JP6926555B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、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の支持部材との接合には、主に銀ペーストが使用されていた。しかし、近年の半導体チップの小型化・集積化に伴い、使用される支持部材にも小型化、細密化が要求されるようになってきている。その一方で、銀ペーストを用いる場合では、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における不具合の発生、接着剤層の膜厚制御の困難性、及び接着剤層のボイド発生などの課題が生じている。
そのため、上記課題を解決するべく、近年、半導体チップと支持部材とを接合するためのフィルム状の接着部材（例えば、接着シート）が使用されるようになってきた。接着シートを用いる場合では、ウエハの裏面に接着フィルムと粘着フィルムとを備える接着シートを貼り付け、ダイシングによって半導体ウエハ及び接着シートを個片化することで、接着フィルム付き半導体チップが得られる。得られた接着フィルム付き半導体チップを、接着フィルムを介して支持部材に貼り付け、熱圧着により接合する。
しかしながら、半導体チップのサイズが小さいと、熱圧着時に単位面積当たりにかかる力が大きすぎ、接着フィルムがチップ幅よりもはみ出す、ブリードという現象が起こることがある。また、接着フィルムが潰れ、電気不良を発生する恐れがある。
また、チップ埋め込み型接着フィルムであるＦＯＤ（Ｆｉｌｍ Ｏｖｅｒ Ｄｉｅ）や、ワイヤ埋め込み型接着フィルムであるＦＯＷ（Ｆｉｌｍ Ｏｖｅｒ Ｗｉｒｅ）を用いる場合は、さらにブリード発生頻度及び量が増大する傾向にある。ブリードがチップ上面にまではい上がることもあり、それが電気不良やワイヤボンディング不良に繋がるという問題がある。
そこで本発明は、熱圧着時の圧着信頼性を良好にすることができる、半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、粘着フィルム上に接着フィルム及び半導体ウエハをこの順に備える積層体をダイシングし、接着フィルム付き半導体チップを得るダイシング工程と、接着フィルム付き半導体チップの接着フィルムに熱及び圧力の少なくとも一方を加え、接着フィルムを半硬化させる半硬化工程と、半硬化した接着フィルム付き半導体チップを半導体部材に圧着する圧着工程と、を備える半導体装置の製造方法を提供する。
本発明において、ダイシング工程後に、粘着フィルムに紫外線を照射する紫外線照射工程を有していてもよい。
本発明において、半導体チップサイズが２０ｍｍ×２０ｍｍ以下であることが好ましい。
本発明において、圧着工程における圧着温度が１００〜１８０℃であることが好ましい。
本発明において、半導体装置は、基板上に第１のワイヤを介して第１の半導体チップがワイヤボンディング接続されると共に、第１の半導体チップ上に、接着フィルム付き半導体チップである第２の半導体チップが接着フィルムを介して圧着されることで、第１のワイヤの少なくとも一部が接着フィルムに埋め込まれてなるワイヤ埋込型の半導体装置であってもよい。
本発明において、半導体装置は、基板上に第１のワイヤを介して第１の半導体チップがワイヤボンディング接続されると共に、第１の半導体チップ上に、接着フィルム付き半導体チップでありかつ第１の半導体チップの面積よりも大きい第２の半導体チップが接着フィルムを介して圧着されることで、第１のワイヤ及び第１の半導体チップが接着フィルムに埋め込まれてなるチップ埋込型の半導体装置であってもよい。
本発明は、圧着工程の前に硬化工程を加えることで、接着フィルムを半硬化させることを特徴の一つとする。これにより、ダイシング後のピックアップ性は維持したまま、熱圧着時の圧着信頼性（接着フィルムの潰れ量軽減及びブリード量を軽減）を良好にすることが可能な、半導体装置の製造方法を提供することができる。
＜半導体装置の製造方法＞
［準備工程］
本工程では、ダイシング対象となる接着シート付き半導体ウエハを準備する。
［準備工程］
本工程では、ダイシング対象となる接着シート付き半導体ウエハを準備する。
接着シートの作製方法の一例について説明する。基材フィルム１及び４上にそれぞれ別個に粘着剤及び接着剤を塗布し、基材フィルム１及び粘着フィルム２を備えたフィルム１００と（図１）、基材フィルム４及び接着フィルム３を備えたフィルム１１０と（図２）を作製した後、これら２つのフィルムを積層して接着シート２００（図３）を得ることができる。あるいは、フィルム１００（図１）上に接着層のワニスを塗布する方法や、フィルム１１０（図２）上に粘着層のワニスを塗布する方法等によっても、接着シートを得ることができる。その後、接着フィルム３上に半導体ウエハＡを貼り付けることで、接着シート付き半導体ウエハ３００を得ることができる（図４）。なお、接着シート２００の場合は、半導体ウエハＡを貼り付ける際に、基材フィルム４を剥離することになる。すなわち、このようにして得られる接着シート付き半導体ウエハ３００は、粘着フィルム上に接着フィルム及び半導体ウエハをこの順に備える積層体と言うことができる。
基材フィルム１及び４としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリイミドフィルム等のプラスチックフィルムなどが挙げられる。基材フィルムには、必要に応じて、プライマー塗布、ＵＶ処理、コロナ放電処理、研磨処理、エッチング処理等の表面処理が行われていてもよい。
粘着フィルム２は、感圧型あるいは紫外線硬化型の粘着剤から形成することができる。粘着フィルム２の厚みは、製造する半導体装置の形状、寸法に応じて適宜設定できるが、好ましくは１〜１００μｍ、より好ましくは５〜７０μｍ、更に好ましくは１０〜４０μｍである。
