JP5782326B2 - 接着シート、半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
(a)重量平均分子量80万以上のアクリル樹脂
(b)エポキシ樹脂及びフェノール樹脂のうちの少なくとも1種
(c)金属イオンと錯体を形成する錯化剤
上記被着体上に積層された当該接着シートと、
上記接着シート上に配置された半導体チップと
を備える半導体装置も含まれる。
本実施形態に係る接着シートは、以下の(a)成分〜(c)成分を含み、かつ有機成分のみにより構成される。
(a)重量平均分子量80万以上のアクリル樹脂
(b)エポキシ樹脂及びフェノール樹脂のうちの少なくとも1種
(c)金属イオンと錯体を形成する錯化剤
当該接着シートは、(a)成分として重量平均分子量80万以上のアクリル樹脂を含む。アクリル樹脂は、イオン性不純物が少なく耐熱性が高く、半導体素子の信頼性を確保できるので好ましい。(a)成分の重量平均分子量としては80万以上であれば特に限定されないが、80万以上200万以下であることが好ましく、100万以上180万以下であることがより好ましく、120万以上150万以下であることがさらに好ましい。(a)成分の重量平均分子量を80万以上とすることで、接着シートの低温下での接着性を維持しつつ、高温下での弾性率の低下を防止することができる。アクリル樹脂の重量平均分子量の測定方法は、実施例に記載の方法による。
上記接着シートは、(b)成分としてエポキシ樹脂及びフェノール樹脂のうちの少なくとも1種を含む。硬化剤としてエポキシ樹脂を含有すると、高温において、接着シートとウェハとの高い接着力が得られる。その結果、接着シートとウェハとの接着界面に水が入りにくくなり、イオンが移動し難くなる。これにより、信頼性が向上する。
上記接着シートは、(c)成分として金属と錯体を形成する錯化剤を含む。上記接着シートに、(c)成分を含有させると、半導体装置の製造における各種プロセス中に外部から混入する金属イオンを効率的に捕捉することができる。
上記窒素含有化合物としては、微粉末状のもの、有機溶媒に溶解し易いもの、又は、液状のものが好ましい。このような窒素含有化合物としては、より好適に金属イオンを捕捉できる観点から、3級の窒素原子を有する複素環化合物が好ましく、トリアゾール化合物、テトラゾール化合物、又は、ビピリジル化合物を挙げることができるが、銅イオンとの間で形成される錯体の安定性の観点から、トリアゾール化合物がより好ましい。これらは単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。
上記水酸基含有化合物としては、特に制限されないが、微粉末状のもの、有機溶媒に溶解し易いもの、又は、液状のものが好ましい。このような水酸基含有化合物としては、より好適に金属イオンを捕捉できる観点から、1つの芳香環上に水酸基を2つ以上有する化合物が好ましく、具体的にはキノール化合物、ヒドロキシアントラキノン化合物、又は、ポリフェノール化合物を挙げることができるが、銅イオンとの間で形成される錯体の安定性の観点から、ポリフェノール化合物がより好ましい。これらは単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。なお、芳香環とは、π電子系が非局在化した共役環構造をいい、縮合していない芳香環(例えば、ベンゼン環)だけでなく、縮合している芳香環(例えば、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ピレン環等)、アントラキノン環等が含まれる。
上記カルボン酸基含有化合物としては、特に限定されないが、カルボキシル基含有芳香族化合物、カルボキシル基含有脂肪酸化合物等が挙げられる。
(架橋剤)
上記接着剤組成物を用いて作成する接着シートを予めある程度架橋をさせておく場合には、重合体の分子鎖末端の官能基等と反応する多官能性化合物を架橋剤として添加させておくのがよい。これにより、高温下での接着特性を向上させ、耐熱性の改善を図ることができる。
