JP2021097058A - 半導体プロセスシート - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の半導体プロセスシートは、粘着力低減型粘着剤層、粘着剤層、及びこれらの間に位置する基材を少なくとも含む積層構造を有する両面粘着シートと、上記両面粘着シートにおける少なくとも一方の粘着面上に剥離可能に密着している熱硬化性樹脂層と、を備える。本発明の半導体プロセスシートの一実施形態について、以下に説明する。
<位置ずれ評価>
熱硬化性樹脂層を備える半導体プロセスシートの粘着剤層面をシリコン板(一般的な未研削ウエハのミラー面側)に貼り合わせ、シリコン板/両面粘着シート/熱硬化性樹脂層の積層体を作製する。上記積層体の熱硬化性樹脂層に、チップ(幅10mm×長さ10mmに個片化されたシリコンチップ;厚み100μm)を、積層体の中心部と、中心部のチップの各辺から70mm離れた4か所に貼り付ける。次いで、必要に応じて、上記積層体を加熱して熱硬化性樹脂層を硬化させる。そして、チップを貼り合わせた面より各チップの座標を求めて、このチップの位置を初期位置とする。その後、封止用シート(200μm)を用いてチップを封止し、150℃で1時間の条件で熱硬化させ、封止硬化物体を得る。この封止硬化物体から[熱硬化性樹脂層/チップ/封止層]を剥離し、熱硬化性樹脂層を研磨により除去して、チップの表面を露出させる。その後、チップ露出面側より各チップの座標を求めて、このチップの位置を封止硬化後位置とする。そして、中心部から離れた4箇所のチップについて、初期位置から封止硬化後位置までチップが動いた距離の平均値を位置ずれ距離とする。
<反り矯正量評価>
シリコン板(一般的な未研削ウエハ)を200μm厚みに#2000仕上げで研削し、研削面側に熱硬化性樹脂層(厚さ40μm)を貼り合わせて、直径300mmの円盤状のシリコン板/熱硬化性樹脂層の積層体を作製する。上記積層体を130℃のオーブンで2時間加熱して、熱硬化性樹脂層を硬化させる。その後、上記積層体を、熱硬化性樹脂層が上面側となる形態で、平面台上に常温で1時間放置する。その後、上記積層体の円盤外周部と、上記平面台上の平坦面との距離を測定し、最も差がある(最も大きい)距離を、反り矯正量とする。
両面粘着シートにおける基材は、両面粘着シートや半導体プロセスシートにおいて支持体として機能する要素である。基材としては、例えば、プラスチック基材(特にプラスチックフィルム)が挙げられる。上記基材は、単層であってもよいし、同種又は異種の基材の積層体であってもよい。
上記粘着力低減型粘着剤層は、粘着力低減型の粘着剤から形成される。上記粘着力低減型粘着剤層としては、例えば、加熱発泡型粘着剤から形成される粘着剤層(加熱発泡型粘着剤層)や、放射線照射によって粘着力が半導体パッケージ製造プロセスにて利用できない程度に低下するタイプ(第1タイプ)の放射線硬化性粘着剤から形成される粘着剤層(放射線硬化性粘着剤層)が挙げられる。上記粘着力低減型粘着剤層においては、粘着力低減型粘着剤を一種のみ使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
上記両面粘着シートが有する、上記粘着力低減型粘着剤層と対となる粘着剤層(例えば粘着剤層13)は、半導体プロセスシートの使用過程において外部からの作用によっては粘着力がほとんど又は全く低減しない粘着剤層(粘着力非低減型粘着剤層)であることが好ましい。上記粘着力低減型粘着剤層は粘着力低減の処理を行うことで(特に、加熱発泡型粘着剤層の場合は加熱により発泡することで)被着体から容易に剥離することが可能であり、一方で粘着力非低減型粘着剤層は加熱による発泡等の粘着力低減を起こさない。このため、このような構成を有する本発明の半導体プロセスシートによれば、両面粘着シートを、加熱により容易に一方の粘着面の被着体のみから剥離することができる。
上記熱硬化性樹脂層は、上述のように、両面粘着シートにおける少なくとも一方の粘着面上に剥離可能に密着している。上記熱硬化性樹脂層の厚さは、例えば1〜300μmである。
本発明の半導体プロセスシートを用いて半導体パッケージを製造することができる。図2〜7は、本発明の半導体プロセスシートの一実施形態である半導体プロセスシートXを用いた半導体パッケージの製造方法の一実施形態を表す。