接着フィルム３は、必要に応じ熱可塑性樹脂が添加された熱硬化性樹脂から形成することができる。接着フィルム３の厚さは、製造する半導体装置の形状、寸法に応じて適宜設定できるが、好ましくは１〜２００μｍ、より好ましくは５〜１５０μｍ、更に好ましくは１０〜１２０μｍである。なお、ＦＯＷ用途では、好ましくは４０〜１２０μｍ、より好ましくは５０〜８０μｍである。ワイヤを埋め込むため、ワイヤがチップに接触しないよう十分な厚みを確保する必要がある。ＦＯＤ用途では、好ましくは６０〜２００μｍ、より好ましくは８０〜１５０μｍである。チップ（例えばコントローラーチップ）を埋め込むため、その厚みに依存するが、十分な厚み確保が重要である。
接着フィルム３の硬化前の８０℃におけるずり粘度は５００Ｐａ・ｓｅｃ以上であることが好ましく、特に限定されないがより好ましくは８００Ｐａ・ｓｅｃ以上、さらに好ましくは１０００Ｐａ・ｓｅｃ以上である。あまりにずり粘度が低いと半硬化工程でも硬化が不十分となり、圧着信頼性の改善効果があまりみられないことがある。
半導体ウエハＡは、特に限定されないが、例えば１０〜１００μｍの薄型半導体ウエハが用いられる。また、半導体ウエハＡ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、ガリウム砒素等の化合物半導体等が挙げられる。
［ダイシング工程］
接着シート付き半導体ウエハ３００は、その後図５に示されるように、例えばブレードＢを用いてダイシングされ、さらに洗浄、乾燥の工程が加えられる。これにより接着フィルム３までがダイシングされ、接着フィルム付きの（個片化された）半導体チップが得られる。ダイシングは、ブレードＢに代えてダイサーを用いてもよい。ブレードＢとしては、例えば（株）ディスコ製ダイシングブレードＮＢＣ−ＺＨ０５シリーズやＮＢＣ−ＺＨシリーズなどを用いることができる。ダイサーとしては、例えば、フルオートマチックダイシングソー６０００シリーズやセミオートマチックダイシングソー３０００シリーズ（いずれも、（株）ディスコ製）などを用いることができる。なお、ダイシングの際、半導体ウエハＡの周囲には、ウエハリング（不図示）が配置され、接着シートを介して半導体ウエハＡが固定される。接着シートに対する半導体ウエハＡの貼り付け面は、回路面であってもよく、回路面の反対面であってもよい。
接着シート付き半導体ウエハ３００は、その後図５に示されるように、例えばブレードＢを用いてダイシングされ、さらに洗浄、乾燥の工程が加えられる。これにより接着フィルム３までがダイシングされ、接着フィルム付きの（個片化された）半導体チップが得られる。ダイシングは、ブレードＢに代えてダイサーを用いてもよい。ブレードＢとしては、例えば（株）ディスコ製ダイシングブレードＮＢＣ−ＺＨ０５シリーズやＮＢＣ−ＺＨシリーズなどを用いることができる。ダイサーとしては、例えば、フルオートマチックダイシングソー６０００シリーズやセミオートマチックダイシングソー３０００シリーズ（いずれも、（株）ディスコ製）などを用いることができる。なお、ダイシングの際、半導体ウエハＡの周囲には、ウエハリング（不図示）が配置され、接着シートを介して半導体ウエハＡが固定される。接着シートに対する半導体ウエハＡの貼り付け面は、回路面であってもよく、回路面の反対面であってもよい。
半導体チップサイズは、一辺が２０ｍｍ以下、すなわち２０ｍｍ×２０ｍｍ以下であることが好ましく、特に限定されないが、より好ましくは一辺が３〜１５ｍｍ、さらに好ましくは一辺が５〜１０ｍｍである。本実施形態においては、半導体チップがこの程度に小さい場合であっても、接着フィルム３の潰れ及びブリードの発生に対して改善効果がある。なお、基板はチップ又はそれに準ずるものも含む。
［紫外線照射工程：任意］
ダイシング工程の後、紫外線硬化型の粘着フィルム２を用いた場合は、図６に示すように基材フィルム１側から紫外線（ＵＶ）を照射する。これにより、粘着フィルム２の一部又は大部分を重合硬化せしめる。紫外線照射の照度は特に限定されないが、好ましくは１０〜２００ｍＷ／ｃｍ２、より好ましくは２０〜１５０ｍＷ／ｃｍ２である。また、紫外線照射時の照射量は特に限定されないが、好ましくは５０〜４００ｍＪ／ｃｍ２、より好ましくは１００〜２５０ｍＪ／ｃｍ２である。
ダイシング工程の後、紫外線硬化型の粘着フィルム２を用いた場合は、図６に示すように基材フィルム１側から紫外線（ＵＶ）を照射する。これにより、粘着フィルム２の一部又は大部分を重合硬化せしめる。紫外線照射の照度は特に限定されないが、好ましくは１０〜２００ｍＷ／ｃｍ２、より好ましくは２０〜１５０ｍＷ／ｃｍ２である。また、紫外線照射時の照射量は特に限定されないが、好ましくは５０〜４００ｍＪ／ｃｍ２、より好ましくは１００〜２５０ｍＪ／ｃｍ２である。
［半硬化工程］
ダイシング工程後、あるいは上記紫外線照射工程の後、接着フィルム付き半導体チップの接着フィルムに対し熱及び圧力の少なくとも一方を加え、接着フィルムを半硬化させる。半硬化工程は、半導体ウエハＡがウエハリングに固定された状態で実施することができる。温度は特に限定されないが、好ましくは１００〜１８０℃、より好ましくは１２０〜１５０℃である。あまり高温であると接着フィルムの硬化が進み、界面接着力の低下が懸念される。また、圧力は特に限定されないが、好ましくは０．１〜５ＭＰａ、より好ましくは０．５〜２ＭＰａである。
ダイシング工程後、あるいは上記紫外線照射工程の後、接着フィルム付き半導体チップの接着フィルムに対し熱及び圧力の少なくとも一方を加え、接着フィルムを半硬化させる。半硬化工程は、半導体ウエハＡがウエハリングに固定された状態で実施することができる。温度は特に限定されないが、好ましくは１００〜１８０℃、より好ましくは１２０〜１５０℃である。あまり高温であると接着フィルムの硬化が進み、界面接着力の低下が懸念される。また、圧力は特に限定されないが、好ましくは０．１〜５ＭＰａ、より好ましくは０．５〜２ＭＰａである。
