JP5673496B2 - 樹脂組成物、樹脂フィルム及び半導体装置とその製造方法 - Google Patents
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Description
(A)下記式(1−1)、(1−2)及び(1−3)で表される繰返し単位を含有し、テトラヒドロフランを溶出溶媒としてGPCで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量が3,000〜500,000であるシリコーン樹脂、
で示される2価の基であり、X2は、互いに独立に、下記式(3)
で示される2価の基であり、X3は、互いに独立に、下記式(4)
で示される2価の基である。]
(B)熱硬化性樹脂、
(C)フィラー
を含有してなる樹脂組成物を提供する。
(式中、R1は、互いに独立に、炭素数1〜8の1価炭化水素基であり、mは0〜100の整数であり、e、f、g、h、i及びjは0〜100の整数であり、但し、e+f+g≧3であり、eとfは同時に0ではなく、hとiは同時に0ではない。Xは、互いに独立に、上記X1、X2又はX3で示される基であり、上記式(1−1)、式(1−2)及び式(1−3)で表される繰返し単位を構成する各単位及び上記式(5)で表される単位の末端ケイ素原子、並びに上記式(6)及び式(7)で表される単位の*印を付したケイ素原子が、各同じ単位あるいは異なる単位の末端炭素原子(式(6)及び式(7)で表される単位においては*印を付した炭素原子)と結合している。)
また、上記熱硬化性樹脂(B)としてはエポキシ樹脂であることが好ましく、更にこれに加えてエポキシ樹脂硬化剤及び/又はエポキシ樹脂硬化促進剤を配合することができる。熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いれば、ウエハへの密着性、保護性が一層良好になる。また、フィラーとしてはシリカが好ましい。
上記樹脂組成物は、これを用いて樹脂フィルムを形成することができ、また、樹脂フィルムの厚みは、100μm以上700μm以下であることが好ましい。
このような厚みであれば、より低反り性に優れるモールド材となる。
また、本発明の半導体装置及びその製造方法であれば、歩留まり良く高品質な半導体装置を提供することができる。
本発明の樹脂組成物は、
(A)シリコーン樹脂、
(B)熱硬化性樹脂、
(C)フィラー
を含有する。
本発明において、(A)成分のシリコーン樹脂はフィルム形成能を与えるものとして機能する。
また、得られた樹脂フィルムをウエハモールド材として用いた場合、ウエハへの密着性、低反り性、良好なモールド性を与える。
で示される2価の基であり、X2は、互いに独立に、下記式(3)
で示される2価の基であり、X3は、互いに独立に、下記式(4)
で示される2価の基である。]
(B)成分は、本発明の樹脂組成物にウエハへの密着性、保護性を向上させるものである。本発明において熱硬化性樹脂は特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂等を挙げることができるが、中でもエポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂はシリコーン樹脂(A)が含有するフェノール性水酸基やエポキシ基と架橋反応することができる。従って、熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂であると、樹脂組成物を硬化させる際に、熱硬化性樹脂とシリコーン樹脂(A)とが架橋反応するため、樹脂のウエハへの密着性、保護性、信頼性がより向上する。
(C)成分は、本発明の樹脂組成物に、ウエハ保護性を与え、更に、耐熱性、耐湿性、強度等を向上させ、信頼性を上げることができる。フィラーとしては、例えばタルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、ガラス等のケイ酸塩、酸化チタン、アルミナ、溶融シリカ(溶融球状シリカ、溶融破砕シリカ)、結晶シリカ粉末等の酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩又は亜硫酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素等の窒化物等を挙げることができる。これらのフィラーは1種単独で混合しても、2種以上を併せて混合してもよい。これらの中でも溶融シリカ、結晶シリカ等のシリカ粉末が好ましい。前記シリカ粉末としては、例えば、ヒュームドシリカ、沈降性シリカ等の補強性シリカ;石英等の結晶性シリカが挙げられる。具体的には、日本アエロジル社製のAerosil R972、R974、R976;(株)アドマテックス社製のSE−2050、SC−2050、SE−1050、SO−E1、SO−C1、SO−E2、SO−C2、SO−E3、SO−C3、SO−E5、SO−C5;信越化学工業(株)製のMusil120A、Musil130A等が例示される。
