JP4368093B2 - フィルム接着剤、半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

フィルム接着剤、半導体装置及びその製造方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフィルム接着剤、すなわち、フィルムの形態をもった接着剤に関し、特に、半導体装置の製造プロセスにおけるダイシングやダイボンディングに使用可能なフィルム接着剤に関する。本発明はまた、このようなフィルム接着剤を使用した半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路（ＩＣ）、大規模集積回路（ＬＳＩ）及びその他の半導体装置は、周知のように、種々のプロセスを経て製造されている。半導体装置の製造プロセスの一部を述べると、シリコン等の半導体ウエハに、リソグラフィ技術やエッチング技術等によりＩＣ、ＬＳＩ等を作り込んだ後、その半導体ウエハを所望のサイズに裁断する。この裁断工程は、ダイシングと呼ばれるものであり、集積回路等をもった半導体素子（以下、「半導体チップ」又は単に「チップ」とも言う。）の多数個が一括して得られる。
【０００３】
一般に、ダイシングにおいては、粘着性ポリマーを含む粘着テープ（特に、「ダイシングテープ」と呼ばれることもある。）によってシリコンウエハ等の半導体ウエハを固定する。ダイシングの際に個々に分離された半導体チップをバラバラにしないためである。ダイシングテープは、したがって、半導体チップを安定に保持するのに十分な粘着力又は接着力を有することが必要である。
【０００４】
他方で、ダイシング後は、使用済みのダイシングテープが低下せしめられた粘着力又は接着力を示すことが求められている。かかる粘着力の低下により、チップをダイシングテープから剥離することができれば、後段のパッケージング工程で、ピックアップロッドを用いて当該チップを容易に取り出してパッケージに組み込むことができるからである。
【０００５】
例えば、ダイシングテープとして使用される粘着テープの粘着性ポリマーは、加熱又は紫外線のようなエネルギ線の照射により３次元的に高度に架橋すれば、その粘着力を低下させることができ、上記のような要求を満たすことができる。特に、特表昭５６−５００８８９号公報に開示されているように、粘着剤組成物がエポキシ基をもった接着剤ポリマーとオニウム塩系化合物等のイオン光開始剤とを含む場合、当初は被着体と強固に接着しているけれども、光照射により、接着力を低下させ容易に被着体から剥離できるようになる。上述のイオン光開始剤が粘着性ポリマーのエポキシ基のイオン的な開環重合反応を促進して、粘着性ポリマーの効果的な３次元架橋を図ることができるからである。
【０００６】
また、粘着テープが加熱膨張性を備えることにより、被着体との接着面積を減らし、被着体から剥離可能となることも知られている。例えば、特公昭５１−２４５３４号公報には、加熱発泡剤を含む粘着テープが開示されている。また、特開昭５６−６１４６７号公報、特開昭５６−６１４６８号公報、特開昭５６−６１４６９号公報、特開昭６０−２５２６８１号、特開昭６３−１８６７９１号公報及び特開平２−３０５８７８号公報には、熱膨張性微小球を備える熱膨張性接着剤が開示されている。特に、特開昭５６−６１４６７号公報、特開昭５６−６１４６８号公報、特開昭５６−６１４６９号公報、特開昭６３−１８６７９１号公報及び特開平２−３０５８７８号公報には、熱膨張性微小球が低沸点化合物（例えば、プロパン又はブタン等）又は熱分解型の発泡剤（例えば、炭酸水素アンモニウム又はアゾビスイソブチロニトリル等）を中空微粒子に充填していることが開示されている。また、特開昭６０−２５２６８１号公報には、エクスパンセル（商標）と呼ばれる熱膨張性微小球の使用が開示されている。さらに、特開昭６３−３０５８１号公報には、光架橋性の接着性ポリマー又は粘着性ポリマーと発泡剤とを含む接着力消失型粘着剤も開示されている。
【０００７】
紫外線等の光により接着ポリマー又は粘着性ポリマーを架橋する場合には、上述のように、その光源がさらに必要となる。また、粘着シートが発泡剤を含んでいたり又は熱膨張性接着剤を使用したりする場合には、加熱処理前の耐熱性に乏しくなる傾向にあり、熱の作用する工程を制限することで不利となる。さらに、上述の粘着シートは被着体との界面で一般に剥離する。したがって、上記のようにチップをパッケージに組み込む場合に当該チップをベース（例えば、基板上のダイパッド部）に固定するとき（この固定工程は、通常「ダイボンディング」と呼ばれる。）、チップとベースとの間に接着剤層が再び必要となる。
【０００８】
上述のような従来の技術の問題点を解消するため、ダイシングのほかダイボンディングにもそのまま適用可能なように、粘着テープの基材と粘着剤層又は接着剤層との間で剥離する接着テープも実際上開示されている。しかし、このような接着テープも紫外線の照射により粘着力を低下させており、上記と同様、紫外光源が必要である。
【０００９】
