JP7218296B2 - 第1保護膜付き半導体チップ、第1保護膜付き半導体チップの製造方法、及び半導体チップ・第1保護膜積層体の評価方法 - Google Patents
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Description
本願は、2017年11月17日に、日本に出願された特願2017-221987号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
すなわち、保護膜付き半導体チップの基板上への搭載前の段階で、保護膜付き半導体チップのバンプの頭頂部においては、保護膜残留物が存在しないか、又は保護膜残留物の量が少ないことが求められる。
また、本発明は、半導体チップと、前記半導体チップのバンプを有する面に形成された第1保護膜と、を備えた、半導体チップ・第1保護膜積層体の評価方法であって、前記半導体チップ・第1保護膜積層体中の前記バンプの頭頂部について、X線光電子分光法によって分析を行い、炭素、酸素、ケイ素及びスズの合計濃度に対するスズの濃度の割合を求め、前記スズの濃度の割合が5%以上である場合には、前記半導体チップ・第1保護膜積層体を、目的とする第1保護膜付き半導体チップであると判定し、前記スズの濃度の割合が5%未満である場合には、前記半導体チップ・第1保護膜積層体を、目的とする第1保護膜付き半導体チップではないと判定する、半導体チップ・第1保護膜積層体の評価方法を提供する。
本発明の第1保護膜付き半導体チップの製造方法を適用することで、上述の第1保護膜付き半導体チップを製造できる。
本発明の半導体チップ・第1保護膜積層体の評価方法を適用することで、半導体チップ・第1保護膜積層体が、上述の第1保護膜付き半導体チップであるか否かを高精度に評価できる。
本発明の第1保護膜付き半導体チップは、半導体チップと、前記半導体チップのバンプを有する面(本明細書においては、「バンプ形成面」と称することがある)に形成された第1保護膜と、を備えており、前記バンプの頭頂部について、X線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy、本明細書においては「XPS」と称することがある)によって分析を行ったとき、炭素、酸素、ケイ素及びスズの合計濃度に対するスズの濃度の割合(本明細書においては、単に「スズの濃度の割合」と称することがある)が、5%以上となる。
その一方で、バンプは、その構成材料として、有機化合物を含有しない。したがって、バンプの頭頂部をXPSによって分析したときに、炭素(C)のシグナルが検出されるのは、分析領域(すなわちバンプの頭頂部)に、本来は存在しないはずの有機化合物が存在するためである。この有機化合物は、第1保護膜の形成時に用いた硬化性樹脂フィルムに由来する。硬化性樹脂フィルムをバンプ形成面に貼付するときに、バンプの頭頂部に本来は不要な硬化性樹脂フィルムが残留すると、この残留物(本明細書においては、「硬化性樹脂フィルム残留物」と称することがある)が硬化によって、第1保護膜と同様の組成を有する硬化物(本明細書においては、「第1保護膜残留物」と称することがある)となる。この第1保護膜残留物に、上述の有機化合物が含まれる。このような第1保護膜残留物が存在すると、バンプの頭頂部をXPSによって分析したときに、炭素(C)のシグナルが検出される。また、バンプの頭頂部をXPSによって分析したときには、炭素(C)以外に、酸素(O)及びケイ素(Si)のシグナルも検出される可能性がある。これは、第1保護膜として、シリカ等の非樹脂成分を含有するものが汎用されるためである。なお、本発明の第1保護膜付き半導体チップの製造方法については、後ほど詳しく説明する。
また、半導体ウエハのバンプ形成面とは反対側の面を「裏面」と称することがある。
例えば、一実施形態において、前記スズの濃度の割合は、好ましくは5~25%、より好ましくは5.4~25%、さらに好ましくは5.8~25%、特に好ましくは6.2~25%であり、例えば、7.5~25%、9~25%、10.5~25%、及び12~25%等のいずれかであってもよい。また、一実施形態において、前記スズの濃度の割合は、好ましくは5~20%、より好ましくは5.4~20%、さらに好ましくは5.8~20%、特に好ましくは6.2~20%であり、例えば、7.5~20%、9~20%、10.5~20%、及び12~20%等のいずれかであってもよい。ただし、これらは、前記スズの濃度の割合の一例である。
バンプの前記上部領域の面が曲面である場合には、バンプの頂上として、半導体チップのバンプ形成面からの高さが最も高い位置を選択できる。一方、バンプの前記上部領域の面が平面である場合には、バンプの頂上として、例えば、その平面の中心(重心)を選択できる。
バンプの形状については、後ほど詳しく説明する。
X線のビーム径は、XPS分析を行うバンプの頭頂部と同じサイズとすることができる。
第1保護膜付き半導体チップ1において、第1保護膜13は、バンプ形成面9aに密着するとともに、バンプ91の表面91a、特にバンプ形成面9aの近傍部位の表面91aを覆って、バンプ91を埋め込み、これらの領域を保護している。
図1中、符号9bは、半導体チップ9のバンプ形成面9aとは反対側の面(裏面)を示す。
バンプ91の形状は、概ね球状であるといえる。
バンプ91の頭頂部910は、球面の一部であるといえ、曲面となっている。
なお、本明細書において、「バンプの高さ」とは、バンプのうち、バンプ形成面から最も高い位置に存在する部位(頂上)での高さを意味する。
なお、本明細書において、「バンプの幅」とは、バンプ形成面に対して垂直な方向からバンプを見下ろして平面視したときに、バンプ表面上の異なる2点間を直線で結んで得られる線分の最大値を意味する。
なお、本明細書において、「隣り合うバンプ間の距離」とは、隣り合うバンプ同士の中心部間の距離を意味し、「バンプピッチ」と呼ばれることもある。
ここに示す第1保護膜付き半導体チップ2は、バンプ91の頭頂部910に、第1保護膜残留物131が少量存在している点以外は、図1に示す第1保護膜付き半導体チップ1と同じである。
第1保護膜付き半導体チップ2は、バンプ91の頭頂部910において、第1保護膜残留物131の量が少なく、第1保護膜残留物131の残存が抑制されている。したがって、バンプ91の頭頂部910について、XPS分析を行ったとき、前記スズの濃度の割合は5%以上と、高水準となる。
ここに示す第1保護膜付き半導体チップ3は、バンプ91に代えてバンプ92を備える(すなわち、バンプの形状が異なる)点以外は、図1に示す第1保護膜付き半導体チップ1と同じである。
より具体的には、バンプ92は、図1に示すバンプ91において、頭頂部910が曲面ではなく、平面となったものである。すなわち、バンプ92の頭頂部920は平面である。
なお、図3中、符号92aは、バンプ92のうち、頭頂部920以外の領域の表面を示す。
ここに示す第1保護膜付き半導体チップ4は、バンプ92の頭頂部920に、第1保護膜残留物131が少量存在している点以外は、図3に示す第1保護膜付き半導体チップ3と同じである。
