JP2022115581A - 半導体装置及びその製造方法、並びに、熱硬化性樹脂組成物、接着フィルム及びダイシング・ダイボンディング一体型フィルム - Google Patents
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Abstract
【課題】チップ埋込型の半導体装置の製造に有用な熱硬化性樹脂組成物であって、半導体素子(チップ)の埋込性に優れるとともに、ブリードの発生を十分に抑制できる熱硬化性樹脂組成物を提供する。【解決手段】本開示に係る熱硬化性樹脂組成物は、チップ埋込型の半導体装置の製造に使用されるものであり、水酸基当量150g/eq以下の硬化剤を含み且つ120℃における溶融粘度が1000~11500Pa・sである。【選択図】図1
Description
本開示は、半導体装置及びその製造方法、並びに、熱硬化性樹脂組成物、接着フィルム及びダイシング・ダイボンディング一体型フィルムに関する。
携帯電話等のデバイスの多機能化に伴い、半導体素子を多段に積層することによって高容量化したスタックドMCP(Multi Chip Package)が普及している。半導体素子の実装には、フィルム状接着剤が広く用いられている。フィルム状接着剤を使用した多段積層パッケージの一例としてワイヤ埋込型のパッケージが挙げられる。このパッケージは、基板上にワイヤボンド済みの半導体素子に対してフィルム状接着剤を圧着することによって当該半導体素子及びワイヤをフィルム状接着剤に埋め込む工程を経て製造される。
上記スタックドMCP等の半導体装置に求められる重要な特性の一つとして接続信頼性が挙げられる。接続信頼性を向上させるために、耐熱性、耐湿性及び耐リフロー性等の特性を考慮したフィルム状接着剤の開発が行われている。例えば、特許文献1は熱硬化性成分とフィラーとを含有する厚さ10~250μmの接着シートを開示する。特許文献2はエポキシ樹脂とフェノール樹脂とを含む混合物及びアクリル共重合体を含む接着剤組成物を開示する。
半導体装置の接続信頼性は、接着面に空隙(ボイド)を発生させることなく半導体素子を実装できているか否かによっても大きく左右される。このため、空隙を発生させずに半導体素子を圧着できるように高流動なフィルム状接着剤を使用する、又は発生した空隙を半導体素子の封止工程で消失させることができるように溶融粘度の低いフィルム状接着剤を使用するなどの工夫がなされている。例えば、特許文献3には、低粘度且つ低タック強度の接着シートが開示されている。
上記特許文献1及び3の接着シートは、圧着時にワイヤを埋め込むため、高流動化を目的として比較的多量のエポキシ樹脂を含んでいる。このため、半導体装置の製造工程中に発生する熱により熱硬化が進行しやすい。これにより、接着フィルムが高弾性化して、換言すれば、封止時の高温高圧条件でも接着シートが変形しにくくなり、圧着時に形成された空隙が最終的に消失しないことがある。一方、上記特許文献2の接着剤組成物は、弾性率が低いため、封止工程で空隙を消失させることができるものの、粘度が高いことに起因して圧着時におけるワイヤの埋込性が不十分となりやすい。
近年、ワイヤ埋込型の半導体装置の動作の高速化が重要視されている。従来は積層された半導体素子の最上段に、半導体装置の動作を制御するコントローラチップが配置されていた。動作の高速化を実現するため、最下段にコントローラチップを配置した半導体装置のパッケージ技術が開発されている。このようなパッケージの一つの形態として、多段に積層した半導体素子のうち、二段目の半導体素子を圧着する際に比較的分厚い接着フィルム(フィルム状接着剤)を使用し、当該接着フィルムの内部にコントローラチップを埋め込むパッケージが注目を集めている(例えば、上記特許文献1参照)。このような用途に使用される接着フィルムは、FOD(Film Over Die)と称され、コントローラチップ及びこれと回路パターンとを接続するワイヤ、並びに、基板表面の凹凸起因の段差を埋め込むことのできる高い流動性が求められる。特許文献1及び3の接着シートのような高流動の接着シートを使用することで、この課題を解決できる。
しかし、特許文献1及び3に記載の接着シートは硬化前に高い流動性を発現させる一方で、半導体素子(チップ)の小サイズ化が進展するに伴い、半導体パッケージの製造過程の熱圧着工程において、単位面積当たりの押圧力が過度に大きくなる傾向にある。これにより、接着フィルムを構成する接着剤組成物が半導体素子からはみ出す現象(以下、「ブリード」という。)が生じたり、接着フィルムが過度に潰れて電気不良を招来したりする恐れがある。特に、チップ埋込型の半導体パッケージの製造使用される接着フィルムの埋込性の向上のため、熱圧着工程での流動性を高めると、ブリードが顕著となる。例えば、はみ出した接着剤組成物が半導体素子の上面にまではい上がることもあり、それが電気不良又はワイヤボンディング不良の原因になり得る。つまり、従来の接着フィルムは、チップ埋込型のパッケージの製造過程において、半導体素子に対する優れた埋込性とブリードの抑制とを必ずしも十分に両立することができず、この点において改善の余地があった。
本開示は、チップ埋込型の半導体装置の製造に有用な熱硬化性樹脂組成物であって、半導体素子の埋込性に優れるとともに、ブリードの発生を十分に抑制できる熱硬化性樹脂組成物を提供する。本開示は、優れた接続信頼性を有する半導体装置及びその製造方法、並びに、上記熱硬化性樹脂組成物を用いた接着フィルム及びダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを提供する。
本発明者らは、上記課題の解決のため、半導体装置の製造に使用する熱硬化性樹脂組成物の樹脂の選定と物性の調整について鋭意研究を重ねた。そして、本発明者らは、水酸基当量150g/eq以下の硬化剤を使用することによって高架橋密度の樹脂とする一方、熱硬化性樹脂組成物の溶融粘度を調整することで優れた埋込性を有し且つブリードを十分に抑制できることを見出した。
本開示に係る半導体装置の製造方法は、(A)基板と、基板上に設置された第1の半導体素子とを備える部材を準備する工程と、(B)熱硬化性樹脂組成物からなる接着剤片と、第2の半導体素子とを含む積層体である接着剤片付き半導体素子を準備する工程と、(C)第1の半導体素子が接着剤片に埋め込まれるように、基板に対して接着剤片付き半導体素子を圧着する工程と、(D)加熱によって接着剤片を硬化させる工程とを含み、上記熱硬化性樹脂組成物は、水酸基当量150g/eq以下の硬化剤を含み且つ120℃における溶融粘度が1000~11500Pa・sである。
熱硬化性樹脂組成物からなる接着剤片が水酸基当量150g/eq以下の硬化剤を含んでいることで、上述のとおり、高架橋密度の樹脂とすることができ、ブリードを抑制することができる。他方、120℃における溶融粘度が1000~11500Pa・sであることで、優れた埋込性を確保することができる。熱硬化性樹脂組成物の溶融粘度は、熱硬化性樹脂組成物を構成する成分の配合比率を調整することによって上記範囲内にすることができる。なお、本発明者らの検討によると、熱硬化性樹脂組成物の溶融粘度は、埋込性及びブリード抑制の両方に影響を与える因子であるのに対し、硬化剤の水酸基当量は主にブリード抑制に影響を与える因子である。
