JP5552404B2 - 半導体装置製造用耐熱性粘着テープ及びそのテープを用いた半導体装置の製造方法。 - Google Patents
半導体装置製造用耐熱性粘着テープ及びそのテープを用いた半導体装置の製造方法。 Download PDFInfo
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Description
複数のチップ1を両面に粘着剤層を有する半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2に貼り付け、さらに半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2を基板3に固定させて(a)で示される構造とする。あるいは、基板3上に半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2を貼り付け、さらにチップ1を固定して、(a)で示される構造とする。
そして(c)に示されるように、さらに半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2と基板3を一体とし、封止樹脂4により封止された複数のチップ1を分離する方法、あるいは、封止樹脂4により封止された複数のチップ1と半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2からなるものを基板3から剥離し、さらに半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2のみを剥離する方法により、封止樹脂4により封止された複数のチップ1を得る。
この構造に対して、封止樹脂側に必要に応じてダイシングリング7を設けたダイシングテープ8を接着して、ダイシング工程のために封止樹脂4により封止された複数のチップ1を固定する。これを(e)に示すように、ダイシングブレード6によりダイシングを行い、最後に(f)のように複数のチップが樹脂により封止されてなる複数の基板レスパッケージを得る。
この結果、チップ1上に電極を設ける際には、チップと電極の相対的位置関係が予定したものと異なることになり、またチップ1を樹脂により封止してダイシングする際には、ダイシング工程において予め決められていたチップ1の位置に基づくダイシングの線と、実際のチップ1の位置により必要となったダイシングの線とが異なることになる。
そうすると、ダイシングにより得られた各パッケージは封止されているチップの位置にばらつきが生じ、その後の電極形成工程を円滑に進めることができず、また封止が充分になされていないパッケージが得られてしまう。
剥離が困難になるとその分時間を要するので、重剥離性により生産性が低下し、糊残り9を生じるとその後の電極形成等の工程を実施できなくなり、また剥離帯電を生じると塵などの付着によるその後の工程での不都合を生じることがある。
前記半導体装置製造用耐熱性粘着テープとしては、前記熱膨張性粘着剤層にもシリコーン粘着剤を用いることができる。
図5に本発明に用いる半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2を例示した。10が平滑な剥離シート、11がシリコーン粘着剤層、12が基材層、13がゴム状有機弾性層、14が熱膨張性粘着剤層である。
シリコーン粘着剤層11を構成するシリコーン粘着剤は200℃における貯蔵弾性率が5.0×103 N/cm2 以上であり、シリコーン粘着剤層11の厚さは2〜50μmであることが好ましく、さらにシリコーン粘着剤層11は、JIS C2107に準拠した200℃加熱後の粘着力が0.05〜4.0N/20mm幅であることが好ましい。
そのような粘着剤層としては、オルガノポリシロキサン構造、好ましくはジメチルポリシロキサン構造とビニル基等の不飽和基、SiH基により架橋し、白金系触媒により硬化された付加重合型シリコーン樹脂層、又はBPO等の有機過酸化物により硬化して得られるシリコーン粘着剤層を使用することができる。ただし、耐熱性の観点から付加重合型が好ましい。この場合、得られる粘着力を考慮して該不飽和基の密度に応じて架橋密度を調整することが可能である。
このシリコーン樹脂層の形成には付加重合させるために加熱等を行うことが必要である。
また上記の観点からシリコーン粘着剤層は、175℃におけるSUS304BA板に対する180°引き剥がし粘着力が0.2N/20mm以上、好ましくは0.5N/20mm以上である。また、175℃加熱後の封止樹脂に対する180°引き剥がし粘着力が5.0N/20mm以下、好ましくは3.0N/20mm以下である。