第1保護膜付き半導体チップ4は、バンプ92の頭頂部920において、第1保護膜残留物131の量が少なく、第1保護膜残留物131の残存が抑制されている。したがって、バンプ92の頭頂部920について、XPS分析を行ったとき、前記スズの濃度の割合は5%以上と、高水準となる。
例えば、図1~図4に示す第1保護膜付き半導体チップは、半導体チップ9の裏面9bに何も備えておらず、前記裏面9bは露出面となっているが、本発明の第1保護膜付き半導体チップは、半導体ウエハの裏面に保護膜(本明細書においては、「第2保護膜」と称することがある)等の何らかの層(膜)を備えていてもよい。
第2保護膜は、通常、樹脂膜である。
前記半導体チップは、バンプ形成面(回路を備える面、又は回路面とも称する)にバンプを有し、フリップチップ実装に用いることができるものであれば、特に限定されない。
バンプの構成材料は、1種のみでもよいし、2種以上でもよく、2種以上である場合、それらの組み合わせ及び比率は任意に選択できる。
例えば、半導体チップのバンプを除いた部位の厚さは、50~780μmであることが好ましく、150~400μmであることがより好ましい。
第1保護膜付き半導体チップにおいて、第1保護膜は、半導体チップのバンプ形成面に密着するとともに、バンプの表面、特に半導体チップのバンプ形成面の近傍部位の表面を覆って、バンプを埋め込んでいる。第1保護膜は、このように、半導体チップのうち、バンプ形成面と、バンプのバンプ形成面の近傍部位の表面と、を被覆して、これらの領域を保護している。なお、バンプのバンプ形成面の近傍部位の表面と、第1保護膜と、の間には、一部、空隙部が存在することもある。
後述する熱硬化性樹脂フィルム形成用組成物及びエネルギー線硬化性樹脂フィルム形成用組成物中の樹脂に相当する成分は、すべて前記樹脂成分に包含される。
このように、第1保護膜は、硬化性樹脂フィルム形成用組成物を用いて硬化性樹脂フィルムを形成した後、硬化性樹脂フィルムを硬化させることによって形成できる。
例えば、硬化性樹脂フィルム形成用組成物は、後述する溶媒を含有している場合には、加熱乾燥させることが好ましい。溶媒を含有する硬化性樹脂フィルム形成用組成物は、例えば、70~130℃で10秒~5分の条件で乾燥させることが好ましい。
なお、本明細書においては、第1保護膜の場合に限らず、「複数層が互いに同一でも異なっていてもよい」とは、「すべての層が同一であってもよいし、すべての層が異なっていてもよく、一部の層のみが同一であってもよい」ことを意味し、さらに「複数層が互いに異なる」とは、「各層の構成材料及び厚さの少なくとも一方が互いに異なる」ことを意味する。
ここで、「第1保護膜の厚さ」とは、第1保護膜全体の厚さを意味し、例えば、複数層からなる第1保護膜の厚さとは、第1保護膜を構成するすべての層の合計の厚さを意味する。
紫外線は、例えば、紫外線源として高圧水銀ランプ、ヒュージョンランプ、キセノンランプ、ブラックライト又はLEDランプ等を用いることで照射できる。電子線は、電子線加速器等によって発生させたものを照射できる。
本発明において、「エネルギー線硬化性」とは、エネルギー線を照射することにより硬化する性質を意味し、「非エネルギー線硬化性」とは、エネルギー線を照射しても硬化しない性質を意味する。
○樹脂層形成用組成物(III)
熱硬化性樹脂フィルム形成用組成物としては、例えば、重合体成分(A)及び熱硬化性成分(B)を含有する熱硬化性樹脂フィルム形成用組成物(III)(本明細書においては、単に「樹脂層形成用組成物(III)」と略記することがある)等が挙げられる。
重合体成分(A)は、熱硬化性樹脂フィルムに造膜性や可撓性等を付与するための重合体化合物であり、重合性化合物が重合反応して形成されたとみなせる成分である。なお、本明細書において重合反応には、重縮合反応も含まれる。
樹脂層形成用組成物(III)及び熱硬化性樹脂フィルムが含有する重合体成分(A)は、1種のみでもよいし、2種以上でもよく、2種以上である場合、それらの組み合わせ及び比率は任意に選択できる。
なかでも、好ましいポリビニルアセタールとしては、例えば、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール等が挙げられ、ポリビニルブチラールがより好ましい。
ポリビニルブチラールとしては、下記式(i)-1、(i)-2及び(i)-3で表される構成単位を有するものが挙げられる。
例えば、一実施形態において、ポリビニルアセタールの重量平均分子量は、好ましくは5000~100000、より好ましくは5000~70000、特に好ましくは5000~40000である。また、一実施形態において、ポリビニルアセタールの重量平均分子量は、好ましくは8000~100000、より好ましくは8000~70000、特に好ましくは8000~40000である。ただし、これらは、ポリビニルアセタールの好ましい重量平均分子量の一例である。
例えば、一実施形態において、アクリル系樹脂の重量平均分子量は、好ましくは10000~300000、より好ましくは10000~150000、特に好ましくは10000~100000である。また、一実施形態において、アクリル系樹脂の重量平均分子量は、好ましくは30000~300000、より好ましくは30000~150000、特に好ましくは30000~100000である。ただし、これらは、アクリル系樹脂の好ましい重量平均分子量の一例である。
(メタ)アクリル酸、イタコン酸、酢酸ビニル、アクリロニトリル、スチレン及びN-メチロールアクリルアミド等から選択される2種以上のモノマーの共重合体;
1種又は2種以上の(メタ)アクリル酸エステルと、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、酢酸ビニル、アクリロニトリル、スチレン及びN-メチロールアクリルアミド等から選択される1種又は2種以上のモノマーと、の共重合体等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル等の(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステル;
(メタ)アクリル酸ベンジル等の(メタ)アクリル酸アラルキルエステル;
(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニルエステル等の(メタ)アクリル酸シクロアルケニルエステル;
(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニルオキシエチルエステル等の(メタ)アクリル酸シクロアルケニルオキシアルキルエステル;
(メタ)アクリル酸イミド;
(メタ)アクリル酸グリシジル等のグリシジル基含有(メタ)アクリル酸エステル;
(メタ)アクリル酸ヒドロキシメチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチル等の水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル;
