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

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 Download PDF

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Description

本発明は、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に関する。
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。
従来、MPUやゲートアレー等に用いる多ピンのLSIパッケージをプリント配線基板に実装する場合には、半導体チップとして、その接続パッド部に共晶ハンダ、高温ハンダ、金等からなる凸状電極(以下、本明細書においては「バンプ」と称する)が形成されたものを用い、所謂フェースダウン方式により、それらのバンプをチップ搭載用基板上の相対応する端子部に対面、接触させ、溶融/拡散接合するフリップチップ実装方法が採用されてきた。
この実装方法で用いる半導体チップは、例えば、回路面にバンプが形成された半導体ウエハの、回路面(換言するとバンプ形成面)とは反対側の面を研削したり、半導体ウエハをダイシングして個片化することにより得られる。このような半導体チップを得る過程においては、通常、半導体ウエハのバンプ形成面及びバンプを保護する目的で、硬化性樹脂フィルムをバンプ形成面に貼付し、このフィルムを硬化させて、バンプ形成面に保護膜を形成する。
硬化性樹脂フィルムは、通常、加熱により軟化した状態で、半導体ウエハのバンプ形成面に貼付される。このようにすることにより、バンプの頭頂部を含む上部は、硬化性樹脂フィルムを貫通して、硬化性樹脂フィルムから突出する。その一方で、硬化性樹脂フィルムは、半導体ウエハのバンプを覆うようにしてバンプ間に広がり、バンプ形成面に密着するとともに、バンプの表面、特にバンプ形成面の近傍部位の表面を覆って、バンプを埋め込む。この後、硬化性樹脂フィルムは、さらに硬化によって、半導体ウエハのバンプ形成面と、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する保護膜となる。さらに、半導体ウエハは、半導体チップに個片化され、最終的に、バンプ形成面に保護膜を備えた半導体チップ(本明細書においては、「保護膜付き半導体チップ」と称することがある)となる。
このような保護膜付き半導体チップは、基板上に搭載されて半導体パッケージとなり、さらにこの半導体パッケージを用いて、目的とする半導体装置が構成される。半導体パッケージ及び半導体装置が正常に機能するためには、保護膜付き半導体チップのバンプと、基板上の回路と、の電気的接続が阻害されないことが必要である。ところが、硬化性樹脂フィルムが、半導体ウエハのバンプ形成面に対して適切に貼付されなければ、バンプの硬化性樹脂フィルムからの突出が不十分となったり、バンプの頭頂部に硬化性樹脂フィルムの一部が残存したりしてしまう。このようにバンプの頭頂部に残存した硬化性樹脂フィルムは、他の領域の硬化性樹脂フィルムの場合と同様に硬化して、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、「保護膜残留物」と称することがある)となる。すると、バンプの頭頂部は、バンプと基板上の回路との電気的接続領域であるため、保護膜残留物の量が多い場合には、保護膜付き半導体チップのバンプと、基板上の回路と、の電気的接続が阻害されてしまう。その結果、半導体パッケージの信頼性が低下し、半導体装置が正常に機能しなくなってしまう。
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。
このように、バンプの頭頂部において、保護膜残留物の残存を抑制できるとされている方法としては、重量平均分子量が2万~100万の高分子量成分と、熱硬化性樹脂と、硬化促進剤と、光反応性モノマーと、光開始剤と、を含有する硬化性樹脂フィルム(粘接着剤層)を用いる方法が開示されている(特許文献1参照)。
日本国特許第5515811号公報
通常、バンプの表面には、微小な凹凸が多数存在し、バンプの頭頂部に保護膜残留物が存在する場合には、バンプ表面の凹部内に保護膜残留物が侵入している可能性がある。したがって、バンプの頭頂部における保護膜残留物の量の評価は、容易ではない。
これに対して、特許文献1に記載の方法では、硬化性樹脂フィルム(粘接着剤層)に由来する、バンプの頭頂部における残留物の有無を、目視又は顕微鏡を用いた観察によって評価している。このように、この方法では、バンプの頭頂部における保護膜残留物の量を定量するなど、より高精度な評価は行っておらず、バンプの頭頂部における残留物の残存を実際に抑制できているか定かでなはい、という問題点があった。さらに、この方法で得られた保護膜付き半導体チップを用いて、半導体パッケージの信頼性が評価されておらず、半導体パッケージが十分な信頼性を有しているか定かではない、という問題点があった。
本発明は、バンプの頭頂部において保護膜残留物の残存が抑制されており、十分な信頼性を有する半導体パッケージを構成可能な保護膜付き半導体チップと、前記保護膜付き半導体チップの製造方法と、前記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評価方法と、を提供することを目的とする。
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、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を提供する。
また、本発明は、前記第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を提供する。
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を用いることで、十分な信頼性を有する半導体パッケージを構成できる。
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の一実施形態を模式的に示す拡大断面図である。 本発明の第1保護膜付き半導体チップの他の実施形態を模式的に示す拡大断面図である。 本発明の第1保護膜付き半導体チップのさらに他の実施形態を模式的に示す拡大断面図である。 本発明の第1保護膜付き半導体チップのさらに他の実施形態を模式的に示す拡大断面図である。 本発明の第1保護膜付き半導体チップの製造方法の一実施形態を模式的に説明するための拡大断面図である。 本発明の第1保護膜付き半導体チップの製造方法で用いる、第1保護膜形成用シートの一例を模式的に示す拡大断面図である。 本発明の第1保護膜付き半導体チップの製造方法における、バンプ上の残留物の量を低減する工程の一例を、模式的に説明するための拡大断面図である。 本発明の第1保護膜付き半導体チップの製造方法における、バンプ上の残留物の量を低減する工程の他の例を、模式的に説明するための拡大断面図である。 本発明の第1保護膜付き半導体チップの製造方法における、バンプ上の残留物の量を低減する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。 本発明の第1保護膜付き半導体チップの製造方法における、バンプ上の残留物の量を低減する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。 実施例において、バンプの頭頂部についてXPS分析を行う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である。
◇第1保護膜付き半導体チップ
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。
バンプの頭頂部をXPSによって分析したときには、通常、スズ(Sn)のシグナルが検出される。これは、バンプがその構成材料としてスズを含有するためである。
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。