(熱硬化性樹脂層)
アクリル樹脂(商品名「AC−017」、根上工業株式会社製)100質量部(アクリル樹脂としての配合量)と、エポキシ樹脂E1(商品名「EPICLON HP−4700」、DIC株式会社製)206質量部と、エポキシ樹脂E2(商品名「YSLV−80XY」、日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製)47質量部と、フェノール樹脂(商品名「MEH7851−SS」、明和化成株式会社製)145質量部と、シリカフィラー(商品名「SO−25R」、平均粒径:0.5μm、株式会社アドマテックス製)434質量部と、熱硬化触媒(商品名「TPP−MK」、北興化学工業株式会社製)2質量部とを、メチルエチルケトンに加えて混合し、固形分濃度28質量%の樹脂組成物を得た。
両面粘着シート(商品名「リバアルファNo.3195V」、日東電工株式会社製、[加熱発泡型粘着剤層/プラスチック製基材/粘着力非低減型粘着剤層]の三層構成)の加熱膨張型粘着剤層に実施例1の熱硬化性樹脂層を貼り合わせた。貼り合わせには、ハンドローラーを用いた。以上のようにして、実施例1の半導体プロセスシートを作製した。
熱硬化性樹脂層の作製に用いた各種原料の配合量を表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして実施例2及び3の半導体プロセスシートを作製した。
実施例3の半導体プロセスシート用いることは、実施例3と同じであるが、その使用方法が異なる。具体的には、半導体プロセスシートに、半導体チップを載置させた後に、熱硬化性樹脂層を硬化状態(90%以上の硬化度)に硬化させて、その後に、封止材を使用して、封止させる方法で使用する。なお、熱硬化性樹脂層を硬化状態(硬化度90%以上)に硬化させる条件は、下記の評価方法で示されるとおり、130℃で120分間の加熱条件である。
熱硬化性樹脂層を設けなかったこと以外は、実施例1と同様にして比較例1の半導体プロセスシートを作製した。
熱硬化性樹脂層の作製に用いた各種原料の配合量を表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして比較例2の半導体プロセスシートを作製した。
実施例及び比較例で得られた半導体プロセスシートについて、以下の評価を行った。結果を表に示す。なお、下記評価において、所定の硬化度とは、硬化時間を調整して(10秒〜2時間の範囲で調整して)、熱硬化性樹脂層の剥離力やせん断接着力を所定の値とするための硬化度である。実施例1〜3については実質的未硬化状態の範囲内での硬化(半硬化)を行い、実施例4については実質的硬化状態まで硬化を行った。比較例1及び2については硬化を行わなかった。実施例4の硬化条件は、オーブン温度:130℃で、加熱時間:2時間である。
実施例及び比較例で得られた熱硬化性樹脂層から、幅20mm×長さ100mmのサイズの試験片を切り出した。次に、試験片をその熱硬化性樹脂層が提供する面にてシリコン板(東京化工株式会社販売の未研削ベアーウエハ)のミラー面側に貼り合わせた。また、試験片をその両面粘着シート面が提供する粘着面にて支持体に貼り合わせた。これらの貼り合わせは、2kgのハンドローラーを1往復させる圧着作業によって行った。次に、上記積層体を130℃のオーブンで、所定の硬化度となるように、時間を調整して(10秒〜2時間の範囲で調整して)、熱硬化性樹脂層を硬化させた。そして、引張試験機(商品名「オートグラフAG−X」、株式会社島津製作所製)を使用して、23℃、剥離角度180°、及び引張速度300mm/分の条件で当該試験片について剥離試験を行い、実施例及び比較例の半導体プロセスシートにおける、熱硬化性樹脂層のシリコン板に対する剥離力(第1剥離力)を測定した。なお、実施例4については、試験片と支持体との間で界面剥離が生じ、その剥離力は13.1Nであった。この結果から、実施例4の半導体プロセスシートにおける第1剥離力を、界面剥離が生じた試験片と支持体の剥離力である13.1Nよりも大きい値であると判定した。
