JP5499459B2 - 半導体用接着フィルム - Google Patents
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Description
条件(1):テトラカルボン酸二無水物(A)は、当該テトラカルボン酸二無水物(A)100モルに対して下記式(I)で表される特定のテトラカルボン酸二無水物を50モル以上含むものである。
条件(2):ジアミン(B)は、当該ジアミン(B)100モルに対して下記式(II)で表される特定のジアミンをXモル含むものであり、当該特定のジアミンの重量平均分子量をMwとした場合、X及びMwが下記式(i)〜(iii)で表わされる条件を同時に満たす。
[式中、Q1、Q2及びQ3はそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキレン基を示し、nは2〜30の整数を示す。]
400≦Mw≦4000 (i)
X≦100 (ii)
(10000/Mw)≦X≦(100000/Mw) (iii)
条件(3):テトラカルボン酸二無水物(C)は、当該テトラカルボン酸二無水物(C)100質量部に対して下記式(III)で表される4,4’−オキシジフタル酸二無水物を全体の50質量部以上含むものである。
条件(4):ジアミン(D)は、当該ジアミン(D)100質量部に対して下記式(IV)で表されるシロキサンジアミンを50質量部以上含むものである。
接着剤層1a,1bが含有するポリイミド樹脂について説明する。ポリイミド樹脂は、下記式(a)で表される構成単位を有する。ポリイミド樹脂は、例えば、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの反応によりポリアミック酸を生成させるステップと、ポリアミック酸からポリイミド樹脂を生成させるステップとを含む方法により得られる。
式中、R1はテトラカルボン酸二無水物に由来する4価の残基を示し、R2はジアミンに由来する2価の残基を示す。
接着剤層1aが含有する第1のポリイミド樹脂は、ガラス転移温度が0℃以上40℃未満であり、5〜35℃であることが好ましく、10〜30℃であることがより好ましい。当該ポリイミド樹脂のガラス転移温度が0℃未満であると、室温における接着フィルムの取り扱いが困難となり、他方、40℃を超えると、接着剤層1a表面のタック強度が不足して低温ウェハラミネート性が不十分となる。
条件(1):テトラカルボン酸二無水物(A)は、当該テトラカルボン酸二無水物(A)100モルに対して下記式(I)で表される特定のテトラカルボン酸二無水物を50モル以上含むものである。
条件(2):ジアミン(B)は、当該ジアミン(B)100モルに対して下記式(II)で表される特定のジアミンをXモル含むものであり、当該特定のジアミンの重量平均分子量をMwとした場合、X及びMwが下記式(i)〜(iii)で表わされる条件を同時に満たす。
[式中、Q1、Q2及びQ3はそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキレン基を示し、nは2〜30の整数を示す。]
400≦Mw≦4000 (i)
X≦100 (ii)
(10000/Mw)≦X≦(100000/Mw) (iii)
式中、Q1及びQ2はそれぞれ独立に炭素数1〜5のアルキレン基又はフェニレン基を示し、Q3、Q4、Q5及びQ6はそれぞれ独立に炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、フェニル基又はフェノキシ基を示し、pは1〜50の整数を示す。
1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス(4−アミノフェニル)ジシロキサン、1,1,3,3−テトラフェノキシ−1,3−ビス(2−アミノエチル)ジシロキサン、1,1,3,3−テトラフェニル−1,3−ビス(2−アミノエチル)ジシロキサン、1,1,3,3−テトラフェニル−1,3−ビス(3−アミノプロピル)ジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス(2−アミノエチル)ジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス(3−アミノプロピル)ジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス(4−アミノブチル)ジシロキサン、1,3−ジメチル−1,3−ジメトキシ−1,3−ビス(4−アミノブチル)ジシロキサン。
(pが2のとき)