第1保護膜付き半導体チップにおいて、バンプの頭頂部における前記スズの濃度の割合は5%以上である。これは、バンプの頭頂部において、スズの量に対して炭素、酸素及びケイ素の合計量が一定水準以下であることを意味している。すなわち、第1保護膜付き半導体チップは、バンプの頭頂部において、第1保護膜残留物が存在しないか、又は第1保護膜残留物の量が少なく、第1保護膜残留物の残存が抑制されている。このように、バンプの頭頂部において、第1保護膜残留物の残存が抑制されていることにより、第1保護膜付き半導体チップを用いた場合には、そのバンプと基板との間の接合強度が高くなる。また、その半導体チップと基板との接合体における電気的接続度が高くなり、導電性に優れる。そして、このような第1保護膜付き半導体チップを用いることで、十分な信頼性を有する半導体パッケージを構成でき、良好な特性を有する半導体装置を構成できる。
なお、本明細書において、「バンプの頭頂部において、第1保護膜残留物の量が少ない」とは、特に断りのない限り、バンプの頭頂部に第1保護膜残留物が僅かに残存しているものの、その残存量が、このバンプを備えた半導体チップを配線基板にフリップチップ実装したときに、半導体チップと配線基板との電気的接続を妨げない程度であること、を意味する。
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。
第1保護膜付き半導体チップ中のバンプの表面には、微小な凹凸が多数存在し、バンプの頭頂部に第1保護膜残留物が存在する場合には、バンプ表面の凹部内に第1保護膜残留物が侵入している可能性がある。このような凹部内の第1保護膜残留物は、視覚的な方法では確認と定量が難しく、第1保護膜残留物の量が少ない場合には、特にその傾向が強い。これに対して、本発明の第1保護膜付き半導体チップにおいては、バンプの頭頂部における第1保護膜残留物の残存の程度が、XPSでの分析結果に基づいて精密に特定されている。したがって、本発明の第1保護膜付き半導体チップは、第1保護膜残留物の量の点において、極めて信頼性が高い。
第1保護膜付き半導体チップにおいて、バンプの頭頂部における前記スズの濃度の割合([スズの濃度(atomic%)]/[炭素、酸素、ケイ素及びスズの合計濃度(atomic%)]×100)は、5%以上であり、5.4%以上であることが好ましく、5.8%以上であることがより好ましく、6.2%以上であることがさらに好ましく、例えば、7.5%以上、9%以上、10.5%以上及び12%以上等のいずれかであってもよい。前記スズの濃度の割合が前記下限値以上であることで、バンプの頭頂部において、第1保護膜残留物の残存がより抑制されているため、第1保護膜付き半導体チップが奏する本発明の効果がより顕著となり、例えば、半導体パッケージの信頼性がより高くなる。
第1保護膜付き半導体チップにおいて、バンプの頭頂部における前記スズの濃度の割合の上限値は、100%以下であれば特に限定されない。例えば、前記スズの濃度の割合は、25%以下、及び20%以下、のいずれかであってもよく、このような第1保護膜付き半導体チップは、より容易に製造できる。
第1保護膜付き半導体チップにおいて、バンプの頭頂部における前記スズの濃度の割合は、上述のいずれかの下限値及び上限値を任意に組み合わせて設定される範囲内となるように、適宜調節できる。
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。
XPS分析を行うバンプの頭頂部とは、バンプの頂上を含む上部領域を意味する。前記頭頂部としては、例えば、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、直径が好ましくは10~30μm、より好ましくは15~25μmであり、例えば20μm等である円形領域、として認識される領域が挙げられる。前記直径が前記下限値以上であることで、XPS分析をより高精度に行うことができる。前記直径が前記上限値以下であることで、XPS分析をより高効率で行うことができる。
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。
XPSでの分析条件は、特に限定されない。ただし、通常は、X線の照射角度は15~90°であることが好ましく、X線のビーム径は9~100μmであることが好ましく、X線照射時の出力は1~100Wであることが好ましい。このような条件とすることで、より高精度に分析できる。
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。
図1は、本発明の第1保護膜付き半導体チップの一実施形態を模式的に示す拡大断面図である。なお、以下の説明で用いる図は、本発明の特徴を分かり易くするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。
ここに示す第1保護膜付き半導体チップ1は、半導体チップ9と、半導体チップ9のバンプを有する面(バンプ形成面)9aに形成された第1保護膜13と、を備えている。
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の頭頂部910は、第1保護膜13を貫通して、突出している。さらに、バンプ91の頭頂部910には、第1保護膜残留物が存在しない。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。
バンプ91は、球の一部が平面によって切り取られた形状を有しており、その切り取られて露出した部位に相当する平面が、半導体チップ9のバンプ形成面(回路面)9aに接触した状態となっている。
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。
バンプ91の高さは特に限定されないが、60~450μmであることが好ましく、120~300μmであることがより好ましく、180~240μmであることが特に好ましい。バンプ91の高さが前記下限値以上であることで、バンプ91の機能をより向上させることができる。また、バンプ91の高さが前記上限値以下であることで、バンプ91の頭頂部910における、第1保護膜残留物の残存を抑制する効果がより高くなる。
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。
バンプ91の幅は特に限定されないが、170~350μmであることが好ましく、200~320μmであることがより好ましく、230~290μmであることが特に好ましい。バンプ91の幅が前記下限値以上であることで、バンプ91の機能をより向上させることができる。また、バンプ91の幅が前記上限値以下であることで、バンプ91の頭頂部910における、第1保護膜残留物の残存を抑制する効果がより高くなる。
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。
隣り合うバンプ91間の距離は、特に限定されないが、80~1000μmであることが好ましく、100~800μmであることがより好ましく、120~550μmであることが特に好ましい。前記距離が前記下限値以上であることで、バンプ91の機能をより向上させることができる。また、前記距離が前記上限値以下であることで、バンプ91の頭頂部910における、第1保護膜残留物の残存を抑制する効果がより高くなる。
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。
ここでは、第1保護膜付き半導体チップとして、バンプの頭頂部に、第1保護膜残留物が存在しないものについて示しているが、本発明の第1保護膜付き半導体チップは、バンプの頭頂部に、第1保護膜残留物が少量存在したものであってもよい。このときの第1保護膜残留物の量は、上述のように少なければよい。
図2は、このような本発明の第1保護膜付き半導体チップの一実施形態を模式的に示す拡大断面図である。なお、図2以降の図において、既に説明済みの図に示すものと同じ構成要素には、その説明済みの図の場合と同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
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、第1保護膜残留物131が残存しているものの、バンプ91の頭頂部910は、第1保護膜13を貫通して、突出している。
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。