上記(a)成分以外の熱可塑性樹脂としては、天然ゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリブタジエン樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、6−ナイロンや6,6−ナイロン等のポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、PETやPBT等の飽和ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、又はフッ素樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。
上記(b)成分以外の熱硬化性樹脂としては、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、又は熱硬化性ポリイミド樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
なお、上記接着シートには、これまで列挙した任意成分以外に、必要に応じて他の添加剤を適宜に配合することができる。他の添加剤としては、陰イオン捕捉剤、分散剤、酸化防止剤、シランカップリング剤、硬化促進剤などが挙げられる。これらは、単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。
上記接着シートを構成する接着剤組成物の調製方法としては、特に限定されず、例えば、上記の(a)成分〜(c)成分と、必要に応じて、他の熱硬化性樹脂、他の熱可塑性樹脂、他の添加剤を容器に投入して、有機溶媒に溶解させ、均一になるように攪拌することによって接着剤組成物溶液として得ることができる。
本実施形態に係る接着シートは、例えば、次の通りにして作製される。まず、上記接着剤組成物溶液を作製する。次に、接着剤組成物溶液を基材セパレータ上に所定厚みとなる様に塗布して塗布膜を形成した後、該塗布膜を所定条件下で乾燥させる。基材セパレータとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン、ポリプロピレンや、フッ素系剥離剤、長鎖アルキルアクリレート系剥離剤等の剥離剤により表面コートされたプラスチックフィルムや紙等が使用可能である。また、塗布方法としては特に限定されず、例えば、ロール塗工、スクリーン塗工、グラビア塗工等が挙げられる。また、乾燥条件としては、例えば乾燥温度70〜160℃、乾燥時間1〜5分間の範囲内で行われる。これにより、本実施形態に係る接着シートが得られる。
本実施形態に係る半導体装置について図2を参照しつつ説明する。半導体装置は、被着体6と、上記被着体6上に積層された上記接着シート3と、上記接着シート3上に配置された半導体チップ5とを備える。被着体6としては、基板でもよく他の半導体チップであってもよい。図2では基板を被着体として用いている。図2に示した半導体装置では、さらに半導体チップ5と被着体6との電気的接続を担うボンディングワイヤー7が、被着体6の端子部(インナーリード)の先端と半導体チップ5上の電極パッド(図示しない)とを接続するように設けられ、ボンディングワイヤー7も含めて半導体チップ5が封止樹脂8により覆われている。
次に、上記接着シートをダイボンドフィルムとして使用した場合における半導体装置の製造方法の一実施形態について説明する。以下では、従来公知のダイシングフィルムに、本実施形態に係る接着シート3(以下、ダイボンドフィルム3ともいう)が積層されたダイシング・ダイボンドフィルム10を用いた半導体装置の製造方法について説明する。なお、本実施形態に係るダイシングフィルムは、基材1上に粘着剤層2が積層された構造である。図1は、本発明の一実施形態に係る接着シートをダイボンドフィルムとして用いたダイシング・ダイボンドフィルムを示す断面模式図である。図2は、上記ダイシング・ダイボンドフィルムにおけるダイボンドフィルムを介して半導体チップを実装した例を示す断面模式図である。
下記(a)〜(c)をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度20重量%の接着剤組成物溶液を得た。
(a)エポキシ基含有アクリル樹脂(ナガセケムテックス(株)製、SG−P3、重量平均分子量85万) 90部
(b)フェノール樹脂(明和化成(株)製、MEH−7851SS) 10部
(c)錯化剤(東京化成工業(株)製、没食子酸ドデシル) 0.3部
下記(a)〜(c)をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度20重量%の接着剤組成物溶液を得た。
(a)エポキシ基含有アクリル樹脂(根上工業(株)社製、NDシリーズ、重量平均分子量120万) 90部