また、最近、半導体ウエハは研磨等により４００μｍ以下の厚さまで薄くなっている。マルチチップパッケージ（MCP: Multi-Chip Package）方式により、複数の集積回路チップや個別半導体素子を標準の集積回路デバイスと同様の規格のパッケージに収納し、半導体装置の高密度化及び小型化を図るためである。しかしながら、そのように薄い半導体ウエハに対してはピックアップロッドの使用は比較的困難を伴う。ピックアップロッドが半導体ウエハを破損する場合が極めて多くなる傾向にあるからである。そこで、ピックアップロッドを使用することなく、チップを容易に取り出せることが望まれる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、したがって、半導体装置の製造プロセスにおいて有用であり、ダイシングのほかダイボンディングにもそのまま適用可能であり、粘着力の低下のために紫外線等の照射光源の使用を必要とせず、しかもピックアップロッドのような手段によることなく半導体チップを容易に取り出せるフィルム接着剤を提供することにある。
【００１１】
本発明の目的は、また、製造が容易であり、かつ歩留まりよく製造できる半導体装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の目的は、さらに、半導体装置を容易かつ簡単な手法で歩留まりよく製造する方法を提供することにある。
【００１３】
本発明の上記したような目的やその他の目的は、以下の詳細な説明から容易に理解することができるであろう。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その１つの面において、カプロラクトン変性のエポキシ樹脂を含む熱硬化性接着剤層と、
延伸時に１０％以上の伸び率を示す、延伸可能なバッキングフィルムと、
を備えることを特徴とするフィルム接着剤にある。
【００１５】
また、本発明は、そのもう１つの面において、少なくとも１個の半導体素子を表面に搭載した基板を含む半導体装置であって、
前記半導体素子が、カプロラクトン変性のエポキシ樹脂を含む熱硬化性接着剤層を介して前記基板の表面に固定されていることを特徴とする半導体装置にある。
【００１６】
さらに、本発明は、そのもう１つの面において、少なくとも１個の半導体素子を表面に搭載した基板を含む半導体装置を製造する方法において、
前記半導体素子の複数個が作り込まれている半導体ウエハの片面に、カプロラクトン変性のエポキシ樹脂を含む熱硬化性接着剤層と、延伸時に１０％以上の伸び率を示す、延伸可能なバッキングフィルムとを備えるフィルム接着剤を積層し、
前記半導体ウエハにおいて、前記フィルム接着剤をそれに積層した状態を維持したまま、前記半導体素子を個々に分離し、
前記フィルム接着剤のバッキングフィルムを所定の長さまで延伸した後、前記半導体素子をそれに前記熱硬化性接着剤層が付着した状態のまま前記バッキングフィルムから剥離し、そして
前記半導体素子を前記熱硬化性接着剤層を介して前記基板の表面に固定すること
を特徴とする半導体装置の製造方法にある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明によるフィルム接着剤、半導体装置及びその製造方法は、それぞれ、本発明の範囲内でいろいろな形態で実施することができる。以下、添付の図面を参照しながら、本発明をそれぞれの好適な実施形態にしたがって説明する。ただし、当業者ならば容易に想到されるように、本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。また、図面中、同一部分又は相当部分に対しては同一の符号を付することとする。
【００１８】
図１は、本発明のフィルム接着剤の一実施形態を模式的に示した断面図である。図示のフィルム接着剤１０は、基材としての延伸可能なバッキングフィルム１と、その片面に所定の厚さで適用された熱硬化性接着剤層２とからなる。
【００１９】
本発明で使用する熱硬化性接着剤層は、通常結晶相を有している。特に、この結晶相は、カプロラクトン変性のエポキシ樹脂（以下、「変性エポキシ樹脂」とも言う。）を含んでいる。変性エポキシ樹脂は、熱硬化性接着剤層に適度な可とう性を付与して、熱硬化性接着剤層の粘弾性的特性を改善することができるようになっている。その結果、熱硬化性接着剤層が硬化前でも凝集力を備え、初期段階でも接着力を発現するようになる。また、この変性エポキシ樹脂は、通常のエポキシ樹脂と同様、加温又は常温で三次元網目構造をもった硬化物になり、熱硬化性接着剤層に凝集力を付与することができる。
【００２０】
本発明によれば、かかる変性エポキシ樹脂は、初期の接着力の向上の観点から、通常は１００〜９０００、好適には２００〜５０００、より好適には５００〜３０００のエポキシ当量を有している。このようなエポキシ当量を備えた変性エポキシ樹脂は、例えば、ダイセル化学工業（株）からプラクセルTMＧシリーズの商品名で市販されている。
【００２１】
また、熱硬化性接着剤層は、フェノキシ樹脂をさらに含むことができる。フェノキシ樹脂は、鎖状又は線状の構造をもった比較的高分子量の熱可塑性樹脂であって、エピクロルヒドリンとビスフェノールＡからなる。このようなフェノキシ樹脂は、加工性に富んでおり、所望形状をもった熱硬化性接着剤層を簡便に形成するのに有利である。本発明によれば、このフェノキシ樹脂は、１００重量部の変性エポキシ樹脂に対して、通常は１０〜６０重量部、好適には２０〜５０重量部、より好適には２５〜４０重量部の範囲で、熱硬化性接着剤層中に含有されている。フェノキシ樹脂が上記変性エポキシ樹脂と効果的に相溶することができるようになるからである。かくして、熱硬化性接着剤層からの変性エポキシ樹脂のブリードも効果的に防止することができるようになる。また、フェノキシ樹脂は、前述した変性エポキシ樹脂の硬化物と互いに絡み合い、熱硬化性接着剤層の最終的な凝集力及び耐熱性等をさらに高めることができるようになる。
【００２２】