本発明の樹脂組成物はシランカップリング剤を含んでもよい。シランカップリング剤を含むことにより、樹脂組成物の被接着体への密着性を更に高めることができる。シランカップリング剤としては、エポキシシランカップリング剤、芳香族含有アミノシランカップリング剤等が挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。シランカップリング剤の含有量は、特に限定されないが、本発明の接着剤組成物の総質量の0.01質量%以上5質量%以下とすることが好ましい。
上記その他の任意成分は、無溶剤で本発明の接着剤組成物に添加してもよいが、有機溶剤に溶解又は分散し、溶液又は分散液(以下、単に「溶液」という)として調製してから添加してもよい。この有機溶剤としては、N,N−ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、N,N−ジメチルホルムアミド、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、N−メチル−2−ピロリドン、トルエン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等が挙げられ、好ましくはメチルエチルケトン、シクロペンタノン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが挙げられる。これらの有機溶剤は、1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
本発明の樹脂組成物はフィルム状に形成されることが好ましい。このような樹脂フィルムであれば、特に、大口径、薄膜ウエハに対して良好なモールド性を有するものとなり、ウエハを一括してモールドする際に、樹脂を流し込む必要がない。そのため、従来のトランスファー成形で生じうるワイヤ変形、ウエハ表面への充填不良や、圧縮成形法で生じうる成形範囲の制御の難しさ、液状封止樹脂の流動性と物性の問題は根本的に解消することができる。
前記保護層は、本発明の樹脂組成物からなる樹脂フィルムの形態を損なうことなく剥離できるものであれば特に限定されないが、通常、ポリエチレン(PE)フィルム、ポリプロピレン(PP)フィルム、ポリメチルペンテン(TPX)フィルム、離型処理を施したポリエステルフィルム等のプラスチックフィルム等が挙げられる。
本発明の樹脂フィルムにより一括してモールドされるウエハとしては、特に制限されないが、表面に半導体素子(チップ)が積載されたウエハであっても、表面に半導体素子が作製された半導体ウエハであってもよい。本発明の樹脂フィルムは、モールド前にはこのようなウエハ表面に対する充填性が良好であり、また、モールド後には低反り性を有し、このようなウエハの保護性に優れる。また、本発明の樹脂フィルムは特に制限されないが、例えば8インチ(200mm)、12インチ(300mm)といった大口径のウエハや薄膜ウエハをモールドするのに好適に用いることができる。
本発明の樹脂フィルムを用いたウエハのモールド方法については特に限定されないが、例えば、樹脂フィルム上に貼られた一方の保護フィルムを剥がし、(株)タカトリ製の真空ラミネーター(製品名:TEAM−100RF)を用いて、真空チャンバー内を真空度50〜1,000Pa、例えば100Paに設定し、80〜130℃、例えば100℃で他方の剥離フィルム及び樹脂フィルムを上記ウエハに密着させ、常圧に戻した後、上記基板を25℃に冷却して上記真空ラミネーターから取り出し、他方の剥離フィルムを剥離することで行うことができる。
更に、本発明では前記樹脂フィルムを加熱硬化した加熱硬化皮膜でモールドされた半導体ウエハを個片化したものであり、加熱硬化皮膜を有することを特徴とする半導体装置を提供する。本発明により反りが少なく十分に保護されたウエハを個片化することで得られる半導体装置は歩留まりの良い高品質な半導体装置となる。
また、本発明では樹脂フィルムの一方の保護フィルムを樹脂フィルムから剥離し、表面に露出した樹脂フィルムを半導体ウエハに貼り付け、他方の剥離フィルムを樹脂フィルムから剥離して半導体ウエハをモールドする工程と、モールドされた半導体ウエハを個片化する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