第1保護膜付き半導体チップ2においては、第1保護膜残留物131が、バンプ91の頭頂部910のうち、頂上をほぼ中心として、バンプ91の表面91aの狭い領域に広がって存在している場合を示している。ただし、第1保護膜残留物131が存在する場合のその存在領域は、これに限定されず、例えば、バンプ91の頂上又はその近傍を中心としていなくてもよい。なお、本明細書において、「バンプの頂上(バンプの頭頂部中の頂上)」とは、バンプの表面のうち、半導体チップのバンプ形成面からの高さが最も高い箇所を意味する。
ここまでは、第1保護膜付き半導体チップとして、バンプが概ね球状であるものについて説明したが、本発明の第1保護膜付き半導体チップにおいて、バンプの形状はこれに限定されない。
図3は、本発明の第1保護膜付き半導体チップのうち、バンプの形状が概ね球状ではない場合の一実施形態を模式的に示す拡大断面図である。
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。
バンプ92の頭頂部920の面は、例えば、半導体チップ9のバンプ形成面9aに対して、平行であってもよいし、平行でなくてもよい。そして、平行でない場合、頭頂部920の面の向きは、特に限定されない。
バンプ92の頭頂部920は、第1保護膜13を貫通して、突出している。さらに、バンプ92の頭頂部920には、第1保護膜残留物が存在しない。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。
バンプ92の幅と、隣り合うバンプ92間の距離は、図1に示すバンプ91の場合と同じである。
バンプ92の高さは特に限定されないが、40~390μmであることが好ましく、70~250μmであることがより好ましく、130~190μmであることが特に好ましい。バンプ92の高さが前記下限値以上であることで、バンプ92の機能をより向上させることができる。また、バンプ92の高さが前記上限値以下であることで、バンプ92の頭頂部920における、第1保護膜残留物の残存を抑制する効果がより高くなる。
ここでは、第1保護膜付き半導体チップとして、バンプの頭頂部に、第1保護膜残留物が存在しないものについて示しているが、本発明の第1保護膜付き半導体チップは、バンプの頭頂部に、第1保護膜残留物が少量存在したものであってもよい。このときの第1保護膜残留物の量は、上述のように少なければよい。
図4は、本発明の第1保護膜付き半導体チップのうち、バンプの頭頂部に第1保護膜残留物が少量存在している場合の一実施形態を模式的に示す拡大断面図である。
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、第1保護膜残留物131が残存しているものの、バンプ92の頭頂部920は、第1保護膜13を貫通して、突出している。
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。
第1保護膜付き半導体チップ4においては、第1保護膜残留物131が、バンプ92の頭頂部920のうち、そのほぼ中央から、周囲の狭い領域に広がって存在している場合を示している。ただし、第1保護膜残留物131が存在する場合のその存在領域は、これに限定されず、例えば、バンプ92のほぼ中央から、周囲の領域に広がって存在していなくてもよい。
本発明の第1保護膜付き半導体チップは、図1~図4に示すものに限定されず、例えば、本発明の効果を損なわない範囲内において、図1~図4に示すものにおいて、一部の構成が変更、削除又は追加されたものであってもよい。
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、上述の半導体チップを作製するために、半導体ウエハをダイシングしたときや、ダイシングによって得られた半導体チップをパッケージングして半導体装置を製造するまでの間に、半導体チップにおいてクラックが発生するのを防止する。
第2保護膜は、通常、樹脂膜である。
次に、第1保護膜付き半導体チップを構成する半導体チップ及び第1保護膜について、説明する。
<<半導体チップ>>
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。
半導体チップのうち、バンプがその構成材料として含有する金属としては、スズ(Sn)が挙げられ、さらに、それ以外の金属としては、例えば、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)等が挙げられる。
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。
バンプの形状、大きさ、配置状態は、先に説明したとおりである。
半導体チップのうち、バンプを除いた部位の構成材料及び大きさは、公知のものと同じであってよい。
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>>
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。
第1保護膜は、通常、樹脂成分を含有する樹脂膜であり、硬化によって第1保護膜を形成するための硬化性樹脂フィルムを用いて形成できる。そして、硬化性樹脂フィルムは、その構成材料を含有する硬化性樹脂フィルム形成用組成物を用いて形成できる。例えば、硬化性樹脂フィルムの形成対象面に対して、硬化性樹脂フィルム形成用組成物を塗工し、必要に応じて乾燥させることにより、目的とする箇所に硬化性樹脂フィルムを形成できる。硬化性樹脂フィルム形成用組成物中の、常温で気化しない成分同士の含有量の比率は、通常、硬化性樹脂フィルムの前記成分同士の含有量の比率と同じとなる。なお、本明細書において、「常温」とは、特に冷やしたり、熱したりしない温度、すなわち平常の温度を意味し、例えば、15~25℃の温度等が挙げられる。
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。
硬化性樹脂フィルム形成用組成物の塗工は、公知の方法で行えばよい。前記塗工方法としては、例えば、エアーナイフコーター、ブレードコーター、バーコーター、グラビアコーター、ロールコーター、ロールナイフコーター、カーテンコーター、ダイコーター、ナイフコーター、スクリーンコーター、マイヤーバーコーター、キスコーター等の各種コーターを用いる方法が挙げられる。
硬化性樹脂フィルム形成用組成物の乾燥条件は、特に限定されず、前記組成物中の硬化性成分が目的外の硬化を起こさないように、適宜調節することが好ましい。
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。
第1保護膜は1層(単層)のみでもよいし、2層以上の複数層でもよく、複数層である場合、これら複数層は、互いに同一でも異なっていてもよく、これら複数層の組み合わせは特に限定されない。
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。
第1保護膜の厚さは、1~100μmであることが好ましく、5~75μmであることがより好ましく、5~50μmであることが特に好ましい。第1保護膜の厚さが前記下限値以上であることで、第1保護膜の保護能がより高くなる。第1保護膜の厚さが前記上限値以下であることで、バンプの頭頂部において、第1保護膜残留物の残存を抑制する効果がより高くなる。
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。
第1保護膜は、熱硬化性樹脂フィルムの硬化物及びエネルギー線硬化性樹脂フィルムの硬化物のいずれであってもよい。すなわち、第1保護膜は、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のいずれを用いて形成されたものであってもよい。
なお、本明細書において、「エネルギー線」とは、電磁波又は荷電粒子線の中でエネルギー量子を有するものを意味し、その例として、紫外線、放射線、電子線等が挙げられる。
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。
◎熱硬化性樹脂フィルム形成用組成物
○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)]
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。