本開示に係る半導体装置は、基板と、基板上に設置された第1の半導体素子と、基板における第1の半導体素子が配置された領域を覆うように配置されており、第1の半導体素子を封止している接着剤片の硬化物と、接着剤片の硬化物における基板の側とは反対側の表面を覆うように配置されており、平面視において第1の半導体素子よりも大きい面積を有する第2の半導体素子とを備え、上記接着剤片は、水酸基当量150g/eq以下の硬化剤を含み且つ120℃における溶融粘度が1000~11500Pa・sである熱硬化性樹脂組成物からなる。
上記半導体装置は、第1の半導体素子(例えば、コントローラチップ)が熱硬化性樹脂組成物の硬化物に埋め込まれた態様であり、動作の高速化が可能である。第1の半導体素子の埋込みに、120℃における溶融粘度が1000~11500Pa・sである接着剤片が使用されていることで、基板又は第1の半導体素子との界面における空隙が十分に少ないとともに、基板の汚染及びブリードの問題の発生も十分に抑制されるため、基板と第1の半導体素子との優れた接続信頼性を達成できる。
本開示における熱硬化性樹脂組成物は、120℃における溶融粘度の調整の観点から、分子量10万~100万の高分子量成分(例えば、アクリルゴム)を含んでもよい。熱硬化性樹脂組成物に含まれる樹脂成分の質量100質量部に対する高分子量成分の含有量は、例えば、25~45質量部である。高分子量成分の含有量が25質量部以上であることで、ブリードをより高度に抑制しやすく、他方、45質量部以下であることで、より優れた埋込性を達成しやすい。なお、高分子量成分の分子量は重量平均分子量を意味する。重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定し、標準ポリスチレンによる検量線を用いて換算した値を意味する。
上記熱硬化性樹脂組成物は無機フィラーを含んでもよい。熱硬化性樹脂組成物の全質量基準で、無機フィラーの含有量は、5~50質量%である。無機フィラーの含有量が5質量%以上であることで、ブリードをより高度に抑制しやすく、他方、50質量%以下であることで、より優れた埋込性を達成しやすい。
本開示に係る接着フィルムは、チップ埋込型の半導体装置の製造に使用されるものであり、上記熱硬化性樹脂組成物からなる。本開示に係るダイシング・ダイボンディング一体型フィルムは、粘着層と、上記接着フィルムとを備える。
本開示によれば、チップ埋込型の半導体装置の製造に有用な熱硬化性樹脂組成物であって、半導体素子の埋込性に優れるとともに、ブリードの発生を十分に抑制できる熱硬化性樹脂組成物が提供される。すなわち、この熱硬化性樹脂組成物は、半導体素子(例えば、コントローラチップ)の優れた埋込性を有するとともに、埋め込み時の周辺回路の汚染及び樹脂の過剰な流動に起因する問題を十分に抑制できる。また、本開示によれば、優れた接続信頼性を有する半導体装置及びその製造方法、並びに、上記熱硬化性樹脂組成物を用いた接着フィルム及びダイシング・ダイボンディング一体型フィルムが提供される。
以下、図面を参照しつつ、本開示の実施形態について詳細に説明する。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。なお、本明細書において、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸又はメタクリル酸を意味し、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート又はそれに対応するメタクリレートを意味する。「A又はB」とは、AとBのどちらか一方を含んでいればよく、両方とも含んでいてもよい。
本明細書において「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。また、本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、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作用が達成されれば、本用語に含まれる。また、「~」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。
本明細書において組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。また、例示材料は特に断らない限り単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、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。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
[半導体装置]
図1は本実施形態に係る半導体装置を模式的に示す断面図である。この図に示す半導体装置100は、基板10と、基板10の表面上に配置された第1の半導体素子Waと、第1の半導体素子Waを封止している接着剤片の硬化物20と、第1の半導体素子Waの上方に配置された第2の半導体素子Wbと、第2の半導体素子Wbを封止している封止層40とを備える。
図1は本実施形態に係る半導体装置を模式的に示す断面図である。この図に示す半導体装置100は、基板10と、基板10の表面上に配置された第1の半導体素子Waと、第1の半導体素子Waを封止している接着剤片の硬化物20と、第1の半導体素子Waの上方に配置された第2の半導体素子Wbと、第2の半導体素子Wbを封止している封止層40とを備える。
基板10は、表面に回路パターン10a,10bを有する。半導体装置100の反りを抑制する観点から、基板10の厚さは、例えば、90~180μmであり、90~140μmであってもよい。なお、基板10は有機基板であっても、リードフレーム等の金属基板であってもよい。
本実施形態において、第1の半導体素子Waは半導体装置100を駆動するためのコントローラチップである。第1の半導体素子Waは、回路パターン10a上に接着剤15を介して接着されており、また、第1のワイヤ11を介して回路パターン10bに接続されている。平面視における第1の半導体素子Waの形状は、例えば矩形(正方形又は長方形)である。第1の半導体素子Waの一辺の長さは、例えば、5mm以下であり、2~4mm又は1~4mmであってもよい。第1の半導体素子Waの厚さは、例えば、10~150μmであり、20~100μmであってもよい。
平面視において、第2の半導体素子Wbは、第1の半導体素子Waよりも大きい面積を有する。第2の半導体素子Wbは、第1の半導体素子Waの全体と回路パターン10bの一部とが覆われるように接着剤片の硬化物20を介して基板10上に搭載されている。平面視における第2の半導体素子Wbの形状は、例えば矩形(正方形又は長方形)である。第2の半導体素子Wbの一辺の長さは、例えば、20mm以下であり、4~20mm又は4~12mmであってもよい。第2の半導体素子Wbの厚さは、例えば、10~170μmであり、20~120μmであってもよい。第2の半導体素子Wbは、第2のワイヤ12を介して回路パターン10bに接続されるとともに封止層40により封止されている。
接着剤片の硬化物20は接着剤片20P(図2参照)が硬化したものである。なお、図2に示すとおり、接着剤片20Pと第2の半導体素子Wbは実質的に同じサイズである。図2に示す接着剤片付き半導体素子30は、接着剤片20Pと第2の半導体素子Wbとからなる。接着剤片付き半導体素子30は、後述のとおり、ダイシング工程及びピックアップ工程を経ることによって作製される(図7参照)。