(b)フェノール樹脂(明和化成(株)製、MEH−7851SS) 10部
(c)錯化剤(東京化成工業(株)製、没食子酸ドデシル) 1部
下記(a)〜(c)をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度20重量%の接着剤組成物溶液を得た。
(a)エポキシ基含有アクリル樹脂(根上工業(株)社製、NDシリーズ、重量平均分子量120万) 85部
(b−1)エポキシ樹脂(新日鐵化学(株)製、YDF−8125) 5部
(b−2)フェノール樹脂(明和化成(株)製、MEH−7851SS) 10部
(c)錯化剤(東京化成工業(株)製、没食子酸ドデシル) 3部
下記(a)〜(d)をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度20重量%の接着剤組成物溶液を得た。
(a)エポキシ基含有アクリル樹脂(ナガセケムテックス(株)製、SG−P3、重量平均分子量85万) 54部
(b)フェノール樹脂(明和化成(株)製、MEH−7851SS) 6部
(c)錯化剤(東京化成工業(株)製、没食子酸ドデシル) 3部
(d)シリカフィラー((株)アドマテックス製、SC−2050、平均粒径0.5μm)
40部
下記(a)〜(d)をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度20重量%の接着剤組成物溶液を得た。
(a)エポキシ基含有アクリル樹脂(ナガセケムテックス(株)製、SG−P3、重量平均分子量85万) 54部
(b)フェノール樹脂(明和化成(株)製、MEH−7851SS) 6部
(c)錯化剤(東京化成工業(株)製、没食子酸ドデシル) 3部
(d)シリカフィラー((株)アドマテックス製、SC−2050、平均粒径0.5μm)
40部
下記(a)及び(b)をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度20重量%の接着剤組成物溶液を得た。
(a)エポキシ基含有アクリル樹脂(ナガセケムテックス(株)製、SG−P3、重量平均分子量85万) 90部
(b)フェノール樹脂(明和化成(株)製、MEH−7851SS) 10部
下記(a)及び(c)をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度20重量%の接着剤組成物溶液を得た。
(a)エポキシ基含有アクリル樹脂(ナガセケムテックス(株)製、SG−P3、重量平均分子量85万) 90部
(c)錯化剤(東京化成工業(株)製、没食子酸ドデシル) 3部
下記(a)〜(c)をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度20重量%の接着剤組成物溶液を得た。
(a)エポキシ基含有アクリル樹脂(ナガセケムテックス(株)製、SG−80H、重量平均分子量35万) 90部
(b)フェノール樹脂(明和化成(株)製、MEH−7851SS) 10部
(c)錯化剤(東京化成工業(株)製、没食子酸ドデシル) 3部
下記(a)〜(c)をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度20重量%の接着剤組成物溶液を得た。
(a)水酸基含有アクリル樹脂(ナガセケムテックス(株)製、SG−600TEA、重量平均分子量90万) 90部
(b)フェノール樹脂(明和化成(株)製、MEH−7851SS) 10部
(c)錯化剤(東京化成工業(株)製、没食子酸ドデシル) 3部
実施例及び比較例でそれぞれ用いた(a)成分について、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより重量平均分子量を測定した。重量平均分子量とは、ゲルパーミエーションクロトマトグラフィー法(GPC)で標準ポリスチレンによる検量線を用いたポリスチレン換算値を意味する。ゲルパーミエーションクロマトグラフィーは、TSK G2000H HR、G3000H HR、G4000H HR、及びGMH−H HRの4本のカラム(いずれも東ソー株式会社製)を直列に接続して使用し、溶雛液にテトラヒドロフランを用いて、流速1ml/分、温度40℃、サンプル濃度0.1重量%テトラヒドロフラン溶液、サンプル注入量500μlの条件で行い、検出器には示差屈折計を用いた。