1,1,3,3,5,5−ヘキサメチル−1,5−ビス(4−アミノフェニル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラフェニル−3,3−ジメチル−1,5−ビス(3−アミノプロピル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラフェニル−3,3−ジメトキシ−1,5−ビス(4−アミノブチル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラフェニル−3,3−ジメトキシ−1,5−ビス(5−アミノペンチル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラメチル−3,3−ジメトキシ−1,5−ビス(2−アミノエチル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラメチル−3,3−ジメトキシ−1,5−ビス(4−アミノブチル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラメチル−3,3−ジメトキシ−1,5−ビス(5−アミノペンチル)トリシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチル−1,5−ビス(3−アミノプロピル)トリシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサエチル−1,5−ビス(3−アミノプロピル)トリシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサプロピル−1,5−ビス(3−アミノプロピル)トリシロキサン等があり、
(pが3〜50のとき)
接着剤層1bが含有する第2のポリイミド樹脂は、ガラス転移温度が40℃以上80℃未満であり、45〜75℃であることが好ましく、50〜70℃であることがより好ましい。当該ポリイミド樹脂のガラス転移温度が40℃未満であると、接着剤層1b表面のタック強度が過度に高くなり、他方、80℃を超えると、ダイボンド温度を高温にする必要があり、この場合チップ反りなどの問題が生じやすくなる。
条件(3):テトラカルボン酸二無水物(C)は、当該テトラカルボン酸二無水物(C)100質量部に対して下記式(III)で表される4,4’−オキシジフタル酸二無水物を全体の50質量部以上含むものである。
条件(4):ジアミン(D)は、当該ジアミン(D)100質量部に対して下記式(IV)で表されるシロキサンジアミンを50質量部以上含むものである。
(pが1のとき)
1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス(4−アミノフェニル)ジシロキサン、及び1,1,3,3−テトラフェノキシ−1,3−ビス(2−アミノエチル)ジシロキサン。
(pが2のとき)
1,1,3,3,5,5−ヘキサメチル−1,5−ビス(4−アミノフェニル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラフェニル−3,3−ジメチル−1,5−ビス(3−アミノプロピル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラフェニル−3,3−ジメトキシ−1,5−ビス(4−アミノブチル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラフェニル−3,3−ジメトキシ−1,5−ビス(5−アミノペンチル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラメチル−3,3−ジメトキシ−1,5−ビス(2−アミノエチル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラメチル−3,3−ジメトキシ−1,5−ビス(4−アミノブチル)トリシロキサン、1,1,5,5−テトラメチル−3,3−ジメトキシ−1,5−ビス(5−アミノペンチル)トリシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチル−1,5−ビス(3−アミノプロピル)トリシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサエチル−1,5−ビス(3−アミノプロピル)トリシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサプロピル−1,5−ビス(3−アミノプロピル)トリシロキサン。
(pが3〜50のとき)