必要に応じて、熱硬化性接着剤層には、上記のフェノキシ樹脂と組み合せて又はそれとは独立に、第２のエポキシ樹脂（以下、単に「エポキシ樹脂」とも言う。）がさらに含まれて上記硬化物の一部をなしてもよい。このエポキシ樹脂は、本発明の範囲を逸脱しない限り特に限定されず、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Ａジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、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、フルオレンエポキシ樹脂、グリシジルアミン樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、臭素化エポキシ樹脂、フッ素化エポキシ樹脂などが使用可能である。このようなエポキシ樹脂も、変性エポキシ樹脂と同様にフェノキシ樹脂と相溶し易く、熱硬化性接着剤層からのブリードはほとんどない。特に、熱硬化性接着剤層が、１００重量部の変性エポキシ樹脂に対して、好適には５０〜２００重量部、より好適には６０〜１４０重量部の第２のエポキシ樹脂を含有していると、耐熱性向上の点で有利である。
【００２３】
本発明の実施において、特に、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂（以下、「ジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂」とも言う。）を好ましいエポキシ樹脂として使用することができる。このジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂は、液状であり、例えば、熱硬化性接着剤層の高温特性を改善することができる。例えば、このジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂を使用することによって、高温での硬化による耐薬品性やガラス転移温度を改善することが可能となる。また、硬化剤の適用範囲が広がるほか、硬化条件も比較的緩やかである。このようなジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂は、例えば、ダウ・ケミカル（ジャパン）社からD.E.R.TM３３２の商品名で市販されている。
【００２４】
また、本発明によれば、上述したようにフェノキシ樹脂、変性エポキシ樹脂及び第２のエポキシ樹脂が熱硬化性接着剤層中に含まれていると、最終的に硬化を完了するまでに、加熱温度及び／又は加熱時間に応じて接着力を著しく変えることができる。詳細に述べると、この熱硬化性接着剤層は、初期の加熱により接着力を高めるが、所定温度に加熱すると、いったんはその接着力を低減して、後述するようにバッキングフィルムと剥離し易くなる。しかし、この熱硬化性接着剤層は、必要に応じて再加熱されて最終的な硬化反応を進行させ、その接着力を回復・向上させることができるようになる。
【００２５】
熱硬化性接着剤層には、硬化剤を必要に応じて添加し、変性エポキシ樹脂及び第２のエポキシ樹脂の硬化反応に供することもできる。この硬化剤は、本発明の目的に合致し、所望とする効果を奏する限り、使用量及び種類が特に限定されるものではない。しかし、耐熱性の向上の観点からは、１００重量部の変性エポキシ樹脂及び必要な第２のエポキシ樹脂に対し、通常は１〜５０重量部、好適には２〜４０重量部、より好適には５〜３０重量部の範囲の硬化剤を熱硬化性接着剤層に含有している。また、硬化剤としては、以下に列挙するものに限定されるわけではないけれども、例えばアミン硬化剤、酸無水物、ジシアンアミド、カチオン重合触媒、イミダゾール化合物、ヒドラジン化合物等が使用可能である。特に、ジシアンアミドは室温での熱的安定性を有する観点から望ましい。また、ジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂との関係では、脂環式ポリアミン、ポリアミド、アミドアミン又はその変性物を使用することが望ましい。
【００２６】
さらに、上記硬化剤と組み合せて又はそれとは別個に、通常は０.０１〜１０重量部、好適には０.２〜５重量部、より好適には０.５〜３重量部の硬化促進剤を熱硬化性接着剤層に含ませて、硬化反応を促進することができる。その結果、熱硬化性接着剤層が要求に応じて接着強度を早期に発現できるようになる。このような硬化促進剤の一例は、ウレタン付加物であり、例えば、ＰＴＩジャパン社からОｍｃｕｒｅTM５２の商品名で市販されている。
【００２７】
熱硬化性接着剤層の強靭化のため、充填材を使用してもよい。この場合、充填材は、通常は１〜１００重量部、好適には２〜５０重量部、より好適には３〜３０重量部の範囲で熱硬化性接着剤層中に含まれる。適当な充填材の一例は、以下に列挙するものに限定されるわけではないけれども、ゴム状粒子、メラミン/イソシアヌル酸錯体などの有機粒子を包含する。これらの充填材のなかでも、充填材がメチルメタアクリレート−ブタジエン−スチレンの共重合体からなるゴム状粒子を含む場合が、接着力を向上させる点から好ましい。このようなゴム状粒子は、例えば、ローム＆ハース社からＥＸＬ２６９１Ａの商品名で市販されている。また、メラミン/イソシアヌル酸錯体は、例えば、日産化学工業からMC-600の商品名で市販されている。
【００２８】