(メタ)アクリル酸N-メチルアミノエチル等の置換アミノ基含有(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。ここで、「置換アミノ基」とは、アミノ基の1個又は2個の水素原子が水素原子以外の基で置換されてなる基を意味する。
熱硬化性成分(B)は、熱を反応のトリガーとして、熱硬化性樹脂フィルムを硬化させて、硬質の第1保護膜を形成するための成分である。
樹脂層形成用組成物(III)及び熱硬化性樹脂フィルムが含有する熱硬化性成分(B)は、1種のみでもよいし、2種以上でもよく、2種以上である場合、それらの組み合わせ及び比率は任意に選択できる。
エポキシ系熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂(B1)及び熱硬化剤(B2)からなる。
樹脂層形成用組成物(III)及び熱硬化性樹脂フィルムが含有するエポキシ系熱硬化性樹脂は、1種のみでもよいし、2種以上でもよく、2種以上である場合、それらの組み合わせ及び比率は任意に選択できる。
エポキシ樹脂(B1)としては、公知のものが挙げられ、例えば、多官能系エポキシ樹脂、ビフェニル化合物、ビスフェノールAジグリシジルエーテル及びその水添物、オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェニレン骨格型エポキシ樹脂等、2官能以上のエポキシ化合物が挙げられる。
また、不飽和炭化水素基を有するエポキシ樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂を構成する芳香環等に、不飽和炭化水素基を有する基が直接結合した化合物等が挙げられる。
不飽和炭化水素基は、重合性を有する不飽和基であり、その具体的な例としては、エテニル基(ビニル基)、2-プロペニル基(アリル基)、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリルアミド基等が挙げられ、アクリロイル基が好ましい。
例えば、一実施形態において、エポキシ樹脂(B1)の重量平均分子量は、好ましくは300~30000、より好ましくは300~20000、特に好ましくは300~10000である。また、一実施形態において、エポキシ樹脂(B1)の重量平均分子量は、好ましくは500~30000、より好ましくは500~20000、特に好ましくは500~10000である。ただし、これらは、エポキシ樹脂(B1)の好ましい重量平均分子量の一例である。
前記割合の上限値は特に限定されず、前記割合は100質量%以下であればよい。
熱硬化剤(B2)は、エポキシ樹脂(B1)に対する硬化剤として機能する。
熱硬化剤(B2)としては、例えば、1分子中にエポキシ基と反応し得る官能基を2個以上有する化合物が挙げられる。前記官能基としては、例えば、フェノール性水酸基、アルコール性水酸基、アミノ基、カルボキシ基、酸基が無水物化された基等が挙げられ、フェノール性水酸基、アミノ基、又は酸基が無水物化された基であることが好ましく、フェノール性水酸基又はアミノ基であることがより好ましい。
熱硬化剤(B2)のうち、アミノ基を有するアミン系硬化剤としては、例えば、ジシアンジアミド(以下、「DICY」と略記することがある)等が挙げられる。
不飽和炭化水素基を有する熱硬化剤(B2)としては、例えば、フェノール樹脂の水酸基の一部が、不飽和炭化水素基を有する基で置換されてなる化合物、フェノール樹脂の芳香環に、不飽和炭化水素基を有する基が直接結合してなる化合物等が挙げられる。
熱硬化剤(B2)における前記不飽和炭化水素基は、上述の不飽和炭化水素基を有するエポキシ樹脂における不飽和炭化水素基と同様のものである。
熱硬化剤(B2)のうち、例えば、ビフェノール、ジシアンジアミド等の非樹脂成分の分子量は、特に限定されないが、例えば、60~500であることが好ましい。
さらに、このような効果がより顕著に得られる点から、熱硬化性成分(B)の含有量は、重合体成分(A)の種類に応じて、適宜調節することが好ましい。
樹脂層形成用組成物(III)及び熱硬化性樹脂フィルムは、硬化促進剤(C)を含有することが好ましい。硬化促進剤(C)は、樹脂層形成用組成物(III)の硬化速度を調整するための成分である。
好ましい硬化促進剤(C)としては、例えば、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等の第3級アミン;2-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、2-フェニル-4-メチルイミダゾール、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール等のイミダゾール類(1個以上の水素原子が水素原子以外の基で置換されたイミダゾール);トリブチルホスフィン、ジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類(1個以上の水素原子が有機基で置換されたホスフィン);テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィンテトラフェニルボレート等のテトラフェニルボロン塩等が挙げられる。
樹脂層形成用組成物(III)及び熱硬化性樹脂フィルムは、充填材(D)を含有することが好ましい。充填材(D)を含有する第1保護膜は、熱膨張係数の調整が容易となる。例えば、第1保護膜の熱膨張係数を半導体チップに対して最適化することで、第1保護膜を用いて得られたパッケージの信頼性がより向上する。また、充填材(D)を含有する第1保護膜は、吸湿率を低減したり、放熱性を向上させたりすることもできる。
好ましい無機充填材としては、例えば、シリカ、アルミナ、タルク、炭酸カルシウム、チタンホワイト、ベンガラ、炭化ケイ素、窒化ホウ素等の粉末;これら無機充填材を球形化したビーズ;これら無機充填材の表面改質品;これら無機充填材の単結晶繊維;ガラス繊維等が挙げられる。
これらの中でも、無機充填材は、シリカ又はアルミナであることが好ましい。
なお、本明細書において「平均粒径」とは、特に断りのない限り、レーザー回折散乱法によって求められた粒度分布曲線における、積算値50%での粒子径(D50)の値を意味する。
例えば、充填材(D)の平均粒径は、好ましくは0.01~6μmであり、例えば、0.01~4μm、0.01~2μm、及び0.01~0.5μmのいずれかであってもよい。ただし、これは、充填材(D)の好ましい平均粒径の一例である。
樹脂層形成用組成物(III)及び熱硬化性樹脂フィルムは、カップリング剤(E)を含有していてもよい。カップリング剤(E)として、無機化合物又は有機化合物と反応可能な官能基を有するものを用いることにより、熱硬化性樹脂フィルムの被着体に対する接着性及び密着性を向上させることができる。また、カップリング剤(E)を含有する第1保護膜は、耐熱性を損なうことなく、耐水性が向上する。