接着フィルム1の接着剤層1a,1bは、ポリイミド樹脂に加えて、同じもしくは違った熱硬化性成分及び/又はフィラーを含有していてもよい。また、複数の種類の成分を併用してもよい。熱硬化性成分は、加熱により3次元的網目構造を形成して硬化し得る成分であり、例えば、熱硬化性樹脂とその硬化剤及び/又は硬化促進剤から構成される。熱硬化性成分を用いることにより、高温での剪断接着力が高くなる傾向がある。ただし、熱硬化性成分を用いると高温でのピール接着力は逆に低下する傾向があるため、使用目的に応じて、熱硬化性成分の使用の有無を適宜選択するのがよい。
式(d)中、X1は−O−、−CH2−、−CF2−、−SO2−、−S−、−CO−、−C(CH3)2−又は−C(CF3)2−を示し、R11、R12、R13及びR14はそれぞれ独立に水素原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基、フッ素、塩素又は臭素を示し、Z1はエチレン性不飽和二重結合を有するジカルボン酸残基を示す。
式(e)中、X2は−O−、−CH2−、−CF2−、−SO2−、−S−、−CO−、−C(CH3)2−又は−C(CF3)2−を示し、R15、R16、R17及びR18はそれぞれ独立に水素原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基、フッ素、塩素又は臭素を示し、Z2はエチレン性不飽和二重結合を有するジカルボン酸残基を示す。
接着剤層1a,1bは、例えば、ポリイミド樹脂、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(ワニス)をベースフィルムに塗付し、ベース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。上記塗工液は、各原料を混合し、攪拌機、らいかい機、三本ロール、ボールミルなどの分散機を適宜組み合せて混練する方法により調製することができる。
図2〜7は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を模式的に示す工程断面図である。図2〜7に示される各工程を経ることによって、図7に示される半導体装置20が製造される。
まず、図2に示されるように、接着フィルム1の接着剤層1a側の面(高タック面)Aを半導体ウェハWに貼り合わせる。半導体ウェハWは、回路が形成される表面WAと、表面WAの反対側に位置する裏面WBとを有する。高タック面Aは、半導体ウェハWの裏面WBと貼り合わされる。なお、半導体ウェハW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ものを使用できる。
次に、図3に示されるように、例えばダイシングブレードBL等の切断装置を用いて半導体ウェハWを切断する。ここで、接着フィルム1に切り込みを接着フィルム1の厚み方向に入れてもよいし、接着フィルム1を完全に切断してもよい。接着フィルム1を完全に切断する工法をフルカットという。一方、接着フィルム1を完全に切断せず、一部を残す工法をハーフカットという。切り込みの深さは、接着剤層1aの厚さに対応していることが好ましい。半導体ウェハWを切断することによって、複数の半導体素子Cが得られる。半導体素子Cとしては、半導体チップ等が挙げられる。接着フィルム1に切り込みを入れる場合、次工程のピックアップ工程時にダイシングシート6を拡張(エキスパンド)する、ピックアップ工程時に突き上げ針などの治具で押し上げることで切り込み部を起点として分割することもできる。
次に、図4に示されるように、半導体素子Cをダイシングシート6からピックアップする。これにより、切り込みを起点として接着フィルム1が切断され、半導体素子Cに付着した接着層7が得られる。このようにして、半導体素子Cと接着層7とを有する接着層付き半導体素子8が得られる。なお、接着層7は切断された接着フィルム1からなる。
次に、図5に示されるように、接着層付き半導体素子8を支持部材9にダイボンディングする。このとき、加熱加圧により、接着層付き半導体素子8の接着層7が支持部材9に貼り付けられる。加熱温度は、通常20〜250℃である。荷重は、通常0.01〜20kgfである。加熱時間は、通常0.1〜300秒間である。
次に、図6に示されるように、半導体素子Cの接続端子と支持部材9の接続端子とを電気的に接続するワイヤ11を形成する。
次に、図7に示されるように、半導体素子Cを封止する封止材12を支持部材9上に形成する。なお、封止工程を実施しなくてもよい。
(ワニス1)
