JP5353702B2 - 接着フィルム付き半導体チップの製造方法及びこの製造方法に用いられる半導体用接着フィルム、並びに、半導体装置の製造方法 - Google Patents

接着フィルム付き半導体チップの製造方法及びこの製造方法に用いられる半導体用接着フィルム、並びに、半導体装置の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、接着フィルム付き半導体チップの製造方法及びこの製造方法に用いられる半導体用接着フィルム、並びに、半導体装置の製造方法に関する。
従来、半導体チップと半導体チップ搭載用支持部材との接合には、銀ペーストが主に使用されていた。ところが、半導体チップの小型化・高性能化、並びに使用される支持部材の小型化、細密化に伴って、銀ペーストを用いる方法では、ペーストのはみ出しや半導体チップの傾きに起因するワイヤボンディング時の不具合の発生、接着剤層の膜厚の制御困難性及び接着剤層のボイド発生などの問題が顕在化している。また、小型化、高密度化の要求が高い携帯機器等の分野では内部に複数の半導体チップを積層した半導体装置が開発、量産されているが、このような半導体装置を製造する場合、上記の問題が特に顕在化しやすい。そのため、近年は銀ペーストに代えてフィルム状の接着剤（以下、半導体用接着フィルムという）が使用されるようになってきた。
半導体用接着フィルムを用いて半導体装置を製造する方法としては、（１）半導体用接着フィルムを任意のサイズに切り出したものを、配線付基材などの半導体チップ搭載用支持部材又は半導体チップ上に貼り付け、その上に半導体チップを熱圧着する個片貼り付け方式、及び、（２）半導体ウェハの裏面に半導体用接着フィルムを貼り付けた後、これを回転刃にて個片化し、接着フィルム付きの半導体チップを得て、それを半導体チップ搭載用支持部材又は半導体チップに熱圧着するウェハ裏面貼り付け方式がある。近年では、半導体装置の製造工程の簡略化を図るため、上記（２）のウェハ裏面貼り付け方式が主流となっている。
ウェハ裏面貼り付け方式では、上記のように、半導体用接着フィルムを貼り付けた半導体ウェハを回転刃にて切断することが一般的であった。しかし、回転刃を用いた一般的なダイシング方法により半導体ウェハ及び接着フィルムを同時に切断すると、切断後の半導体チップ側面においてクラック（チップクラック）が発生したり、切断面において接着フィルムがささくれ立ってバリが多く発生したりするという問題があった。このチップクラックやバリが存在すると、半導体チップをピックアップする際に半導体チップが割れ易くなる。特に、薄厚化された半導体ウェハから個片化した半導体チップを割れなくピックアップすることが困難となる。
そこで、近年、半導体ウェハをダイシングする方法として、半導体ウェハにレーザー光を照射することにより半導体ウェハ内部に選択的に改質部を形成し、改質部に沿って半導体ウェハを切断するステルスダイシングという方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。この方法では、例えば、改質部が形成された半導体ウェハをダイシングテープに貼り付け、ダイシングテープを引き伸ばして半導体ウェハに応力を加えることにより、改質部に沿って半導体ウェハが複数の半導体チップに分割される。
特開２００２−１９２３７０号公報 特開２００３−３３８４６７号公報
しかしながら、ダイボンダ装置のエキスパンド機構のみで半導体用接着フィルムを完全に分断することは困難であり、半導体用接着フィルムの分割には別途エキスパンド装置が必要となる。そのため、ステルスダイシング方式であっても、半導体装置の製造における組立性と信頼性の両立を図るには、接着フィルムの分割性の点で更なる改善の必要がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、半導体ウェハから半導体チップを歩留よく得られるとともに、バリが十分少なく半導体チップとほぼ同一形状の接着フィルムが貼り付けられた接着フィルム付き半導体チップを得ることができる接着フィルム付き半導体チップの製造方法及びこの接着フィルム付き半導体チップの製造方法に好適に用いられる半導体用接着フィルム、並びに、組立性と信頼性との両立を可能とする半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため本発明の接着フィルム付き半導体チップの製造方法は、半導体ウェハ、半導体用接着フィルム及びダイシングテープがこの順で積層され、半導体用接着フィルムが１〜１５μｍの範囲の厚みを有し且つ５％未満の引張破断伸度を有し該引張破断伸度が最大荷重時の伸度の１１０％未満であり、半導体ウェハがレーザー光の照射によって形成された半導体ウェハを複数の半導体チップに分割するための改質部を有する積層体を準備する工程と、ダイシングテープを複数の半導体チップが互いに離れる方向に引き伸ばして半導体用接着フィルムは分割せずに半導体ウェハを複数の半導体チップに分割する工程と、複数の半導体チップをそれぞれ積層体の積層方向にピックアップすることによって半導体チップのピックアップで得られるせん断力を利用して半導体用接着フィルムを分割して接着フィルム付き半導体チップを得る工程とを備える。