合成例において、各重合体の重量平均分子量は、GPCカラム TSKgel Super HZM−H(東ソー社製)を用い、流量0.6mL/分、溶出溶媒テトラヒドロフラン、カラム温度40℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。また、各重合体の1H−NMR分析は、JNM−LA300WB(JEOL社製)を用い、測定溶媒として重クロロホルムを使用して実施した。
撹拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した3Lフラスコ内に、上記式(S−1)で示される化合物86.1g(0.2モル)、上記式(S−3)で示される化合物93.0g(0.5モル)、及び上記式(S−5)で示される化合物66.9g(0.3モル)を加えた後、トルエン1,300gを加え、70℃に加温した。その後、塩化白金酸トルエン溶液(白金濃度0.5質量%)1.0gを投入し、上記式(S−6)で示される化合物194.4g(1.0モル)を1時間かけて滴下した(ヒドロシリル基の合計モル数/アルケニル基の合計モル数=1/1)。滴下終了後、100℃まで加温し6時間熟成した後、反応溶液からトルエンを減圧留去して得られた生成物の構造を1H−NMRを用いて解析したところ、下記式で示される重合体であった。また、該重合体のGPCにより測定したポリスチレン換算の重量平均分子量は42,000であった。
撹拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した3Lフラスコ内に上記式(S−1)で示される化合物71.8g(0.167モル)、上記式(S−4)で示される化合物333.3g(0.074モル)及び上記式(S−5)で示される化合物14.9g(0.067モル)を加えた後、トルエン1,150gを加え、70℃に加温した。その後、塩化白金酸トルエン溶液(白金濃度0.5質量%)1.0gを投入し、上記式(S−6)で示される化合物64.8g(0.333モル)を30分間かけて滴下した(ヒドロシリル基の合計モル数/アルケニル基の合計モル数=1.08/1)。滴下終了後、100℃まで加温し、6時間熟成した後、反応溶液からトルエンを減圧留去して得られた生成物の構造を1H−NMRを用いて解析したところ、下記式で示される重合体であった。GPCにより測定したポリスチレン換算の重量平均分子量は55,000であった。
撹拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した3Lフラスコ内に上記式(S−2)で示される化合物61.8g(0.2モル)、上記式(S−3)で示される化合物93.0g(0.5モル)及び上記式(S−5)で示される化合物66.9g(0.3モル)を加えた後、トルエン1,000gを加え、70℃に加温した。その後、塩化白金酸トルエン溶液(白金濃度0.5質量%)1.0gを投入し、上記式(S−6)で示される化合物179.0g(0.92モル)及び上記式(S−7)で示される化合物54.8g(0.075モル)を1時間かけて滴下した(ヒドロシリル基の合計モル数/アルケニル基の合計モル数=1/1)。滴下終了後、100℃まで加温し、6時間熟成した後、反応溶液からトルエンを減圧留去して得られた生成物の構造を1H−NMRを用いて解析したところ、下記式で示される重合体であった。GPCにより測定したポリスチレン換算の重量平均分子量は52,000であった。
撹拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した3Lフラスコ内に上記式(S−2)で示される化合物61.8g(0.2モル)、上記式(S−3)で示される化合物93.0g(0.5モル)及び上記式(S−5)で示される化合物66.9g(0.3モル)を加えた後、トルエン1,000gを加え、70℃に加温した。その後、塩化白金酸トルエン溶液(白金濃度0.5質量%)1.0gを投入し、上記式(S−6)で示される化合物179.0g(0.92モル)を1時間かけて滴下した。滴下終了後、100℃まで加温し、6時間熟成したのち、更に上記式(S−8)で示される化合物26.8g(0.083モル)を1時間かけて滴下した(ヒドロシリル基の合計モル数/アルケニル基の合計モル数=1/1)。滴下終了後、100℃にて2時間熟成した後、得られた反応溶液からトルエンを減圧留去して得られた生成物の構造を1H−NMRを用いて解析したところ、下記式で示される重合体であった。また、GPCにより測定したポリスチレン換算の重量平均分子量は66,000であった。