実施例及び比較例で得られた半導体プロセスシートから、幅20mm×長さ100mmのサイズの試験片を切り出した。次に、上記積層体を130℃のオーブンで、所定の硬化度となるように、時間を調整して(10秒〜2時間の範囲で調整して)、熱硬化性樹脂層を硬化させた。そして、引張試験機(商品名「オートグラフAG−X」、株式会社島津製作所製)を使用して、23℃、剥離角度180°、及び引張速度300mm/分の条件で当該試験片について、剥離試験を行い、実施例及び比較例の半導体プロセスシートにおける、熱硬化性樹脂層の両面粘着シートに対する剥離力(第2剥離力)を測定した。
実施例及び比較例で得られた熱硬化性樹脂層から、幅20mm×長さ100mmのサイズの試験片を切り出した。次に、試験片をその熱硬化性樹脂層が提供する面にてシリコン板(東京化工株式会社販売の未研削ベアーウエハ)のミラー面側に貼り合わせた。また、試験片をその両面粘着シート面が提供する粘着面にて支持体に貼り合わせた。これらの貼り合わせは、2kgのハンドローラーを1往復させる圧着作業によって行った。次に、150℃で3時間加熱することにより熱硬化性樹脂層を硬化させた。そして、引張試験機(商品名「オートグラフAG−X」、株式会社島津製作所製)を使用して、23℃、剥離角度180°、及び引張速度300mm/分の条件で当該試験片について剥離試験を行った。その結果、試験片と支持体との間で界面剥離が生じ、その剥離力は13.1Nであった。この結果から、実施例及び比較例の半導体プロセスシートにおける、硬化状態の熱硬化性樹脂層のシリコン板に対する剥離力(第3剥離力)を、界面剥離が生じた試験片と支持体の剥離力である13.1Nよりも大きい値であると判定した。
実施例及び比較例で得られた両面粘着シートから、幅20mm×長さ100mmのサイズの試験片を切り出した。次に、試験片をその加熱発泡型粘着剤層が提供する粘着面にてシリコン板(東京化工株式会社販売の未研削ベアーウエハ)のミラー面側に貼り合わせた。この貼り合わせは、2kgのハンドローラーを1往復させる圧着作業によって行った。そして、引張試験機(商品名「オートグラフAG−X」、株式会社島津製作所製)を使用して、23℃、剥離角度180°、及び引張速度300mm/分の条件で当該試験片について剥離試験を行い、実施例及び比較例の半導体プロセスシートにおける両面粘着シートのシリコン板に対する剥離力(第4剥離力)を測定した。
実施例及び比較例で得られた熱硬化性樹脂層から、幅5mm×長さ30mmのサイズの試験片を切り出し、チャック間距離が20mmとなるように試験片をセットし、動的粘弾性測定装置「RSAIII」(TA Instruments社製)を用いて、温度範囲−20〜260℃、昇温速度10℃/分の条件で測定した時の損失正接(tanδ)の最も大きいピーク温度をガラス転移温度として得た。
実施例及び比較例で得られた熱硬化性樹脂層の一方のPETセパレータを剥離し、両面粘着テープをPETセパレータ剥離面側にハンドローラで貼り付け、動的粘弾性測定装置「RSAIII」(TA Instruments社製)の圧縮治具用の25mmΦのパラレルプレートに両面テープ面側を貼り付け、プレートからはみ出した熱硬化性樹脂層と両面粘着テープを切り取り、もう一方のPETセパレータを剥離して、剥離面が上側となるように、装置下側にセットする。次に8mmΦのSUS製プレートを上側にセットし、炉を閉じて40℃になるまで静置し、上部のプレートを下部のプレートに100gの荷重がかかるように1秒間押し付け、その後プレートを上部に上げて引き離した時に上部プレートから熱硬化性樹脂シートが剥離するときの上部プレートに掛かる荷重をタック力とした。
実施例及び比較例で得られた熱硬化性樹脂層から4mgを切り取り、アルミパン(TA Instruments社製)に詰め込み、示差走査熱量計「DSC Q2000」(TA Instruments社製)にセットして、昇温速度10℃/分、温度範囲0℃〜300℃で測定を行い、発熱ピークの立ち上がり温度を反応開始温度とした。
実施例及び比較例で得られた熱硬化性樹脂層から、幅5mm×長さ30mmのサイズの試験片を切り出し、次に、この試験片を130℃のオーブンで、所定の硬化度となるように、時間を調整して(10秒〜2時間の範囲で調整して)、熱硬化性樹脂層を硬化させた。この硬化処理後のチャック間距離が20mmとなるようにセットし、動的粘弾性測定装置「RSAIII」(TA Instruments社製)を用いて、温度範囲−20〜260℃、昇温速度10℃/分の条件で測定した時の25℃での貯蔵弾性率E’を硬化後弾性率として得た。