本発明のフィルム接着剤において、熱硬化性接着剤層の厚さは、広い範囲にわたって変更することができる。熱硬化性接着剤層の厚さは、通常、約１〜１００μｍの範囲であり、好適には約２〜４０μｍの範囲であり、さらに好適には約４〜３０μｍの範囲である。
【００２９】
上述したように、図示の接着剤フィルム１０は、熱硬化性接着剤層２の片面にバッキングフィルム１を配置している。本発明によれば、このバッキングフィルムは延伸可能なフィルムである。バッキングフィルムの延伸により、接着剤フィルムがそのバッキングフィルムから、形状を実質上保持したまま熱硬化性接着剤層を分離することができるからである。より詳細に述べると、このバッキングフィルムは、接着フィルムの剥離を容易にする観点から、通常は１０％以上、好適には２０％以上、より好適には３０％以上の伸び率を下限に有しており、また、２００％以下の伸び率を上限に通常有している。換言すると、バッキングフィルムの伸び率は、通常は約１０〜２００％の範囲であり、好適には約２０〜１８０％の範囲であり、より好適には約３０〜１５０％の範囲である。
【００３０】
本発明の実施に有利に使用できるバッキングフィルムには、熱可塑性エラストマーが含まれる。熱可塑性エラストマーの典型的な例としては、以下に列挙するものに限定されるわけではないけれども、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリエーテル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、フッ素ポリマー系熱可塑性エラストマー、ホモポリマー系熱可塑性エラストマー、アイオノマー系熱可塑性エラストマー、アロイ系熱可塑性エラストマーなどを挙げることができる。これらの熱可塑性エラストマーは、単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００３１】
本発明のフィルム接着剤において、そのバッキングフィルムが特にオレフィン系熱可塑性エラストマーや、ポリプロピレンからなるホモポリマー系及び／又はアロイ系の熱可塑性エラストマーを含むと、バッキングフィルムを熱硬化性接着剤層から容易に分離することができる。オレフィン系熱可塑性エラストマーは、例えば、ポリエチレン又はポリプロピレンからなるハードセグメント（硬質成分）と、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー（EPDM）又はブチルゴム（IIR）、エチレン酢酸ビニル共重合体（EVA）、スチレンブタジエンゴム（SBR）又は水添SBR（HSBR）を含むソフトセグメント（軟質成分）からなる。また、上述したホモポリマー系及び／又はアロイ系の熱可塑性エラストマーは、例えば、アイソタクチックのポリプロピレン（アイソタクチックＰＰ）からなる硬質成分と、アタクチックのポリプロピレン（アタクチックＰＰ）からなる軟質成分とからなる。好適には、アイソタクチックＰＰが５５〜９５モル％、アタクチックＰＰが５〜４５モル％、ホモポリマー系及び／又はアロイ系の熱可塑性エラストマーにそれぞれ含まれる。なぜなら、アタクチック成分が５モル％より少ないと軟質成分の効果が発揮できず十分な伸びを期待できない。また、アタクチック成分が４５モル％より多いものは軟質成分が多すぎるため製膜することができないからである。このようなホモポリマー系及び／又はアロイ系の熱可塑性エラストマーは、出光石油化学株式会社によって市販されている出光ＴＰＯシリーズを、単独で又は複数組み合せて使用することにより調製可能である。
【００３２】
本発明のフィルム接着剤において、バッキングフィルムの厚さは、フィルム接着剤の使途などに応じて広い範囲にわたって変更することができる。バッキングフィルムの厚さは、通常、約１０〜２，０００μｍの範囲であり、好適には約３０〜１，０００μｍの範囲であり、さらに好適には約５０〜５００μｍの範囲である。
【００３３】
本発明のフィルム接着剤は、通常、バッキングフィルム及び熱硬化性接着剤層の２層をもって構成されるけれども、必要ならば、フィルム接着剤の分野で一般的に使用されている追加の層を有していてもよく、さもなければ、表面処理などの追加の処理を施されていてよい。例えば、追加の層として、接着剤層を覆った剥離紙などを挙げることができる。
【００３４】
本発明のフィルム接着剤は、カーテンコーティング、スクリーン印刷などの常用の技法を使用して製造することができる。一般的に使用可能な製法の一例を簡単に説明すると、次の通りである。
【００３５】
剥離処理したポリエステルフィルムなどの上に上述の接着剤を含む溶液をコーティングし、オーブン内を通過させて溶剤を乾燥させ、熱硬化性フィルム接着剤を得る。次いで、この接着剤の面と上述のバッキングフィルムを合わせて、ヒートローラを通して接着する。
【００３６】
本発明のフィルム接着剤は、その優れた特性のためにいろいろな分野で有利に使用することができる。このフィルム接着剤の好適な用途は、電子部品、例えば半導体素子、例えばＩＣ、ＬＳＩなどの半導体チップ、コンデンサ素子、その他の素子を基板の表面及び必要に応じて内部に搭載した電子装置である。基板上及び／又は内に搭載される半導体素子やその他の電子部品は、１個だけであってもよく、２個以上の任意の組み合わせであってもよい。
【００３７】
本発明のフィルム接着剤は、ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体素子を備えた半導体装置の製造にとりわけ有利である。被着体がＩＣ、ＬＳＩなどの半導体素子の場合、このフィルム接着剤はそのような被着体の接合すなわちダイボンディングに有効であるからである。