本発明の接着フィルム付き半導体チップの製造方法によれば、ステルスダイシング方式と上記特定の半導体用接着フィルムとを組み合わせ、半導体チップのピックアップで得られるせん断力を利用して半導体用接着フィルムの分割を行うことにより、半導体ウェハから半導体チップを歩留よく得られるとともに、バリが十分少なく半導体チップとほぼ同一形状の接着フィルムが貼り付けられた接着フィルム付き半導体チップを得ることができる。
半導体用接着フィルムの厚みが１μｍ未満であると、接着フィルムの作製が困難となり、１５μｍを超えると、半導体チップのピックアップによって半導体用接着フィルムを分割することが困難となる。また、半導体用接着フィルムの引張破断伸度が５％以上であると、ダイシングテープの引き伸ばし量を通常以上に大きくする必要があり、引張破断伸度の最大荷重時の伸度に対する割合が１１０％以上であると、バリの発生を抑制しながら半導体用接着フィルムを完全に分断することが困難となるため、半導体チップの形状に合った接着フィルムが得られにくくなる。
また、本発明の半導体装置の製造方法は、本発明の接着フィルム付き半導体チップの製造方法により得られた接着フィルム付き半導体チップを、他の半導体チップ又は半導体チップ搭載用支持部材に接着する工程を備える。
本発明の半導体装置の製造方法によれば、本発明の接着フィルム付き半導体チップの製造方法により得られた接着フィルム付き半導体チップを用いることにより、組立性と信頼性との両立を図ることができる。
本発明はまた、１〜１５μｍの範囲の厚みを有し且つ５％未満の引張破断伸度を有し該引張破断伸度が最大荷重時の伸度の１１０％未満である、本発明の接着フィルム付き半導体チップの製造方法に用いるための半導体用接着フィルムを提供する。
本発明によれば、半導体ウェハから半導体チップを歩留よく得られるとともに、バリが十分少なく半導体チップとほぼ同一形状の接着フィルムが貼り付けられた接着フィルム付き半導体チップを得ることができる接着フィルム付き半導体チップの製造方法及びこの接着フィルム付き半導体チップの製造方法に好適に用いられる半導体用接着フィルム、並びに、組立性と信頼性との両立を可能とする半導体装置の製造方法を提供することができる。
実施形態に係る接着フィルム付き半導体チップの製造方法を説明するための模式断面図である。 実施形態に係る接着フィルム付き半導体チップの製造方法を説明するための模式断面図である。 実施形態に係る接着フィルム付き半導体チップの製造方法を説明するための模式断面図である。 実施形態に係る接着フィルム付き半導体チップの製造方法を説明するための模式断面図である。 半導体装置の一実施形態を示す断面図である。
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
図１、２、３及び４は、本発明の接着フィルム付き半導体チップの製造方法の好適な一実施形態を説明するための模式断面図である。本実施形態に係る接着フィルム付き半導体チップの製造方法は、半導体ウェハ１、本発明に係る半導体用接着フィルム５及びダイシングテープ６がこの順で積層された積層体２０を準備する工程（図２）と、ダイシングテープ６を複数の半導体チップ８が互いに離れる方向に引き伸ばすことにより、半導体用接着フィルム５は分割せずに半導体ウェハ１を複数の半導体チップ８に分割する工程（図３）と、複数の半導体チップ８をそれぞれ積層体の積層方向にピックアップすることによって半導体用接着フィルム５を分割して接着フィルム付き半導体チップ３０を得る工程（図４）とを備える。これらの工程を経て得られる接着フィルム付き半導体チップ３０は、バリが十分少なく半導体チップ８とほぼ同一形状となる接着フィルム５ａを有する。
図２に示される半導体ウェハ１は、レーザー光の照射によって形成された半導体ウェハを複数の半導体チップに分割するための改質部３を有している。この改質部３は、例えば、半導体ウェハ１とバックグラインドテープ２の積層物を、半導体ウェハ１の回路面の逆側からレーザー光４を照射することにより選択的に形成することができる（図１）。係るレーザー光の照射による加工は、いわゆるステルスダイシングとして知られている方法において通常採用されている条件により行うことが可能である。
半導体ウェハ１としては、単結晶シリコンの他、多結晶シリコン、各種セラミック、ガリウム砒素などの化合物半導体などから構成されるウェハが使用される。バックグラインドテープ２としては、ポリエチレンテレフタレート系テープなどが使用される。
積層体２０は、改質部３が形成された半導体ウェハ１の裏面（バックグラインドテープ２側と反対の面）に半導体用接着フィルム５及びダイシングテープ６をこの順で貼り付けるか、又は半導体用接着フィルム５及びダイシングテープ６が積層された複合シートを半導体用接着フィルム５が半導体ウェハ１側に位置する向きで半導体ウェハ１の裏面に貼り付ける方法で準備される。積層体２０を得る工程は本実施形態のような順序に限られるものではない。例えば、半導体ウェハに半導体用接着フィルムを貼り付けた後、レーザー加工により改質部を形成してもよい。
ダイシングテープ６は、固定用のリングに対して固定可能な程度の粘着性を有し、改質部３に沿って半導体ウェハ１が分断されるように引き伸ばすことが可能なものであれば、特に制限なく用いられる。例えば、塩化ビニル系テープをダイシングテープとして用いることができる。商業的に入手可能なものとして、「ＡＦ−８０Ｈ」、「Ｔ−８０ＭＷ」（以上、電気化学工業社製、商品名）などが挙げられる。