［ピックアップ工程］
半硬化工程後、ピックアップすべき半導体チップａを例えば吸引コレット５によりピックアップする。この際、ピックアップすべき半導体チップａを基材フィルム１の下面から、例えば針扞等により突き上げることもできる。半導体チップａと接着フィルム３との間の粘着力は、粘着フィルム２と基材フィルム１との間及び接着フィルム３と粘着フィルム２との間の粘着力よりも大きく、半導体チップａのピックアップを行うと、接着フィルム３は半導体チップａの下面に付着した状態で剥離される（図７参照）。
半硬化工程後、ピックアップすべき半導体チップａを例えば吸引コレット５によりピックアップする。この際、ピックアップすべき半導体チップａを基材フィルム１の下面から、例えば針扞等により突き上げることもできる。半導体チップａと接着フィルム３との間の粘着力は、粘着フィルム２と基材フィルム１との間及び接着フィルム３と粘着フィルム２との間の粘着力よりも大きく、半導体チップａのピックアップを行うと、接着フィルム３は半導体チップａの下面に付着した状態で剥離される（図７参照）。
［圧着工程］
次いで、半導体チップａを接着フィルム３を介して半導体部材６に載置し加熱する。加熱により接着フィルム３は十分な接着力を発現し、接着フィルムの硬化物３ｃを介した半導体チップａと半導体部材６との接着が完了する（図８）。なお、半導体部材６としては、基板である半導体チップ搭載用支持部材や他の半導体チップが挙げられる。
次いで、半導体チップａを接着フィルム３を介して半導体部材６に載置し加熱する。加熱により接着フィルム３は十分な接着力を発現し、接着フィルムの硬化物３ｃを介した半導体チップａと半導体部材６との接着が完了する（図８）。なお、半導体部材６としては、基板である半導体チップ搭載用支持部材や他の半導体チップが挙げられる。
圧着温度は特に限定されないが、好ましくは５０〜２００℃、より好ましくは１００〜１５０℃である。圧着温度が高いと接着フィルム３が柔らかくなるため、接着フィルム３が潰れる恐れがある一方で、ぬれ性が向上するため界面接着力は向上する傾向にある。圧着時間は特に限定されないが、好ましくは０．５〜２０秒、より好ましくは１〜５秒である。圧着時の圧力は特に限定されないが、好ましくは０．０１〜５ＭＰａ、より好ましくは０．０２〜２ＭＰａである。ＦＯＷ及びＦＯＤ用途では埋め込み性向上のため圧着圧力を高めに設定したほうが好ましい。
［硬化工程］
圧着工程後、接着フィルム３を硬化させる硬化工程を実施する。接着フィルムを良好に硬化させるという観点から、硬化温度は５０〜２５０℃程度とすることができ、硬化時間は１０秒〜３時間）とすることができる。
圧着工程後、接着フィルム３を硬化させる硬化工程を実施する。接着フィルムを良好に硬化させるという観点から、硬化温度は５０〜２５０℃程度とすることができ、硬化時間は１０秒〜３時間）とすることができる。
＜半導体装置＞
本実施形態の製造方法により得られる半導体装置の態様について図面を用いて具体的に説明する。なお、近年は様々な構造の半導体装置が提案されており、本実施形態の製造方法により得られる半導体装置は、以下に説明する構造のものに限定されない。
本実施形態の製造方法により得られる半導体装置の態様について図面を用いて具体的に説明する。なお、近年は様々な構造の半導体装置が提案されており、本実施形態の製造方法により得られる半導体装置は、以下に説明する構造のものに限定されない。
図９は、上記の製造方法により得られる半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。図９に示す半導体装置４００は、接着フィルム付き半導体チップである半導体チップａが接着フィルム３を介して基板１０に圧着されてなり、なおかつ基板１０上にワイヤ１１を介して半導体チップａがワイヤボンディング接続されてなる半導体装置である。なお、チップ圧着の際、半硬化工程を備える上記の製造方法を用いることができる。当該半導体装置において、半導体チップａは接着フィルムの硬化物３ｃにより基板１０に接着され、半導体チップａの接続端子（図示せず）はワイヤ１１を介して外部接続端子（図示せず）と電気的に接続され、封止材１２によって封止されている。
図１０は、上記の製造方法により得られる半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。図１０に示す半導体装置４１０は、基板１０上に第１のワイヤ１１ａを介して第１の半導体チップａ１がワイヤボンディング接続されると共に、第１の半導体チップａ１上に、接着フィルム付き半導体チップである第２の半導体チップａ２が接着フィルム３を介して圧着されることで、第１のワイヤ１１ａの少なくとも一部が接着フィルム３に埋め込まれてなるワイヤ埋込型の半導体装置である。当該半導体装置において、一段目の半導体チップａ１は接着フィルムの硬化物３ｃ１により、端子１３が形成された基板１０に接着され、一段目の半導体チップａ１の上に更に接着フィルムの硬化物３ｃ２により二段目の半導体チップａ２が接着されている。一段目の半導体チップａ１及び二段目の半導体チップａ２の接続端子（図示せず）は、第１のワイヤ１１ａ及び第２のワイヤ１１ｂを介して回路パターン１４と電気的に接続され、封止材１２によって封止されている。このように、上記の製造方法は、半導体チップを複数重ねる構造の半導体装置であって、ワイヤの一部を埋め込む必要がある場合にも好適に使用できる。