[半導体装置の製造方法]
半導体装置100の製造方法について説明する。まず、図3に示す構造体50(部材)を作製する。すなわち、基板10の表面上に接着剤15を介して第1の半導体素子Waを設置する。その後、第1の半導体素子Waと回路パターン10bとを第1のワイヤ11で電気的に接続する。
半導体装置100の製造方法について説明する。まず、図3に示す構造体50(部材)を作製する。すなわち、基板10の表面上に接着剤15を介して第1の半導体素子Waを設置する。その後、第1の半導体素子Waと回路パターン10bとを第1のワイヤ11で電気的に接続する。
次に、図4に示すように、別途準備した接着剤片付き半導体素子30の接着剤片20Pを基板10に対して押圧する。これによって、第1の半導体素子Wa及び第1のワイヤ11を接着剤片20Pに埋め込む。接着剤片20Pの厚さは、第1の半導体素子Waの厚さ等に応じて適宜設定すればよく、例えば、20~200μmの範囲であればよく、30~200μm又は40~150μmであってもよい。接着剤片20Pの厚さを上記範囲とすることで、第1の半導体素子Waと第2の半導体素子Wbの間隔(図5における距離G)を十分に確保することができる。距離Gは、例えば50μm以上であることが好ましく、50~75μm又は50~80μmであってもよい。
接着剤片20Pの基板10に対する圧着は、例えば、80~180℃、0.01~0.50MPaの条件で、0.5~3.0秒間にわたって実施することが好ましい。
次に、加熱によって接着剤片20Pを硬化させる。この硬化処理は、例えば、60~175℃、0.01~1.0MPaの条件で、5分間以上にわたって実施することが好ましい。これにより、接着剤片20Pの硬化物20で第1の半導体素子Waが封止される(図6参照)。接着剤片20Pの硬化処理は、ボイドの低減の観点から、加圧雰囲気下で実施してもよい。第2の半導体素子Wbと回路パターン10bとを第2のワイヤ12で電気的に接続した後、封止層40によって第2の半導体素子Wbを封止することによって半導体装置100が完成する(図1参照)。
[接着剤片付き半導体素子の作製方法]
図7(a)~図7(e)を参照しながら、図2に示す接着剤片付き半導体素子30の作製方法の一例について説明する。まず、ダイシング・ダイボンディング一体型フィルム8(以下、場合により「フィルム8」という。)を所定の装置(不図示)に配置する。フィルム8は、基材層1と粘着層2と接着層20Aとをこの順序で備える。基材層1は、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム)である。半導体ウェハWは、例えば、厚さ10~100μmの薄型半導体ウェハである。半導体ウェハWは、単結晶シリコンであってもよいし、多結晶シリコン、各種セラミック、ガリウム砒素等の化合物半導体であってもよい。
図7(a)~図7(e)を参照しながら、図2に示す接着剤片付き半導体素子30の作製方法の一例について説明する。まず、ダイシング・ダイボンディング一体型フィルム8(以下、場合により「フィルム8」という。)を所定の装置(不図示)に配置する。フィルム8は、基材層1と粘着層2と接着層20Aとをこの順序で備える。基材層1は、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム)である。半導体ウェハWは、例えば、厚さ10~100μmの薄型半導体ウェハである。半導体ウェハWは、単結晶シリコンであってもよいし、多結晶シリコン、各種セラミック、ガリウム砒素等の化合物半導体であってもよい。
図7(a)及び図7(b)に示すように、半導体ウェハWの一方の面に接着層20Aが接するようにフィルム8を貼り付ける。この工程は、好ましくは50~100℃、より好ましくは60~80℃の温度条件下で実施する。温度が50℃以上であると、半導体ウェハWを接着層20Aとの良好な密着性を得ることができ、100℃以下であると、この工程において接着層20Aが過度に流動することが抑制される。
図7(c)に示すように、半導体ウェハW、粘着層2及び接着層20Aをダイシングする。これにより、半導体ウェハWが個片化されて半導体素子Wbとなる。接着層20Aも個片化されて接着剤片20Pとなる。ダイシング方法としては、回転刃又はレーザを用いる方法が挙げられる。なお、半導体ウェハWのダイシングに先立って半導体ウェハWを研削することによって薄膜化してもよい。
次に、粘着層2が例えばUV硬化型である場合、図7(d)に示すように、粘着層2に対して紫外線を照射することにより粘着層2を硬化させ、粘着層2と接着剤片20Pとの間の粘着力を低下させる。紫外線照射後、図7(e)に示されるように、常温又は冷却条件下において基材層1をエキスパンドすることによって半導体素子Wbを互いに離間させつつ、ニードル42で突き上げることによって粘着層2から接着剤片付き半導体素子30の接着剤片20Pを剥離させるとともに、接着剤片付き半導体素子30を吸引コレット44で吸引してピックアップする。
[熱硬化性樹脂組成物]
接着剤片20Pを構成する熱硬化性樹脂組成物について説明する。なお、接着剤片20Pは接着層20A(接着フィルム)を個片化したものであり、両者は同じ熱硬化性樹脂組成物からなる。この熱硬化性樹脂組成物は、例えば、半硬化(Bステージ)状態を経て、その後の硬化処理によって完全硬化物(Cステージ)状態となり得るものである。
接着剤片20Pを構成する熱硬化性樹脂組成物について説明する。なお、接着剤片20Pは接着層20A(接着フィルム)を個片化したものであり、両者は同じ熱硬化性樹脂組成物からなる。この熱硬化性樹脂組成物は、例えば、半硬化(Bステージ)状態を経て、その後の硬化処理によって完全硬化物(Cステージ)状態となり得るものである。
熱硬化性樹脂組成物は以下の成分を含むことが好ましい。
(a)熱硬化性樹脂(以下、単に「(a)成分」という場合がある。)
(b)高分子量成分(以下、単に「(b)成分」という場合がある。)
(c)無機フィラー(以下、単に「(c)成分」という場合がある。)
なお、本実施形態においては、(a)熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂を含む場合、エポキシ樹脂(以下、単に「(a1)成分」という場合がある。)が「低分子量成分」に該当する。この場合、(a)熱硬化性樹脂は、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。
(a)熱硬化性樹脂(以下、単に「(a)成分」という場合がある。)
(b)高分子量成分(以下、単に「(b)成分」という場合がある。)
(c)無機フィラー(以下、単に「(c)成分」という場合がある。)
なお、本実施形態においては、(a)熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂を含む場合、エポキシ樹脂(以下、単に「(a1)成分」という場合がある。)が「低分子量成分」に該当する。この場合、(a)熱硬化性樹脂は、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。
熱硬化性樹脂組成物は以下の成分を更に含んでもよい。
(d)カップリング剤(以下、単に「(d)成分」という場合がある。)
(e)硬化促進剤(以下、単に「(e)成分」という場合がある。)