図２には、半導体ウェハ１にバックグラインドテープ２が積層された状態が示されているが、バックグラインドテープ２は次の工程の前に剥離される。また、図２に示す積層体２０のダイシングテープ６には固定用のリングであるウェハリング７が備えられている。
半導体ウェハ１を複数の半導体チップ８に分割する工程では、バックグラインドテープを剥離した後に、エキスパンドリング９をダイシングテープ６の下側から上方（図３の矢印Ａの方向）に押し上げることにより、ダイシングテープ６が、複数の半導体チップ８が互いに離れる方向（図３の矢印Ｂの方向）に引き伸ばされる。そして、半導体ウェハ１が改質部３を起点として複数の半導体チップ８へと分割される。この方法によれば、半導体ウェハ１をダイシングブレードによって切断する必要がないため、半導体ウェアの個片化の速度を高めることができる。ダイシングテープ６のエキスパンドは、ダイボンダ装置で行うことができる。
半導体用接着フィルム５は、上記のエキスパンド工程では分割されず、次のピックアップ工程で分割される。したがって、ダイシングテープ６のエキスパンド量は、半導体ウェハ１の分割が可能となる範囲であればよい。エキスパンド量は、初期のダイシングテープ６の最大幅が２００〜３００ｍｍの範囲の場合、引き伸ばした後のダイシングテープ６の幅（最大幅）と初期のダイシングテープ６の幅（最大幅）との差で、好ましくは１〜２０ｍｍであり、より好ましくは２〜１５ｍｍであり、更に好ましくは３〜１０ｍｍである。
本実施形態におけるダイシングテープ６のエキスパンド量は、従来の半導体用接着フィルムをエキスパンドにより切断する場合に比べて少なくすることができる。そのため、別途従来のステルスダイシング方式において用いられているエキスパンド装置を用意する必要がない。
また、本実施形態の場合、ダイシングテープ６を引き伸ばす速度（エキスパンド速度）は好ましくは１〜５０ｍｍ／秒であり、より好ましくは２〜３０ｍｍ／秒であり、更に好ましくは３〜２０ｍｍ／秒である。エキスパンド速度が１ｍｍ／秒未満であると、半導体ウェハ１を完全に分断することが困難となる傾向がある。
複数の半導体チップをピックアップする工程では、エキスパンドしたダイシングテープの下側を吸着ドーム１１で真空吸着し、突き上げ針１０でピックアップする半導体チップがある部位を突き上げ、ピックアップコレット１２により半導体チップ８が積層体の積層方向（図４の矢印Ｃの方向）にピックアップされる。このとき、半導体用接着フィルム５にはその厚み方向にせん断力がかかり、半導体チップ８の形状で分断される。これにより、バリが十分少なく半導体チップとほぼ同一形状の接着フィルム５ａが貼り付けられた接着フィルム付き半導体チップ３０が得られる。
上記工程で使用されるピックアップ方式としては、ルネサス東日本セミコンダクタ社の多芯突き上げ方式、三段突き上げ方式等の薄肉チップ用として開発されている方式が好ましい。
多芯突き上げ方式や通常のピン突き上げ方式を用いる場合、ピンの配置としては、チップ四隅付近及びその間に等間隔にピンを配置することが好ましい。特に多芯突き上げ方式の場合、ピンを多く配置しすぎるとダイシングテープ下側からの吸着効果が薄れるため、１０ｍｍ×１０ｍｍ程度のサイズであれば９本程度の配置が好ましい。
また、半導体チップをピックアップするピックアップコレット１２は、チップサイズとほぼ同等のサイズにすることが好ましい。ピンを突き上げるときの条件として、突き上げ高さは最大で、２０００μｍ以下が好ましく、７００μｍ以下が好ましく、６００μｍ以下がより好ましく、５００μｍ以下がさらに好ましい。２０００μｍを超える高さまで突き上げると、チップが割れる恐れがあるため好ましくない。
ピンを突き上げる速度は、２０〜２００ｍｍ／ｓが好ましく、３０〜１５０ｍｍ／ｓがより好ましく、５０〜１００ｍｍ／ｓがさらに好ましい。速度が２０ｍｍ／ｓ未満であると突き上げの際にダイボンディングフィルムを分割することが困難となる傾向にあり、２００ｍｍ／ｓを超えると、衝撃によって半導体チップが破損する可能性が高まるため好ましくない。
本実施形態においては、突き上げを２段階以上に分けて行ってもよい。例えば、１段階目を突き上げ高さ２５０〜１０００μｍ、突き上げ速度５０〜１００ｍｍ／ｓの条件で行い、２段階目を突き上げ高さ１０００〜２０００μｍ、突き上げ速度１〜３０ｍｍ／ｓの条件でピンの突き上げを行うことができる。
本実施形態においては、本発明に係る特定の半導体用接着フィルムを適用することにより、上記ピックアップ工程で半導体用接着フィルムからバリが十分少なく半導体チップとほぼ同一形状の接着フィルム５ａが分断される。
以下、本発明に係る半導体用接着フィルムについて説明する。
本発明に係る半導体用接着フィルムは、１〜１５μｍの範囲の厚みを有し且つ５％未満の引張破断伸度を有し該引張破断伸度が最大荷重時の伸度の１１０％未満である。このような半導体用接着フィルムは、熱硬化性樹脂及び／又は熱可塑性樹脂を含有し構成される。