好ましい前記シランカップリング剤としては、例えば、3-グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシジルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン、3-グリシジルオキシメチルジエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルメチルジエトキシシラン、3-(フェニルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3-アニリノプロピルトリメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルファン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、イミダゾールシラン等が挙げられる。
重合体成分(A)として、他の化合物と結合可能なビニル基、(メタ)アクリロイル基、アミノ基、水酸基、カルボキシ基、イソシアネート基等の官能基を有するものを用いる場合、樹脂層形成用組成物(III)及び熱硬化性樹脂フィルムは、架橋剤(F)を含有していてもよい。架橋剤(F)は、重合体成分(A)中の前記官能基を他の化合物と結合させて架橋するための成分であり、このように架橋することにより、熱硬化性樹脂フィルムの初期接着力及び凝集力を調節できる。
樹脂層形成用組成物(III)及び熱硬化性樹脂フィルムは、エネルギー線硬化性樹脂(G)を含有していてもよい。熱硬化性樹脂フィルムは、エネルギー線硬化性樹脂(G)を含有していることにより、エネルギー線の照射によって特性を変化させることができる。
前記エネルギー線硬化性化合物としては、例えば、分子内に少なくとも1個の重合性二重結合を有する化合物が挙げられ、(メタ)アクリロイル基を有するアクリレート系化合物が好ましい。
樹脂層形成用組成物(III)及び熱硬化性樹脂フィルムは、エネルギー線硬化性樹脂(G)を含有する場合、エネルギー線硬化性樹脂(G)の重合反応を効率よく進めるために、光重合開始剤(H)を含有していてもよい。
また、光重合開始剤(H)としては、例えば、1-クロロアントラキノン等のキノン化合物;アミン等の光増感剤等を用いることもできる。
樹脂層形成用組成物(III)及び熱硬化性樹脂フィルムは、着色剤(I)を含有していてもよい。着色剤(I)は、例えば、熱硬化性樹脂フィルム及び第1保護膜に、適切な光線透過率を付与するための成分である。
着色剤(I)は、公知のものでよく、例えば、染料及び顔料のいずれであってもよい。
例えば、染料は、酸性染料、反応染料、直接染料、分散染料及びカチオン染料等のいずれであってもよい。
樹脂層形成用組成物(III)及び熱硬化性樹脂フィルムは、本発明の効果を損なわない範囲内において、汎用添加剤(J)を含有していてもよい。
汎用添加剤(J)は、公知のものでよく、目的に応じて任意に選択でき、特に限定されないが、好ましいものとしては、例えば、可塑剤、帯電防止剤、酸化防止剤、ゲッタリング剤等が挙げられる。
樹脂層形成用組成物(III)及び熱硬化性樹脂フィルムの汎用添加剤(J)の含有量は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択すればよい。
樹脂層形成用組成物(III)は、さらに溶媒を含有することが好ましい。溶媒を含有する樹脂層形成用組成物(III)は、取り扱い性が良好となる。
前記溶媒は特に限定されないが、好ましいものとしては、例えば、トルエン、キシレン等の炭化水素;メタノール、エタノール、2-プロパノール、イソブチルアルコール(2-メチルプロパン-1-オール)、1-ブタノール等のアルコール;酢酸エチル等のエステル;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン;テトラヒドロフラン等のエーテル;ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドン等のアミド(アミド結合を有する化合物)等が挙げられる。
樹脂層形成用組成物(III)が含有する溶媒は、1種のみでもよいし、2種以上でもよく、2種以上である場合、それらの組み合わせ及び比率は任意に選択できる。
樹脂層形成用組成物(III)等の熱硬化性樹脂フィルム形成用組成物は、これを構成するための各成分を配合することで得られる。
各成分の配合時における添加順序は特に限定されず、2種以上の成分を同時に添加してもよい。
溶媒を用いる場合には、溶媒を溶媒以外のいずれかの配合成分と混合してこの配合成分を予め希釈しておくことで用いてもよいし、溶媒以外のいずれかの配合成分を予め希釈しておくことなく、溶媒をこれら配合成分と混合することで用いてもよい。
配合時に各成分を混合する方法は特に限定されず、撹拌子又は撹拌翼等を回転させて混合する方法;ミキサーを用いて混合する方法;超音波を加えて混合する方法等、公知の方法から適宜選択すればよい。
各成分の添加及び混合時の温度並びに時間は、各配合成分が劣化しない限り特に限定されず、適宜調節すればよいが、温度は15~30℃であることが好ましい。
○樹脂層形成用組成物(IV)
エネルギー線硬化性樹脂フィルム形成用組成物としては、例えば、エネルギー線硬化性成分(a)を含有するエネルギー線硬化性樹脂フィルム形成用組成物(IV)(本明細書においては、単に「樹脂層形成用組成物(IV)」と略記することがある)等が挙げられる。
エネルギー線硬化性成分(a)は、エネルギー線の照射によって硬化する成分であり、エネルギー線硬化性樹脂フィルムに造膜性や、可撓性等を付与するための成分でもある。
エネルギー線硬化性成分(a)としては、例えば、エネルギー線硬化性基を有する、重量平均分子量が80000~2000000の重合体(a1)、及びエネルギー線硬化性基を有する、分子量が100~80000の化合物(a2)が挙げられる。前記重合体(a1)は、その少なくとも一部が架橋剤によって架橋されたものであってもよいし、架橋されていないものであってもよい。
これらの中でも、前記官能基は、水酸基であることが好ましい。
また、前記アクリル系重合体(a11)は、ランダム共重合体であってもよいし、ブロック共重合体であってもよい。
樹脂層形成用組成物(IV)及びエネルギー線硬化性樹脂フィルムは、前記エネルギー線硬化性成分(a)として前記化合物(a2)を含有する場合、さらにエネルギー線硬化性基を有しない重合体(b)も含有することが好ましい。
前記重合体(b)は、その少なくとも一部が架橋剤によって架橋されたものであってもよいし、架橋されていないものであってもよい。
これらの中でも、前記重合体(b)は、アクリル系重合体(本明細書においては、「アクリル系重合体(b-1)」と称することがある)であることが好ましい。
樹脂層形成用組成物(IV)における前記熱硬化性成分、光重合開始剤、充填材、カップリング剤、架橋剤、着色剤、汎用添加剤及び溶媒の含有量は、目的に応じて適宜調節すればよく、特に限定されない。