実施例及び比較例で得られた熱硬化性樹脂層から幅3mm×長さ3mmのサイズの熱硬化性樹脂層を切り出した。また、シリコン板(東京化工株式会社販売の未研削ベアーウエハ、厚さ500μm)から幅10mm×長さ10mmのシリコン板と、さらに、幅3mm×長さ3mmに個片化したシリコンチップとを準備した。そして、切り出した熱硬化性樹脂層と幅3mm×長さ3mmに個片化したシリコンチップとを温度70℃、圧力0.5MPaの条件下で貼り合わせ、熱硬化性樹脂層とシリコンチップとが積層した試験片(幅3mm×長さ3mm)の試験片を作製した。上記試験片を、ホットプレート(70℃)上に静置されたシリコン板(厚さ500μm×幅10mm×幅10mm)上に、熱硬化性樹脂層側の面が接触する形態で貼り合わせ、手で押して圧着させた。次に、この試験片を130℃のオーブンで、所定の硬化度となるように、時間を調整して(10秒〜2時間の範囲で調整して)、熱硬化性樹脂層を硬化させた。このシリコン板/熱硬化性樹脂層/シリコンチップの積層体を、せん断接着力測定装置(商品名「DAGE4000」、Nordson社製)を使用して、温度23℃の条件下で、シリコンチップを、ジグの下面の位置の高さ80μm(シリコン板からの高さ)、速度500μm/sec、移動量500μmの条件でジグを移動させて、せん断接着力(第1せん断接着力)を測定した。
上記第1せん断接着力の測定において準備したシリコン板(厚さ500μm×幅10mm×幅10mm)上に、実施例及び比較例で得られた両面粘着シートを貼り合わせた。そして、上記第1せん断接着力の測定において作製した上記試験片を、上記両面粘着シート上に、熱硬化性樹脂層側の面が接触する形態で貼り合わせ、手で押して圧着させた。次に、この積層体(シリコン板/両面粘着シート/熱硬化性樹脂層/シリコンチップの積層体)を130℃のオーブンで、所定の硬化度となるように、時間を調整して(10秒〜2時間の範囲で調整して)、熱硬化性樹脂層を硬化させた。このシリコン板/両面粘着シート/熱硬化性樹脂層/シリコンチップの積層体を、せん断接着力測定装置(商品名「DAGE4000」、Nordson社製)を使用して、温度23℃の条件下で、シリコンチップを、ジグの下面の位置の高さ80μm(両面粘着シートからの高さ)、速度500μm/sec、移動量500μmの条件でジグを移動させて、せん断接着力(第2せん断接着力)を測定した。
上記第1せん断接着力の測定において作製したシリコン板/熱硬化性樹脂層/シリコンチップの積層体を、150℃で3時間加熱して熱硬化性樹脂層を熱硬化させ、せん断接着力測定装置(商品名「DAGE4000」、Nordson社製)を使用して、温度23℃の条件下で、シリコンチップを、ジグの下面の位置の高さ80μm(シリコン板からの高さ)、速度500μm/sec、移動量500μmの条件でジグを移動させて、せん断接着力(第3せん断接着力)を測定した。
上記第1せん断接着力の測定において準備したシリコン板(厚さ500μm×幅10mm×幅10mm)上に、実施例及び比較例で得られた両面粘着シートを貼り合わせた。そして、上記第1せん断接着力の測定において準備したシリコンチップ(厚さ500μm×幅3mm×幅3mm)を、上記両面粘着シート上に貼り合わせ、手で押して圧着させた。このシリコン板/両面粘着シート/シリコンチップの積層体を、せん断接着力測定装置(商品名「DAGE4000」、Nordson社製)を使用して、温度23℃の条件下で、シリコンチップを、ジグの下面の位置の高さ80μm(両面粘着シートからの高さ)、速度500μm/sec、移動量500μmの条件でジグを移動させて、せん断接着力(第4せん断接着力)を測定した。