撹拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した3Lフラスコ内に上記式(S−1)で示される化合物142.1g(0.33モル)、上記式(S−3)で示される化合物70.7g(0.38モル)及び上記式(S−5)で示される化合物66.9g(0.3モル)を加えた後、トルエン1,500gを加え、70℃に加温した。その後、塩化白金酸トルエン溶液(白金濃度0.5質量%)2.0gを投入し、上記式(S−6)で示される化合物190.5g(0.98モル)を1.5時間かけて滴下した。滴下終了後、100℃まで加温し、6時間熟成したのち、更に上記式(S−9)で示される化合物6.8g(0.01モル)を0.1時間かけて滴下した(ヒドロシリル基の合計モル数/アルケニル基の合計モル数=1/1.03)。滴下終了後、100℃にて2時間熟成した後、重合体溶液を得た。この反応溶液からトルエンを減圧留去して得られた生成物の構造を1H−NMRを用いて解析したところ、下記式で示される重合体であった。GPCにより測定したポリスチレン換算の重量平均分子量は50,000であった。
撹拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した3Lフラスコ内に上記式(S−1)で示される化合物142.1g(0.33モル)及び上記式(S−3)で示される化合物70.7g(0.38モル)を加えた後、トルエン1,500gを加え、70℃に加温した。その後、塩化白金酸トルエン溶液(白金濃度0.5質量%)2.0gを投入し、上記式(S−6)で示される化合物132.2g(0.68モル)を1.5時間かけて滴下した。滴下終了後、100℃まで加温し、6時間熟成したのち、更に上記式(S−9)で示される化合物6.8g(0.01モル)を0.1時間かけて滴下した(ヒドロシリル基の合計モル数/アルケニル基の合計モル数=1/1.01)。滴下終了後、100℃にて2時間熟成した後、重合体溶液を得た。この反応溶液からトルエンを減圧留去して得られた生成物の構造を1H−NMRを用いて解析したところ、下記式で示される重合体であった。GPCにより測定したポリスチレン換算の重量平均分子量は48,000であった。
樹脂組成物の調製
表1に記載した組成で、(A)上記合成例1〜5で合成したシリコーン樹脂、(B)熱硬化性樹脂、(C)フィラーを配合した。更に固形成分濃度が60質量%となる量のシクロペンタノンを添加し、ボールミルを使用して撹拌し、混合及び溶解分散して、樹脂組成物の分散液を調製した。なお、表1中の配合量を示す数値の単位は「質量部」である。比較例1は(B)熱硬化性樹脂を含まない樹脂組成物であり、比較例2は(C)フィラーを含まない樹脂組成物であり、比較例3は本発明のシリコーン樹脂(A)とは異なるシリコーン樹脂を含む樹脂組成物である。
(B)熱硬化性樹脂
・EOCN−103S(商品名)(日本化薬製、エポキシ当量:209〜219)
ここで、エポキシ当量とは各成分一分子あたりが有するエポキシ基の当量をいう。
・エポキシ樹脂硬化剤:
リカジットHH(商品名)(新日本理化製、ヘキサヒドロ無水フタル酸)
・エポキシ樹脂硬化促進剤:
キュアゾール2P4MHZ(商品名)(四国化成製、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール)
・シリカ(アドマテックス製、SE2050、平均粒径0.50μm)
剥離フィルム(2):E7302(東洋紡績(株)製、75μm、剥離力90mN/50mm)
保護フィルム:ポリエチレンフィルム(100μm)
(樹脂フィルムの形成)
フィルムコーターとしてダイコーターを用い、E7304を剥離フィルム(1)として用いて、表1の実施例1に示す樹脂組成物を剥離フィルム上に塗布した。次いで、100℃に設定された熱風循環オーブン(長さ4m)を5分間で通過させることにより、膜厚100μmの樹脂フィルムを上記剥離フィルム(1)上に形成した。次に樹脂フィルムの上から、ポリエチレンフィルム(厚さ100μm)をラミネートロールを用いて線圧力10N/cmにて貼り合わせて、剥離フィルム(1)/樹脂フィルム/保護フィルムからなる積層フィルム(1)を作製した。剥離フィルム(1)の代りにE7302を剥離フィルム(2)として用いる以外は上記と同様にして積層フィルム(2)を作製した。更に、得られた積層フィルム(1),(2)のそれぞれのポリエチレンフィルムを取り除き、樹脂フィルム同士を重ね合わせ、60℃に加温された熱ロールラミネーターに投入し、膜厚が200μmの剥離フィルム(1)/樹脂フィルム/剥離フィルム(2)からなる複合フィルムを形成した。
実施例1と同様の方法にて、膜厚が200μmの複合フィルムを作製した。
なお、実施例8では、実施例1と同じ樹脂組成物で、膜厚が500μmの樹脂フィルムを作製した。
ウエハ厚み100μmの直径8インチ(200mm)シリコンウエハを用意した。実施例1〜7及び比較例1〜3の複合フィルムについて、剥離フィルム(2)を剥離し、真空ラミネーター((株)タカトリ製、製品名:TEAM−100RF)を用いて、真空チャンバー内を真空度100Paに設定し、100℃で、樹脂フィルムを上記シリコンウエハに貼り付けた。常圧に戻した後、上記シリコンウエハを25℃に冷却して上記真空ラミネーターから取り出し、残りの剥離フィルム(1)を剥離した。