【００３８】
図２は、本発明による半導体装置の一例を示した断面図である。図示の半導体装置３０は、銅張り積層板の加工によって製造された回路基板３１を有しており、その上面に銅配線３２をパターン状に有している。回路基板３１の素子搭載領域にはソルダレジストからなるダイパッド部３３が設けられており、その上に、本発明のフィルム接着剤層２を介して半導体素子（ここでは、ＬＳＩチップ）２２が接合されている。また、半導体素子２２と銅配線３２とは、図示のように金製のボンディングワイヤ３４によって接続されている。さらに、半導体装置３０の上面は、それに搭載した半導体素子２２やボンディングワイヤ３４などを外部の湿気や衝撃などから保護するため、エポキシ樹脂３５で封止されている。さらには、図示しないが、回路基板３１の下面には外部端子としてのはんだボールがマウントされている。なお、図示の半導体装置３０では１個の半導体素子２２が搭載されているが、この半導体素子２２の上に本発明のフィルム接着剤層を介してもう１つの半導体素子を搭載し、いわゆるスタックドＦＢＧＡを構築してもよい。半導体素子の積み重ねを通じて、より高密度の実装が可能となるからである。
【００３９】
本発明によれば、本発明のフィルム接着剤を使用した半導体装置やその他の電子装置の製造方法も提供される。例えば、本発明の半導体装置の製造方法は、次のような手順で有利に実施することができる。
（１）フィルム接着剤の配置
半導体ウエハのダイシング装置に、接着剤層が露出するように本発明のフィルム接着剤を配置する。
（２）半導体ウエハのマウント
半導体素子の複数個がすでに作り込まれている半導体ウエハを用意し、その片面（非素子搭載面）を下に向けてフィルム接着剤の上に搭載し、積層する。この場合、半導体ウエハとフィルム接着剤を積層した後、熱ラミネートによって両者を一体化するのが好ましい。また、この状態で、半導体ウエハに、例えばめっき、研磨、エッチングなどの加工を施してもよい。
（３）ウエハのダイシング
半導体ウエハを、フィルム接着剤がそれに積層した状態を維持したまま、個々の半導体素子に裁断する。裁断法としては、常用の手段、例えばダイシングソー、ダイヤモンドカッターなどを使用できる。
（４）半導体素子のピックアップ
フィルム接着剤のバッキングフィルムを所定の長さまで延伸した後、先の工程で裁断した半導体素子をそれに熱硬化性接着剤層が付着した状態のままバッキングフィルムから剥離する。本工程では、従来常用のピックアップロッドのような手段を剥離手段として使用する必要がなく、好ましくは、小型で効率もよい真空吸引を用いることができる。
（５）ダイマウント
熱硬化性接着剤層が付着したままの半導体素子をその熱硬化性接着剤層を介して、半導体装置製造用基板の表面に固定する。この場合、熱圧着を固定手段として有利に使用できる。
（６）ワイヤボンディングなど
上記のようにしてダイマウントが完了した後、常用の手法に従ってワイヤボンディング（あるいは、フリップチップボンディング）、樹脂封止、ボールマウントなどを行う。
【００４０】
図３及び図４は、上述のような手順に従って半導体装置を製造する方法の一例を工程順に示した断面図である。
【００４１】
まず、図３（Ａ）に示すように、熱硬化性接着剤層２を上にしフィルム接着剤１０をダイシング装置（図示せず）に固定する。固定手段として、例えば、リングフレームが用いられる。
【００４２】
次いで、図３（Ｂ）に示すように、半導体ウエハ２１をフィルム接着剤１０の熱硬化性接着剤層２の上にマウントする。このとき、熱硬化性接着剤層は初期接着力をもっているので、半導体ウエハを容易にマウントすることができる。
【００４３】
引き続いて、図示しないが、半導体ウエハと熱硬化性接着剤層を熱ラミネートする。このとき、半導体ウエハは、破損しないように所定の圧力によって熱硬化性接着剤層と密着させる。また、加熱温度は、通常約７０〜１８０℃、好適には約８０〜１５０℃、より好適には約９０〜１２０℃とする。また、加熱時間は、通常約０.０１〜３０秒、好適には約０.１〜１０秒、より好適には約０.２〜５秒とする。この熱ラミネート工程の後直ちに、熱硬化性接着剤層が高い接着力をもって半導体ウエハを保持するためである。
【００４４】
その後、図３（Ｃ）に示すように、半導体ウエハ２１を熱硬化性接着剤層２と共にダイシング線２６でダイシングする。ダイシング手段として、ダイシングソー２５が用いられている。図示のように、複数のチップ（「半導体チップ」とも言う。）２２の集合体が得られる。このとき、熱硬化性接着剤層が高い接着力を有しているので、半導体チップの散乱防止には非常に効果的である。必要に応じ、半導体ウエハに対して、メッキ、研磨又はエッチング等の加工を予めしてもよい。
【００４５】
次いで、図３（Ｄ）に示すように、半導体チップ２２の集合体を載置した状態でバッキングフィルム１を矢印方向に引き伸ばす。隣接した半導体チップ２２は、ダイシング線のところで引き離され、図示のように間隙２７をあけて分離される。この時、必要ならば、引き伸ばし工程に先がけてある程度の高められた温度まで加熱を行ってもよい。この加熱により、熱硬化性接着剤層はその接着力を低下させ、その結果、より少ない延伸で、熱硬化性接着剤層がそのバッキングフィルムから容易に剥離できるようになる。しかしながら、この熱硬化性接着剤層が半導体チップから剥離するほど接着力を幾分低下させていない。その結果、熱硬化性接着剤層が半導体チップに転写するようになる。ここで、加熱温度は、通常約８０〜１８０℃、好適には約９０〜１５０℃、より好適には約１００〜１３０℃とする。また、加熱時間は、通常約５〜３６０分、好適には約１０〜１２０分、より好適には約２０〜６０分とする。