半導体用接着フィルムの厚みが１μｍ未満であると、接着フィルムの作製が困難となり、１５μｍを超えると、半導体チップのピックアップによって半導体用接着フィルムを分割することが困難となる。また、半導体用接着フィルムの引張破断伸度が５％以上であると、ダイシングテープの引き伸ばし量を通常以上に大きくする必要がある。また、引張破断伸度の最大荷重時の伸度に対する割合が１１０％以上であることは、降伏状態が長いこと、又はネッキングが起こりやすいことを意味し、この場合、バリの発生を抑制しながら半導体用接着フィルムを完全に分断することが困難となるため、半導体チップの形状に合った接着フィルムが得られにくくなる。
上記と同様の観点から、引張破断伸度は、４％未満が好ましく、３．５％未満がより好ましい。同様に、引張破断伸度の最大荷重時の伸度に対する比率は、１０８％未満が好ましく、１０５％未満がより好ましい。なお、係る比率は、引張破断伸度と最大荷重時の伸度が一致するときに、最低値である１００％となる。
最大応力、最大荷重伸度及び引張破断伸度は、Ｂステージ状態の半導体用接着フィルムから切り出された、幅５ｍｍ、長さ５０ｍｍ及び厚さ２５μｍのサイズを有する短冊状の試験片を用いて、２５℃の環境下で、以下の条件で引張試験を行うことにより求められる。
引張試験機：ＳＩＭＡＤＺＵ製１００Ｎオートグラフ「ＡＧＳ−１００ＮＨ」
チャック間距離（試験開始時）：３０ｍｍ
引張速度：５ｍｍ／分
引張試験によって得られた応力−ひずみ曲線から、最大荷重、最大荷重時のチャック間長さ、及び破断時のチャック間長さを読み取り、これらの値と試料断面積の実測値を用いて、下記式により最大応力、最大荷重伸度及び引張破断伸度を算出する。
最大応力（Ｐａ）＝最大荷重（Ｎ）／試料の断面積（ｍ２）
最大荷重時の伸度（％）＝｛（最大荷重時のチャック間長さ（ｍｍ）−３０）／３０｝×１００
引張破断伸度（％）＝｛（破断時のチャック間長さ（ｍｍ）−３０）／３０｝×１００
通常、複数の試験片について測定を行い、その平均値をその半導体用接着フィルムの引張特性として記録する。再現性の観点から、引張試験は上記条件で行うことが好ましいが、実質的に同一の試験結果を与える他の条件に変更してもよい。
また、半導体用接着フィルムの厚みは、被着体との密着性及びフィルムの分断性の観点から、３〜１５μｍが好ましく、５〜１５μｍがより好ましい。
半導体用接着フィルム５は、好ましくは、高分子量成分、熱硬化性成分及びフィラーを含有する。これらの成分によって半導体用接着フィルム５を構成し、各成分の種類及び配合量を調整することにより、上記特定の引張特性を有する半導体用接着フィルム５が得られる。高分子量成分としては、熱可塑性樹脂が好ましい。
半導体用接着フィルムを構成する高分子量成分は、６０℃以下のガラス転移温度（Ｔｇ）を有することが好ましい。また、３００℃以上の耐熱性を有する高分子量成分が好ましい。好適な高分子量成分の具体例としては、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂及びウレタン樹脂が挙げられる。これらを１種又は複数組み合わせて用いることができる。これらの中でも、ポリイミド樹脂が特に好ましい。ポリイミド樹脂を用いることにより、フィラーの含有量をある程度小さく維持しながら、上述のような引張特性を半導体用接着フィルム５に容易に付与することができる。
熱硬化性成分は、加熱により架橋して硬化体を形成し得る成分であり、例えば、熱硬化性樹脂及びその硬化剤から構成される。熱硬化性樹脂としては、従来公知のものを使用することができ、特に制限はないが、中でも半導体周辺材料としての利便性（高純度品の入手容易、品種が多い、反応性制御しやすい）の点で、エポキシ樹脂、及び１分子中に少なくとも２個の熱硬化性イミド基を有するイミド化合物が好ましい。エポキシ樹脂は、通常エポキシ樹脂硬化剤と併用される。
エポキシ樹脂は、好ましくは２個以上のエポキシ基を有する化合物である。硬化性や硬化物特性の点から、フェノールのグリシジルエーテル型のエポキシ樹脂が好ましい。フェノールのグリシジルエーテル型のエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡＤ、ビスフェノールＳ、ビスフェノールＦ又はハロゲン化ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンの縮合物、フェノールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、クレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、及びビスフェノールＡノボラック樹脂のグリシジルエーテルが挙げられる。これらの中でも、ノボラック型エポキシ樹脂（クレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル及びフェノールノボラック樹脂のグリシジルエーテル等）は、硬化物の架橋密度が高く、フィルムの熱時の接着強度を高くすることができる点で好ましい。これらは単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。
エポキシ樹脂硬化剤としては、例えば、フェノール系化合物、脂肪族アミン、脂環族アミン、芳香族ポリアミン、ポリアミド、脂肪族酸無水物、脂環族酸無水物、芳香族酸無水物、ジシアンジアミド、有機酸ジヒドラジド、三フッ化ホウ素アミン錯体、イミダゾール類、及び第３級アミンが挙げられる。これらの中でもフェノール系化合物が好ましく、その中でも２個以上のフェノール性水酸基を有するフェノール系化合物が特に好ましい。より具体的には、ナフトールノボラック樹脂及びトリスフェノールノボラック樹脂が好ましい。これらのフェノール系化合物をエポキシ樹脂硬化剤として用いると、パッケージ組み立てのための加熱の際のチップ表面及び装置の汚染や、臭気の原因となるアウトガスの発生を有効に低減できる。
