JP2019160886A - 積層半導体チップの製造方法及び中間基板 - Google Patents
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Abstract
Description
1.積層半導体チップ
2.中間基板
3.半導体チップの配置
4.熱硬化性接着フィルム
5.積層半導体チップの製造方法
6.実施例
図1に示すように、中間基板40は、半導体チップ5を積層した積層半導体チップ1を製造する途中工程における基板であり、中間基板40から積層半導体チップ1を切り出すことにより積層半導体チップ1を製造することができる。中間基板40から個々の積層半導体チップ1を切り出す工程については積層半導体チップの製造方法の説明で詳述するため、まず中間基板40の構造について詳細に説明する。
具体的に、中間基板40は、インターポーザ(以下では、母体配線板とも記述する。)10に、第1の熱硬化性接着剤フィルム31を介して複数の半導体チップ5を、インターポーザ10の主面10aの水平方向に離間して配置した第1の半導体チップ層41と、第1の半導体チップ層41の複数の半導体チップ5上に、第2の熱硬化性接着剤フィルム32を介して他の複数の半導体チップ5を、第1の半導体チップ層41上で水平方向に離間して配置した第2の半導体チップ層42と、第2の半導体チップ層42の複数の半導体チップ5上に、第3の熱硬化性接着剤フィルム33を介して他の複数の半導体チップ5を、第2の半導体チップ層42上で水平方向に離間して配置した第3の半導体チップ層43とを備え、積層された各熱硬化性接着剤フィルム31,32,33が、各半導体チップ層41,42,43における水平方向に離間した半導体チップ5間を充填するように構成されている。
半導体チップ5は、図1に示すように、第1〜第3の半導体チップ層41,42,43のそれぞれの層において、水平方向に所定の間隔W2だけ離間した状態で複数設けられている。複数の半導体チップ5は、互いに離間する空間を上下の第1〜第3の熱硬化性接着剤フィルム31,32,33によって充填されており、下部電極7及び上部電極8等の端子部以外については上下方向に電気的、機械的に隔離されている。また、複数の半導体チップ5は、互いに水平方向離間する空間を上下の第1〜3の熱硬化性接着剤フィルム31,32,33によって充填されており、水平方向においても電気的、機械的に隔離されている。
第1の熱硬化性接着剤フィルム31は、ハンダ6付き下部電極7が形成された半導体チップ5a1,5a2を、ハンダ6付き下部電極7と対向するインターポーザ10の対向電極11に搭載する前に、インターポーザ10の対向電極11側にあらかじめ貼り合わされる単一のシートである。
前述した先供給型アンダーフィル材を用いた半導体装置の製造方法について図3乃至図9を用いて簡単に説明する。
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例では、熱硬化性接着剤フィルムとして先供給型のアンダーフィルフィルムを作製し、5℃/min以上50℃/min以下の昇温速度条件で溶融粘度を測定した。
アンダーフィルフィルムを、弾性体を用いたラミネート装置でインターポーザ上にラミネートし、アンダーフィルフィルムを介して半導体チップとインターポーザ上に積層し、プレス機にて、250℃/10sec/1チップあたりの圧力30Nとする条件で水平方向に一括して加熱押圧を行う。更に、搭載した半導体チップ上に更にアンダーフィルフィルムをラミネートし、アンダーフィルフィルムを介して上層の半導体チップと下層の半導体チップを積層し、水平方向に一括して加熱押圧を行う処理を繰り返して、中間基板を作成する。そして、中間基板をダイシングして実装体となる積層半導体チップを得た。
アンダーフィルフィルムについて、レオメータ(TA社製ARES)を用いて、5℃/min、1Hzの条件で、サンプルの最低溶融粘度及び最低溶融粘度到達温度を測定した。
上層の半導体チップは、その大きさが6mm□、厚み200μmであり、厚み7μmのCuからなる下部電極の先端に厚み5μmのハンダ(Sn−3.5Ag、融点221℃)が形成されたペリフェラル配置のピラー(φ20μm、1000ピン)を有するものを用いた。