【００４６】
しかる後、図４（Ｅ）に示すように、例えば真空吸引装置２８を用いて、半導体チップ２２を熱硬化性接着剤層２と共にピックアップする。かかる真空吸引装置は、半導体チップに対する衝撃又は負荷を減らすことができる。また、熱硬化性接着剤層は上記のように半導体チップに転写している。したがって、このピックアップは半導体チップの破損を回避することができる。ただし、半導体チップへの衝撃又は負荷を減らしながら、その半導体チップをピックアップできる限り、上記の真空吸引装置に限定されないことは言うまでもない。
【００４７】
それから、図４（Ｆ）に示すように、ピックアップ後の半導体チップ２２をそれに付着したままの熱硬化性接着剤層２を介して回路基板３１のダイパッド部３３にマウントする。その後、半導体チップとダイパッド部を熱圧着すると、熱硬化性接着剤層はポストキュア（後硬化）により接着力及び耐熱性を回復・向上させて、最終的には半導体チップとダイパッド部を強固に接着することができるようになる。
【００４８】
半導体チップ２２のマウントが完了した後、図４（Ｇ）に示すように、半導体チップ２２と回路基板３１の銅配線３２を金製のボンディングワイヤ３４を介してワイヤボンディングする。なお、半導体装置の構成によっては、ワイヤボンディングに代えてフリップチップボンディングを使用してもよい。引き続いて、図示しないが、樹脂封止、ボールマウント等の工程を経て半導体装置が得られる。
【００４９】
周知のように、素子の微細化、高密度実装などの進展に伴い、非常に多くの週類の半導体装置が提案されている。本発明による上述のような半導体装置の製造方法は、これらの半導体装置の製造においても有利に使用できる。
【００５０】
以上、本発明を特にその好ましい実施の形態について説明した。また、これらの好ましい実施の形態を項目に分けて整理すると、次のようになる。
【００５１】
１．カプロラクトン変性のエポキシ樹脂を含む熱硬化性接着剤層と、
延伸時に１０％以上の伸び率を示す、延伸可能なバッキングフィルムと、
を備えることを特徴とするフィルム接着剤。
【００５２】
２．前記変性エポキシ樹脂が、１００〜９０００のエポキシ当量を有している、項１に記載のフィルム接着剤。
【００５３】
３．前記熱硬化性接着剤層が、フェノキシ樹脂をさらに含む、項１又は２に記載のフィルム接着剤。
【００５４】
４．前記熱硬化性接着剤層が、充填材をさらに含む、項１〜３のいずれか１項に記載のフィルム接着剤。
【００５５】
５．前記熱硬化性接着剤層が、４〜３０μｍの厚さを有している、項１〜４のいずれか１項に記載のフィルム接着剤。
【００５６】
６．前記バッキングフィルムの伸び率が、２００％以下である、項１〜５のいずれか１項に記載のフィルム接着剤。
【００５７】
７．前記バッキングフィルムの伸び率が、２０〜１８０％の範囲であるである、項１〜６のいずれか１項に記載のフィルム接着剤。
【００５８】
８．前記バッキングフィルムの伸び率が、３０〜１５０％の範囲であるである、項１〜７のいずれか１項に記載のフィルム接着剤。
【００５９】
９．前記バッキングフィルムが熱可塑性エラストマーを含む、項１〜８のいずれか１項に記載のフィルム接着剤。
【００６０】
１０．前記熱可塑性エラストマーが、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリエーテル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、フッ素ポリマー系熱可塑性エラストマー、ホモポリマー系熱可塑性エラストマー、アイオノマー系熱可塑性エラストマー及びアロイ系熱可塑性エラストマーからなる群から選ばれた少なくとも１種類の熱可塑性エラストマーである、項９に記載のフィルム接着剤。
【００６１】
１１．前記バッキングフィルムが、５０〜５００μｍの厚さを有している、項１〜１０のいずれか１項に記載のフィルム接着剤。
【００６２】
１２．５４〜５３０μｍの厚さを有している、項１〜１１のいずれか１項に記載のフィルム接着剤。
【００６３】
１３．少なくとも１個の半導体素子を表面に搭載した基板を含む半導体装置であって、
前記半導体素子が、カプロラクトン変性のエポキシ樹脂を含む熱硬化性接着剤層を介して前記基板の表面に固定されていることを特徴とする半導体装置。
【００６４】
１４．前記半導体素子が前記熱硬化性接着剤層を介した熱圧着によって前記基板に固定されている、項１３に記載の半導体装置。
【００６５】
１５．前記熱硬化性接着剤層が、項１〜１２のいずれか１項に記載のフィルム接着剤から分離された熱硬化性接着剤層である、項１３又は１４に記載の半導体装置。
【００６６】
１６．前記半導体素子が、前記基板の表面に予め設けられたダイパッド上に前記熱硬化性接着剤層を介して固定されている、項１３〜１５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【００６７】
１７．前記熱硬化性接着剤層が、前記半導体素子の複数個が作り込まれた半導体ウエハにすでに貼付されていたものである、項１３〜１６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【００６８】
１８．少なくとも１個の半導体素子を表面に搭載した基板を含む半導体装置を製造する方法において、