フィラーの含有量を調整することにより、半導体用接着フィルムの引張特性を制御することができる。フィラーの含有量を多くすると、引張破断伸度が小さくなる傾向、及び引張破断伸度の最大荷重時の伸度に対する比率が小さくなる傾向がある。また、フィラーを適量用いることにより、取扱い性の向上、熱伝導性の向上、溶融粘度の調整、チクソトロピック性の付与などの効果を得ることも可能である。
上記目的の観点から、フィラーは無機フィラーであることが好ましい。より具体的には、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、アルミナ、窒化アルミニウム、ほう酸アルミウイスカ、窒化ホウ素、結晶性シリカ、非晶性シリカ及びアンチモン酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１種の無機材料を含む無機フィラーが好ましい。これらの中でも、熱伝導性向上のためには、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、結晶性シリカ及び非晶性シリカが好ましい。溶融粘度の調整やチクソトロピック性の付与の目的には、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、アルミナ、結晶性シリカ及び非晶性シリカが好ましい。また、耐湿性を向上させるためには、アルミナ、シリカ、水酸化アルミニウム及びアンチモン酸化物が好ましい。複数種類のフィラーを混ぜて使用してもよい。
フィラーの含有量が多くなると、引張破断伸度が小さくなるとともに弾性率が高くなって破断強度が上昇する傾向がある一方で、接着性の低下によって耐リフローククラック性が低下する傾向がある。特に、有機基板のような表面に凹凸が形成されている被着体と半導体チップの間でリフロー時に破壊が進行し易くなる傾向がある。また、フィラーの含有量が多くなると、ＨＡＳＴ試験等の高温高湿環境下における信頼性試験に対する耐性が低下する傾向もある。更に、フィラーの含有量が多くなると、半導体用接着フィルムを半導体ウェハへ貼り付け可能な温度も上昇してしまう傾向がある。以上のような事情を鑑みると、フィラーの含有量は、半導体用接着フィルムの全質量に対して好ましくは３０質量％未満、より好ましくは２５質量％未満。更に好ましくは２０質量％未満である。
半導体用接着フィルム５は、１００℃以下の温度で被着体である半導体ウェハに貼り付け可能であることが好ましい。ここで、所定の温度に保持された半導体用接着フィルムを半導体ウェハに貼り付けたときに、半導体用接着フィルムと半導体ウェハの界面におけるピール強度が２０Ｎ／ｍ以上であれば、半導体ウェハに貼り付け可能であると判断される。半導体用接着フィルムは、例えば、１００℃以下の温度に設定されたホットロールラミネータを用いて半導体ウェハに貼り付けられる。ピール強度の測定は、２５℃の雰囲気中、引張り角度９０°、引張り速度５０ｍｍ／分として行われる。例えば、フィラーの含有量を小さくしたり、低いＴｇを有する熱可塑性樹脂を用いたりすることにより、１００℃以下で半導体ウェハに貼り付け可能な半導体用接着フィルムが得られる。半導体用接着フィルム５が半導体ウェハに貼り付け可能な温度は、より好ましくは９５℃以下、更に好ましくは９０℃以下である。バックグラインドテープの耐熱性を考慮する場合、半導体用接着フィルム５は、８０℃以下の温度で被着体である半導体ウェハに貼り付け可能であることが好ましい。
半導体用接着フィルム５は、半導体チップ搭載用支持部材に半導体チップを搭載する場合に要求される耐熱性および耐湿性を有することが好ましい。その為、耐リフロークラック性試験をパスしていることが好ましい。接着強度を指標にして半導体用接着フィルムの耐リフロークラック性を評価することができる。良好な耐リフロークラック性を得るためには、４×２ｍｍ角の接着面積で半導体用接着フィルムを半導体ウェハに接着したときに、ピール強度が初期に１．０ｋｇ／ｃｍ以上、８５℃／８５％の雰囲気下で４８時間放置した後に０．５ｋｇ／ｃｍ以上であることが好ましい。初期のピール強度は１．３ｋｇ／ｃｍ以上であることがより好ましく、１．５ｋｇ／ｃｍであることが更に好ましくい。８５℃／８５％の雰囲気下で４８時間放置した後のピール強度は０．７ｋｇ／ｃｍ以上であることがより好ましく、０．８ｋｇ／ｃｍ以上であることが更に好ましい。
半導体用接着フィルム５は、例えば、熱可塑性樹脂などの高分子量成分、熱硬化性成分、フィラー及びこれらを溶解又は分散する有機溶剤を含有する塗工液を基材フィルムに塗付し、基材フィルム上の塗工液から加熱により有機溶剤を除去する方法で得ることができる。
有機溶媒は、材料を均一に溶解又は分散できるものであれば制限はなく、例えば、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、ジメチルスルホキシド、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トルエン、ベンゼン、キシレン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブ、ジオキサン、シクロヘキサノン及び酢酸エチルが挙げられる。これらは単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。