重合体成分(A)としては、例えば、ポリビニルアセタール、アクリル系樹脂((メタ)アクリロイル基を有する樹脂)等が挙げられる。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリロイル基」とは、「アクリロイル基」及び「メタクリロイル基」の両方を包含する概念である。(メタ)アクリロイル基と類似の用語につても同様であり、例えば、「(メタ)アクリル酸」とは、「アクリル酸」及び「メタクリル酸」の両方を包含する概念であり、「(メタ)アクリレート」とは、「アクリレート」及び「メタクリレート」の両方を包含する概念である。
重合体成分(A)における前記ポリビニルアセタールとしては、公知のものが挙げられる。
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。
Figure 0007218296000001
(式中、l、m及びnは、それぞれ独立に1以上の整数である。)
ポリビニルアセタールの重量平均分子量(Mw)は、100000以下であることが好ましく、70000以下であることがより好ましく、40000以下であることが特に好ましい。ポリビニルアセタールの重量平均分子量がこのような範囲であることで、バンプの頭頂部において、第1保護膜残留物の残存を抑制する効果がより高くなる。
ポリビニルアセタールの重量平均分子量の下限値は、特に限定されない。ただし、第1保護膜の強度及び耐熱性がより向上する点では、ポリビニルアセタールの重量平均分子量は、5000以上であることが好ましく、8000以上であることがより好ましい。
ポリビニルアセタールの重量平均分子量は、上述のいずれかの下限値及び上限値を任意に組み合わせて設定される範囲内となるように、適宜調節できる。
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。
ポリビニルアセタールのガラス転移温度(Tg)は、40~80℃であることが好ましく、50~70℃であることがより好ましい。ポリビニルアセタールのTgがこのような範囲であることで、バンプの頭頂部において、第1保護膜残留物の残存を抑制する効果がより高くなる。
ポリビニルアセタールを構成する3種以上のモノマーの比率は任意に選択できる。
重合体成分(A)における前記アクリル系樹脂としては、公知のアクリル重合体が挙げられる。
アクリル系樹脂の重量平均分子量(Mw)は、300000以下であることが好ましく、150000以下であることがより好ましく、100000以下であることが特に好ましい。アクリル系樹脂の重量平均分子量がこのような範囲であることで、バンプの頭頂部において、第1保護膜残留物の残存を抑制する効果がより高くなる。
アクリル系樹脂の重量平均分子量の下限値は、特に限定されない。ただし、第1保護膜の強度及び耐熱性がより向上する点では、アクリル系樹脂の重量平均分子量は、10000以上であることが好ましく、30000以上であることがより好ましい。
アクリル系樹脂の重量平均分子量は、上述のいずれかの下限値及び上限値を任意に組み合わせて設定される範囲内となるように、適宜調節できる。
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。
アクリル系樹脂のガラス転移温度(Tg)は、-50~70℃であることが好ましく、-30~60℃であることがより好ましい。アクリル系樹脂のTgがこのような範囲であることで、バンプの頭頂部において、第1保護膜残留物の残存を抑制する効果がより高くなる。
アクリル系樹脂を構成するモノマーは、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。
アクリル系樹脂としては、例えば、1種又は2種以上の(メタ)アクリル酸エステルの重合体;
(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。
アクリル系樹脂を構成する前記(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸sec-ブチル、(メタ)アクリル酸tert-ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸n-オクチル、(メタ)アクリル酸n-ノニル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸ドデシル((メタ)アクリル酸ラウリル)、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸テトラデシル((メタ)アクリル酸ミリスチル)、(メタ)アクリル酸ペンタデシル、(メタ)アクリル酸ヘキサデシル((メタ)アクリル酸パルミチル)、(メタ)アクリル酸ヘプタデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシル((メタ)アクリル酸ステアリル)等の、アルキルエステルを構成するアルキル基が、炭素数が1~18の鎖状構造である(メタ)アクリル酸アルキルエステル;
(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。
アクリル系樹脂は、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他の化合物と結合可能な官能基を有していてもよい。アクリル系樹脂の前記官能基は、後述する架橋剤(F)を介して他の化合物と結合してもよいし、架橋剤(F)を介さずに他の化合物と直接結合していてもよい。アクリル系樹脂が前記官能基により他の化合物と結合することで、第1保護膜を用いて得られたパッケージの信頼性が向上する傾向がある。
樹脂層形成用組成物(III)において、溶媒以外の全ての成分の総含有量に対する重合体成分(A)の含有量の割合(すなわち、熱硬化性樹脂フィルムの重合体成分(A)の含有量)は、重合体成分(A)の種類によらず、5~25質量%であることが好ましく、5~15質量%であることがより好ましい。
[熱硬化性成分(B)]
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。
熱硬化性成分(B)は、エポキシ系熱硬化性樹脂であることが好ましい。
(エポキシ系熱硬化性樹脂)
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)
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。
エポキシ樹脂(B1)は、不飽和炭化水素基を有するエポキシ樹脂であってもよい。不飽和炭化水素基を有するエポキシ樹脂は、不飽和炭化水素基を有しないエポキシ樹脂よりもアクリル系樹脂との相溶性が高い。そのため、不飽和炭化水素基を有するエポキシ樹脂と、アクリル系樹脂と、を含有する第1保護膜を用いて得られたパッケージの信頼性が向上する。
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、多官能系エポキシ樹脂のエポキシ基の一部が不飽和炭化水素基を有する基に変換されてなる化合物が挙げられる。このような化合物は、例えば、エポキシ基へ(メタ)アクリル酸又はその誘導体を付加反応させることにより得られる。
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。
エポキシ樹脂(B1)の重量平均分子量は、30000以下であることが好ましく、20000以下であることがより好ましく、10000以下であることが特に好ましい。エポキシ樹脂(B1)の重量平均分子量が前記上限値以下であることで、バンプの頭頂部において、第1保護膜残留物の残存を抑制する効果がより高くなる。
エポキシ樹脂(B1)の重量平均分子量の下限値は、特に限定されない。ただし、熱硬化性樹脂フィルムの硬化性、並びに第1保護膜の強度及び耐熱性がより向上する点では、エポキシ樹脂(B1)の重量平均分子量は、300以上であることが好ましく、500以上であることがより好ましい。
エポキシ樹脂(B1)の重量平均分子量は、上述のいずれかの下限値及び上限値を任意に組み合わせて設定される範囲内となるように、適宜調節できる。
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。
エポキシ樹脂(B1)のエポキシ当量は、100~1000g/eqであることが好ましく、300~800g/eqであることがより好ましい。