図１１及び図１２は、図１０に示す半導体装置の製造手順を示す図である。まず、接着フィルム付き半導体チップａ１を、接着フィルム３を介して基板１０に加熱圧着して接着させる。半導体チップａ１は接着フィルムの硬化物３ｃ１により埋め込まれる。この際、半硬化工程を備える上記の製造方法を用いてもよく、その他一般的な製造方法を用いてもよい。その後、ワイヤボンディング工程を経ることで、図１１に示す半導体部材を得る。次に、接着フィルム付き半導体チップａ２を、接着フィルム３を介して半導体チップａ１に加熱圧着して接着させる。この際、既に設けられている第１のワイヤ１１ａの一部が接着フィルムの硬化物３ｃ２により埋め込まれるため、半硬化工程を備える上記の製造方法を用いることが好ましい。このようにして、図１２に示す半導体部材を得る。その後、さらにワイヤボンディング工程及び封止工程を経ることで、図１０に示す半導体装置を得ることができる。
図１３は、上記の製造方法により得られる半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。図１３に示す半導体装置５００は、基板１０上に第１のワイヤ１１ａを介して第１の半導体チップａ３がワイヤボンディング接続されると共に、第１の半導体チップａ３上に、接着フィルム付き半導体チップでありかつ第１の半導体チップａ３の面積よりも大きい第２の半導体チップａ４が接着フィルム３を介して圧着されることで、第１のワイヤ１１ａ及び第１の半導体チップａ３が接着フィルム３に埋め込まれてなるチップ埋込型の半導体装置である。半導体装置５００では、基板１０と第２の半導体チップａ４とが更に第２のワイヤ１１ｂを介して電気的に接続されると共に、第２の半導体チップａ４が封止材１２により封止されている。
第１の半導体チップａ３の厚みは１０〜１７０μｍ、第２の半導体チップａ４の厚みは２０〜４００μｍとすることができる。接着フィルム３ｃ５の厚みは２０〜２００μｍ、好ましくは３０〜２００μｍ、より好ましくは４０〜１５０μｍとすることができる。接着フィルム３ｃ５内部に埋め込まれている第１の半導体チップａ３は、例えば半導体装置５００を駆動するためのコントローラチップである。
基板１０は、例えば表面に回路パターン１４が形成された有機基板とすることができる。第１の半導体チップａ３は、回路パターン１４上に接着フィルムの硬化物３ｃ３を介して圧着されており、第２の半導体チップａ４は、第１の半導体チップａ３が圧着されていない回路パターン１４、第１の半導体チップａ３、第１のワイヤ１１ａ、及び回路パターン１４の一部を覆うように接着フィルムの硬化物３ｃ４を介して基板１０に圧着されている。基板１０上の回路パターン１４に起因する凹凸の段差には、接着フィルムの硬化物３ｃ４が埋め込まれている。そして、樹脂製の封止材１２により、第２の半導体チップａ４、回路パターン１４及び第２のワイヤ１１ｂが封止されている。
図１４〜１８は、図１３に示す半導体装置の製造手順を示す図である。まず、図１４に示すように、基板１０上の回路パターン１４上に、接着フィルム付きの第１の半導体チップａ３を圧着し、第１のワイヤ１１ａを介して基板１０上の回路パターン１４と第１の半導体チップａ３とを電気的にボンディング接続する。この際、半硬化工程を備える上記の製造方法を用いてもよく、その他一般的な製造方法を用いてもよい。
次に、図１５に示すように、第１の半導体チップａ３の面積よりも大きい、接着フィルム付きの第２の半導体チップａ４を準備する。
そして、接着フィルム付きの第２の半導体チップａ４を、第１の半導体チップａ３が第１のワイヤ１１ａを介してボンディング接続された基板１０に圧着する。具体的には、図１６に示すように、接着フィルム付きの第２の半導体チップａ４を、接着フィルムが第１の半導体チップａ３を覆うように載置し、次いで、図１７に示すように、第２の半導体チップａ４を基板１０に圧着させることで基板１０に第２の半導体チップａ４を固定する。この際、既に設けられている第１の半導体チップａ３及び第１のワイヤ１１ａが接着フィルムの硬化物３ｃ４により埋め込まれるため、半硬化工程を備える上記の製造方法を用いることが好ましい。
次いで、図１８に示すように、基板１０と第２の半導体チップａ４とを第２のワイヤ１１ｂを介して電気的に接続した後、回路パターン１４、第２のワイヤ１１ｂ及び第２の半導体チップａ４を封止材１２で封止する。このような工程を経ることで半導体装置５００を製造することができる。
以下、実施例及び比較例によって本発明を説明するが、本発明の範囲はこれらによって限定されるものではない。
［実施例１］
接着フィルム及び粘着フィルムを備える、ダイシング−ダイボンディング一体型フィルム１（厚さ２５μｍの接着フィルムＡ、厚さ１１０μｍの粘着フィルムから形成される一体型フィルム：日立化成（株）製）を用意した。そして、上記フィルム１に４００μｍ厚の半導体ウエハ（シリコンウエハ）を、ステージ温度７０℃でラミネートし、ダイシングサンプルを作製した。ここで、接着フィルムＡは硬化後の２６０℃における弾性率が９０〜１２０ＭＰａ程度である高弾性の系である。
接着フィルム及び粘着フィルムを備える、ダイシング−ダイボンディング一体型フィルム１（厚さ２５μｍの接着フィルムＡ、厚さ１１０μｍの粘着フィルムから形成される一体型フィルム：日立化成（株）製）を用意した。そして、上記フィルム１に４００μｍ厚の半導体ウエハ（シリコンウエハ）を、ステージ温度７０℃でラミネートし、ダイシングサンプルを作製した。ここで、接着フィルムＡは硬化後の２６０℃における弾性率が９０〜１２０ＭＰａ程度である高弾性の系である。
次に、フルオートダイサーＤＦＤ−６３６１（（株）ディスコ製）を用いて、ダイシングサンプルを切断した。切断には、ブレード２枚を用いるステップカット方式で行い、ダイシングブレードＺＨ０５−ＳＤ２０００−Ｎ１−ｘｘ−ＦＦ、及びＺＨ０５−ＳＤ２０００−Ｎ１−ｘｘ−ＥＥ（いずれも（株）ディスコ製）を用いた。切断条件は、ブレード回転数４０００ｒｐｍ、切断速度５０ｍｍ／ｓｅｃ、チップサイズ５ｍｍ×５ｍｍとし、半導体ウエハが２００μｍ程度残るように１段階目の切断を行い、次いで、粘着フィルムに２０μｍ程度の切り込みが入るように２段階目の切断を行った。