(d)カップリング剤(以下、単に「(d)成分」という場合がある。)
(e)硬化促進剤(以下、単に「(e)成分」という場合がある。)
上記熱硬化性樹脂組成物は、分子量10~1000の低分子量成分((a1)成分)と、分子量10万~100万の高分子量成分((b)成分)との両方を含むことが好ましい。これらの成分を併用することで、低分子量成分が優れた埋込性に寄与し、他方、高分子量成分が過剰な流動に起因する問題、例えばブリードの抑制に寄与する。なお、低分子量成分の分子量は分子式から求められる分子量を意味する。
低分子量成分の含有量M1は、熱硬化性樹脂組成物に含まれる樹脂成分の質量100質量部に対して20~45質量部であることが好ましく、21~40質量部であることがより好ましい。低分子量成分の含有量M1が20質量部以上であることで、優れた埋込性を達成しやすく、他方、45質量部以下であることで、優れたピックアップ性を達成しやすいという効果が奏される。低分子量成分の軟化点は50℃以下であることが好ましく、例えば、10~30℃であってもよい。なお、本明細書において「軟化点」とは、JIS K7234-1986に準拠し、環球法によって測定される値を意味する。
高分子量成分の含有量M2は、熱硬化性樹脂組成物に含まれる樹脂成分の質量100質量部に対して25~45質量部であることが好ましく、30~43質量部であることがより好ましい。高分子量成分の含有量M2が25質量部以上であることで、過剰な流動に起因する問題(ブリード、基板の汚染、ヒケ及び反り等)を抑制しやすく、他方、45質量部以下であることで、優れた埋込性を達成しやすいという効果が奏される。より一層優れた埋込性を達成する観点から、高分子量成分の含有量M2の上限値は、42質量部、40質量部又は39質量部であってもよい。高分子量成分の軟化点は50℃超100℃以下であることが好ましい。
熱硬化性樹脂組成物に含まれる樹脂成分の質量100質量部に対し、低分子量成分と高分子量成分の合計量(M1+M2)は50~80質量部であることが好ましく、51~76質量部であることがより好ましい。この合計量が50質量部以上であることで、これらの成分を併用したことの効果が十分に発揮される傾向にあり、他方、80質量部以下であることで、優れたピックアップ性を達成しやすいという効果が奏される。なお、熱硬化性樹脂組成物に含まれる樹脂成分であって、低分子量成分及び高分子量成分以外のものとしては、主に、分子量が1001~9万9000の熱硬化性樹脂等が挙げられる。
熱硬化性樹脂組成物の120℃における溶融粘度は、接続信頼性の観点から、1000~11500Pa・sである。この溶融粘度が1000Pa・s以上であることで、圧着処理時等における基板10の汚染及びブリードの問題の発生を十分に抑制する傾向にある。熱硬化性樹脂組成物の120℃における溶融粘度が11500Pa・s以下であることで、優れた埋込性を達成でき、具体的には、基板10又は第1の半導体素子Waとの界面における空隙を十分に少なくできる傾向にある。この溶融粘度は、好ましくは2000~11000Pa・sであり、より好ましくは3000~10000Pa・sであり、更に好ましくは4000~9000Pa・sである。なお、溶融粘度は、ARES(TA Instruments社製)を用いてフィルム状に成形した熱硬化性樹脂組成物に5%の歪みを与えながら5℃/分の昇温速度で昇温させながら測定した場合の測定値を意味する。
熱硬化性樹脂組成物の80℃における溶融粘度は、接続信頼性の観点から、3500~12500Pa・sであることが好ましい。この溶融粘度が3500Pa・s以上であることで、圧着処理時等における基板10の汚染及びブリードの問題の発生を十分に抑制することができる。他方、この溶融粘度が12500Pa・s以下であることで、優れた埋込性を達成でき、具体的には、基板10又は第1の半導体素子Waとの界面における空隙を十分に少なくできる。この溶融粘度は、好ましくは5500~10500Pa・sである。なお、120℃及び80℃における熱硬化性樹脂組成物の溶融粘度は、高分子量成分の含有量を少なくすると低下する傾向にあり、また、無機フィラーの含有量を少なくすると低下する傾向にある。
<(a)熱硬化性樹脂>
(a1)成分は、分子内にエポキシ基を有するものであれば、特に制限なく用いることができる。(a1)成分としては、例えば、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、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールFノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格含有エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリアジン骨格含有エポキシ樹脂、フルオレン骨格含有エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、多官能フェノール類、アントラセン等の多環芳香族類のジグリシジルエーテル化合物などが挙げられる。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、(a1)成分は、耐熱性の観点から、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、又はビスフェノールA型エポキシ樹脂であってもよい。
(a1)成分は、分子内にエポキシ基を有するものであれば、特に制限なく用いることができる。(a1)成分としては、例えば、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、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールFノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格含有エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリアジン骨格含有エポキシ樹脂、フルオレン骨格含有エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、多官能フェノール類、アントラセン等の多環芳香族類のジグリシジルエーテル化合物などが挙げられる。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、(a1)成分は、耐熱性の観点から、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、又はビスフェノールA型エポキシ樹脂であってもよい。
(a1)成分のエポキシ当量は、90~300g/eq、110~290g/eq、又は130~280g/eqであってよい。(a1)成分のエポキシ当量がこのような範囲にあると、接着フィルムのバルク強度を維持しつつ、流動性を確保することができる傾向にある。ここでいう「エポキシ当量」は、JIS K7236-2009に準拠し、電位差滴定法によって測定される値を意味する。
(a1)成分の含有量は、(a)成分、(b)成分、及び(c)成分の総質量100質量部に対して、5~50質量部、10~40質量部、又は20~30質量部であってよい。(a1)成分の含有量が5質量部以上であると、接着フィルムの埋込性がより良好となる傾向にある。(a1)成分の含有量が50質量部以下であると、ブリードの発生をより抑制できる傾向にある。