エポキシ樹脂(B1)は、常温で液状であるもの(本明細書においては、単に「液状のエポキシ樹脂(B1)」と称することがある)が好ましい。このようなエポキシ樹脂(B1)を用いることで、バンプの頭頂部において、第1保護膜残留物の残存を抑制する効果がより高くなる。
エポキシ樹脂(B1)は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合、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)及び熱硬化性樹脂フィルムが含有する、エポキシ樹脂(B1)のうち、液状のエポキシ樹脂(B1)の割合は、40質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましく、55質量%以上であることが特に好ましく、例えば、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上及び90質量%以上のいずれかであってもよい。前記割合が前記下限値以上であることで、バンプの頭頂部において、第1保護膜残留物の残存を抑制する効果がより高くなる。
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)
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、フェノール性水酸基を有するフェノール系硬化剤としては、例えば、多官能フェノール樹脂、ビフェノール、ノボラック型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン系フェノール樹脂、アラルキルフェノール樹脂等が挙げられる。
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。
熱硬化剤(B2)は、不飽和炭化水素基を有するものでもよい。
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、多官能フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン系フェノール樹脂、アラルキルフェノール樹脂等の樹脂成分の数平均分子量は、300~30000であることが好ましく、400~10000であることがより好ましく、500~5000であることが特に好ましい。
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。
熱硬化剤(B2)は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合、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)及び熱硬化性樹脂フィルムにおいて、熱硬化剤(B2)の含有量は、エポキシ樹脂(B1)の含有量100質量部に対して、0.1~500質量部であることが好ましく、1~200質量部であることがより好ましく、例えば、1~150質量部、1~100質量部、1~75質量部、1~50質量部、及び1~30質量部のいずれかであってもよい。熱硬化剤(B2)の前記含有量が前記下限値以上であることで、熱硬化性樹脂フィルムの硬化がより進行し易くなる。また、熱硬化剤(B2)の前記含有量が前記上限値以下であることで、熱硬化性樹脂フィルムの吸湿率が低減されて、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。
樹脂層形成用組成物(III)及び熱硬化性樹脂フィルムにおいて、熱硬化性成分(B)の含有量(例えば、エポキシ樹脂(B1)及び熱硬化剤(B2)の総含有量)は、重合体成分(A)の含有量100質量部に対して、600~1000質量部であることが好ましい。熱硬化性成分(B)の前記含有量がこのような範囲であることで、バンプの頭頂部において、第1保護膜残留物の残存を抑制する効果がより高くなり、かつ硬質な第1保護膜を形成できる。
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。
例えば、重合体成分(A)が前記ポリビニルアセタールである場合、樹脂層形成用組成物(III)及び熱硬化性樹脂フィルムにおいて、熱硬化性成分(B)の含有量は、重合体成分(A)の含有量100質量部に対して、600~1000質量部であることが好ましく、650~1000質量部であることがより好ましく、650~950質量部であることが特に好ましい。
例えば、重合体成分(A)が前記アクリル系樹脂である場合、樹脂層形成用組成物(III)及び熱硬化性樹脂フィルムにおいて、熱硬化性成分(B)の含有量は、重合体成分(A)の含有量100質量部に対して、700~1000質量部であることが好ましく、750~1000質量部であることがより好ましく、750~900質量部であることが特に好ましい。
[硬化促進剤(C)]
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が含有する硬化促進剤(C)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。
硬化促進剤(C)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において、硬化促進剤(C)の含有量は、熱硬化性成分(B)の含有量100質量部に対して、0.01~10質量部であることが好ましく、0.1~5質量部であることがより好ましい。硬化促進剤(C)の前記含有量が前記下限値以上であることで、硬化促進剤(C)を用いたことによる効果がより顕著に得られる。また、硬化促進剤(C)の含有量が前記上限値以下であることで、例えば、高極性の硬化促進剤(C)が、高温・高湿度条件下で熱硬化性樹脂フィルム中において被着体との接着界面側に移動して偏析することを抑制する効果が高くなり、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。
[充填材(D)]
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。
充填材(D)は、有機充填材及び無機充填材のいずれでもよいが、無機充填材であることが好ましい。
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。
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充填材(D)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。
充填材(D)の平均粒径は、6μm以下であることが好ましく、例えば、4μm以下、2μm以下、及び0.5μm以下のいずれかであってもよい。充填材(D)の平均粒径が前記上限値以下であることで、バンプの頭頂部において、第1保護膜残留物の残存を抑制する効果がより高くなる。
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。
充填材(D)の平均粒径の下限値は、特に限定されない。例えば、充填材(D)の平均粒径は、充填材(D)の入手がより容易である点では、0.01μm以上であることが好ましい。
充填材(D)の平均粒径は、上述の下限値と、いずれかの上限値と、を任意に組み合わせて設定される範囲内となるように、適宜調節できる。
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。
一方、充填材(D)を用いる場合、樹脂層形成用組成物(III)において、溶媒以外の全ての成分の総含有量に対する、充填材(D)の含有量の割合(すなわち、熱硬化性樹脂フィルムにおける、熱硬化性樹脂フィルムの総質量に対する、充填材(D)の含有量の割合)は、3~30質量%であることがより好ましく、4~20質量%であることがさらに好ましく、5~15質量%であることが特に好ましい。充填材(D)の含有量がこのような範囲であることで、バンプの頭頂部において、第1保護膜残留物の残存を抑制する効果がより高くなるとともに、上記の熱膨張係数の調整がより容易となる。
[カップリング剤(E)]
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。
カップリング剤(E)は、重合体成分(A)、熱硬化性成分(B)等が有する官能基と反応可能な官能基を有する化合物であることが好ましく、シランカップリング剤であることがより好ましい。