中間層の半導体チップは、その大きさが6mm□、厚み50μmであり、厚み7μmのCuからなる上部電極が形成され、厚み7μmのCuからなる下部電極の先端に厚み5μmのハンダ(Sn−3.5Ag、融点221℃)が形成されたペリフェラル配置のピラー(φ20μm、1000ピン)を有するものを用いた。
インターポーザは、その大きさは約304.8mm(12インチ)径ウエハ、厚み200μmであり、厚み20μmのCuからなる上部電極にNi/Auめっきが施されたペリフェラル配置のピラー(φ20μm、1000ピン)を有するものを用いた。
半導体チップの実装ズレの評価は、ダイシング後の実装体の各半導体チップの上部電極及び下部電極の接続状態、インターポーザの対向電極と半導体チップの下部電極の接続状態をX線で観察し、各電極間で水平方向に5μm以上のズレが発生したものを「△」とし、5μm未満のズレである場合を「○」とした。
導通抵抗の評価は、ダイシング後の実装体の導通抵抗を測定した。導通抵抗については、実装ズレが発生していない状態のサンプル実装体の導通抵抗を基準に、導通抵抗が+20%より低い場合を「○」と評価し、導通抵抗が+20%以上となった場合を「△」と評価した。
実装ズレの評価及び導通抵抗評価の両者が「○」の場合を総合評価「○」とし、これ以外を「△」と評価した。なお、総合評価「△」であっても、総合評価「○」には及ばないものの、所定の性能を得ることができた。
実施例1におけるNCFは、表1に示すように、膜成分となるアクリル酸エステル共重合体(品名:テレサンレジンSG−P3、ナガセケムテックス社製)を40質量部、アクリル樹脂(品名:オクゾールEA−0200、大阪有機化学社製)を98質量部、有機過酸化物(品名:パーヘキサV、日油社製)を2質量部、硬化促進剤(品名:U−CAT−5002、サンアプロ社製)を1質量部、フィラー(品名:アエロジルR202、日本アエロジル社製)を15質量部配合し、アンダーフィルフィルムの樹脂組成物を調製した。これを、剥離処理されたPET(Polyethylene terephthalate)にバーコーターを用いて塗布し、80℃のオーブンで3分間乾燥させ、厚み20μmのアンダーフィルフィルムを作製した(カバー剥離PET(25μm)/アンダーフィルフィルム(20μm)/ベース剥離PET(50μm))。
実施例2におけるNCFは、表1に示すように、膜成分となるアクリル酸エステル共重合体(品名:テレサンレジンSG−P3、ナガセケムテックス社製)を40質量部、アクリル樹脂(品名:オクゾールEA−0200、大阪有機化学社製)を68質量部、有機過酸化物(品名:パーヘキサV、日油社製)を2質量部、エポキシ樹脂(品名:JER1031S、三菱化学社製)を20質量部、酸無水物としてメチルテトラヒドロ無水フタル酸を10質量部、硬化促進剤(品名:U−CAT−5002、サンアプロ社製)を1質量部、フィラー(品名:アエロジルR202、日本アエロジル社製)を15質量部配合し、アンダーフィルフィルムの樹脂組成物を調製した。これを、剥離処理されたPET(Polyethylene terephthalate)にバーコーターを用いて塗布し、80℃のオーブンで3分間乾燥させ、厚み20μmのアンダーフィルフィルムを作製した(カバー剥離PET(25μm)/アンダーフィルフィルム(20μm)/ベース剥離PET(50μm))。
実施例3におけるNCFは、表1に示すように、膜成分となるアクリル酸エステル共重合体(品名:テレサンレジンSG−P3、ナガセケムテックス社製)を40質量部、アクリル樹脂(品名:オクゾールEA−0200、大阪有機化学社製)を49質量部、有機過酸化物(品名:パーヘキサV、日油社製)を1質量部、エポキシ樹脂(品名:JER1031S、三菱化学社製)を30質量部、酸無水物としてメチルテトラヒドロ無水フタル酸を20質量部、硬化促進剤(品名:U−CAT−5002、サンアプロ社製)を1質量部、フィラー(品名:アエロジルR202、日本アエロジル社製)を15質量部配合し、アンダーフィルフィルムの樹脂組成物を調製した。これを、剥離処理されたPET(Polyethylene terephthalate)にバーコーターを用いて塗布し、80℃のオーブンで3分間乾燥させ、厚み20μmのアンダーフィルフィルムを作製した(カバー剥離PET(25μm)/アンダーフィルフィルム(20μm)/ベース剥離PET(50μm))。