樹脂層形成用組成物(IV)等のエネルギー線硬化性樹脂フィルム形成用組成物は、これを構成するための各成分を配合することで得られる。
各成分の配合時における添加順序は特に限定されず、2種以上の成分を同時に添加してもよい。
溶媒を用いる場合には、溶媒を溶媒以外のいずれかの配合成分と混合してこの配合成分を予め希釈しておくことで用いてもよいし、溶媒以外のいずれかの配合成分を予め希釈しておくことなく、溶媒をこれら配合成分と混合することで用いてもよい。
配合時に各成分を混合する方法は特に限定されず、撹拌子又は撹拌翼等を回転させて混合する方法;ミキサーを用いて混合する方法;超音波を加えて混合する方法等、公知の方法から適宜選択すればよい。
各成分の添加及び混合時の温度並びに時間は、各配合成分が劣化しない限り特に限定されず、適宜調節すればよいが、温度は15~30℃であることが好ましい。
本発明の第1保護膜付き半導体チップの製造方法は、上述の第1保護膜付き半導体チップの製造方法であって、半導体ウエハのバンプを有する面に、硬化性樹脂フィルムを貼付する工程(本明細書においては、「貼付工程」と略記することがある)と、貼付後の前記硬化性樹脂フィルムを硬化させることにより、第1保護膜を形成する工程(本明細書においては、「第1保護膜形成工程」と略記することがある)と、前記半導体ウエハを分割することにより、半導体チップを得る工程(本明細書においては、「分割工程」と略記することがある)と、を有し、前記硬化性樹脂フィルムを貼付する工程において、前記スズの濃度の割合が5%以上となるように、前記バンプの頭頂部を前記硬化性樹脂フィルムから突出させるか、又は、前記硬化性樹脂フィルムを貼付する工程の後に、さらに、前記スズの濃度の割合が5%以上となるように、前記バンプ上の残留物の量を低減する工程(本明細書においては、「残留物低減工程」と略記することがある)を有する。
以下、図面を参照しながら、前記製造方法について説明する。
前記製造方法においては、まず、前記貼付工程を行い、図5(a)に示すように、半導体ウエハ9’のバンプ形成面9aに、硬化性樹脂フィルム13’を貼付する。本工程を行うことにより、硬化性樹脂フィルム13’が、多数個存在するバンプ91間に広がって、バンプ形成面9aに密着するとともに、バンプ91の表面91a、特にバンプ形成面9aの近傍部位の表面91aを覆って、バンプ91を埋め込み、これらの領域を被覆している状態とすることができる。
本工程においては、例えば、半導体ウエハ9’のバンプ91の頭頂部910は、硬化性樹脂フィルム13’を貫通して、硬化性樹脂フィルム13’から突出する。
なお、本明細書においては、ここに示すような、半導体ウエハのバンプ形成面に、第1保護膜形成用シートが貼付されて構成されたものを、「積層構造体(1)」と称することがある。図5においては、積層構造体(1)101として、半導体ウエハ9’のバンプ形成面9aに、第1保護膜形成用シート191が貼付されて構成されたものを示している。
図6は、第1保護膜形成用シート191を模式的に示す拡大断面図である。
前記樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖低密度ポリエチレン(LLDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)等のポリエチレン;ポリプロピレン、ポリブテン、ポリブタジエン、ポリメチルペンテン、ノルボルネン樹脂等のポリエチレン以外のポリオレフィン;エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン-(メタ)アクリル酸エステル共重合体、エチレン-ノルボルネン共重合体等のエチレン系共重合体(モノマーとしてエチレンを用いて得られた共重合体);ポリ塩化ビニル、塩化ビニル共重合体等の塩化ビニル系樹脂(モノマーとして塩化ビニルを用いて得られた樹脂);ポリスチレン;ポリシクロオレフィン;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレン-2,6-ナフタレンジカルボキシレート、すべての構成単位が芳香族環式基を有する全芳香族ポリエステル等のポリエステル;2種以上の前記ポリエステルの共重合体;ポリ(メタ)アクリル酸エステル;ポリウレタン;ポリウレタンアクリレート;ポリイミド;ポリアミド;ポリカーボネート;フッ素樹脂;ポリアセタール;変性ポリフェニレンオキシド;ポリフェニレンスルフィド;ポリスルホン;ポリエーテルケトン等が挙げられる。
また、前記樹脂としては、例えば、前記ポリエステルとそれ以外の樹脂との混合物等のポリマーアロイも挙げられる。前記ポリエステルとそれ以外の樹脂とのポリマーアロイは、ポリエステル以外の樹脂の量が比較的少量であるものが好ましい。
また、前記樹脂としては、例えば、ここまでに例示した前記樹脂の1種又は2種以上が架橋した架橋樹脂;ここまでに例示した前記樹脂の1種又は2種以上を用いたアイオノマー等の変性樹脂も挙げられる。
ここで、「第1基材11の厚さ」とは、第1基材11全体の厚さを意味し、例えば、複数層からなる第1基材11の厚さとは、第1基材11を構成するすべての層の合計の厚さを意味する。
ここで、「緩衝層12の厚さ」とは、緩衝層12全体の厚さを意味し、例えば、複数層からなる緩衝層12の厚さとは、緩衝層12を構成するすべての層の合計の厚さを意味する。
半導体ウエハ9’の裏面9bの研削は、グラインダーを用いる方法等の、公知の方法で行うことができる。
半導体ウエハ9’の裏面9bを研削する場合には、研削前における半導体ウエハ9’のバンプを除いた部位の厚さは、400~1200μmであることが好ましく、650~780μmであることがより好ましい。
このような工程を行うことで、図5(b)に示すように、半導体ウエハ9’のバンプ形成面9aに、熱硬化性樹脂フィルム13’を備えて構成された、積層構造体(2)(すなわち、硬化性樹脂フィルム付き半導体ウエハ)102が得られる。
積層構造体(2)102においては、半導体ウエハ9’のバンプ91の頭頂部910は、硬化性樹脂フィルム13’を貫通して、突出している。
前記製造方法においては、前記貼付工程後に前記第1保護膜形成工程を行い、図5(c)に示すように、貼付後の硬化性樹脂フィルム13’を硬化させることにより、第1保護膜13を形成する。
積層構造体(1)101を形成した場合には、第1保護膜形成工程は、上述の第1支持シート10の剥離後に行うことができる。
また、半導体ウエハ9’の裏面9bを研削した場合には、第1保護膜形成工程は、前記裏面9bの研削後に行うことができる。
本工程を行うことにより、半導体ウエハ9’のバンプ形成面9aに、第1保護膜13を備えて構成された、積層構造体(3)(すなわち、第1保護膜付き半導体ウエハ)103が得られる。
前記製造方法においては、前記第1保護膜形成工程後に前記分割工程を行い、図5(d)に示すように、半導体ウエハ9’を分割することにより、半導体チップ9を得る。
本工程により、目的物である第1保護膜付き半導体チップ1が得られる。