続いて、切断したサンプルである、接着フィルム付き半導体チップの接着フィルムを半硬化させるべく、半導体ウエハがウエハリングについた状態で加圧オーブン（チヨダエレクトリック（株）社製）に入れた。そして、温度８０℃、時間１時間の条件で保持した。
続いて、接着フィルムを半硬化させたチップを圧着機（テスター産業（株）社製）によってリードフレーム（タブサゲ）ＬＦ８１０Ｔ上に圧着し、評価サンプルを得た。圧着条件は、温度１２０℃、時間１秒間、圧力１．０ＭＰａとした。
［実施例２］
圧着前の半硬化条件を、温度室温、時間２時間、圧力１．０ＭＰａとし、圧着条件を、温度１４０℃、時間１秒間、圧力１．０ＭＰａとした他は、上記実施例１と同様にして評価サンプルを得た。
圧着前の半硬化条件を、温度室温、時間２時間、圧力１．０ＭＰａとし、圧着条件を、温度１４０℃、時間１秒間、圧力１．０ＭＰａとした他は、上記実施例１と同様にして評価サンプルを得た。
［実施例３］
圧着前の半硬化条件を、温度８０℃、時間１時間、圧力常圧とした他は、上記実施例２と同様にして評価サンプルを得た。
圧着前の半硬化条件を、温度８０℃、時間１時間、圧力常圧とした他は、上記実施例２と同様にして評価サンプルを得た。
［実施例４］
圧着前の半硬化条件を、温度室温、時間１時間、圧力１．０ＭＰａ、その後温度８０℃、時間１時間、圧力１．０ＭＰａとした他は、上記実施例２と同様にして評価サンプルを得た。
圧着前の半硬化条件を、温度室温、時間１時間、圧力１．０ＭＰａ、その後温度８０℃、時間１時間、圧力１．０ＭＰａとした他は、上記実施例２と同様にして評価サンプルを得た。
［比較例１］
圧着前の半硬化工程を実施しない他は、上記実施例２と同様にして評価サンプルを得た。
圧着前の半硬化工程を実施しない他は、上記実施例２と同様にして評価サンプルを得た。
［実施例５］
接着フィルム及び粘着フィルムを備える、ダイシング−ダイボンディング一体型フィルム２（厚さ５０μｍの接着フィルムＢ、厚さ１１０μｍの粘着フィルムから形成される一体型フィルム：日立化成（株）製）、及びダイシング−ダイボンディング一体型フィルム３（厚さ５０μｍの接着フィルムＣ、厚さ１１０μｍの粘着フィルムから形成される一体型フィルム：日立化成（株）製）を用意した。そして、上記フィルム２及び３に４００μｍ厚の半導体ウエハ（シリコンウエハ）を、ステージ温度７０℃でラミネートし、ダイシングサンプルを作製した。ここで、接着フィルムＢは硬化後の２６０℃における弾性率が９０〜１２０ＭＰａ程度である高弾性な系であり、接着フィルムＣは硬化後の２６０℃における弾性率が２０〜３０ＭＰａ程度である低弾性な系である。
接着フィルム及び粘着フィルムを備える、ダイシング−ダイボンディング一体型フィルム２（厚さ５０μｍの接着フィルムＢ、厚さ１１０μｍの粘着フィルムから形成される一体型フィルム：日立化成（株）製）、及びダイシング−ダイボンディング一体型フィルム３（厚さ５０μｍの接着フィルムＣ、厚さ１１０μｍの粘着フィルムから形成される一体型フィルム：日立化成（株）製）を用意した。そして、上記フィルム２及び３に４００μｍ厚の半導体ウエハ（シリコンウエハ）を、ステージ温度７０℃でラミネートし、ダイシングサンプルを作製した。ここで、接着フィルムＢは硬化後の２６０℃における弾性率が９０〜１２０ＭＰａ程度である高弾性な系であり、接着フィルムＣは硬化後の２６０℃における弾性率が２０〜３０ＭＰａ程度である低弾性な系である。
次に、実施例１と同様の条件で、フルオートダイサーＤＦＤ−６３６１（（株）ディスコ社製）を用いて、ダイシングサンプルを切断した。
続いて、切断したサンプルである、接着フィルム付き半導体チップの接着フィルムを半硬化させるべく、加圧オーブン（チヨダエレクトリック（株）社製）により、温度室温、時間２時間、圧力１．０ＭＰａの条件で保持した。
続いて、接着フィルムを半硬化させたチップを圧着機（テスター産業（株）社製）によってリードフレーム（タブサゲ）ＬＦ８１０Ｔ上に圧着し、評価サンプルを得た。圧着条件は、温度１４０℃、時間１秒間、圧力１．０ＭＰａとした。
［実施例６］
圧着前の半硬化条件を、温度８０℃、時間１時間、圧力常圧とした他は、上記実施例５と同様にして評価サンプルを得た。
圧着前の半硬化条件を、温度８０℃、時間１時間、圧力常圧とした他は、上記実施例５と同様にして評価サンプルを得た。
［実施例７］
圧着前の半硬化条件を、温度室温、時間１時間、圧力１．０ＭＰａ、その後、温度８０℃、時間１時間、圧力１．０ＭＰａとした他は、上記実施例５と同様にして評価サンプルを得た。
圧着前の半硬化条件を、温度室温、時間１時間、圧力１．０ＭＰａ、その後、温度８０℃、時間１時間、圧力１．０ＭＰａとした他は、上記実施例５と同様にして評価サンプルを得た。
［比較例２］
圧着前の半硬化工程を実施しない他は、上記実施例５と同様にして評価サンプルを得た。
圧着前の半硬化工程を実施しない他は、上記実施例５と同様にして評価サンプルを得た。
［実施例８］
接着フィルム及び粘着フィルムを備える、ダイシング−ダイボンディング一体型フィルム４（厚さ１２０μｍの接着フィルムＤ、厚さ１１０μｍの粘着フィルムから形成される一体型フィルム：日立化成（株）製）、及びダイシング−ダイボンディング一体型フィルム５（厚さ１２０μｍの接着フィルムＥ、厚さ１１０μｍの粘着フィルムから形成される一体型フィルム：日立化成（株）製）を用意した。そして、上記フィルム４及び５に４００μｍ厚の半導体ウエハ（シリコンウエハ）をステージ温度７０℃でラミネートし、ダイシングサンプルを作製した。ここで、接着フィルムＤは硬化後の２６０℃における弾性率が９０〜１２０ＭＰａ程度である高弾性な系であり、接着フィルムＥは硬化後の２６０℃における弾性率が２０〜３０ＭＰａ程度である低弾性な系である。