Claims (9)
- 配線板に複数の半導体チップが積層されてなる積層半導体チップの製造方法であって、
母体配線板上で、複数の半導体チップを水平方向に離間させて配置するとともに、第1の熱硬化性接着剤フィルムを介して前記母体配線板上に前記複数の半導体チップを積層する第1の積層工程と、
前記複数の半導体チップを一括して加熱加圧し、前記母体配線板を基準として第1の半導体チップ層を形成する第1の熱圧着工程と、
前記第1の半導体チップ層上で、他の複数の半導体チップを水平方向に離間させて配置するとともに、第2の熱硬化性接着剤フィルムを介して前記第1の半導体チップ層上に前記他の複数の半導体チップを積層する第2の積層工程と、
前記他の複数の半導体チップを一括して加熱加圧し、前記母体配線板を基準として第2の半導体チップ層を形成する第2の熱圧着工程と、
更に、前記第2の積層工程及び前記第2の熱圧着工程を所望の回数、繰り返して前記母体配線板を基準として複数の半導体チップ層を形成した後、母体配線板から個々の積層半導体チップを切り出すダイシング工程とを有する積層半導体チップの製造方法。 - 積層された前記各熱硬化性接着剤フィルムは、前記各半導体チップ層における水平方向に離間した各半導体チップ間を充填する請求項1に記載の積層半導体チップの製造方法。
- 前記第1の積層工程において、
前記第1の熱硬化性接着フィルムを、前記母体配線板上に積層し、
前記母体配線板上に積層された前記第1の熱硬化性接着フィルム上に、前記複数の半導体チップを、前記母体配線板上で水平方向に離間して配置することを特徴とする請求項1または2に記載の積層半導体チップの製造方法。 - 前記第2の積層工程において、
前記第2の熱硬化性接着フィルムを、前記第1の半導体チップ層上に積層し、
前記第1の半導体チップ層上に積層された前記第2の熱硬化性接着フィルム上に、前記他の複数の半導体チップを、前記母体配線板上で水平方向に離間して配置することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1に記載の積層半導体チップの製造方法。 - 前記第1の積層工程において、
前記第1の熱硬化性接着フィルムを、前記母体配線板上に積層し、
前記第1の熱硬化性接着フィルム上に、前記複数の半導体チップを、水平方向に離間して配置し、
前記複数の半導体チップを配置した前記第1の熱硬化性接着フィルムを前記母体配線板上に積層する請求項1乃至4の何れか1に記載の積層半導体チップの製造方法。 - 前記第2の積層工程において、
前記第2の熱硬化性接着フィルムを、前記第1の半導体チップ層上に積層し、
前記第2の熱硬化性接着フィルム上に、前記他の複数の半導体チップを、水平方向に離間して配置し、
前記複数の半導体チップを配置した前記第1の熱硬化性接着フィルムを前記母体配線板上に積層する請求項1乃至5の何れか1に記載の積層半導体チップの製造方法。 - 前記ダイシング工程において、
前記各半導体チップ層における水平方向に離間した半導体チップ間を充填する前記各熱硬化性接着剤フィルム部分を垂直に切断することで個々の積層半導体チップを切り出す請求項2に記載の積層半導体チップの製造方法。 - 母体配線板に、第1の熱硬化性接着剤フィルムを介して複数の半導体チップを、前記母体配線板上で水平方向に離間して配置した第1の半導体チップ層と、
前記第1の半導体チップ層の前記複数の半導体チップ上に、第2の熱硬化性接着剤フィルムを介して他の複数の半導体チップを、前記第1の半導体チップ層上で水平方向に離間して配置した第2の半導体チップ層と、
前記第2の半導体チップ層を、所望の回数だけ繰り返して積層した半導体チップ層とを備え、
積層された前記各熱硬化性接着剤フィルムは、前記各半導体チップ層における水平方向に離間した半導体チップ間を充填する中間基板。 - 前記各半導体チップ層における水平方向に離間した半導体チップ間を充填する前記各熱硬化性接着剤フィルム部分を垂直に切断することで個々の積層半導体チップに分割される請求項8に記載の中間基板。
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