例えば、ダイシングブレードを用いてダイシングすることにより、半導体ウエハ9’を分割する場合には、積層構造体(3)(第1保護膜付き半導体ウエハ)103中の、半導体ウエハ9’の裏面9bに、ダイシングシート(又はダイシングテープ)を貼付して、以降、公知の方法でダイシングできる。
なお、本明細書においては、このように、半導体ウエハのバンプ形成面に第1保護膜を備え、半導体ウエハの裏面にダイシングシートを備えて構成されたものを、「積層構造体(5)」と称することがある。また、この積層構造体(5)中の半導体ウエハを第1保護膜とともに個片化し、半導体チップを形成したものを「積層構造体(6)」と称することがある。
第2保護膜形成用シートは、半導体チップの裏面に上述の第2保護膜を形成するための保護膜形成用フィルムが、ダイシングシート上に形成された構成を有する。第2保護膜形成用シートを用いた場合には、ダイシング後にダイシングシートが取り除かれ、最終的には、前記裏面に第2保護膜が貼付された状態の半導体チップが得られる。すなわち、先に説明した、半導体チップの裏面に第2保護膜を備えた第1保護膜付き半導体チップは、このような製造方法により得られる。
すなわち、熱硬化性樹脂フィルムの場合であれば、樹脂層形成用組成物(III)として、重合体成分(A)、エポキシ樹脂(B1)等の樹脂成分の重量平均分子量が小さい範囲のもの、充填材(D)の平均粒径が小さい範囲のもの、充填材(D)の含有量が少ない範囲のもの、等を用いることが好ましい。エポキシ樹脂(B1)としては、常温で液状のものを用いることが好ましい。
すなわち、前記残留物低減工程は、前記貼付工程の後に、前記スズの濃度の割合が5%以上となるように、バンプ91上の残留物の量を低減する工程である。より具体的には、残留物低減工程は、前記貼付工程の後、目的とする第1保護膜付き半導体チップを得るまでの、いずれかの段階で行う。そして、残留物低減工程においては、例えば、半導体ウエハ9’若しくは半導体チップ9のバンプ91の頭頂部910に残存している、硬化性樹脂フィルム残留物又は第1保護膜残留物等の、残留物の量を低減する。ここで、「残留物の量を低減する」とは、残留物が存在しないか、又は残留物が存在しても、その影響が認められない程度に残留物の量が少ない状態とすることを意味する。
図7は、本実施形態における残留物低減工程の一例を、模式的に説明するための拡大断面図である。
例えば、テトラフルオロメタン(CF4)ガス、酸素ガス等の反応性ガスの存在下、ガスの圧力を80~120Paとし、加える電力を200~300Wとして、プラズマを0.5~5分照射すればよい。ただし、この条件は、プラズマの照射条件の一例である。
この場合、前記微粒子は、少なくともバンプ91の上部に対して衝突させればよく、微粒子を衝突させる範囲は、上述のプラズマの照射範囲と同様とすることができる。
これらの中でも、気化によって、第1保護膜付き半導体チップでの前記微粒子の残存を顕著に容易に抑制できる点では、前記微粒子はドライアイス微粒子であることが好ましい。
図8は、本実施形態における残留物低減工程の他の例を、模式的に説明するための拡大断面図である。
図9は、本実施形態における残留物低減工程のさらに他の例を、模式的に説明するための拡大断面図である。
この場合、積層構造体(3)103中の、半導体ウエハ9’の裏面9bに、ダイシングシートを貼付してから、バンプ91の特定部位を切断することが好ましい。この場合のダイシングシートとしては、通常のダイシングシートを用いることができる。
例えば、ブレードの回転数は、20000~45000rpmであることが好ましく、ブレードの送り速度(移動速度)は、10~100mm/sであることが好ましい。
例えば、半導体ウエハのバンプ形成面に対して平行な方向において、高さがHであるバンプを切断する場合には、バンプの頂点から、好ましくは0.15H~0.4Hのいずれかの距離だけ下の部位、より好ましくは0.18H~0.35Hのいずれかの距離だけ下の部位、さらに好ましくは0.21H~0.3Hのいずれかの距離だけ下の部位が、バンプの切断部位である。
例えば、半導体ウエハのバンプ形成面に対して平行ではない方向において、高さがHであるバンプを切断する場合には、上述の数値範囲で特定される部位が切断部位に含まれるようにすることが好ましい。
本実施形態においては、積層構造体(7)において、上記のようにバンプの特定部位が切断されたものを「積層構造体(8)」と称し、さらに、この積層構造体(8)中の半導体ウエハが第1保護膜とともに個片化されて、半導体チップとなったものを「積層構造体(9)」と称することがある。
ただし、バンプ91の特定部位の切断がより容易である点では、本実施形態での残留物低減工程は、第1保護膜形成工程の後で、かつ分割工程の前に行うことが好ましい。
図10は、本実施形態における残留物低減工程のさらに他の例を、模式的に説明するための拡大断面図である。
これらのうち、バンプの頭頂部が平面である第1保護膜付き半導体チップの製造方法は、上述のとおり、半導体ウエハ又は半導体チップのバンプの一部を、これに付着している残留物とともに除去する工程(残留物低減工程)を有する。すなわち、このような残留物低減工程を有しない第1保護膜付き半導体チップの製造方法は、バンプの一部と、第1保護膜の形成に用いた材料の一部と、を無駄にすることがないという点で、残留物低減工程を有する第1保護膜付き半導体チップの製造方法よりも有利である。
ただし、残留物低減工程を有する第1保護膜付き半導体チップの製造方法は、バンプの除去量を、目的を達成するための必要最低限の量とすることができ、過剰量となることを抑制できるという利点を有する。
本発明の半導体チップ・第1保護膜積層体の評価方法は、半導体チップと、前記半導体チップのバンプを有する面(バンプ形成面)に形成された第1保護膜と、を備えた、半導体チップ・第1保護膜積層体の評価方法であって、前記半導体チップ・第1保護膜積層体中の前記バンプの頭頂部について、X線光電子分光法(XPS)によって分析を行い、炭素、酸素、ケイ素及びスズの合計濃度に対するスズの濃度の割合を求め、前記スズの濃度の割合が5%以上である場合には、前記半導体チップ・第1保護膜積層体を、目的とする第1保護膜付き半導体チップであると判定し、前記スズの濃度の割合が5%未満である場合には、前記半導体チップ・第1保護膜積層体を、目的とする第1保護膜付き半導体チップではないと判定する。
一方、第1保護膜付き半導体チップであると判定されない程度に前記スズの濃度の割合が小さい、判定前の半導体チップ・第1保護膜積層体は、例えば、図2又は図4に示す第1保護膜付き半導体チップにおいて、バンプ上部の第1保護膜残留物の量がさらに増大したものと同様の構成を有する。
・重合体成分(A)
重合体成分(A)-1:下記式(i)-1、(i)-2及び(i)-3で表される構成単位を有するポリビニルブチラール(積水化学工業社製「エスレックBL-10」、重量平均分子量25000、ガラス転移温度59℃)
エポキシ樹脂(B1)-1:液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂(DIC社製「EPICLON EXA-4810-1000」、重量平均分子量4300、エポキシ当量408g/eq)