シリコーン粘着剤層は熱膨張性が小さいために樹脂による封止後においてチップ位置のずれが小さい。そのずれの程度としては0.3mm以下、好ましくは0.1mm以下である。
また、シリコーン粘着剤層11において、封止樹脂を加熱硬化させる工程で、半導体装置製造用耐熱性接着シート2からの発生ガスによりパッケージが汚染された場合、再配線時のメッキ不良など、パッケージの信頼性が劣る場合がある。このため、180℃での重量減少量を3.0重量%以下、好ましくは2.0重量%以下とすることが好ましい。
シリコーン粘着剤層11のゲル分率は30重量%以上、好ましくは40重量%以上、より好ましくは50重量%以上である。30重量%以上であることによって、高温域での特性維持が容易となり、樹脂封止時においてウエハがずれることがなく、封止樹脂に対して糊残りを発生することがない。
シリコーン粘着剤層11は、更に可塑剤、顔料、染料、老化防止剤、帯電防止剤、及び
シリコーン粘着剤層11の物性(例、弾性率)改善のために加えられる充填剤等の、当該分野で通常使用される各種添加剤を添加してもよい。その含有量は、適当な粘着性を損なわない限り、特に限定されない。
基材層12の材料としては、その種類に特に制限がないが、樹脂封止時の加熱条件下において耐熱性を有する基材が用いられる。樹脂封止工程では一般的に175℃前後の温度がかかることから、このような温度条件下での著しい収縮、または基材層12そのものが破壊を生じない耐熱性を持っているものが好適に用いられる。このため、50〜250℃における線熱膨張係数が0.8×10−5〜5.6×10−5/Kであることが好ましい。
また、封止樹脂を硬化させる加熱温度よりも低い温度にガラス転移温度がある基材を用いた場合、ガラス転移温度より高い温度領域ではガラス転移温度よりも低い温度領域での線膨張係数よりも大きくなり、貼着したチップの指定位置からの精度が劣ることになる。
一軸や二軸延伸した基材では、ガラス転移温度より高い温度では延伸によって生じた伸びがガラス転移温度より高い温度では収縮が始まり、これも貼着したチップの指定位置からの精度が劣ってしまう。このため、金属製のリードフレームを用いない基板レス半導体チップを樹脂封止する際に、貼着して使用される半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2に使用する基材層12のガラス転移温度が180℃を超えるものとすることで、チップの位置精度を向上させることができる。
なお、樹脂封止時の加熱条件が150℃以下であれば、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムの使用も可能である。
基材層12の厚みは、折れや裂けを防止するため少なくとも10〜200μm、好ましくは25〜100μmである。10μmより薄くなるとハンドリング性が低下し、200μmより厚くなるとコストアップになるので好ましくない。
ゴム状有機弾性層13は、半導体装置製造用耐熱性粘着テープを被着体に接着する際にその表面が被着体の表面形状に良好に追従して大きい接着面積を提供する働きと、半導体装置製造用耐熱性粘着テープより被着体を剥離するために熱膨張性粘着剤層14を加熱して発泡および/または膨張させる際に半導体装置製造用耐熱性粘着テープの面方向における発泡及び/または膨張の拘束を少なくして熱膨張性粘着剤層14が三次元的構造変化することによるウネリ構造形成を助長する働きをするものも含まれる。
ゴム状有機弾性層は、ASTM D-2240のD型シュアーD型硬度にもとづいて50以下、好ましくは40以下の天然ゴムや合成ゴム、またはゴム弾性を有する合成樹脂により形成することができる。
また、ゴム系や樹脂等の一般的に知られる感圧接着剤により形成することもできる。
熱膨張性粘着剤層14を形成する感圧接着剤としては、加熱時に熱膨張性微小球の発泡及び/又は膨張を許容することが必要であり、上記のゴム状有機弾性層にて使用できるゴム系材料や(メタ)アクリル系樹脂等をベースとする公知の感圧接着剤、好ましくは熱膨張性微小球の発泡及び/又は膨張を可及的に拘束しない程度の弾性を有するものが用いられる。
また上記ポリマーは公知の樹脂等の粘着付与剤、可塑剤、顔料、充填剤、導電剤、帯電防止剤などが適宜配合され、他官能性エポキシ化合物、または、イソシアネート化合物、アジリジン化合物、メラミン樹脂、尿素樹脂、無水化合物、ポリアミン、カルボキシル基含有ポリマー等の架橋剤により架橋される。