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。
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カップリング剤(E)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。
カップリング剤(E)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において、カップリング剤(E)の含有量は、重合体成分(A)及び熱硬化性成分(B)の総含有量100質量部に対して、0.03~20質量部であることが好ましく、0.05~10質量部であることがより好ましく、0.1~5質量部であることが特に好ましい。カップリング剤(E)の前記含有量が前記下限値以上であることで、充填材(D)の樹脂への分散性の向上や、熱硬化性樹脂フィルムの被着体との接着性の向上など、カップリング剤(E)を用いたことによる効果がより顕著に得られる。また、カップリング剤(E)の前記含有量が前記上限値以下であることで、アウトガスの発生がより抑制される。
[架橋剤(F)]
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。
架橋剤(F)としては、例えば、有機多価イソシアネート化合物、有機多価イミン化合物、金属キレート系架橋剤(金属キレート構造を有する架橋剤)、アジリジン系架橋剤(アジリジニル基を有する架橋剤)等が挙げられる。
前記有機多価イソシアネート化合物としては、例えば、芳香族多価イソシアネート化合物、脂肪族多価イソシアネート化合物及び脂環族多価イソシアネート化合物(以下、これら化合物をまとめて「芳香族多価イソシアネート化合物等」と略記することがある);前記芳香族多価イソシアネート化合物等の三量体、イソシアヌレート体及びアダクト体;前記芳香族多価イソシアネート化合物等とポリオール化合物とを反応させて得られる末端イソシアネートウレタンプレポリマー等が挙げられる。前記「アダクト体」は、前記芳香族多価イソシアネート化合物、脂肪族多価イソシアネート化合物又は脂環族多価イソシアネート化合物と、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン又はヒマシ油等の低分子活性水素含有化合物との反応物を意味する。前記アダクト体の例としては、後述するようなトリメチロールプロパンのキシリレンジイソシアネート付加物等が挙げられる。また、「末端イソシアネートウレタンプレポリマー」とは、先に説明したとおりである。
前記有機多価イソシアネート化合物として、より具体的には、例えば、2,4-トリレンジイソシアネート;2,6-トリレンジイソシアネート;1,3-キシリレンジイソシアネート;1,4-キシレンジイソシアネート;ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート;ジフェニルメタン-2,4’-ジイソシアネート;3-メチルジフェニルメタンジイソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート;イソホロンジイソシアネート;ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジイソシアネート;ジシクロヘキシルメタン-2,4’-ジイソシアネート;トリメチロールプロパン等のポリオールのすべて又は一部の水酸基に、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート及びキシリレンジイソシアネートのいずれか1種又は2種以上が付加した化合物;リジンジイソシアネート等が挙げられる。
前記有機多価イミン化合物としては、例えば、N,N’-ジフェニルメタン-4,4’-ビス(1-アジリジンカルボキシアミド)、トリメチロールプロパン-トリ-β-アジリジニルプロピオネート、テトラメチロールメタン-トリ-β-アジリジニルプロピオネート、N,N’-トルエン-2,4-ビス(1-アジリジンカルボキシアミド)トリエチレンメラミン等が挙げられる。
架橋剤(F)として有機多価イソシアネート化合物を用いる場合、重合体成分(A)としては、水酸基含有重合体を用いることが好ましい。架橋剤(F)がイソシアネート基を有し、重合体成分(A)が水酸基を有する場合、架橋剤(F)と重合体成分(A)との反応によって、熱硬化性樹脂フィルムに架橋構造を簡便に導入できる。
樹脂層形成用組成物(III)及び熱硬化性樹脂フィルムが含有する架橋剤(F)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。
架橋剤(F)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において、架橋剤(F)の含有量は、重合体成分(A)の含有量100質量部に対して、0.01~20質量部であることが好ましく、0.1~10質量部であることがより好ましく、0.5~5質量部であることが特に好ましい。架橋剤(F)の前記含有量が前記下限値以上であることで、架橋剤(F)を用いたことによる効果がより顕著に得られる。また、架橋剤(F)の前記含有量が前記上限値以下であることで、架橋剤(F)の過剰使用が抑制される。
[エネルギー線硬化性樹脂(G)]
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。
エネルギー線硬化性樹脂(G)は、エネルギー線硬化性化合物を重合(硬化)して得られたものである。
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。
前記アクリレート系化合物としては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,4-ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート等の鎖状脂肪族骨格含有(メタ)アクリレート;ジシクロペンタニルジ(メタ)アクリレート等の環状脂肪族骨格含有(メタ)アクリレート;ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート;オリゴエステル(メタ)アクリレート;ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー;エポキシ変性(メタ)アクリレート;前記ポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート以外のポリエーテル(メタ)アクリレート;イタコン酸オリゴマー等が挙げられる。
前記エネルギー線硬化性化合物の重量平均分子量は、100~30000であることが好ましく、300~10000であることがより好ましい。
重合に用いる前記エネルギー線硬化性化合物は、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)及び熱硬化性樹脂フィルムが含有するエネルギー線硬化性樹脂(G)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。
エネルギー線硬化性樹脂(G)を用いる場合、樹脂層形成用組成物(III)において、樹脂層形成用組成物(III)の総質量に対する、エネルギー線硬化性樹脂(G)の含有量の割合は、1~95質量%であることが好ましく、5~90質量%であることがより好ましく、10~85質量%であることが特に好ましい。
[光重合開始剤(H)]
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。