(a2)成分は、分子内にフェノール性水酸基を有する硬化剤である。(a2)成分の水酸基当量は、150g/eq以下であり、例えば、50~150g/eq、60~140g/eq又は70~130g/eqであってもよい。(a2)成分の水酸基当量が150g/eq以下であることで、熱硬化性樹脂組成物の架橋密度を十分に高くすることができ、これにより、溶融粘度が比較的高くでもブリードの発生を十分に抑制することができる。他方、(a2)成分の水酸基当量が50g/eq以上であることで、熱硬化性樹脂組成物の接着力をより高く維持することができる傾向にある。(a2)成分の軟化点は、50~140℃、55~130℃、又は60~125℃であってよい。ここでいう「水酸基当量」は、JIS K0070に記載の中和滴定法によって測定できるものを意味する。
(a2)成分としては、例えば、フェノール、クレゾール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、フェニルフェノール、アミノフェノール等のフェノール類及び/又はα-ナフトール、β-ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類とホルムアルデヒド等のアルデヒド基を有する化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック型フェノール樹脂、アリル化ビスフェノールA、アリル化ビスフェノールF、アリル化ナフタレンジオール、フェノールノボラック、フェノール等のフェノール類及び/又はナフトール類とジメトキシパラキシレン又はビス(メトキシメチル)ビフェニルから合成されるフェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂などが挙げられる。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、(a2)成分は、吸湿性及び耐熱性の観点から、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、又はノボラック型フェノール樹脂であってもよい。
(a2)成分の含有量は、(a)成分、(b)成分、及び(c)成分の総質量100質量部に対して、5~50質量部、10~40質量部又は20~30質量部であってよい。(a2)成分の含有量が5質量部以上であると、より良好な硬化性が得られる傾向にある。(a2)成分の含有量が50質量部以下であると、埋込性がより良好になる傾向にある。
(a1)成分のエポキシ当量と(a2)成分の水酸基当量との比((a1)成分のエポキシ当量/(a2)成分の水酸基当量)は、硬化性の観点から、0.30/0.70~0.70/0.30、0.35/0.65~0.65/0.35、0.40/0.60~0.60/0.40、又は0.45/0.55~0.55/0.45であってよい。当該当量比が0.30/0.70以上であると、より充分な硬化性が得られる傾向にある。当該当量比が0.70/0.30以下であると、粘度が高くなり過ぎることを防ぐことができ、より充分な流動性を得ることができる。
<(b)高分子量成分>
(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。
(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。
(b)成分は、流動性の観点から、アクリル樹脂を含んでいてもよい。ここで、アクリル樹脂とは、(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位を含むポリマーを意味する。アクリル樹脂は、構成単位として、エポキシ基、アルコール性又はフェノール性水酸基、カルボキシル基等の架橋性官能基を有する(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位を含むポリマーであることが好ましい。また、アクリル樹脂は、(メタ)アクリル酸エステルとアクリルニトリルとの共重合体等のアクリルゴムであってもよい。
アクリル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、-50~50℃又は-30~30℃であってよい。アクリル樹脂のTgが-50℃以上であると、接着剤組成物の柔軟性が高くなり過ぎることを防ぐことができる傾向にある。これにより、ウェハダイシング時に接着フィルムを切断し易くなり、バリの発生を防ぐことが可能となる。アクリル樹脂のTgが50℃以下であると、接着剤組成物の柔軟性の低下を抑えることができる傾向にある。これにより、接着フィルムをウェハに貼り付ける際に、ボイドを充分に埋め込み易くなる傾向にある。また、ウェハの密着性の低下によるダイシング時のチッピングを防ぐことが可能となる。ここで、ガラス転移温度(Tg)は、DSC(熱示差走査熱量計)(例えば、株式会社リガク製「Thermo Plus 2」)を用いて測定した値を意味する。
アクリル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、10万~300万又は50万~200万であってよい。アクリル樹脂のMwがこのような範囲にあると、フィルム形成性、フィルム状における強度、可撓性、タック性等を適切に制御することができるとともに、リフロー性に優れ、埋込性を向上することができる。ここで、Mwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定し、標準ポリスチレンによる検量線を用いて換算した値を意味する。
アクリル樹脂の市販品としては、例えば、SG-70L、SG-708-6、WS-023 EK30、SG-280 EK23、SG-P3(いずれもナガセケムテックス株式会社製)が挙げられる。
(b)成分の含有量は、(a)成分、(b)成分、及び(c)成分の総質量100質量部に対して、5~70質量部、10~50質量部、又は15~30質量部であってよい。(b)成分の含有量が5質量部以上であると、成形時の流動性の制御及び高温での取り扱い性をより一層良好にすることができる。(b)成分の含有量が70質量部以下であると、埋込性をより一層良好にすることができる。
<(c)無機フィラー>
(c)成分としては、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、樹脂との相溶性の観点から、シリカであってもよい。
(c)成分としては、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、樹脂との相溶性の観点から、シリカであってもよい。
(c)成分の平均粒径は、接着性の向上の観点から、0.005~1μm又は0.05~0.5μmであってよい。ここで、平均粒径は、BET比表面積から換算することによって求められる値を意味する。
(c)成分の含有量は、(a)成分、(b)成分、及び(c)成分の総質量100質量部に対して、5~50質量部、15~45質量部、又は25~39質量部であってよい。(c)成分の含有量が5質量部以上であると、接着フィルムの流動性がより向上する傾向にある。(c)成分の含有量が50質量部以下であると、接着フィルムのダイシング性がより良好となる傾向にある。