尚、熱膨張性微小球を形成する殻形成物質としては、例えば塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスルホンなどが一般的であるが、本発明においては熱溶融性物質や熱膨張で破壊する物質などからなっていればよい。
本発明の半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2を被着体より容易に剥離できるようにするための加熱処理条件は、被着体の表面状態や熱膨張性微小球の種類等による接着面積の減少性、基材や被着体の耐熱性や加熱方法等の条件により決められるが、一般的な条件は100〜250℃、1〜90秒間(ホットプレートなど)または5〜15 分間(熱風乾燥器など)であるが、本用途においては、樹脂封止温度が約175度程度であることから、200〜250℃、1〜90秒間(ホットプレートなど)または1〜15 分間(熱風乾燥器など)であることが望ましい。
平滑な剥離シート10は、基材フィルムの片面に剥離剤層を形成してなるシートであり、本発明の半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2を使用する前に各面の粘着剤層を露出させるために剥離されるシートである。
剥離剤層は、接する粘着剤に応じて長鎖アルキル基系、フッ素樹脂系、シリコーン樹脂系等の公知の剥離剤層から適宜選択して得ることができる。
使用できる剥離剤層は、フッ素化されたシリコーン樹脂系剥離剤、フッ素樹脂系剥離剤、シリコーン樹脂系剥離剤、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、長鎖アルキル化合物等の公知の剥離剤を、粘着剤層の樹脂に応じて選択して含有させてなる層である。
本発明の半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2は、一般的な製造方法により製造することができる。例えば、シリコーン粘着剤層11、必要によりゴム状有機弾性層13、熱膨張性粘着剤層14のそれぞれを構成する組成物を所定の溶剤に溶解させて塗布液を調製し、これらの塗布液を基材層12上に目的とする半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2の層構成となるように塗布した後、その塗布層を所定条件下で加熱・乾燥することを順に行う。
半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2は、図1及び2等の工程において使用する。
図1に示す図は、本発明の半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2を使用した基板レス半導体チップを樹脂封止してなる半導体装置の製造方法である。
まず、工程(a)において本発明の半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2を基板3上に貼着して固定し、工程(b)においては、この上に半導体チップを任意の間隔を設けて粘着・固定する。続く工程(c)において、この固定されてなる半導体チップを埋めるように樹脂4によって封止する。
工程(d)においては、このようにして封止された複数の半導体チップを封止樹脂及び半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2ごと基板から加熱剥離することによって引き剥がし、引き続き工程(e)において、樹脂封止された半導体チップから本発明の半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2を剥がす。
さらに工程(f)においては、半導体チップ間、半導体チップ表面に、各種のパターン印刷を施すことにより配線用リード等を形成し、続く工程(g)においては、該配線用リードはチップ表面に、球状の接続電極であるバンプ等を形成する。
そして、最後に、工程(h)にて半導体チップ間の封止樹脂部をダイシングなどにより切断することにより個別の半導体チップを供えた、各半導体装置を得ることができる。
以下、図2を基に具体的に説明する。
基板上に半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2の両面の剥離シートを除去した熱膨張性粘着剤層14側を接着して、シリコーン粘着剤層11側が上面に露出するようにする。
その上に樹脂により封止しようとする所定の半導体チップ1を、目的とする配置となるように載置・接着して、半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2のシリコーン粘着剤層11上に固定する。その際の半導体チップ1の構造、形状、大きさ等は特に限定されない。
