾性率は31MPaであった。
合成例Aの接着剤ワニスを合成例Cの接着剤ワニスに変更した以外は、フィルムAの作製と同様にして、フィルムCを得た。このフィルムCでは、厚さが120μmであるフィルムC−120を作製した。フィルムCの80℃のずり粘度は9000Pa・sであり、フィルムCの硬化後の150℃における貯蔵弾性率は160MPaであった。
合成例Aの接着剤ワニスを合成例Dの接着剤ワニスに変更した以外は、フィルムAの作製と同様にして、フィルムDを得た。このフィルムDにおいては、接着剤ワニスの塗布量を調整して厚さの異なるフィルムを作製した。厚さが10μm、20μm、及び40μmであるフィルムを、それぞれフィルムD−10、D−20、及びD−40とした。フィルムDのずり粘度は28000Pa・sであり、フィルムDの硬化後の150℃における貯蔵弾性率は6MPaであった。
合成例Aの接着剤ワニスを合成例Eの接着剤ワニスに変更した以外は、フィルムAの作製と同様にして、フィルムEを得た。このフィルムEでは、厚さが10μmであるフィルムE−10を作製した。フィルムEの80℃のずり粘度は7400Pa・sであり、フィルムEの硬化後の150℃における貯蔵弾性率は760MPaであった。
合成例Aの接着剤ワニスを合成例Fの接着剤ワニスに変更した以外は、フィルムAの作製と同様にして、フィルムFを得た。このフィルムFでは、厚さが20μmであるフィルムF−20を作製した。フィルムFの80℃のずり粘度は14200Pa・sであり、フィルムFの硬化後の150℃における貯蔵弾性率は20MPaであった。
[実施例1−1〜1−8及び比較例1−1〜1−3]
表2、表3、及び表4に示すように、フィルムA〜Fを第1のフィルム又は第2のフィルムとして用いた。第1のフィルム及び第2のフィルムを貼り合わせ、円型に加工することによって、接着フィルムを得た。第1のフィルムの第2のフィルムとは反対側の面に、粘着フィルム(厚さ110μm、日立化成株式会社製)を貼り合わせて、実施例1−1〜1−8及び比較例1−1〜1−3のダイシング−ダイボンディング一体型接着フィルムを作製した。
[実施例2−1]
(第1の半導体チップを備える半導体基板の作製)
接着フィルム及び粘着フィルムを備えるダイシング−ダイボンディング一体型接着フィルム(接着フィルム:厚さ10μm、フィルムE−10、粘着フィルム:厚さ110μm、日立化成株式会社製)を用意した。接着フィルムに、50μm厚の半導体ウエハを、ステージ温度70℃でラミネートし、ダイシングサンプルを作製した。
実施例1−1のダイシング−ダイボンディング一体型接着フィルムを用意し、第2のフィルムの第1のフィルムとは反対側の面に、100μm厚の半導体ウエハ(シリコンウエハ)を、ステージ温度70℃でラミネートし、ダイシングサンプルを作製した。
得られた接着フィルム付き第2の半導体チップを、第1の半導体チップを備える半導体基板を圧着した。このとき、第2の半導体チップが第1の半導体チップの中央となるように位置を調整した。続いて、第2の半導体チップが圧着された半導体基板を、加圧オーブン(チヨダエレクトリック株式会社製)によって、温度70℃で2時間保持し、さらに温度150℃で30分保持して、接着フィルムを硬化させることによって、実施例2−1の半導体装置を作製した。
<半導体基板の反り量>
実施例2−1の半導体装置の半導体基板の表面(第2の半導体チップの裏面)を室温下(25℃)、レーザー変位計(株式会社キーエンス製、LKG80、ステップ100μm、測定範囲縦7mm、横7mm)で測定した。得られた各点の変位から3次元の平均面を算出し、両端の点がゼロ点となるよう補正した。得られたゼロ点と、計測で得られた変位との差が最も大きいものを反り量とし、半導体基板の反り量を求めた。結果を表5に示す。
実施例2−1の半導体装置の第2の半導体チップの半導体ウエハの表面を室温下(25℃)、レーザー変位計(株式会社キーエンス製、LKG80、ステップ100μm、測定範囲縦7mm、横7mm)で測定した。得られた各点の変位から3次元の平均面を算出し、両端の点がゼロ点となるよう補正した。得られたゼロ点と、計測で得られた変位との差が最も大きいものを反り量とし、第2の半導体チップの反り量を求めた。結果を表5に示す。
実施例1−1のダイシング−ダイボンディング一体型接着フィルムを実施例1−2〜1−6のダイシング−ダイボンディング一体型接着フィルムに変更した以外は、実施例2−1と同様にして、実施例2−2〜2−6の半導体装置をそれぞれ作製し、半導体基板の反り量及び第2の半導体チップの反り量を求めた。結果を表5、表6、及び表7に示す。