基材フィルムは、有機溶剤の除去のための加熱に耐えるものであれば特に限定するものではない。基材フィルムの例としては、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、ポリエーテルナフタレートフィルム、及びメチルペンテンフィルムが挙げられる。これらフィルムを２種以上組み合わせた多層フィルムを基材フィルムとして用いてもよい。基材フィルムの表面はシリコーン系、シリカ系等の離型剤などで処理されていてもよい。有機溶剤の除去後、基材フィルムを除去することなく、半導体用接着フィルムの支持体としてそのまま用いてもよい。
半導体用接着フィルムは、ダイシングテープと貼り合わせた複合シートの状態で保管及び使用することもできる。このような複合シートを用いることにより、半導体装置製造工程を簡略化することができる。
本発明の接着フィルム付き半導体チップの製造方法に用いるための半導体用接着フィルムは、下記の構成を有するダイボンディングフィルムとして供給されたものであってもよい。
（ａ）基材と、熱硬化性樹脂及び／又は熱可塑性樹脂を含有する接着剤層と、をこの順に備えるダイボンディングフィルム。
（ｂ）基材と、粘着剤層と、熱硬化性樹脂及び／又は熱可塑性樹脂を含有する接着剤層と、をこの順に備えるダイボンディングフィルム。
（ｃ）基材と、熱硬化性樹脂及び／又は熱可塑性樹脂を含有する粘接着剤層と、をこの順に備えるダイボンディングフィルム。
（ａ）及び（ｂ）のダイボンディングフィルムにおける接着剤層、並びに、（ｃ）のダイボンディングフィルムにおける粘接着剤層は、上述した本発明に係る半導体用接着フィルムである。
（ａ）のダイボンディングフィルムを用いる場合、以下のいずれかの方法により本発明に係る積層体を得ることができる。
（１）まず、上記（ａ）のダイボンディングフィルムの接着剤層と、半導体ウェハとを貼り合わせる。次に、ダイボンディングフィルムの基材をはく離する。次に、粘着剤層と基材とをこの順に備えたダイシングテープ部材の粘着剤層と、接着剤層とを貼り合わせる。
（２）まず、上記（ａ）のダイボンディングフィルムの接着剤層と、粘着剤層と基材層とをこの順に備えたダイシングテープ部材の粘着剤層とを貼り合わせる。次に、ダイボンディングフィルムの基材をはく離し、接着剤層と半導体ウェハとを貼り合わせる。
（ｂ）のダイボンディングフィルムを用いる場合、以下の方法により本発明に係る積層体を得ることができる。
（３）上記（ｂ）のダイボンディングフィルムの接着剤層と半導体ウェハとを貼り合わせる。基材及び粘着剤層がダイシングテープとして機能するものである場合、これにより積層体を得ることができる。なお、基材を剥離後、粘着剤層にダイシングテープを貼り合わせて積層体を得てもよい。
（ｃ）のダイボンディングフィルムを用いる場合、以下の方法により本発明に係る積層体を得ることができる。
（４）まず、上記（ｃ）のダイボンディングフィルムの粘接着剤層と半導体ウェハとを貼り合わせる。基材がダイシングテープとして機能するものである場合、これにより積層体を得ることができる。なお、基材を剥離後、粘着剤層にダイシングテープを貼り合わせて積層体を得てもよい。
上記（ｃ）のダイボンディングフィルムを用いる例に示されるように、本発明はまた、半導体ウェハ、フィルム状粘接着剤及び基材がこの順で積層され、上記フィルム状粘接着剤が１〜１５μｍの範囲の厚みを有し且つ５％未満の引張破断伸度を有し該引張破断伸度が最大荷重時の伸度の１１０％未満であり、上記半導体ウェハがレーザー光の照射によって形成された半導体ウェハを複数の半導体チップに分割するための改質部を有する、積層体を準備する工程と、上記基材を複数の半導体チップが互いに離れる方向に引き伸ばして上記フィルム状粘接着剤は分割せずに半導体ウェハを複数の半導体チップに分割する工程と、複数の半導体チップをそれぞれ積層体の積層方向にピックアップすることによって上記フィルム状粘接着剤を分割して接着フィルム付き半導体チップを得る工程とを備える接着フィルム付き半導体チップの製造方法を提供できる。上記基材は、ダイシングテープとして機能するものを使用できる。
本実施形態においては、本発明に係る半導体用接着フィルムが半導体ウェハ裏面側に配置された場合を説明したが、本発明の接着フィルム付き半導体チップの製造方法は、半導体ウェハの回路面と半導体用接着フィルムを貼付ける方式においても適用可能である。
以上説明したような、本実施形態に係る方法によって得られる、接着フィルム付き半導体チップ３０は、例えばＩＣ、ＬＳＩのような半導体素子を構成する。接着フィルム付き半導体チップ３０は、例えば、接着フィルム５ａを介して他の半導体チップ又は半導体チップ搭載用支持部材に接着される。
半導体チップ搭載用支持部材としては、例えば、４２アロイリードフレーム及び銅リードフレーム等のリードフレーム、エポキシ樹脂、ポリイミド系樹脂及びマレイミド系樹脂等から形成された樹脂フィルム、ガラス不織布又はガラス織布にエポキシ樹脂、ポリイミド系樹脂及びマレイミド系樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸しこれを硬化させて得られる基板、並びに、ガラス基板及びアルミナ等のセラミックス基板が挙げられる。