実施例、及び比較例の各接着シートを重さ約2.5gとなるように切り出し、切り出したサンプルを直径58mm、高さ37mmの円柱状の密閉式テフロン(登録商標)製容器にいれ、10ppmの銅(II)イオン水溶液50mlを加えた。その後、恒温乾燥機(エスペック(株)製、PV−231)に120℃で20時間放置した。フィルムを取り出した後、ICP−AES(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製、SPS−1700HVR)を用いて水溶液中の銅イオンの濃度を測定した。水溶液中の銅イオンの濃度が0〜9.8ppmの場合を「○」とし、9.8ppmより大きい場合を「×」とした。結果を表3に示す。
実施例、及び比較例の各接着シートを厚さ500μmのミラーウェハに60℃で貼り合わせた後、ダイシングを行い、接着シートが貼り合わされた5mm×5mmのチップを作製した。作製した接着シート付きのチップを120℃、0.25kg、1sの条件で10mm×10mmのウェハチップ上にダイボンディングした。ダイボンディングは、120℃の温度下で荷重(0.25MPa)をかけ、1秒間加熱するという条件下で、ダイボンダー((株)新川製SPA−300)を用いて行った。ダイボンディングしたチップ50個中、全く損傷が生じなかった場合を「○」、1個でも欠けや割れ等の損傷が生じた場合を「×」として評価した。結果を表3に示す。
上記チップ損傷評価におけるダイボンディング後のサンプルに対し175℃で1時間加熱して接着シートを硬化させた。せん断試験機(Dage社製、Dage4000)を用いて、接着シートとウェハチップとのせん断接着力を測定した。せん断試験の条件は、測定速度500μm/s、測定ギャップ100μm、ステージ温度175℃とした。せん断接着力が0.02MPa以上の場合を「○」、0.02MPa未満の場合を「×」として評価した。結果を表3に示す。
実施例、及び比較例の各接着シートを温度40℃の条件下で10mm角の半導体チップに貼り付け、更に各接着シートを介して半導体チップをBGA基板にマウントした。マウント条件は、温度120℃、圧力0.1MPa、1秒とした。次に、半導体チップがマウントされたBGA基板を、乾燥機にて175℃で30分間熱処理し、その後封止樹脂(日東電工(株)社製、GE−100)でパッケージングした。封止条件は加熱温度175℃、90秒とした。その後、85℃、60%Rh、168時間の条件下で吸湿を行い、更に260℃以上で10秒間保持する様に設定したIRリフロー炉に、前記半導体チップをマウントしたBGA基板を載置した。その後、封止後の半導体装置をガラスカッターで切断し、その断面を超音波顕微鏡で観察して、各熱硬化型ダイボンドフィルムとBGA基板の境界における剥離の有無を確認した。確認は半導体チップ9個に対し行い、剥離が生じている半導体チップが3個以下の場合を○、4個以上の場合を×とした。結果を表3に示す。
Claims (6)
- 以下の(a)成分〜(c)成分を含み、かつ有機成分のみにより構成される接着シートであって、
(a)重量平均分子量80万以上のアクリル樹脂
(b)エポキシ樹脂及びフェノール樹脂のうちの少なくとも1種
(c)金属イオンと錯体を形成する錯化剤
10ppmの銅イオンを有する水溶液50ml中に、重さ2.5gの接着シートを浸漬し、120℃で20時間放置した後の上記水溶液中の銅イオン濃度が、0〜9.9ppmであり、
175℃で1時間熱硬化させた後の175℃での引張貯蔵弾性率が0.1MPa以上1000MPa以下であり、
上記(a)成分がエポキシ基を有し、
上記(c)成分が、3級窒素原子を有する複素環化合物、及び1つの芳香環に水酸基を2つ以上有する化合物のうちの少なくとも1種である接着シート。 - 上記(a)成分と上記(b)成分とが互いに架橋可能である請求項1に記載の接着シート。
- 厚さが3〜20μmである請求項1又は2に記載の接着シート。
- フィラーを含まない請求項1〜3のいずれか1項に記載の接着シート。
- 被着体と、
上記被着体上に積層された請求項1〜4のいずれか1項に記載の接着シートと、
上記接着シート上に配置された半導体チップと
を備える半導体装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の接着シートを介して半導体チップを被着体上に固定する工程を含む半導体装置の製造方法。
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