接着フィルム及び粘着フィルムを備える、ダイシング−ダイボンディング一体型フィルム４（厚さ１２０μｍの接着フィルムＤ、厚さ１１０μｍの粘着フィルムから形成される一体型フィルム：日立化成（株）製）、及びダイシング−ダイボンディング一体型フィルム５（厚さ１２０μｍの接着フィルムＥ、厚さ１１０μｍの粘着フィルムから形成される一体型フィルム：日立化成（株）製）を用意した。そして、上記フィルム４及び５に４００μｍ厚の半導体ウエハ（シリコンウエハ）をステージ温度７０℃でラミネートし、ダイシングサンプルを作製した。ここで、接着フィルムＤは硬化後の２６０℃における弾性率が９０〜１２０ＭＰａ程度である高弾性な系であり、接着フィルムＥは硬化後の２６０℃における弾性率が２０〜３０ＭＰａ程度である低弾性な系である。
次に、実施例１と同様の条件で、フルオートダイサーＤＦＤ−６３６１（（株）ディスコ社製）を用いて、ダイシングサンプルを切断した。
続いて、切断したサンプルである、接着フィルム付き半導体チップの接着フィルムを半硬化させるべく、加圧オーブン（チヨダエレクトリック（株）社製）により、温度室温、時間２時間、圧力１．０ＭＰａの条件で保持した。
続いて、接着フィルムを半硬化させたチップを圧着機（テスター産業（株）社製）によってリードフレーム（タブサゲ）ＬＦ８１０Ｔ上に圧着し、評価サンプルを得た。圧着条件は、温度１４０℃、時間１秒間、圧力１．０ＭＰａとした。
［実施例９］
圧着前の半硬化条件を、温度８０℃、時間１時間、圧力常圧とした他は、上記実施例８と同様にして評価サンプルを得た。
圧着前の半硬化条件を、温度８０℃、時間１時間、圧力常圧とした他は、上記実施例８と同様にして評価サンプルを得た。
［実施例１０］
圧着前の半硬化条件を、温度室温、時間１時間、圧力１．０ＭＰａ、その後、温度８０℃、時間１時間、圧力１．０ＭＰａとした他は、上記実施例８と同様にして評価サンプルを得た。
圧着前の半硬化条件を、温度室温、時間１時間、圧力１．０ＭＰａ、その後、温度８０℃、時間１時間、圧力１．０ＭＰａとした他は、上記実施例８と同様にして評価サンプルを得た。
［比較例３］
圧着前の半硬化工程を実施しない他は、上記実施例８と同様にして評価サンプルを得た。
圧着前の半硬化工程を実施しない他は、上記実施例８と同様にして評価サンプルを得た。
［実施例１１］
圧着工程をダイボンダＢＥＳＴＥＭ−Ｄ０２（キャノンマシナリー（株）社製）で行った他は、上記実施例４と同様にして評価サンプルを得た。
圧着工程をダイボンダＢＥＳＴＥＭ−Ｄ０２（キャノンマシナリー（株）社製）で行った他は、上記実施例４と同様にして評価サンプルを得た。
［実施例１２］
ダイシング−ダイボンディング一体型フィルム１における粘着フィルムを感圧型から紫外線硬化型に変更したダイシング−ダイボンディング一体型フィルム６を用いたこと、これに伴い、ダイシング工程の後に図６に示すように基材フィルム１側から紫外線を照射したこと以外は、上記実施例１１と同様にして評価サンプルを得た。
ダイシング−ダイボンディング一体型フィルム１における粘着フィルムを感圧型から紫外線硬化型に変更したダイシング−ダイボンディング一体型フィルム６を用いたこと、これに伴い、ダイシング工程の後に図６に示すように基材フィルム１側から紫外線を照射したこと以外は、上記実施例１１と同様にして評価サンプルを得た。
［比較例４］
圧着前の半硬化工程を実施しない他は、上記実施例１１と同様にして評価サンプルを得た。
圧着前の半硬化工程を実施しない他は、上記実施例１１と同様にして評価サンプルを得た。
［比較例５］
圧着前の半硬化工程を実施しない他は、上記実施例１２と同様にして評価サンプルを得た。
圧着前の半硬化工程を実施しない他は、上記実施例１２と同様にして評価サンプルを得た。
［圧着条件の検討］
・接着フィルム潰れ量の評価
上記した実施例１、３及び比較例１で作製した評価サンプルについて、接着フィルムの潰れ量を算出した。潰れ量は全厚を測定した後、ウエハ厚４００μｍ、圧着前の接着フィルムの厚み２５μｍ、リードフレームの厚みを合算したものとの差により求めた。圧着後の接着フィルム厚が１５μｍ未満のものを「×」、１５〜２０μｍのものを「○」、２０μｍ以上のものを「○○」と評価した。
・接着フィルム潰れ量の評価
上記した実施例１、３及び比較例１で作製した評価サンプルについて、接着フィルムの潰れ量を算出した。潰れ量は全厚を測定した後、ウエハ厚４００μｍ、圧着前の接着フィルムの厚み２５μｍ、リードフレームの厚みを合算したものとの差により求めた。圧着後の接着フィルム厚が１５μｍ未満のものを「×」、１５〜２０μｍのものを「○」、２０μｍ以上のものを「○○」と評価した。
表１は、その評価結果を示す表である。表１に示すように、実施例１、３では圧着後の接着フィルム厚が評価「○」又は「○○」であったのに対し、比較例１では、圧着後の接着フィルム厚が評価「×」であった。また、実施例１、３において、圧着前に硬化過程を加えることによって圧着による接着フィルム潰れを軽減できることが確認できた。
・界面接着力の評価
上記した実施例１、３のように圧着前に硬化過程を加えると界面接着力の低下が懸念される。そこで、上記した実施例１、３及び比較例１で作製した評価サンプルについて、ダイシェア強度（界面接着力）の測定を行った。
上記した実施例１、３のように圧着前に硬化過程を加えると界面接着力の低下が懸念される。そこで、上記した実施例１、３及び比較例１で作製した評価サンプルについて、ダイシェア強度（界面接着力）の測定を行った。
リードフレームに圧着したチップをステージ上に設置し、万能ボンドテスタ シリーズ４０００（Ｄａｇｅ社製）によりチップを引っ掛けながら引くことで、チップとリードフレームとの硬化前界面接着力を測定した。測定条件はステージ温度室温で行った。