図５は、係る方法によって得られる半導体装置の一実施形態を示す断面図である。図５に示す半導体装置１００は、配線付基材（支持部材）１３と、配線付基材１３に接着フィルム５ａを介して接着された半導体チップ８とを備える。半導体チップ８は、ボンディングワイヤ１４によって配線付基材１３の配線と接続されている。また、半導体チップ８は、これらが埋設される封止樹脂層１５によって封止されている。
半導体チップと支持部材との接着、及び半導体チップ同士の接着は、例えば、半導体チップと支持部材との間又は半導体チップ同士の間に半導体用接着フィルムを挟んだ状態で、６０〜３００℃で０．１〜３００秒間加熱して行われる。
半導体用接着フィルム５が熱硬化性樹脂を含有する場合は、接着後の半導体チップを加熱して半導体用接着フィルムの被着体への密着や硬化を促進させて、接合部の強度を増すことが好ましい。このときの加熱は、接着フィルムの組成に応じて適宜調整すればよく、通常、６０〜２２０℃、０．１〜６００分間である。樹脂封止を行う場合は、封止樹脂の硬化工程の加熱を利用してもよい。
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。ただし、本発明はこれらに制限するものではない。
＜半導体用接着フィルムの作製＞
（実施例１）
温度計、攪拌機及び塩化カルシウム管を備えた５００ｍｌの四つ口フラスコに、ジアミンとして１，３−ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン（０．０６ｍｏｌ）、４，９−ジオキサデカン−１，１２−ジアミン（０．０４ｍｏｌ）及び溶剤としてＮ−メチル−２−ピロリドン１５０ｇを入れ、６０℃で攪拌、溶解した。
ジアミンの溶解後、１，１０−（デカメチレン）ビス（トリメリテート二無水物）（０．０２ｍｏｌ）と４，４’−オキシジフタル酸二無水物（０．０８ｍｏｌ）を少量ずつ添加し、６０℃で３時間反応させた。その後、Ｎ２ガスを吹き込みながら１７０℃で加熱し、３時間かけて系内の水を溶剤の一部とともに共沸により除去した。こうしてポリイミド樹脂の溶液を得た。
上記で得たポリイミド樹脂のＮＭＰ溶液（ポリイミド樹脂を１００質量部含む）に、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（東都化成製）４質量部、４，４’−［１−［４−［１−（４−ヒドロキシフェニル）−１−メチルエチル］フェニル］エチリデン］ビスフェノール（本州化学製）２質量部、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボラート（東京化成製）０．５質量部加えた。更に、窒化硼素フィラー（水島合金鉄製）を全固形分の重量に対して１２質量％、アエロジルフィラーＲ９７２（日本アエロジル製）を全固形分の重量に対して３質量％となるように加え、よく混錬してワニスを得た。
調合したワニスを、剥離処理済みのポリエチレンテレフタレートフィルム（帝人デュポン社製、フィルムＡ３１、厚さ５０μｍ）上に塗布し、８０℃で３０分、つづいて１２０℃で３０分加熱し、厚さ５μｍの半導体用接着フィルムを形成した。
（実施例２）
実施例１と同様にして得たワニスを、剥離処理済みのポリエチレンテレフタレートフィルム（帝人デュポン社製、フィルムＡ３１、厚さ５０μｍ）上に塗布し、８０℃で３０分、次いで１２０℃で３０分加熱し、厚さ１５μｍの半導体用接着フィルムを形成した。
（比較例１）
実施例１と同様にして得たワニスを、剥離処理済みのポリエチレンテレフタレートフィルム（帝人デュポン社製、フィルムＡ３１、厚さ５０μｍ）上に塗布し、８０℃で３０分、次いで１２０℃で３０分加熱し、厚さ２５μｍの半導体用接着フィルムを形成した。
（比較例２）
比較例２の半導体用接着フィルムとしてＤＦ−４０２（日立化成工業社株式会社製、商品名、厚さ１５μｍ）を準備した。
＜接着フィルムの評価＞
（最大応力、最大荷重伸度、及び引張破断伸度）
Ｂステージ状態の接着フィルムから切り出された短冊状の試験片（幅５ｍｍ、長さ５０ｍｍ）を用いて引張試験を行った。得られた応力−ひずみ曲線から、下記計算式に基づいて最大応力、最大荷重伸度、及び引張破断伸度を求めた。引張試験は、引張試験機（ＳＩＭＡＤＺＵ製１００Ｎオートグラフ、ＡＧＳ−１００ＮＨ）を用い、２５℃の雰囲気中で、試験開始時のチャック間距離３０ｍｍ、引張速度５ｍｍ／ｍｉｎ．の条件で行った。
最大応力（Ｐａ）＝最大荷重（Ｎ）／試料の断面積（ｍ２）
最大荷重伸度（％）＝［（最大荷重におけるチャック間長さ（ｍｍ）−３０）／３０］×１００
引張破断伸度（％）＝［（破断時のチャック間長さ（ｍｍ）−３０）／３０］×１００
＜接着フィルム付き半導体チップの作製＞
レーザー光の照射によって内部に改質部が形成された５０μｍ厚の半導体ウェハ（材質：単結晶シリコン）とバックグラインドテープとの積層品を準備した。なお、改質部は、半導体ウェハを１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさに分割できるように形成した。