本発明の半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2が使用される封止工程に用いられる樹脂は、エポキシ樹脂等の公知の封止用樹脂でよい。粉末状の樹脂の溶融温度や硬化温度、液状の樹脂の硬化温度は、半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2の耐熱性を勘案して選ばれるが、本発明の半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2は通常の封止用樹脂の溶融温度や硬化温度において耐熱性を有する。
封止工程はチップ保護のために上記の樹脂により金型内にて行われ、例えば170〜180℃において行われる。
その後、半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2を剥離した後に、ポストモールドキュアがなされる。
基板上の半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2に固定されたチップが樹脂により封止された後、200〜250℃で、1〜90秒間(ホットプレートなど)または1〜15 分間(熱風乾燥器など)の条件下で加熱を行い、半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2の熱膨張性粘着剤層14を膨張させることにより、半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2の熱膨張性粘着剤層14と基板3との接着力を低下させて、半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2と基板3とを剥離する。
次いで、チップを樹脂により封止してなる層から、半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2を剥離する。
また、半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2と基板3を分離せず一体とし、半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2のシリコーン粘着剤層から封止樹脂4により封止された複数のチップ1を分離する方法を採用しても良い。
次いで、チップ1を樹脂4により封止してなる層のチップ1の一面が表面に露出されている側の、半導体装置製造用耐熱性粘着テープ2が積層されていた側において、スクリーン印刷等の方法及び突起状等の接続電極の形成手段により、各々のチップの所定の箇所に電極5を形成する。電極材料としては公知の材料を使用できる。
チップ1を樹脂4により封止してなる層を好ましくはダイシングリング7を設けたダイシングシート8に固定した後に、通常のダイシング工程において使用されるダイシングブレード6を用いて、各パッケージに個片化する。このときに、各チップ1が所定の位置に存在していないと、電極の形成が不正確になることに加え、個々のパッケージのチップ1の位置が不正確であったり、ひどい場合にはダイシング時にダイシングブレード6がチップ1に接触する可能性がある。
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
熱膨張性粘着剤層として、アクリル酸エチル−アクリル酸ブチル−アクリル酸(20部-80部-10部)からなる共重合体ポリマー100部に、エポキシ系架橋剤を1.0部、ロジン系粘着付与剤5部、200℃発泡膨張タイプの熱膨張性微小球50部とトルエンを均一に混合、溶解した塗工液を作製した。
次に、シリコーン粘着剤層として、付加反応型シリコーン粘着剤(シリコーンゴム比:シリコーンレジン比 = 50:50)と白金系触媒とトルエンを均一に混合、溶解した塗工液を25μm厚のポリイミドフィルム(東レデュポン製:カプトン100H)に厚さ5μmとなるように塗工し、乾燥させたものを基材層として、シリコーン粘着剤が塗布されていない面に、前記熱膨張性粘着剤組成物を塗布して乾燥し、厚さ約40μmの粘着剤層を有する半導体装置製造用耐熱性粘着テープを得た。
パッケージ作製後、チップの初期位置からのずれ距離をデジタルマイクロスコープにより測定した。また半導体装置製造用耐熱性粘着テープを剥離した後の糊残りの有無を目視により確認した。