エポキシ樹脂(B1)-2:ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂(DIC社製「EPICLON HP-7200」、分子量550、エポキシ当量254~264g/eq)
・熱硬化剤(B2)
熱硬化剤(B2)-1:ノボラック型フェノール樹脂(昭和電工社製「ショウノール(登録商標)BRG-556」)
・硬化促進剤(C)
硬化促進剤(C)-1:2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール(四国化成工業社製「キュアゾール2PHZ」)
・充填材(D)
充填材(D)-1:エポキシ基で修飾された球状シリカ(アドマテックス社製「アドマナノ YA050C-MKK」、平均粒径0.05μm)
<<第1保護膜形成用シートの製造>>
<熱硬化性樹脂フィルム形成用組成物の製造>
重合体成分(A)-1(9.9質量部)、エポキシ樹脂(B1)-1(37.8質量部)、エポキシ樹脂(B1)-2(25.0質量部)、熱硬化剤(B2)-1(18.1質量部)、硬化促進剤(C)-1(0.2質量部)及び充填材(D)-1(9.0質量部)を、メチルエチルケトンに溶解又は分散させて、23℃で撹拌することで、熱硬化性樹脂フィルム形成用組成物として、固形分濃度が55質量%である樹脂層形成用組成物(III)を得た。なお、ここに示す各成分の配合量は、すべて固形分量である。
ポリエチレンテレフタレート製フィルムの片面がシリコーン処理により剥離処理された剥離フィルム(リンテック社製「SP-PET381031」、厚さ38μm)を用い、その前記剥離処理面に、上記で得られた熱硬化性樹脂フィルム形成用組成物を塗工し、120℃で2分加熱乾燥させることにより、厚さ30μmの熱硬化性樹脂フィルムを形成した。
次いで、第1支持シートとして貼付テープ(リンテック社製「E-8510HR」)を用い、この貼付テープの貼付対象層に、上述の剥離フィルム上の熱硬化性樹脂フィルムを貼り合わせることで、第1支持シート、熱硬化性樹脂フィルム及び剥離フィルムがこの順に、これらの厚さ方向において積層されて構成された、図6に示す構造を有する第1保護膜形成用シートを得た。
上記で得られた第1保護膜形成用シートにおいて、剥離フィルムを取り除き、これにより露出した熱硬化性樹脂フィルムの表面(露出面)を、半導体ウエハのバンプ形成面に圧着させることで、半導体ウエハのバンプ形成面に第1保護膜形成用シートを貼付した。このとき、第1保護膜形成用シートの貼付は、貼付装置(ローラー式ラミネータ、リンテック社製「RAD-3510 F/12」)を用いて、テーブル温度90℃、貼付速度2mm/sec、貼付圧力0.5MPaの条件で、熱硬化性樹脂フィルムを加熱しながら行った。半導体ウエハとしては、バンプの形状が図1に示すように概ね球状であり、バンプの高さが210μmであり、バンプの幅が250μmであり、隣り合うバンプ間の距離が400μmであり、バンプを除いた部位の厚さが780μmであるものを用いた。
以上により、半導体ウエハのバンプ形成面に、第1保護膜形成用シートが貼付されて構成された、積層構造体(1)を得た。
次いで、貼付装置(リンテック社製「RAD-2700 F/12」)を用いて、第1支持シート(貼付シート)を積層構造体(1)中の熱硬化性樹脂フィルムから剥離させた。
以上により、半導体ウエハのバンプ形成面に、熱硬化性樹脂フィルムを備えて構成された、積層構造体(2)(硬化性樹脂フィルム付き半導体ウエハ)を得た。
以上により、半導体ウエハのバンプ形成面に、第1保護膜を備えて構成された、積層構造体(3)(第1保護膜付き半導体ウエハ)を得た。
以上により、積層構造体(4)を得た。
<バンプの頭頂部におけるスズの濃度の割合>
上述の半導体チップ・第1保護膜積層体の製造過程において、積層構造体(6)中のダイシングテープへの紫外線照射と、半導体チップ・第1保護膜積層体のピックアップと、の間のタイミングで、半導体チップ・第1保護膜積層体中のバンプの頭頂部について、XPSによって分析を行い、炭素、酸素、ケイ素及びスズの合計濃度に対するスズの濃度の割合を求めた。分析対象である半導体チップ・第1保護膜積層体の、ダイシングテープ上での配置位置を説明するための平面図を図11に示す。図11に示すように、ダイシングテープ8上には、144個の半導体チップ・第1保護膜積層体1’が配置されている。これらのうち、符号1’-1~1’-6を付した6個の半導体チップ・第1保護膜積層体1’について、XPS分析を行った。XPS分析は、バンプの頂上を含む上部領域を対象として行った。前記上部領域は、バンプをその上方から見下ろして平面視したときに、バンプの頂上を含み、かつ、直径が20μmである円形領域として認識される領域、とした。そして、求められた前記スズの濃度の割合の平均値を、本実施例での前記スズの濃度の割合として採用した。
XPS分析は、X線光電子分光分析装置(アルバック社製「Quantra SXM」)を用いて、照射角度45°、X線ビーム径20μmφ、出力4.5Wの条件で行った。結果を、表1中の「Sn濃度の割合(%)」の欄に示す。
上記で得られた、ピックアップ後の半導体チップ・第1保護膜積層体を、フラックスが塗布された銅板(厚さ300μm)の表面に載置し、260℃で2分加熱することにより、この銅板に接合した。このとき、半導体チップ・第1保護膜積層体中のバンプが銅板の表面に接触するようにした。そして、銅板を洗浄してフラックスを除去した。
次いで、せん断力測定装置(nordson Dage社製「Dage-SERIES4000XY」)を用いて、接合された半導体チップ・第1保護膜積層体に、銅板の表面(半導体チップ・第1保護膜積層体が接合されている面)に対して並行な方向にせん断力を加えて、接合状態を破壊した。そして、その破壊部位を観察して、破壊が「バンプ及び銅板間の界面における界面破壊(以下、単に「界面破壊」と略記する)」と、「バンプの破壊(以下、「凝集破壊」と略記する)」と、のいずれであるかを判定した。結果を、表1中の「せん断破壊形態」の欄に示す。
上記で得られた、ピックアップ後の半導体チップ・第1保護膜積層体を、フラックスが塗布された基板(KIT WLP(s) 300P/400P、厚さ1000μm)の表面に載置し、350℃で2分加熱することにより、この基板に接合した。このとき、半導体チップ・第1保護膜積層体中のバンプが前記基板の表面に接触するようにした。そして、基板を洗浄してフラックスを除去した。
次いで、テスター(HIOKI製「3422 HiCARDTESTER」)を用いて、半導体チップと基板との間の抵抗値を測定した。そして、抵抗値が2.7~3.0Ωである場合には、電気的接続度をA(良好)と判定し、抵抗値が2.7~3.0Ωの範囲から外れる場合には、電気的接続度をB(不良)と判定した。結果を、表1中の「電気的接続度」の欄に示す。