他方で、実施例及び比較例で作製した半導体用接着フィルムをそれぞれ直径２１０ｍｍの円形に切り抜き、得られた各半導体用接着フィルムを、ウェハマウンタ「ＤＭ−３００Ｈ」（ＪＣＭ社製、商品名）を用いて、ダイシングテープ（電気化学工業社製、商品名「ＡＤ−８０Ｈ」、厚み８０μｍ）上に、室温、線圧５ｋｇｆ、１０ｍｍ／ｓの条件で貼り合わせ、半導体用接着フィルムとダイシングテープの積層品を作製した。なお、この積層品のダイシングテープには、ウェハリングの貼付けも行った。
上記で準備した改質部が形成された半導体ウェハの裏面に、上記半導体用接着フィルムとダイシングテープの積層品を、ウェハマウンタ「ＤＭ−３００Ｈ」（ＪＣＭ社製、商品名）を用いて、熱板温度８０℃、線圧５ｋｇｆ、３ｍｍ／ｓの条件で貼付け、積層体サンプルを得た。なお、バックグラインドテープは貼付け前に剥離した。
次に、上記で得た積層体サンプルを、フレキシブルダイボンダ「ＤＢ−７３０」（ルネサス東日本セミコンダクタ社製、商品名）に設置し、エキスパンド装置によりダイシングテープを引き伸ばした。エキスパンド速度は、１０ｍｍ／ｓ、エキスパンド量は４ｍｍであった。続いて、エキスパンドされた積層体サンプルに対して、エジェクタニードル（マイクロメカニクス社製、ＳＥＮ−８３−０５：針径０．７ｍｍ、先端３５０μｍ径半円形状）９本を４．２ｍｍ間隔で格子状に配置したフレキシブルダイボンダ「ＤＢ−７３０」（ルネサス東日本セミコンダクタ社製）の多芯突上げ治具により、ニードルを突上げながら、ピックアップコレットとしてのラバーチップ（マイクロメカニクス社製、商品名：１３−０８７Ｅ−３３、１０ｍｍ×１０ｍｍ）で半導体チップをピックアップした。このとき、ニードルの突上げは２段階動作とし、１段階目は高さ３００μｍ、速度８９．４ｍｍ／ｓの条件で突上げ、その後、２段階目は高さ１，５００μｍ、速度８．９４ｍｍ／ｓの条件で突上げ、突上げ後保持時間（ピックアップタイマ）５００ｍｓの条件でニードルを突上げながら、半導体チップをピックアップした。このときのピックアップ性を下記基準に基づいて評価した。
［ピックアップ性］
Ａ：半導体用接着フィルムが切断され、接着フィルム付き半導体チップをピックアップできた。
Ｂ：半導体用接着フィルムが完全に切断されず、半導体チップのピックアップができず、チップ割れが生じた。
Figure 0005353702
表１に示すように、１〜１５μｍの範囲の厚みを有し且つ５％未満の引張破断伸度を有し該引張破断伸度が最大荷重時の伸度の１１０％未満である実施例１及び２の半導体用接着フィルムによれば、上記のピックアップ工程により半導体用接着フィルムが分割され、接着フィルム付き半導体チップが得られることが確認された。また、分割された接着フィルムは、バリも十分少なく、半導体チップとほぼ同一形状を有していることが確認された。これに対して、比較例１及び２の半導体用接着フィルムを用いた場合、上記エキスパンド工程及びピックアップ工程によって半導体用接着フィルムを分割することができなかった。
以上の結果から、本発明の半導体用接着フィルムを用いる接着フィルム付き半導体チップの製造方法によれば、バリが十分少なく半導体チップとほぼ同一形状の接着フィルムが貼り付けられた接着フィルム付き半導体チップを得ることができ、ステルスダイシング方式による半導体装置の製造における組立性と信頼性の両立を図ることができることが分かった。
本発明によれば、半導体ウェハから半導体チップを歩留よく得られるとともに、バリが十分少なく半導体チップとほぼ同一形状の接着フィルムが貼り付けられた接着フィルム付き半導体チップを得ることができる接着フィルム付き半導体チップの製造方法及びこの接着フィルム付き半導体チップの製造方法に好適に用いられる半導体用接着フィルム、並びに、組立性と信頼性との両立を可能とする半導体装置の製造方法を提供することができる。

Claims (3)

  1. 半導体ウェハ、半導体用接着フィルム及びダイシングテープがこの順で積層され、前記半導体用接着フィルムが１〜１５μｍの範囲の厚みを有し且つ５％未満の引張破断伸度を有し該引張破断伸度が最大荷重時の伸度の１１０％未満であり、前記半導体ウェハがレーザー光の照射によって形成された前記半導体ウェハを複数の半導体チップに分割するための改質部を有する、積層体を準備する工程と、
    前記ダイシングテープを前記複数の半導体チップが互いに離れる方向に引き伸ばして前記半導体用接着フィルムは分割せずに前記半導体ウェハを前記複数の半導体チップに分割する工程と、
    前記複数の半導体チップをそれぞれ前記積層体の積層方向にピックアップすることによって前記半導体チップのピックアップで得られるせん断力を利用して前記半導体用接着フィルムを分割して接着フィルム付き半導体チップを得る工程と、
    を備える接着フィルム付き半導体チップの製造方法。
  2. 請求項１に記載の製造方法により得られた接着フィルム付き半導体チップを、他の半導体チップ又は半導体チップ搭載用支持部材に接着する工程、を備える半導体装置の製造方法。
  3. １〜１５μｍの範囲の厚みを有し且つ５％未満の引張破断伸度を有し該引張破断伸度が最大荷重時の伸度の１１０％未満である、請求項１に記載の製造方法に用いるための半導体用接着フィルム。
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