接着剤層形成用のワニスを以下のようにして調製した。まず、温度計、攪拌機及び塩化カルシウム管を備えた500mlの四つ口フラスコ内において、表1のポリイミド樹脂1の欄に示す原料(酸無水物及びジアミン)からポリイミド樹脂1を合成した。すなわち、フラスコ内にアミン及びN−メチル−2−ピロリドン(NMP)をとり、60℃にて撹拌した。ジアミンの溶解後、2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物(BPADA)を少量ずつ添加した。60℃で1時間反応させた後、N2ガスを吹き込みながら170℃に加熱し、水を溶剤の一部と共沸除去した。これにより、ポリイミド樹脂1のNMP溶液を得た。
表1のポリイミド樹脂2の欄に示す原料(酸無水物及びジアミン)を使用したことの他は、上記ポリイミド樹脂1と同様にしてポリイミド樹脂2を得た。また、ポリイミド樹脂2のNMP溶液に配合する窒化硼素フィラー(水島合金鉄製)の量を固形分の全質量に対して25質量%とする代わりに12質量%としたことの他は、上記ワニス1と同様にしてワニス2を調製した。
表1のポリイミド樹脂3の欄に示す原料(酸無水物及びジアミン)を使用したことの他は、上記ポリイミド樹脂1と同様にしてポリイミド樹脂3を得た。また、ポリイミド樹脂3のNMP溶液に配合する窒化硼素フィラー(水島合金鉄製)の量を固形分の全質量に対して25質量%とする代わりに10質量%とするとともに、アエロジルフィラーR972を配合しなかったことの他は、上記ワニス1と同様にしてワニス3を調製した。
ワニス1〜3にそれぞれ含まれるポリイミド樹脂1〜3のガラス転移温度(Tg)を以下のように測定した。すなわち、剥離処理が施されたポリエチレンテレフタレートフィルム(帝人デュポンフィルムA31、厚さ50μm)上にワニス1〜3をそれぞれ塗布した。その後、80℃で30分、つづいて120℃で30分加熱し、溶剤を揮発させた。これにより、3枚の熱可塑性フィルム(厚さ25μm)を作製した。これらのフィルムからTg測定用の試料(サイズ7×50mm)をそれぞれ切り出した。各試料について、ポリエチレンテレフタレートフィルムを剥がした後、RSA−III(商品名、TA instruments製、)を使用し、以下の条件でTgの測定を行った。試料の弾性率とtanδの温度依存性の曲線を得て、tanδのピーク値からガラス転移温度を求めた。
周波数:1Hz、
昇温速度:5℃/分、
測定温度:−50〜300℃、
初期チャック間:約15mm、
モード:引張り。
表1中、原料の略号は以下の酸無水物又はジアミンを示す。
(酸無水物)
BPADA:2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物(黒金化成製)、
ODPA:4,4’−オキシジフタル酸二無水物(マナック社製)、
DBTA:1,10−(デカメチレン)ビス(トリメリテート二無水物)(黒金化成製)、
(ジアミン)
LP7100:1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(信越化学社製)、
B12:4,9−ジオキサデカン−1,12−ジアミン(BASF社製)、
D2000:ポリオキシプロピレンジアミン2000(BASF社製)、
BAPP:2,2ビス−(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン(和歌山精化工業社製)。
(実施例1)
まず、剥離処理が施されたポリエチレンテレフタレートフィルム(帝人デュポンフィルムA31、厚さ50μm)上にワニス1を塗布した。その後、ワニス1からなる層の表面にワニス2を更に塗布した。その後、80℃で30分、つづいて120℃で30分加熱し、溶剤を揮発させた。これにより、総厚25μmのダイボンディングフィルム(半導体用接着フィルム)を作製した。なお、ワニス1及びワニス2の塗布量は、ワニス1の厚さが8μm、ワニス2の厚さが17μmとなるように調整した。
ワニス1からなる層の表面に、ワニス2を塗布する代わりにワニス3を塗布したことの他は、実施例1と同様にして総厚25μmのダイボンディングフィルムを作製した。なお、ワニス1及びワニス3の塗布量は、ワニス1の厚さが8μm、ワニス3の厚さが17μmとなるように調整した。
剥離処理が施されたポリエチレンテレフタレートフィルム(帝人デュポンフィルムA31、厚さ:50μm)上にワニス1を塗布した。その後、80℃で30分、つづいて120℃で30分加熱し、溶剤を揮発させた。これにより、厚さ25μmのダイボンディングフィルムを作製した。
ワニス1の代わりにワニス2を用いたことの他は、比較例1と同様にして厚さ25μmのダイボンディングフィルムを作製した。