樹脂層形成用組成物(III)における光重合開始剤(H)としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン安息香酸、ベンゾイン安息香酸メチル、ベンゾインジメチルケタール等のベンゾイン化合物;アセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン等のアセトフェノン化合物;ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド等のアシルフォスフィンオキサイド化合物;ベンジルフェニルスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィド等のスルフィド化合物;1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン等のα-ケトール化合物;アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物;チタノセン等のチタノセン化合物;チオキサント、2,4-ジエチルチオキサントン等のチオキサントン化合物;パーオキサイド化合物;ジアセチル等のジケトン化合物;ベンジル;ジベンジル;ベンゾフェノン;1,2-ジフェニルメタン;2-ヒドロキシ-2-メチル-1-[4-(1-メチルビニル)フェニル]プロパノン;2-クロロアントラキノン等が挙げられる。
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が含有する光重合開始剤(H)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。
光重合開始剤(H)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において、光重合開始剤(H)の含有量は、エネルギー線硬化性樹脂(G)の含有量100質量部に対して、0.1~20質量部であることが好ましく、1~10質量部であることがより好ましく、2~5質量部であることが特に好ましい。
[着色剤(I)]
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が含有する着色剤(I)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。
着色剤(I)を用いる場合、樹脂層形成用組成物(III)の着色剤(I)の含有量は、熱硬化性樹脂フィルムの可視光線透過率及び赤外線透過率が目的の値となるように適宜調節すればよく、特に限定されない。例えば、前記着色剤(I)の含有量は、着色剤(I)の種類や、2種以上の着色剤(I)を併用する場合には、これら着色剤(I)の組み合わせ等に応じて、適宜調節すればよい。
着色剤(I)を用いる場合、通常は、樹脂層形成用組成物(III)において、溶媒以外の全ての成分の総含有量に対する、着色剤(I)の含有量の割合(すなわち、熱硬化性樹脂フィルムにおける、熱硬化性樹脂フィルムの総質量に対する、着色剤(I)の含有量の割合)は、0.01~10質量%であることが好ましい。
[汎用添加剤(J)]
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が含有する汎用添加剤(J)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)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。
[溶媒]
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)が含有する溶媒は、樹脂層形成用組成物(III)中の含有成分をより均一に混合できる点から、メチルエチルケトン等であることが好ましい。
樹脂層形成用組成物(III)の溶媒の含有量は、特に限定されず、例えば、溶媒以外の成分の種類に応じて適宜選択すればよい。
樹脂層形成用組成物(III)及び熱硬化性樹脂フィルムは、重合体成分(A)及び熱硬化性成分(B)を含有し、重合体成分(A)としてポリビニルアセタールを含有し、かつエポキシ樹脂(B1)として常温で液状のものを含有することが好ましく、これら成分以外に、さらに、硬化促進剤(C)及び充填材(D)を含有するものがより好ましい。そして、この場合の充填材(D)は、上述の平均粒径を有することが好ましい。このような樹脂層形成用組成物(III)及び熱硬化性樹脂フィルムを用いることで、バンプの頭頂部において、第1保護膜残留物の残存を抑制する効果がより高くなる。
樹脂層形成用組成物(III)で好ましいものの一実施形態としては、例えば、ポリビニルアセタールである重合体成分(A)と、常温で液状のエポキシ樹脂(B1)と、熱硬化剤(B2)と、硬化促進剤(C)と、充填材(D)と、を含有し、樹脂層形成用組成物(III)において、前記エポキシ樹脂(B1)と熱硬化剤(B2)との総含有量が、前記重合体成分(A)の含有量100質量部に対して、600~1000質量部であり、かつ、硬化促進剤(C)の含有量が、前記エポキシ樹脂(B1)と熱硬化剤(B2)との総含有量100質量部に対して、0.1~5質量部であり、樹脂層形成用組成物(III)において、溶媒以外の全ての成分の総含有量に対する、充填材(D)の含有量の割合が、3~30質量%であり、充填材(D)の平均粒径が6μm以下であるものが挙げられる。
樹脂層形成用組成物(III)でより好ましいものの一実施形態としては、例えば、ポリビニルアセタールである重合体成分(A)と、常温で液状のエポキシ樹脂(B1)と、熱硬化剤(B2)と、硬化促進剤(C)と、充填材(D)と、を含有し、前記ポリビニルアセタールの重量平均分子量が40000以下であり、前記エポキシ樹脂(B1)の重量平均分子量が10000以下であり、樹脂層形成用組成物(III)において、前記エポキシ樹脂(B1)と熱硬化剤(B2)との総含有量が、前記重合体成分(A)の含有量100質量部に対して、600~1000質量部であり、かつ、硬化促進剤(C)の含有量が、前記エポキシ樹脂(B1)と熱硬化剤(B2)との総含有量100質量部に対して、0.1~5質量部であり、樹脂層形成用組成物(III)において、溶媒以外の全ての成分の総含有量に対する、充填材(D)の含有量の割合が、5~15質量%であり、充填材(D)の平均粒径が2μm以下であるものが挙げられる。
◎熱硬化性樹脂フィルム形成用組成物の製造方法
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。
◎エネルギー線硬化性樹脂フィルム形成用組成物
○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)]
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。
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)としては、例えば、他の化合物が有する基と反応可能な官能基を有するアクリル系重合体(a11)と、前記官能基と反応する基、及びエネルギー線硬化性二重結合等のエネルギー線硬化性基を有するエネルギー線硬化性化合物(a12)と、が重合してなるアクリル系樹脂(a1-1)が挙げられる。
他の化合物が有する基と反応可能な前記官能基としては、例えば、水酸基、カルボキシ基、アミノ基、置換アミノ基(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)、エポキシ基等が挙げられる。ただし、半導体ウエハや半導体チップ等の回路の腐食を防止するという点では、前記官能基はカルボキシ基以外の基であることが好ましい。
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。
前記官能基を有するアクリル系重合体(a11)としては、例えば、前記官能基を有するアクリル系モノマーと、前記官能基を有しないアクリル系モノマーと、が共重合してなるものが挙げられ、これらモノマー以外に、さらにアクリル系モノマー以外のモノマー(非アクリル系モノマー)が共重合したものであってもよい。
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。
前記アクリル系重合体(a11)において、前記官能基を有するアクリル系モノマー、前記官能基を有しないアクリル系モノマー、及び非アクリル系モノマーは、いずれも1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合、それらの組み合わせ及び比率は任意に選択できる。
前記エネルギー線硬化性化合物(a12)は、前記アクリル系重合体(a11)が有する官能基と反応可能な基として、イソシアネート基、エポキシ基及びカルボキシ基からなる群より選択される1種又は2種以上を有するものが好ましく、前記基としてイソシアネート基を有するものがより好ましい。前記エネルギー線硬化性化合物(a12)は、例えば、前記基としてイソシアネート基を有する場合、このイソシアネート基が、前記官能基として水酸基を有するアクリル系重合体(a11)のこの水酸基と容易に反応する。