上記で得られた、ピックアップ後の半導体チップ・第1保護膜積層体を、フラックスが塗布された基板(KIT WLP(s) 300P/400P、厚さ(1000)μm)の表面に載置し、260℃で2分加熱することにより、この基板に接合した。このとき、半導体チップ・第1保護膜積層体中のバンプが前記基板の表面に接触するようにした。そして、基板を洗浄してフラックスを除去した。
次いで、得られた接合体を、TCT試験機(ESPEC社製「TSE-11A」)の内部に格納し、-40℃を5分維持した後、125℃まで昇温し、125℃のまま5分維持してから、-40℃まで冷却する温度サイクルの条件下に、この格納後の接合体を置いた。そして、この温度サイクルを100回繰り返すごとに(100サイクルごとに)、前記接合体をTCT試験機から取り出して、上述の「基板と半導体チップとの接合体における電気的接続度」の評価の場合と同じ方法で、この取り出した前記接合体における電気的接続度を評価した。そして、その評価結果からワイブル分布を作成し、故障率が63.2%となるときのサイクル数が、1360以上である場合のTCT信頼性をA(良好)と判定し、1360未満である場合のTCT信頼性をB(不良)と判定した。この1360というサイクル数は、後述する参考例1での前記サイクル数であり、本評価は参考例1を基準として行っている。なお、ここでの「故障」は、バンプと基板との接合構造の破壊に起因する。結果を、表1中の「TCT信頼性」の欄に示す。
[実施例2]
実施例1の場合と同じ方法で、第1保護膜形成用シートを製造した。
そして、積層構造体(3)中の半導体ウエハのバンプ上部に対して、プラズマを照射する時間を5分に代えて3分とした点以外は、実施例1の場合と同じ方法で、半導体チップ・第1保護膜積層体(第1保護膜付き半導体チップ)を製造し、バンプを評価した。結果を表1に示す。
実施例1の場合と同じ方法で、第1保護膜形成用シートを製造した。
そして、積層構造体(3)中の半導体ウエハのバンプ上部に対して、プラズマを照射する時間を5分に代えて1分とした点以外は、実施例1の場合と同じ方法で、半導体チップ・第1保護膜積層体(第1保護膜付き半導体チップ)を製造し、バンプを評価した。結果を表1に示す。
<<第1保護膜形成用シートの製造>>
実施例1の場合と同じ方法で、第1保護膜形成用シートを製造した。
実施例1の場合と同じ方法で、積層構造体(3)(第1保護膜付き半導体ウエハ)を製造した。
上記で得られた半導体チップ・第1保護膜積層体について、実施例1の場合と同じ方法で、バンプを評価した。結果を表1に示す。
[参考例1]
<<半導体チップの製造>>
上述の剥離フィルムを取り除いた第1保護膜形成用シートに代えて、貼付テープ(リンテック社製「E-8510HR」)を用いた点以外は、実施例1の場合と同じ方法で、半導体ウエハのバンプ形成面に前記貼付テープが貼付されて構成された、積層構造体(1R)を得た。
次いで、半導体ウエハの前記裏面(研削面)に、ダイシングテープ(リンテック社製「Adwill D-675」)を貼付して、積層構造体(2R)を得た。
次いで、実施例1の場合と同じ方法で、貼付シートを半導体ウエハから剥離させた。
以上により、半導体ウエハのバンプ形成面は露出しており、半導体ウエハの裏面にダイシングテープを備えて構成された、積層構造体(3R)(すなわち、ダイシングテープ付き半導体ウエハ)を得た。
上記で得られた半導体チップについて、実施例1の場合と同じ方法で、バンプを評価した。結果を表1に示す。
[比較例1]
実施例1の場合と同じ方法で、第1保護膜形成用シートを製造した。
そして、積層構造体(3)中の半導体ウエハのバンプ上部に対して、プラズマを照射しなかった点以外は、実施例1の場合と同じ方法で、半導体チップ・第1保護膜積層体を製造し、バンプを評価した。結果を表1に示す。
実施例1の場合と同じ方法で、第1保護膜形成用シートを製造した。
そして、積層構造体(3)中の半導体ウエハのバンプ上部に対して、プラズマを照射する時間を5分に代えて0.1分とした点以外は、実施例1の場合と同じ方法で、半導体チップ・第1保護膜積層体を製造し、バンプを評価した。結果を表1に示す。
実施例1~4、特に実施例1、2及び4における上述の評価結果は、参考例1における評価結果と同等程度の水準にあり、実施例1~4では、バンプの頭頂部における第1保護膜残留物の量の低減効果が高いと判断できた。
本比較例では、このような結果を反映して、銅板とバンプとの間の接合強度が低く、銅板と半導体チップとの接合体におけるせん断破壊は、界面破壊(バンプ及び銅板間での界面破壊)であった。また、基板と半導体チップとの接合体における電気的接続度も低かった。そして、基板と半導体チップとの接合体のTCT信頼性の評価時には、温度サイクルを1サイクル終了する前の段階で、バンプと基板との接合構造が破壊されてしまった。
本比較例では、このような結果を反映して、銅板とバンプとの間の接合強度は高かったものの、基板と半導体チップとの接合体における電気的接続度が低かった。そして、基板と半導体チップとの接合体のTCT信頼性も低かった。
Claims (3)
- 半導体チップと、前記半導体チップのバンプを有する面に形成された第1保護膜と、を備え、前記第1保護膜は、硬化性樹脂フィルムの硬化物であり、かつシリカを含有し、
前記バンプの頭頂部について、X線光電子分光法によって分析を行ったとき、炭素、酸素、ケイ素及びスズの合計濃度に対するスズの濃度の割合が、5%以上となる、第1保護膜付き半導体チップ。 - 請求項1に記載の第1保護膜付き半導体チップの製造方法であって、
半導体ウエハのバンプを有する面に、硬化性樹脂フィルムを貼付する工程と、
貼付後の前記硬化性樹脂フィルムを硬化させることにより、第1保護膜を形成する工程と、
前記半導体ウエハを分割することにより、半導体チップを得る工程と、
を有し、
前記硬化性樹脂フィルムを貼付する工程において、前記スズの濃度の割合が5%以上となるように、前記バンプの頭頂部を前記硬化性樹脂フィルムから突出させるか、又は、
前記硬化性樹脂フィルムを貼付する工程の後に、さらに、前記スズの濃度の割合が5%以上となるように、前記バンプ上の残留物の量を低減する工程を有する、第1保護膜付き半導体チップの製造方法。 - 半導体チップと、前記半導体チップのバンプを有する面に形成された第1保護膜と、を備えた、半導体チップ・第1保護膜積層体の評価方法であって、
前記第1保護膜は、硬化性樹脂フィルムの硬化物であり、かつシリカを含有し、
前記半導体チップ・第1保護膜積層体中の前記バンプの頭頂部について、X線光電子分光法によって分析を行い、炭素、酸素、ケイ素及びスズの合計濃度に対するスズの濃度の割合を求め、前記スズの濃度の割合が5%以上である場合には、前記半導体チップ・第1保護膜積層体を、目的とする第1保護膜付き半導体チップであると判定し、前記スズの濃度の割合が5%未満である場合には、前記半導体チップ・第1保護膜積層体を、目的とする第1保護膜付き半導体チップではないと判定する、半導体チップ・第1保護膜積層体の評価方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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