ワニス1の代わりにワニス3を用いたことの他は、比較例1と同様にして厚さ25μmのダイボンディングフィルムを作製した。
実施例1,2及び比較例1〜3に係るダイボンディングフィルムの評価を以下の項目について行った。
ダイボンディングフィルムのタック強度をタッキング試験器((株)レスカ社製)を用いて測定した。測定条件は、押し込み速度2mm/秒、引き上げ速度10mm/秒、停止加重100gf/cm2、停止時間1秒とし、5.1mmφのSUS304に対するタック強度を測定した。高タック面(半導体ウェハと貼り合わせる面)のタック強度をFA、低タック面(ダイシングシートと貼り合わせる面)のタック強度をFBとした。結果を表1に示す。
ダイボンディングフィルムを円形(直径210mm)に切り抜いた後、これを株式会社JCM製のDM−300−H(商品名)を用いてダイシングシート(電気化学工業社製、商品名:T−80MW、厚さ:80μm)上に室温(25℃)で貼り合わせた。なお、実施例1のダイボンディングフィルムは、ポリイミド樹脂2を含有する接着剤層とダイシングシートとを貼り合わせた。実施例2のダイボンディングフィルムは、ポリイミド樹脂3を含有する接着剤層とダイシングシートとを貼り合わせた。また、比較例1〜3のダイボンディングフィルムは、いずれも塗工時の開放面(ポリエチレンテレフタレートフィルムが設けられていない面)とダイシングシートとを貼り合わせた。
上述のウェハラミネート性を評価する場合と同様、ダイシングシートとダイボンディングフィルムとを貼り合わせ、ダイシングシート及びダイボンディングフィルムをこの順序で積層させた後、ダイボンディングフィルムの上に半導体ウェハ(厚さ50μm)をラミネートした。半導体ウェハのラミネートには株式会社JCM製のDM−300−H(商品名)を使用した。なお、ラミネート時の熱板表面温度は、実施例1,2及び比較例1のダイボンディングフィルムを用いた場合には60℃に設定し、比較例2,3のダイボンディングフィルムを用いた場合には80℃に設定した。
Claims (3)
- ガラス転移温度が0℃以上40℃未満である第1のポリイミド樹脂を含有する第1接着剤層と、
ガラス転移温度が40℃以上80℃未満である第2のポリイミド樹脂を含有し、前記第1接着剤層の一方面上に形成された第2接着剤層と、
を備え、
前記第1のポリイミド樹脂は、下記条件(1)を満たすテトラカルボン酸二無水物(A)と、下記条件(2)を満たすジアミン(B)とを反応させて得られたものであり、
前記第2のポリイミド樹脂は、下記条件(3)を満たすテトラカルボン酸二無水物(C)と、下記条件(4)を満たすジアミン(D)とを反応させて得られたものである、
半導体用接着フィルム。
条件(1):テトラカルボン酸二無水物(A)は、当該テトラカルボン酸二無水物(A)100モルに対して下記式(I)で表される特定のテトラカルボン酸二無水物を50モル以上含むものである。
条件(2):ジアミン(B)は、当該ジアミン(B)100モルに対して下記式(II)で表される特定のジアミンをXモル含むものであり、当該特定のジアミンの重量平均分子量をMwとした場合、X及びMwが下記式(i)〜(iii)で表わされる条件を同時に満たす。
[式中、Q 1 、Q 2 及びQ 3 はそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキレン基を示し、
nは2〜30の整数を示す。]
400≦Mw≦4000 (i)
X≦100 (ii)
(10000/Mw)≦X≦(100000/Mw) (iii)
条件(3):テトラカルボン酸二無水物(C)は、当該テトラカルボン酸二無水物(C)100質量部に対して下記式(III)で表される4,4’−オキシジフタル酸二無水物を全体の50質量部以上含むものである。
条件(4):ジアミン(D)は、当該ジアミン(D)100質量部に対して下記式(IV)で表されるシロキサンジアミンを50質量部以上含むものである。
[式(IV)中、Rは炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、フェニル基又はフェノキシ基を示し、同一分子中の複数のRは同一でも異なっていてもよく、n及びmはそれぞれ独立に1〜3の整数を示す。] - 前記第1接着剤層及び前記第2接着剤層は、熱硬化樹脂及び無機フィラーを更に含有する、請求項1に記載の半導体用接着フィルム。
- 半導体装置を製造する工程において、前記第1接着剤層の表面が半導体ウェハの裏面と当接する面として使用される、請求項1又は2に記載の半導体用接着フィルム。
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