<(d)カップリング剤>
(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。
(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。
(d)成分の含有量は、(a)成分、(b)成分、及び(c)成分の総質量100質量部に対して、0.01~5質量部であってよい。
<(e)硬化促進剤>
(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。
(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。
イミダゾール類としては、例えば、2-メチルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-メチルイミダゾール等が挙げられる。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)成分の含有量は、(a)成分、(b)成分、及び(c)成分の総質量100質量部に対して、0.01~1質量部であってよい。
[ダイシング・ダイボンディング一体型フィルム及びその製造方法]
図7(a)に示すダイシング・ダイボンディング一体型フィルム8及びその製造方法について説明する。フィルム8の製造方法は、溶剤を含有する接着剤組成物のワニスを基材フィルム(不図示)上に塗布する工程と、塗布されたワニスを50~150℃で加熱乾燥することによって接着層20Aを形成する工程とを含む。
図7(a)に示すダイシング・ダイボンディング一体型フィルム8及びその製造方法について説明する。フィルム8の製造方法は、溶剤を含有する接着剤組成物のワニスを基材フィルム(不図示)上に塗布する工程と、塗布されたワニスを50~150℃で加熱乾燥することによって接着層20Aを形成する工程とを含む。
接着剤組成物のワニスは、例えば、(a)~(c)成分、必要に応じて(d)成分及び(e)成分を、溶剤中で混合又は混練することによって調製することができる。混合又は混練は、通常の撹拌機、らいかい機、三本ロール、ボールミル等の分散機を用い、これらを適宜組み合わせて行うことができる。
ワニスを作製するための溶剤は、上記各成分を均一に溶解、混練又は分散できるものであれば制限はなく、従来公知のものを使用することができる。このような溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Nメチルピロリドン、トルエン、キシレン等が挙げられる。乾燥速度が速く、価格が安い点でメチルエチルケトン、シクロヘキサノン等を使用することが好ましい。
基材フィルムとしては、特に制限はなく、例えば、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム(OPPフィルム等)、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリメチルペンテンフィルム等が挙げられる。
基材フィルムにワニスを塗布する方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、ナイフコート法、ロールコート法、スプレーコート法、グラビアコート法、バーコート法、カーテンコート法等が挙げられる。加熱乾燥の条件は、使用した溶剤が充分に揮散する条件であれば特に制限はないが、例えば、50~150℃で、1~30分間加熱して行うことができる。加熱乾燥は、50~150℃の範囲内の温度で段階的に昇温させて行ってもよい。ワニスに含まれる溶剤を加熱乾燥によって揮発させることによって基材フィルムと、接着層20Aとの積層フィルムを得ることができる。
上記のようにして得た積層フィルムと、ダイシングテープ(基材層1と粘着層2の積層体)とを貼り合わせることによってフィルム8を得ることができる。基材層1としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリイミドフィルム等のプラスチックフィルム等が挙げられる。また、基材層1は、必要に応じて、プライマー塗布、UV処理、コロナ放電処理、研磨処理、エッチング処理等の表面処理が行われていてもよい。粘着層2は、UV硬化型であってもよいし、感圧型であってもよい。フィルム8は、粘着層2を覆う保護フィルム(不図示)を更に備えたものであってもよい。
以上、本開示の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、二つの半導体素子Wa,Wbが積層された態様のパッケージを例示したが、第2の半導体素子Wbの上方に第3の半導体素子が積層されていてもよいし、その上方に更に一つ又は複数の半導体素子が積層されていてもよい。
以下、実施例を挙げて本開示についてより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(実施例1~5及び比較例1~3)
表1及び表2に示す成分を含むワニス(計8種類)を次のようにして調製した。すなわち、エポキシ樹脂と、フェノール樹脂と、無機フィラーとを含む組成物にシクロヘキサノンを加えて撹拌した。これに、アクリルゴムを加えて撹拌した後、カップリング剤と硬化促進剤とを更に加え、各成分が十分に均一になるまで撹拌することによってワニスを得た。
表1及び表2に示す成分を含むワニス(計8種類)を次のようにして調製した。すなわち、エポキシ樹脂と、フェノール樹脂と、無機フィラーとを含む組成物にシクロヘキサノンを加えて撹拌した。これに、アクリルゴムを加えて撹拌した後、カップリング剤と硬化促進剤とを更に加え、各成分が十分に均一になるまで撹拌することによってワニスを得た。
表1及び表2に記載の成分は以下のとおりである。
(エポキシ樹脂)
・YDF-8170C(商品名、新日鉄住金化学株式会社製、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量:159g/eq、常温で液体)
・N-500P-10(商品名、DIC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:204g/eq、軟化点:75~85℃)
(フェノール樹脂)
・PSM-4326(商品名、群栄化学工業株式会社製、フェノールノボラック型フェノール樹脂、水酸基当量:105g/eq、軟化点:120℃)
・MEH-7800M(商品名、明和化学株式会社製、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:80℃)
(アクリルゴム)
SG-P3溶剤変更品(SG-P3(商品名)の溶剤をシクロヘキサノンに変更したもの、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℃)
(無機フィラー)
・SC2050-HLG(商品名):アドマテックス(株)製、シリカフィラー分散液、平均粒径0.50μm
(硬化促進剤)
・キュアゾール2PZ-CN(商品名):四国化成工業(株)製、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール
(エポキシ樹脂)
・YDF-8170C(商品名、新日鉄住金化学株式会社製、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量:159g/eq、常温で液体)