実施例及び比較例で得られた半導体プロセスシートの加熱発泡型粘着剤層面を、ラミネーターを用いて円盤状のシリコン板(直径300mm)に貼り合わせ、次いで、シリコン板の外周からはみ出た部分の半導体プロセスシートを切り取り、シリコン板/両面粘着シート/熱硬化性樹脂層の積層体を作製した。上記積層体の熱硬化性樹脂層に、チップ(幅10mm×長さ10mmに個片化されたシリコンチップ;厚み100μm)を、積層体の中心部と、中心部のチップの各辺から70mm離れた4か所に、フリップチップボンダー(商品名「FC3000W」、東レエンジニアリング株式会社製)を用いて、温度23℃(常温)、コレット温度70℃、荷重10Nの条件下で貼り付けた。次いで、上記積層体を130℃のオーブンで、所定の硬化度となるように、時間を調整して(10秒〜2時間の範囲で調整して)、熱硬化性樹脂層を硬化させた。そして、CNC画像測定器(商品名「QUICKVISION PRO」、株式会社ミツトヨ製)を用いて、チップを貼り合わせた面より各チップの座標を求めて、このチップの位置を初期位置とした。その後、封止用シート(商品名「AS−110AB」、日東電工株式会社製、厚さ200μm)を用いて、平行平板プレス(商品名「VACCUM ACE」、ミカドテクノス株式会社製)にて、温度90℃、荷重50kNの条件下でチップを封止し、封止層厚さ200μmの封止体を得た。上記封止体を150℃で1時間の条件で加熱して熱硬化し、封止硬化物体を得た。上記封止硬化物体を180℃に加熱したホットプレート上に載置し、両面粘着シートの加熱発泡型粘着剤層を発泡(熱膨張)させて、シリコン板を剥がし、その後、両面粘着シートを熱硬化性樹脂層から[熱硬化性樹脂層/チップ/封止層]の積層体を剥離し、熱硬化性樹脂層を研磨により除去して、チップの表面を露出させた。その後、上記CNC画像測定器を用いてチップ露出面側より各チップの座標を求めて、このチップの位置を封止硬化後位置とした。そして、中心部から離れた4箇所のチップについて、初期位置から封止硬化後位置までチップが動いた距離の平均値を位置ずれ距離として求めた。
実施例及び比較例で得られた厚さ40μmの熱硬化性樹脂層をラミネーターを用いて円盤状の厚さ200μmに研削したシリコン板(直径300mm)の研削面に貼り合わせ、次いで、シリコン板の外周からはみ出た部分の熱硬化性樹脂層を切り取り、シリコン板/熱硬化性樹脂層の積層体を作製した。上記積層体を130℃のオーブンで2時間加熱して、熱硬化性樹脂層を硬化させた。その後、上記積層体を、熱硬化性樹脂層が上面側となる形態で、平坦な机上に常温で1時間放置した。その後、上記積層体の円盤外周部と、机の平坦面との距離を測定し、最も差がある(最も大きい)距離を、反り矯正量として求めた。
10 両面粘着シート
10a,10b 粘着面
11 基材
12 粘着剤層
13 粘着剤層(粘着力低減型粘着剤層)
20 熱硬化性樹脂層
30’ 封止材
30 封止材部
40 配線構造部
41 外部電極
C 半導体チップ
P パッケージ
Claims (7)
- 粘着力低減型粘着剤層、粘着剤層、及びこれらの間に位置する基材を少なくとも含む積層構造を有する両面粘着シートと、
前記両面粘着シートにおける少なくとも一方の粘着面上に剥離可能に密着している熱硬化性樹脂層と、を備え、
前記熱硬化性樹脂層のガラス転移温度が、半導体素子封止材の成形温度以上又は120℃以上である、半導体プロセスシート。 - 前記熱硬化性樹脂層のタック力が200g以上である、請求項1に記載の半導体プロセスシート。
- 前記熱硬化性樹脂層の硬化開始温度が120〜180℃である、請求項1又は2に記載の半導体プロセスシート。
- 前記両面粘着シートにおいて、前記粘着力低減型粘着剤層が加熱発泡型粘着剤層であり、前記粘着剤層が粘着力非低減型粘着剤層である、請求項1又は2に記載の半導体プロセスシート。
- 少なくとも一部が硬化した状態における前記熱硬化性樹脂層の弾性率が2000Pa以上である請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体プロセスシート。
- 前記熱硬化性樹脂層上に載置された半導体チップを包埋するように封止材を供給し、その後前記封止材を硬化させる封止工程の前に、前記熱硬化性樹脂層を半硬化又は硬化させる用途で用いられる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体プロセスシート。
- 前記熱硬化性樹脂層上に、半導体チップを載置し、前記熱硬化性樹脂層のシリコンに対する、剥離角度180°の条件での剥離試験における剥離力が5N以上となるように熱硬化性樹脂層を半硬化又は硬化させた後に、前記封止工程を行う用途で用いられる、請求項6に記載の半導体プロセスシート。
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