表１は、その評価結果を示す表である。表１に示すように、実施例１及び３に示されるような一般的な圧着条件であれば、半硬化工程を実施しない比較例１と同程度の界面接着力が得られることが確認できた。このことから、本実施例では、圧着条件を温度１４０℃、時間１秒、圧力１．０ＭＰａとして今後の評価を行うこととした。
［半硬化工程の条件検討］
・接着フィルム潰れ量の評価
上記した実施例２〜４及び比較例１で作製した評価サンプルについて、実施例１と同様に接着フィルムの潰れ量を評価した。
・接着フィルム潰れ量の評価
上記した実施例２〜４及び比較例１で作製した評価サンプルについて、実施例１と同様に接着フィルムの潰れ量を評価した。
表２は、その評価結果を示す表である。表２に示すように、実施例２では圧着後の接着フィルム厚が評価「○」であったのに対し、比較例１では、圧着後の接着フィルム厚が評価「×」であった。したがって、圧着前に半硬化工程を加えることによって圧着による接着フィルム潰れを軽減できることが確認できた。また、実施例３、４においては圧着後の接着フィルム厚が評価「○○」であった。したがって、実施例３、４においても圧着前に半硬化工程を加えることにより接着フィルム潰れの軽減効果が確認でき、熱及び圧力を加えることで最も高い効果を得られることが確認できた。
［ＦＯＷへの適用検討］
・ブリード幅の評価
上記した実施例５〜７及び比較例２は、ワイヤ埋め込み型接着フィルムであるＦＯＷを想定した仕様である。そのため、ブリードの発生が予想されることからブリード量の評価を行った。上記した実施例５〜７及び比較例２で作製した評価サンプルについて、チップ上面を顕微鏡（（株）ミツトヨ社製）を用いて観察した。チップからのはみ出し幅を測定し、ブリードの程度を観察した。
・ブリード幅の評価
上記した実施例５〜７及び比較例２は、ワイヤ埋め込み型接着フィルムであるＦＯＷを想定した仕様である。そのため、ブリードの発生が予想されることからブリード量の評価を行った。上記した実施例５〜７及び比較例２で作製した評価サンプルについて、チップ上面を顕微鏡（（株）ミツトヨ社製）を用いて観察した。チップからのはみ出し幅を測定し、ブリードの程度を観察した。
そして、実施例５〜７及び比較例２のブリード幅の減少量により改善効果を算出した。改善効果は、
（比較例２のブリード幅−実施例のブリード幅）／比較例２のブリード幅
により算出した。
（比較例２のブリード幅−実施例のブリード幅）／比較例２のブリード幅
により算出した。
表３は、その評価結果を示す表である。表３に示すように、いずれの実施例においても改善効果が確認できた。接着フィルムＣは低弾性であるため、比較例２におけるブリード幅が広がりやすい傾向にある。したがって、改善傾向はより顕著に現れた。以上のことから、圧着前に半硬化工程を加えることで、ＦＯＷの圧着によるブリード量軽減効果を得られることが確認できた。また、圧着前の半硬化工程では熱及び圧力を加えることで最も高い効果を得ることができた。
［ＦＯＤへの適用検討］
・ブリード高さの評価
上記した実施例８〜１０及び比較例３は、チップ埋め込み型接着フィルムであるＦＯＤを想定した仕様である。ＦＯＤは接着フィルムが厚いため、ブリードが多く発生し、チップ上面にはい上がる傾向がある。そこで、発生したブリードの高さを評価した。上記した実施例８〜１０及び比較例３で作製した評価サンプルについて、チップ上面を（株）キーエンス社製のレーザー顕微鏡を用いて観察した。断面の高さを線粗さ解析により測定し、ブリード高さの観察を行った。
・ブリード高さの評価
上記した実施例８〜１０及び比較例３は、チップ埋め込み型接着フィルムであるＦＯＤを想定した仕様である。ＦＯＤは接着フィルムが厚いため、ブリードが多く発生し、チップ上面にはい上がる傾向がある。そこで、発生したブリードの高さを評価した。上記した実施例８〜１０及び比較例３で作製した評価サンプルについて、チップ上面を（株）キーエンス社製のレーザー顕微鏡を用いて観察した。断面の高さを線粗さ解析により測定し、ブリード高さの観察を行った。
そして、実施例８〜１０及び比較例３のブリード高さの減少量により改善効果を算出した。改善効果は、
（比較例３のブリード高さ−実施例のブリード高さ）／比較例３のブリード高さ
により算出した。
（比較例３のブリード高さ−実施例のブリード高さ）／比較例３のブリード高さ
により算出した。
表４は、その評価結果を示す表である。表４に示すように、いずれの実施例においても改善傾向が確認できた。特に、実施例１０において、一体型フィルム４を用いた場合はチップ上面へのはい上がりが発生せず、効果は著しかった。これは接着フィルムＤが高弾性であるため、圧着によってチップが沈み込みにくいためだと推察される。以上のことから、圧着前に半硬化工程を加えることで、ＦＯＤの圧着によるブリードのはい上がり軽減効果を得られることが確認できた。また、圧着前の半硬化工程では熱及び圧力を加えることで最も高い効果を得ることができた。
［界面接着力の評価］
上記した実施例１〜１０のように、圧着前に半硬化工程を加えると界面接着力の低下が懸念される。そこで、上記した実施例２〜１０及び比較例１〜３で作製した評価サンプルについて、上記した実施例１と同様に硬化前ダイシェア強度の測定を行った。また、各接着フィルムの硬化条件で評価サンプルを硬化し、同様にして硬化後のダイシェア強度の測定を行った。硬化後界面接着力については、以下のとおり測定した。すなわち、圧着後リードフレームに圧着したチップを硬化させ、万能ボンドテスタ シリーズ４０００（Ｄａｇｅ社製）によりチップを引っ掛けながら引くことで、チップとリードフレームとの硬化後界面接着力を測定した。測定条件は、ステージ温度２５０℃、ステージ保持時間２０秒とした。表２〜４にその評価結果を示す。