・N-500P-10(商品名、DIC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:204g/eq、軟化点:75~85℃)
(フェノール樹脂)
・PSM-4326(商品名、群栄化学工業株式会社製、フェノールノボラック型フェノール樹脂、水酸基当量:105g/eq、軟化点:120℃)
・MEH-7800M(商品名、明和化学株式会社製、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:80℃)
(アクリルゴム)
SG-P3溶剤変更品(SG-P3(商品名)の溶剤をシクロヘキサノンに変更したもの、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℃)
(無機フィラー)
・SC2050-HLG(商品名):アドマテックス(株)製、シリカフィラー分散液、平均粒径0.50μm
(硬化促進剤)
・キュアゾール2PZ-CN(商品名):四国化成工業(株)製、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール
上記成分を含むワニスを100メッシュのフィルターでろ過し、真空脱泡した。真空脱泡後のワニスを、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(厚さ38μm)上に塗布した。塗布したワニスを、90℃で5分間、続いて140℃で5分間の二段階で加熱乾燥した。こうして、基材フィルムとしてのPETフィルムと、Bステージ状態にある接着フィルム(厚さ60μm)とを備えた接着シートを得た。
<接着フィルムの溶融粘度の測定>
接着フィルムの100℃及び120℃における溶融粘度は次の方法で測定した。すなわち、厚さ60μmの接着フィルムを五枚積層することによって厚さを300μmとし、これを10mm×10mmのサイズに打ち抜くことによって測定用の試料を得た。動的粘弾性装置ARES(TA Instruments社製)に直径8mmの円形アルミプレート治具をセットし、更にここに上記試料をセットした。その後、35℃で5%の歪みを与えながら5℃/分の昇温速度で130℃まで昇温させながら測定し、80℃及び120℃のときの溶融粘度の値を記録した。表1及び表2に結果を示す。
接着フィルムの100℃及び120℃における溶融粘度は次の方法で測定した。すなわち、厚さ60μmの接着フィルムを五枚積層することによって厚さを300μmとし、これを10mm×10mmのサイズに打ち抜くことによって測定用の試料を得た。動的粘弾性装置ARES(TA Instruments社製)に直径8mmの円形アルミプレート治具をセットし、更にここに上記試料をセットした。その後、35℃で5%の歪みを与えながら5℃/分の昇温速度で130℃まで昇温させながら測定し、80℃及び120℃のときの溶融粘度の値を記録した。表1及び表2に結果を示す。
<接着フィルムの評価>
接着フィルムについて、以下の項目について評価を行った。
(1)埋込性
接着フィルムの埋込性を次の方法により評価した。
(第1の接着剤片付き半導体素子の作製)
半導体ウェハ(直径:8インチ、厚さ:50μm)にダイシング・ダイボンディング一体型フィルムHR-9004-10(昭和電工マテリアルズ(株)製、接着層の厚さ10μm、粘着層の厚さ110μm)を貼り付けた。これをダイシングすることによって第1の半導体素子(コントローラチップ、サイズ:3.0mm×3.0mm)と、第1の接着剤片とからなる第1の接着剤片付き半導体素子を得た。
(第2の接着剤片付き半導体素子の作製)
実施例及び比較例に係る各接着フィルム(厚さ120μm)とダイシング用粘着フィルムとからなるダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを作製した。これを半導体ウェハ(直径:8インチ、厚さ:50μm)に貼り付けた。これをダイシングすることによって第2の半導体素子(サイズ:7.5mm×7.5mm)と第2の接着剤片とからなる第2の接着剤片付き半導体素子を得た。
(第1及び第2の半導体素子の接着)
第1及び第2の半導体素子を圧着するための基板(表面の凹凸:最大6μm)を準備した。この基板に第1の接着剤片を介して第1の半導体素子を、130℃、0.20MPa、2秒間の条件で圧着した後、120℃で2時間にわたって加熱することによって第1の接着剤片を半硬化させた。
次に、第1の半導体素子を覆うように、評価対象の第2の接着剤片を介して第2の半導体素子を、130℃、0.20MPa、2秒間の条件で圧着した。この際、先に圧着された第1の半導体素子と第2の半導体素子の中心位置が平面視で一致するように位置合わせをした。
上記のようにして得た構造体を加圧オーブンに投入し、35℃から3℃/分の昇温速度で170℃まで昇温させ、170℃で30分加熱した。加熱処理後の構造体を超音波映像装置SAT((株)日立パワーソリューションズ製、品番FS200II、プローブ:25MHz)にて分析することによって、埋込性を確認した。以下の基準で評価を行った。表3及び表4に結果を示す。
A:所定の断面におけるボイドの面積割合が5%未満。
B:所定の断面におけるボイドの面積割合が5%以上。
接着フィルムについて、以下の項目について評価を行った。
(1)埋込性
接着フィルムの埋込性を次の方法により評価した。
(第1の接着剤片付き半導体素子の作製)
半導体ウェハ(直径:8インチ、厚さ:50μm)にダイシング・ダイボンディング一体型フィルムHR-9004-10(昭和電工マテリアルズ(株)製、接着層の厚さ10μm、粘着層の厚さ110μm)を貼り付けた。これをダイシングすることによって第1の半導体素子(コントローラチップ、サイズ:3.0mm×3.0mm)と、第1の接着剤片とからなる第1の接着剤片付き半導体素子を得た。
(第2の接着剤片付き半導体素子の作製)
実施例及び比較例に係る各接着フィルム(厚さ120μm)とダイシング用粘着フィルムとからなるダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを作製した。これを半導体ウェハ(直径:8インチ、厚さ:50μm)に貼り付けた。これをダイシングすることによって第2の半導体素子(サイズ:7.5mm×7.5mm)と第2の接着剤片とからなる第2の接着剤片付き半導体素子を得た。
(第1及び第2の半導体素子の接着)
第1及び第2の半導体素子を圧着するための基板(表面の凹凸:最大6μm)を準備した。この基板に第1の接着剤片を介して第1の半導体素子を、130℃、0.20MPa、2秒間の条件で圧着した後、120℃で2時間にわたって加熱することによって第1の接着剤片を半硬化させた。
次に、第1の半導体素子を覆うように、評価対象の第2の接着剤片を介して第2の半導体素子を、130℃、0.20MPa、2秒間の条件で圧着した。この際、先に圧着された第1の半導体素子と第2の半導体素子の中心位置が平面視で一致するように位置合わせをした。
上記のようにして得た構造体を加圧オーブンに投入し、35℃から3℃/分の昇温速度で170℃まで昇温させ、170℃で30分加熱した。加熱処理後の構造体を超音波映像装置SAT((株)日立パワーソリューションズ製、品番FS200II、プローブ:25MHz)にて分析することによって、埋込性を確認した。以下の基準で評価を行った。表3及び表4に結果を示す。