前記半導体素子の複数個が作り込まれている半導体ウエハの片面に、カプロラクトン変性のエポキシ樹脂を含む熱硬化性接着剤層と、延伸時に１０％以上の伸び率を示す、延伸可能なバッキングフィルムとを備えるフィルム接着剤を積層し、
前記半導体ウエハにおいて、前記フィルム接着剤をそれに積層した状態を維持したまま、前記半導体素子を個々に分離し、
前記フィルム接着剤のバッキングフィルムを所定の長さまで延伸した後、前記半導体素子をそれに前記熱硬化性接着剤層が付着した状態のまま前記バッキングフィルムから剥離し、そして
前記半導体素子を前記熱硬化性接着剤層を介して前記基板の表面に固定すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
【００６９】
１９．前記半導体ウエハと前記フィルム接着剤を積層した後、熱ラミネートによって両者を一体化する工程をさらに含む、請求項１８に記載の半導体装置の製造方法。
【００７０】
２０．前記半導体素子を前記基板の表面に前記熱硬化性接着剤層を介した熱圧着によって固定する、項１８又は１９に記載の半導体装置の製造方法。
【００７１】
２１．前記半導体素子を前記バッキングフィルムから真空吸引によって剥離する、項１８〜２０のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【００７２】
２２．前記フィルム接着剤が、項２〜１２のいずれか１項に記載のフィルム接着剤である、項１８〜２１のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【００７３】
２３．前記基板が、その半導体素子搭載面にさらにダイパッドを有している、項１８〜２２のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【００７４】
【実施例】
引き続いて、本発明をその実施例を参照して説明する。なお、本発明は、これらの実施例によって限定されるものでないことは言うまでもない。
１．熱硬化性接着剤層の作製
下記の第１表に示す各成分を同表に記載の量で混合し、さらに室温で攪拌して均一な接着剤溶液を調製した。次いで、この接着剤溶液を、シリコーン処理したポリエチレンテレフタレート（PET）のフィルムからなる基材上に、２種類の異なる量でコーティングし、１００℃のオーブン中において３０分間乾燥した。それぞれ、３５μｍ及び７μｍの厚さをもった熱硬化性接着剤層を備えたPETフィルムが得られた。
【００７５】
【表１】
Figure 0004368093
【００７６】
２．熱硬化性接着剤層の接着力評価
（１）試料の作製
３５μｍの厚さをもった熱硬化性接着剤層をPETフィルムから分離して、３５μｍの厚さをもった２枚の圧延銅箔（サイズ：１０ｍｍ×５０ｍｍ×３５μｍ、日本製箔製、商品名「SPCC-SB」）によって挟んだ。これらの圧延銅箔を、熱硬化性接着剤層を介して、１２０℃の加熱温度及び２５ｋｇｆ／ｃｍ２の荷重で６０秒間熱圧着した後、さらに、１２０℃のオーブンに入れて下記の第２表に記載する時間にわたって加熱処理した。合計１０種類の試料が得られた。
（２）１８０度剥離強度の測定
それぞれの試料について、熱硬化性接着剤層の接着力を求めた。本例では、この接着力の評価のため、１８０度剥離強度を測定した。測定条件は、測定温度が室温（具体的には２５℃）、剥離速度が５０ｍｍ／分であった。下記の第２表は、加熱処理時間と接着力（１８０度剥離強度）の関係が示されている。
【００７７】
【表２】
Figure 0004368093
【００７８】
この第２表の測定結果から理解されるように、熱硬化性接着剤層の１８０度剥離強度は、約３０分の加熱処理時間で極小を示し、オーブン中での加熱処理時間の更なる増加により再び増加することができる。
３．接着剤フィルムの作製
イクストルーダを用いて、出光ＴＰＯ２９００と出光ＴＰＯ２７００を８０：２０の質量比率によって混練した後、Ｔダイにより８０μｍの厚さをもったバッキングフィルムに成形した。ここで、出光ＴＰＯ２９００は１０重量％のアタクチックＰＰを含むポリオレフィン系熱可塑性エラストマーであり、また、出光ＴＰＯ２７００は３０モル％のアタクチックＰＰを含むポリオレフィン系熱可塑性エラストマーである。したがって、本例で作製したバッキングフィルムは、１４モル％のアタクチックＰＰを含むポリオレフィン系熱可塑性エラストマーからなる。
【００７９】
次いで、このバッキングフィルムを、先の工程で作製した７μｍの厚さをもったPETフィルム付き熱硬化性接着剤層と熱ラミネートし、接着剤フィルムを作製した。ここで、熱ラミネートにはヒートラミネータを用い、加熱温度は１００℃とした。
４．接着剤フィルムの評価
評価（Ａ）：
接着剤フィルムからPETフィルムを除去して熱硬化性接着剤層を露出させた。熱硬化性接着剤層が露出した状態で、接着剤フィルムを圧延銅箔（サイズ：１０ｍｍ×５０ｍｍ×３５μｍ、日本製箔製、商品名「SPCC-SB」）と１００℃で熱ラミネートした。得られた積層体を１２０℃のオーブンに入れて９０分間にわたって加熱処理し、試料を作製した。
【００８０】
次いで、得られた試料のバッキングフィルムを１００％延伸した。このとき、バッキングフィルムは、熱硬化性接着剤層と剥離し、また、この熱硬化性接着剤層は圧延銅箔に転写されたことが確認された。
【００８１】