上記した実施例１〜１０のように、圧着前に半硬化工程を加えると界面接着力の低下が懸念される。そこで、上記した実施例２〜１０及び比較例１〜３で作製した評価サンプルについて、上記した実施例１と同様に硬化前ダイシェア強度の測定を行った。また、各接着フィルムの硬化条件で評価サンプルを硬化し、同様にして硬化後のダイシェア強度の測定を行った。硬化後界面接着力については、以下のとおり測定した。すなわち、圧着後リードフレームに圧着したチップを硬化させ、万能ボンドテスタ シリーズ４０００（Ｄａｇｅ社製）によりチップを引っ掛けながら引くことで、チップとリードフレームとの硬化後界面接着力を測定した。測定条件は、ステージ温度２５０℃、ステージ保持時間２０秒とした。表２〜４にその評価結果を示す。
［ピックアップ性の評価］
上記した実施例１〜１２のように、圧着前に半硬化工程を加えると、接着フィルムと粘着フィルムとの密着性が増し、ピックアップ性の低下が懸念される。そこで、上記した実施例１１、１２及び比較例４、５で作製した評価サンプルについて、ダイボンダＢＥＳＴＥＭ−Ｄ０２（キャノンマシナリー社製）を用いてピックアップ性を評価した。図１９はピックアップ用コレットの突き上げ面を示す図である。図１９に示すように、使用したピックアップ用コレット２０は、例えば４．５ｍｍ×４．５ｍｍの突き上げ面２１を有し、５本の突き上げピン２２が突き上げ面２１の対角線上に沿って所定の間隔で配列されている。ピックアップ条件は、突き上げ速度を２０又は５ｍｍ／ｓｅｃとし、突き上げ高さを１５０μｍ〜６００μｍの範囲で２５μｍずつ変化させた。
上記した実施例１〜１２のように、圧着前に半硬化工程を加えると、接着フィルムと粘着フィルムとの密着性が増し、ピックアップ性の低下が懸念される。そこで、上記した実施例１１、１２及び比較例４、５で作製した評価サンプルについて、ダイボンダＢＥＳＴＥＭ−Ｄ０２（キャノンマシナリー社製）を用いてピックアップ性を評価した。図１９はピックアップ用コレットの突き上げ面を示す図である。図１９に示すように、使用したピックアップ用コレット２０は、例えば４．５ｍｍ×４．５ｍｍの突き上げ面２１を有し、５本の突き上げピン２２が突き上げ面２１の対角線上に沿って所定の間隔で配列されている。ピックアップ条件は、突き上げ速度を２０又は５ｍｍ／ｓｅｃとし、突き上げ高さを１５０μｍ〜６００μｍの範囲で２５μｍずつ変化させた。
そして、各突き上げ高さにおいて、半導体チップのサンプル数を１００個とし、半導体チップに割れやピックアップミス等が全く発生しなかった場合をピックアップ性「○」、１個でも半導体チップに割れやピックアップミス等が発生した場合を「×」と評価した。
表５及び６は、その評価結果を示す表である。表５のように、比較例４では４２５〜６００μｍの範囲で評価「○」であったのに対し、実施例１１では５００〜６００μｍの範囲で評価「○」であった。すなわち、圧着前に硬化過程を加えることでピックアップ性はやや低下傾向にあるものの、実用上の範囲内に維持できた。
また、表６に示す実施例１２、比較例５のように紫外線硬化型粘着フィルムを用いた場合においても、圧着前に硬化過程を加えることで、ピックアップ性はやや低下傾向にあるものの、実用上の範囲内に維持できた。
１…基材フィルム、２…粘着フィルム、３…接着フィルム、３ｃ…接着フィルム（硬化物）、４…基材フィルム、５…吸引コレット、６…半導体部材、１０…基板、１１…ワイヤ、１２…封止材、１３…端子、１４…回路パターン、２０…ピックアップ用コレット、２１…突き上げ面、２２…突き上げピン、１００…基材フィルム及び粘着フィルムを備えたフィルム、１１０…基材フィルム及び接着フィルムを備えたフィルム、２００…接着シート、３００…接着シート付き半導体ウエハ、４００…半導体装置、４１０…半導体装置、５００…半導体装置、Ａ…半導体ウエハ、Ｂ…ブレード、ａ…半導体チップ。
Claims (6)
- 粘着フィルム上に接着フィルム及び半導体ウエハをこの順に備える積層体をダイシングし、前記粘着フィルム上に接着フィルム付き半導体チップを得るダイシング工程と、
前記接着フィルム付き半導体チップの前記接着フィルムに熱及び圧力の少なくとも一方を加え、前記粘着フィルム上にて前記接着フィルムを半硬化させる半硬化工程と、
半硬化した前記接着フィルム付き半導体チップを半導体部材に圧着する圧着工程と、
を備える半導体装置の製造方法。 - 前記ダイシング工程後に、前記粘着フィルムに紫外線を照射する紫外線照射工程を有する、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体チップサイズが２０ｍｍ×２０ｍｍ以下である、請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記圧着工程における圧着温度が１００〜１８０℃である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体装置が、基板上に第１のワイヤを介して第１の半導体チップがワイヤボンディング接続されると共に、前記第１の半導体チップ上に、前記接着フィルム付き半導体チップである第２の半導体チップが前記接着フィルムを介して圧着されることで、前記第１のワイヤの少なくとも一部が前記接着フィルムに埋め込まれてなるワイヤ埋込型の半導体装置である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体装置が、基板上に第１のワイヤを介して第１の半導体チップがワイヤボンディング接続されると共に、前記第１の半導体チップ上に、前記接着フィルム付き半導体チップであり、かつ前記第１の半導体チップの面積よりも大きい、第２の半導体チップが前記接着フィルムを介して圧着されることで、前記第１のワイヤ及び前記第１の半導体チップが前記接着フィルムに埋め込まれてなるチップ埋込型の半導体装置である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
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