A:所定の断面におけるボイドの面積割合が5%未満。
B:所定の断面におけるボイドの面積割合が5%以上。
(2)パッケージ汚染の有無
埋込性の評価に供した構造体の上部及び側面を顕微鏡で観察することによって、汚染の有無を確認した。
(3)ブリードの評価
埋込性の評価に供した構造体における第2の半導体素子の四辺の中心から、接着剤(第2の接着剤片)がはみ出している長さを顕微鏡下で測定し、その平均値をブリード量とした。以下の基準で評価を行った。表3及び表4に結果を示す。
A:ブリード量が60μm未満。
B:ブリード量が60μm以上100μm以下。
C:ブリード量が100μmより大きい。
埋込性の評価に供した構造体の上部及び側面を顕微鏡で観察することによって、汚染の有無を確認した。
(3)ブリードの評価
埋込性の評価に供した構造体における第2の半導体素子の四辺の中心から、接着剤(第2の接着剤片)がはみ出している長さを顕微鏡下で測定し、その平均値をブリード量とした。以下の基準で評価を行った。表3及び表4に結果を示す。
A:ブリード量が60μm未満。
B:ブリード量が60μm以上100μm以下。
C:ブリード量が100μmより大きい。
(4)接着強度の測定
実施例及び比較例に係る接着フィルムの硬化物の接着強度(ダイシェア強度)を次の方法により測定した。まず、実施例及び比較例に係る各接着フィルム(厚さ120μm)を半導体ウェハ(厚さ400μm)に70℃で貼り付けた。これをダイシングすることによって半導体素子(サイズ:5mm×5mm)と接着剤片とからなる接着剤片付き半導体素子を得た。他方、表面にソルダーレジストインキ(AUS308)を塗布した基板を準備した。この表面に接着剤片を介して半導体素子を、120℃、0.1MPa、5秒間の条件で圧着した。その後、これを110℃で1時間にわたって加熱処理した後、更に、170℃で3時間にわたって加熱することによって、接着剤片を硬化させることによって測定用の試料を得た。この試料を85℃、60%RH条件の下、168時間放置した。その後、試料を25℃、50%RH条件下で30分間放置してから、250℃でダイシェア強度を測定し、これを接着強度とした。ダイシェア強度の測定にはDage社製の万能ボンドテスタ シリーズ4000を使用した。表3及び表4に結果を示す。
実施例及び比較例に係る接着フィルムの硬化物の接着強度(ダイシェア強度)を次の方法により測定した。まず、実施例及び比較例に係る各接着フィルム(厚さ120μm)を半導体ウェハ(厚さ400μm)に70℃で貼り付けた。これをダイシングすることによって半導体素子(サイズ:5mm×5mm)と接着剤片とからなる接着剤片付き半導体素子を得た。他方、表面にソルダーレジストインキ(AUS308)を塗布した基板を準備した。この表面に接着剤片を介して半導体素子を、120℃、0.1MPa、5秒間の条件で圧着した。その後、これを110℃で1時間にわたって加熱処理した後、更に、170℃で3時間にわたって加熱することによって、接着剤片を硬化させることによって測定用の試料を得た。この試料を85℃、60%RH条件の下、168時間放置した。その後、試料を25℃、50%RH条件下で30分間放置してから、250℃でダイシェア強度を測定し、これを接着強度とした。ダイシェア強度の測定にはDage社製の万能ボンドテスタ シリーズ4000を使用した。表3及び表4に結果を示す。
表3及び表4に示した結果から明らかなように、実施例1~5の接着フィルムは、比較例1~3の接着フィルムと比較して、加圧オーブンによる処理後において埋込性に優れるとともにパッケージ汚染及びブリードの発生を抑えることができることが確認された。
1…基材層、2…粘着層、8…ダイボンディング一体型フィルム、10…基板、10a,10b…回路パターン、11…第1のワイヤ、12…第2のワイヤ、20…接着剤片の硬化物、20A…接着層(接着フィルム)、20P…接着剤片、30…接着剤片付き半導体素子、40…封止層、50…構造体、100…半導体装置、W…半導体ウェハ、Wa…第1の半導体素子、Wb…第2の半導体素子
Claims (9)
- (A)基板と、前記基板上に設置された第1の半導体素子とを備える部材を準備する工程と、
(B)熱硬化性樹脂組成物からなる接着剤片と、第2の半導体素子とを含む積層体である接着剤片付き半導体素子を準備する工程と、
(C)前記第1の半導体素子が前記接着剤片に埋め込まれるように、前記基板に対して前記接着剤片付き半導体素子を圧着する工程と、
(D)加熱によって前記接着剤片を硬化させる工程と、
を含み、
前記熱硬化性樹脂組成物は、水酸基当量150g/eq以下の硬化剤を含み且つ120℃における溶融粘度が1000~11500Pa・sである、半導体装置の製造方法。 - 前記熱硬化性樹脂組成物が分子量10万~100万の高分子量成分を含み、
前記熱硬化性樹脂組成物に含まれる樹脂成分の質量100質量部に対する前記高分子量成分の含有量が25~45質量部である、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記熱硬化性樹脂組成物が無機フィラーを含み、
前記熱硬化性樹脂組成物における前記無機フィラーの含有量は、前記熱硬化性樹脂組成物の全質量基準で、5~50質量%ある、請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。 - 基板と、
前記基板上に設置された第1の半導体素子と、
前記基板における前記第1の半導体素子が配置された領域を覆うように配置されており、前記第1の半導体素子を封止している接着剤片の硬化物と、
前記接着剤片の硬化物における前記基板の側とは反対側の表面を覆うように配置されており、平面視において前記第1の半導体素子よりも大きい面積を有する第2の半導体素子と、
を備え、
前記接着剤片は、水酸基当量150g/eq以下の硬化剤を含み且つ120℃における溶融粘度が1000~11500Pa・sである熱硬化性樹脂組成物からなる、半導体装置。 - チップ埋込型の半導体装置の製造に使用される熱硬化性樹脂組成物であって、
水酸基当量150g/eq以下の硬化剤を含み且つ120℃における溶融粘度が1000~11500Pa・sである、熱硬化性樹脂組成物。 - 分子量10万~100万の高分子量成分を含み、
当該熱硬化性樹脂組成物に含まれる樹脂成分の質量100質量部に対する前記高分子量成分の含有量が25~45質量部である、請求項5に記載の熱硬化性樹脂組成物。 - 無機フィラーを含み、
前記無機フィラーの含有量が当該熱硬化性樹脂組成物の全質量基準で、5~50質量%ある、請求項5又は6に記載の熱硬化性樹脂組成物。 - チップ埋込型の半導体装置の製造に使用される接着フィルムであって、
請求項5~7のいずれか一項に記載の熱硬化性樹脂組成物からなる、接着フィルム。 - 粘着層と、
請求項8に記載の前記接着フィルムと、
を備えるダイシング・ダイボンディング一体型フィルム。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2021012231A JP2022115581A (ja) | 2021-01-28 | 2021-01-28 | 半導体装置及びその製造方法、並びに、熱硬化性樹脂組成物、接着フィルム及びダイシング・ダイボンディング一体型フィルム |
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