その後、転写された熱硬化性接着剤層を有する圧延銅箔を、その熱硬化性接着剤層を介して、２５μｍの厚さをもったポリイミドフィルム（東レデュポン社製、商品名「カプトンTMＶ」）上に置き、１２０℃及び２５ｋｇｆ／ｃｍ２の荷重で６０秒間熱圧着した。引き続いて、圧延銅箔とポリイミドフィルムの熱圧着体を１２０℃のオーブンに入れて９０分間の加熱処理を行い、試験片を作製した。それから、この試験片を用い、上記と同様の手法で１８０度剥離強度を測定したところ、１１．０Ｎ／ｃｍであることが確認された。
評価（Ｂ）：
評価（Ａ）の手順を繰り返したが、本例では、圧延銅箔の代わりに、８ｍｍの長さ、５ｍｍの幅及び０.４ｍｍの厚さをもったシリコンウエハを、７μｍの厚さをもった熱硬化性接着剤層上に配置して、１００℃及び１ｋｇｆの荷重で１０秒間熱圧着した。
【００８２】
シリコンウエハに熱硬化性接着剤層が転写された状態で、シリコンウエハを熱硬化性接着剤層及びバッキングフィルムと共にその幅方向に沿って半分に切断すなわちダイシングし、それから１２０℃のオーブンで３０分加熱処理した。ダイシングには、ダイヤモンドカッター（BUEHLER(商標)、ISOMETTM）を使用した。
【００８３】
次いで、ダイシングによって得られたシリコンチップを保持したままのバッキングフィルムをオーブンから取り出し、室温まで冷却した後にバッキングフィルムを１００％の伸び率で延伸した。熱硬化性接着剤層がバッキングフィルムから剥離しかつシリコンチップに転写していることが確認された。
【００８４】
引き続いて、得られたシリコンチップを、上記評価（Ａ）と同様な手法に従って、熱硬化性接着剤層を介して２５μｍの厚さをもったポリイミドフィルム（東レデュポン社製、商品名「カプトンTMＶ」）上に置き、１２０℃及び２５ｋｇｆ／ｃｍ２の荷重で６０秒間熱圧着した。その後、シリコンチップとポリイミドフィルムの熱圧着体を１２０℃のオーブンに入れて９０分間の加熱処理を行い、試験片を作製した。それから、この試験片を用い、上記と同様の手法で１８０度剥離強度を測定したところ、強固な接着が確認された。
【００８５】
【発明の効果】
以上に詳細に説明したように、本発明によれば、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体装置やその他の電子装置の製造プロセスにおいて有用であり、ダイシングのほかダイボンディングにもそのまま適用可能であり、粘着力の低下のために紫外線等の照射光源の使用を必要とせず、しかもピックアップロッドのような手段によることなく半導体チップを容易に取り出せるフィルム接着剤を提供することができる。
【００８６】
また、本発明のフィルム接着剤は、ダイシングやダイボンディングにおいてばかりでなく、その他の加工分野、例えばマイクロマシンなどの製作においても、有利に使用できる。
【００８７】
さらに、本発明によれば、製造が容易であり、かつ歩留まりよく製造できる半導体装置を提供することができる。
【００８８】
さらにまた、本発明によれば、半導体装置を容易かつ簡単な手法で歩留まりよく製造する方法を提供することができる。また、本発明によると、使用する半導体素子が１００μｍ以下の薄さを有していても、フィルム接着剤の働きで、素子の破損などを伴うことなく半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフィルム接着剤の好ましい１形態を示した断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の好ましい１形態を示した断面図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法（前半の工程）を順を追って示した断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法（後半の工程）を順を追って示した断面図である。
【符号の説明】
１…バッキングフィルム
２…接着剤層
１０…フィルム接着剤
２１…半導体ウエハ
２２…半導体チップ
３０…半導体装置
３１…回路基板
３２…配線
３３…ダイパッド部
３４…ボンディングワイヤ

Claims (3)

  1. カプロラクトン変性のエポキシ樹脂と、フェノキシ樹脂と、エポキシ樹脂に対する硬化剤と、を含む熱硬化性接着剤層と、
    延伸時に１０％以上の伸び率を示す、延伸可能なバッキングフィルムと、
    を備え、そして前記フェノキシ樹脂が、１００重量部の前記変性エポキシ樹脂に対して、１０〜６０重量部の範囲で前記熱硬化性接着剤層中に含有されていることを特徴とするフィルム接着剤。
  2. 少なくとも１個の半導体素子を表面に搭載した基板を含む半導体装置であって、
    前記半導体素子が、請求項１に記載のフィルム接着剤の熱硬化性接着剤層を介して前記基板の表面に固定されていることを特徴とする半導体装置。
  3. 少なくとも１個の半導体素子を表面に搭載した基板を含む半導体装置を製造する方法において、
    前記半導体素子の複数個が作り込まれている半導体ウエハの片面に、請求項１に記載のフィルム接着剤を積層し、
    前記半導体ウエハにおいて、前記フィルム接着剤をそれに積層した状態を維持したまま、前記半導体素子を個々に分離し、
    前記フィルム接着剤のバッキングフィルムを所定の長さまで延伸した後、前記半導体素子をそれに前記熱硬化性接着剤層が付着した状態のまま前記バッキングフィルムから剥離し、そして
    前記半導体素子を前記熱硬化性接着剤層を介して前記基板の表面に固定すること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
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