実施例1−1のダイシング−ダイボンディング一体型接着フィルムを比較例1−1のダイシング−ダイボンディング一体型接着フィルムに変更した以外は、実施例2−1と同様にして、比較例2−1の半導体装置を作製し、半導体基板の反り量及び第2の半導体チップの反り量を求めた。結果を表5及び表6に示す。
[実施例2−7]
(接着フィルム付き半導体チップの作製)
実施例1−7のダイシング−ダイボンディング一体型接着フィルムを用意し、第2のフィルムの第1のフィルムとは反対側の面に、100μm厚の半導体ウエハ(シリコンウエハ)を、ステージ温度70℃でラミネートし、ダイシングサンプルを作製した。
上記半導体基板の反り量と同様の方法によって、半導体基板の反り量を求めた。結果を表8に示す。
実施例1−7のダイシング−ダイボンディング一体型接着フィルムを実施例1−8及び比較例1−2、1−3のダイシング−ダイボンディング一体型接着フィルムに変更した以外は、実施例2−7と同様にして、実施例2−8及び比較例2−2、2−3の半導体装置をそれぞれ作製し、半導体基板の反り量を求めた。結果を表8に示す。
Claims (10)
- 粘着フィルム上に、接着フィルム、及び半導体ウエハをこの順に備える接着フィルム付き半導体ウエハを準備する工程と、
前記接着フィルム付き半導体ウエハをダイシングし、接着フィルム付き半導体チップを得るダイシング工程と、
前記接着フィルム付き半導体チップを半導体基板に圧着する圧着工程と、
を備え、
前記接着フィルムが第1のフィルムと前記第1のフィルムとは80℃のずり粘度が異なる第2のフィルムとを前記粘着フィルムからこの順に含み、
前記第2のフィルムの80℃のずり粘度が500Pa・s以上である、半導体装置の製造方法。 - 前記第2のフィルムの厚さが3〜150μmである、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2のフィルムの硬化後の150℃における貯蔵弾性率が1000MPa以下である、請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体装置が、半導体基板上に第1のワイヤを介して第1の半導体チップがワイヤボンディング接続されると共に、前記第1の半導体チップ上に、第2の半導体チップが前記接着フィルムを介して圧着されることで、前記第1のワイヤの少なくとも一部が前記接着フィルムに埋め込まれてなるワイヤ埋込型の半導体装置である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体装置が、半導体基板上に第1のワイヤを介して第1の半導体チップがワイヤボンディング接続されると共に、前記第1の半導体チップ上に、第2の半導体チップが前記接着フィルムを介して圧着されることで、前記第1のワイヤ及び前記第1の半導体チップが前記接着フィルムに埋め込まれてなるチップ埋込型の半導体装置である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
- 第1のフィルムと、
前記第1のフィルム上に積層された、前記第1のフィルムとは80℃のずり粘度が異なる第2のフィルムと、
を含み、
前記第2のフィルムの80℃のずり粘度が500Pa・s以上である、接着フィルム。 - 前記第2のフィルムの厚さが3〜150μmである、請求項6に記載の接着フィルム。
- 前記第2のフィルムの硬化後の150℃における貯蔵弾性率が1000MPa以下である、請求項6又は7に記載の接着フィルム。
- 半導体基板上に第1のワイヤを介して第1の半導体チップがワイヤボンディング接続されると共に、前記第1の半導体チップ上に、第2の半導体チップが圧着されてなる半導体装置において、前記第2の半導体チップを圧着すると共に、前記第1のワイヤの少なくとも一部を埋め込むために用いられる、請求項6〜8のいずれか一項に記載の接着フィルム。
- 半導体基板上に第1のワイヤを介して第1の半導体チップがワイヤボンディング接続されると共に、前記第1の半導体チップ上に、第2の半導体チップが圧着されてなる半導体装置において、前記第2の半導体チップを圧着すると共に、前記第1のワイヤ及び前記第1の半導体チップを埋め込むために用いられる、請求項6〜8のいずれか一項に記載の接着フィルム。
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