得られた樹脂フィルム付ウエハは、イナートオーブンにて、180℃,2時間加熱することにより樹脂の硬化を行った。
樹脂フィルム硬化後のウエハ反り量を測定し、得られた値を表2に示す。
ウエハサポート性はウエハの端を支持した際のウエハのたわみ量を測定し、20mm以内を良好とし、20mmを超えた場合を不良と判断した結果を表2に示す。
各樹脂フィルム(25μm)を真空フィルムラミネーター(温度:100℃、圧力:100Pa、TEAM−100、(株)タカトリ製)を用いて、6インチ半導体ウエハ(厚み625μm、信越化学工業(株)製)に貼り合わせた。次いで、ダイシングブレードを備えるダイシングソー(DAD685、DISCO社製)を使用して2mm×2mm角の大きさに切断した。別途用意した、15mm×15mm角のシリコンウエハ(ベース基板)上に、樹脂フィルムを介して150℃、50mNの荷重にて2mm×2mm角のチップ貼り合せた。その後、180℃にて2時間加熱して樹脂フィルムを硬化させ、試験片を得た。試験片は各5個ずつ製造し、以下の接着力測定試験に供した。
硬化後の樹脂フィルム付ウエハをダイシングブレードを備えるダイシングソー(DAD685、DISCO社製、スピンドル回転数は40,000rpm、切断速度は20mm/sec)を使用して10mm×10mm角の試験片を得た。得られた試験片(各10片づつ)をヒートサイクル試験(−25℃で10分間保持、125℃で10分間保持を1,000サイクル繰り返す)に供し、ヒートサイクル試験後の樹脂フィルムのウエハからの剥離状態を確認した。全く剥離を生じなかったものを良好、1つでも剥離を生じたものを不良として判定した結果を表2に示す。
Claims (10)
- 下記(A)、(B)及び(C)成分を含有する樹脂組成物。
(A)下記式(1−1)、(1−2)及び(1−3)で表される繰返し単位を含有し、テトラヒドロフランを溶出溶媒としてGPCで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量が3,000〜500,000であるシリコーン樹脂、
で示される2価の基であり、X2は、互いに独立に、下記式(3)
で示される2価の基であり、X3は、互いに独立に、下記式(4)
で示される2価の基である。]
(B)熱硬化性樹脂、
(C)フィラー。 - (A)成分が、更に下記式(5)で表される単位、下記式(6)で表される単位、及び下記式(7)で表される単位から選ばれる少なくとも1個の単位を有する請求項1又は2記載の樹脂組成物。
(式中、R1は、互いに独立に、炭素数1〜8の1価炭化水素基であり、mは0〜100の整数であり、e、f、g、h、i及びjは0〜100の整数であり、但し、e+f+g≧3であり、eとfは同時に0ではなく、hとiは同時に0ではない。Xは、互いに独立に、上記X1、X2又はX3で示される基であり、上記式(1−1)、式(1−2)及び式(1−3)で表される繰返し単位を構成する各単位及び上記式(5)で表される単位の末端ケイ素原子、並びに上記式(6)及び式(7)で表される単位の*印を付したケイ素原子が、各同じ単位あるいは異なる単位の末端炭素原子(式(6)及び式(7)で表される単位においては*印を付した炭素原子)と結合している。) - (B)成分の量が(A)成分100質量部に対し5〜100質量部であり、全質量に対する(C)成分の質量分率が30〜85質量%である、請求項1〜3のいずれか1項記載の樹脂組成物。
- 熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂である請求項1〜4のいずれか1項記載の樹脂組成物。
- 更に、エポキシ樹脂硬化剤及びエポキシ樹脂硬化促進剤から選ばれる少なくとも1個を含有する、請求項5記載の樹脂組成物。
- フィラーがシリカである、請求項1〜6のいずれか1項記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれか1項記載の樹脂組成物を用いて形成された樹脂フィルム。
- 請求項1〜8のいずれか1項記載の樹脂組成物又は樹脂フィルムを半導体ウエハに貼り付け、前記半導体ウエハをモールドする工程と、前記モールドされた半導体ウエハを個片化する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれか1項記載の樹脂組成物又は樹脂フィルムを加熱硬化した加熱硬化皮膜でモールドされた半導体ウエハを個片化してなり、前記加熱硬化皮膜を有することを特徴とする半導体装置。
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