熱膨張性粘着剤層として、付加反応型シリコーン粘着剤(シリコーンゴム比:シリコーンレジン比 = 70:30)と白金系触媒とトルエンを均一に混合、溶解した塗工液と200℃発泡膨張タイプの熱膨張性微小球50部とトルエンを均一に混合、溶解した塗工液を作製した以外は、実施例1と同様の方法でパッケージを作製した。
シリコーン粘着剤層として、付加反応型シリコーン粘着剤(シリコーンゴム比:シリコーンレジン比 = 98:2)と白金系触媒とトルエンを均一に混合、溶解した塗工液を用いた以外は、実施例1と同様の方法でパッケージを作製した。
シリコーン粘着剤層として、付加反応型シリコーン粘着剤(シリコーンゴム比:シリコーンレジン比 = 10:90)と白金系触媒とトルエンを均一に混合、溶解した塗工液を用いた以外は、実施例1と同様の方法でパッケージを作製した。
シリコーン粘着剤層の代わりに、ブチル(メタ)アクリレートモノマー100重量部に対して、構成モノマーとしての(メタ)アクリル酸モノマーを3重量部からなるアクリル系共重合体100重量部に対して、エポキシ系架橋剤(三菱ガス化学製:Tetrad‐C)を0.6重量部、イソシアネート系架橋剤(日本ポリウレタン製:コロネート−L)2重量部を添加して得られた粘着剤組成物を用いた以外は、実施例1と同様の方法でパッケージを作製した。
シリコーン粘着剤層の代わりに、天然ゴム100重量部に対して、フェノール樹脂50重量部、金属架橋剤30重量部を添加して得られた粘着剤組成物を用いた以外は、実施例1と同様の方法でパッケージを作製した。
熱膨張性粘着剤層として、アクリル酸エチル−アクリル酸ブチル−アクリル酸(20部-80部-10部)からなる共重合体ポリマー100部に、エポキシ系架橋剤(三菱ガス化学製:Tetrad‐C)を1.0部、ロジン系粘着付与剤5部とトルエンを均一に混合、溶解した塗工液を作製した以外は、実施例1と同様の方法でパッケージを作製した。
以上のようにして作製した半導体装置製造用耐熱性粘着テープおよびパッケージにおいて、175℃におけるSUS304BA板に対する180 °引き剥がし粘着力(以下、175℃粘着力)、パッケージから半導体装置製造用耐熱性粘着テープを実際に剥離する際の180 °引き剥がし粘着力(以下、剥離力)、チップの初期位置からのずれ距離の値、および半導体装置製造用耐熱性粘着テープ剥離後の糊残りの顕微鏡での目視による有無は、以下表1に示すようになった。
2:半導体装置製造用耐熱性粘着テープ
3:基板
4:封止樹脂
5:電極
6:ダイシングブレード
7:ダイシングリング
8:ダイシングテープ
9:糊残り
10:平滑な剥離シート
11:シリコーン粘着剤層
12:支持基材層
13:ゴム状有機弾性層
14:熱膨張性粘着剤層
15:端子
Claims (6)
- 基板レス半導体チップを樹脂封止する際に、貼着して使用されるチップ仮固定用粘着テープであって、基材層を挟んだ両面に粘着剤層を有し、少なくとも半導体チップを樹脂封止する側の粘着剤層にシリコーンゴムとシリコーンレジンの割合が、95:5〜20:80であるシリコーン粘着剤が含有されていることを特徴とする半導体装置製造用耐熱性粘着テープ。
- 前記半導体装置製造用耐熱性粘着テープにおいて、粘着剤層の半導体チップを樹脂封止しない側の層に熱膨張性微小球を含有する熱膨張性粘着剤層を有することを特徴とする請求項1記載の半導体装置製造用耐熱性粘着テープ。
- 前記半導体装置製造用耐熱性粘着テープにおいて、半導体チップを樹脂封止する側の粘着剤層のシリコーン粘着剤の175℃におけるSUS304BA板に対する180°引き剥がし粘着力が0.2N/20mm以上であることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装置製造用耐熱性粘着テープ。
- 前記半導体装置用耐熱性粘着テープにおいて、半導体チップを樹脂封止する側の粘着剤層のシリコーン粘着剤の175℃加熱後の封止樹脂に対する180°引き剥がし粘着力が5.0N/20mm以下であることを特徴とする請求項1〜3記載の半導体装置製造用耐熱性粘着テープ。
- 請求項1〜4記載の半導体装置製造用耐熱性粘着テープを用いた、金属製のリードフレームを用いない基板レスの半導体装置の製造方法。
- (A)該粘着テープの熱膨張性粘着剤層表面に支持体を貼り合せ、シリコーン粘着剤層表面に被着体を貼り合せる工程、
(B)被着体を加工する工程、
(C)加熱処理により、支持体から該粘着シートを剥離する工程、
及び(D)加工後の被着体から該粘着シートを剥離する工程、
を含む請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
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