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)中の前記エネルギー線硬化性基としては、エネルギー線硬化性二重結合を含む基が挙げられ、好ましいものとしては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基等が挙げられる。
[エネルギー線硬化性基を有しない重合体(b)]
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。
エネルギー線硬化性基を有しない重合体(b)としては、例えば、アクリル系重合体、フェノキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル、ゴム系樹脂、アクリルウレタン樹脂等が挙げられる。
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)としては、前記重合体(a1)及び前記化合物(a2)のいずれか一方又は両方を含有するものが挙げられる。そして、樹脂層形成用組成物(IV)は、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く、この場合、さらに前記重合体(a1)を含有することも好ましい。また、樹脂層形成用組成物(IV)は、前記化合物(a2)を含有せず、前記重合体(a1)、及びエネルギー線硬化性基を有しない重合体(b)をともに含有していてもよい。
樹脂層形成用組成物(IV)において、前記エネルギー線硬化性成分(a)、及びエネルギー線硬化性基を有しない重合体(b)は、それぞれ、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合、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(IV)が、前記重合体(a1)、前記化合物(a2)及びエネルギー線硬化性基を有しない重合体(b)を含有する場合、樹脂層形成用組成物(IV)において、前記化合物(a2)の含有量は、前記重合体(a1)及びエネルギー線硬化性基を有しない重合体(b)の総含有量100質量部に対して、10~400質量部であることが好ましい。
樹脂層形成用組成物(IV)において、溶媒以外の成分の総含有量に対する、前記エネルギー線硬化性成分(a)及びエネルギー線硬化性基を有しない重合体(b)の合計含有量の割合(すなわち、エネルギー線硬化性樹脂フィルムにおける、エネルギー線硬化性樹脂フィルムの総質量に対する、前記エネルギー線硬化性成分(a)及びエネルギー線硬化性基を有しない重合体(b)の合計含有量の割合)は、5~90質量%であることが好ましい。
樹脂層形成用組成物(IV)は、前記エネルギー線硬化性成分以外に、目的に応じて、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からなる群より選択される1種又は2種以上を含有していてもよい。例えば、前記エネルギー線硬化性成分及び熱硬化性成分を含有する樹脂層形成用組成物(IV)を用いることにより、形成されるエネルギー線硬化性樹脂フィルムは、加熱によって被着体に対する接着力が向上し、このエネルギー線硬化性樹脂フィルムから形成された第1保護膜の強度も向上する。
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としては、それぞれ、樹脂層形成用組成物(III)における熱硬化性成分(B)、光重合開始剤(H)、充填材(D)、カップリング剤(E)、架橋剤(F)、着色剤(I)、汎用添加剤(J)及び溶媒と同じものが挙げられる。
樹脂層形成用組成物(IV)において、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は、それぞれ、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合、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(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。
◎エネルギー線硬化性樹脂フィルム形成用組成物の製造方法
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。
◇第1保護膜付き半導体チップの製造方法
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。
まず、図1に示す第1保護膜付き半導体チップの製造方法について、説明する。図5は、本実施形態を模式的に説明するための拡大断面図である。
<貼付工程>
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。
貼付工程においては、例えば、硬化性樹脂フィルム13’を単独で用いてもよいが、ここに示すように、第1支持シート10と、第1支持シート10上に形成された硬化性樹脂フィルム13’と、を備えて構成された、第1保護膜形成用シート191を用いることが好ましい。このような第1保護膜形成用シート191を用いることにより、硬化性樹脂フィルム13’とバンプ形成面9aとの間、並びに、硬化性樹脂フィルム13’とバンプ91の表面91aとの間、のいずれにおいても、空隙部の発生をより抑制できる。また最終的に、バンプ91の頭頂部910において、第1保護膜残留物の残存を抑制する効果がより高くなる。
貼付工程において、ここに示すような第1保護膜形成用シートを用いる場合には、第1保護膜形成用シート中の硬化性樹脂フィルムを半導体ウエハのバンプ形成面に貼付することにより、第1保護膜形成用シート自体を、半導体ウエハのバンプ形成面に貼付すればよい。
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。
第1保護膜形成用シート191において、第1支持シート10は、第1基材11と、第1基材11上に形成された緩衝層12と、を備えて構成されている。すなわち、第1保護膜形成用シート191は、第1基材11、緩衝層12及び硬化性樹脂フィルム13’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。
第1支持シート10としては、公知のものを用いることができる。
第1基材11は、シート状又はフィルム状であり、その構成材料としては、例えば、各種樹脂が挙げられる。
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。
第1基材11を構成する樹脂は、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。
第1基材11は1層(単層)のみでもよいし、2層以上の複数層でもよく、複数層である場合、これら複数層は、互いに同一でも異なっていてもよく、これら複数層の組み合わせは特に限定されない。
第1基材11の厚さは、25~150μmであることが好ましい。
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。
緩衝層12は、緩衝層12とこれに隣接する層へ加えられる力に対して、緩衝作用を有する。ここでは、「緩衝層と隣接する層」として、硬化性樹脂フィルム13’を示している。
緩衝層12は、シート状又はフィルム状であり、エネルギー線硬化性であることが好ましい。エネルギー線硬化性である緩衝層12は、エネルギー線硬化させることで、後述する硬化性樹脂フィルム13’からの剥離がより容易となる。
緩衝層12の構成材料としては、例えば、各種粘着性樹脂が挙げられる。緩衝層12がエネルギー線硬化性である場合には、その構成材料としては、エネルギー線硬化に必要な各種成分も挙げられる。
緩衝層12は1層(単層)のみでもよいし、2層以上の複数層でもよく、複数層である場合、これら複数層は、互いに同一でも異なっていてもよく、これら複数層の組み合わせは特に限定されない。
緩衝層12の厚さは、60~675μmであることが好ましい。
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。
貼付工程においては、熱硬化性樹脂フィルム13’のうち、半導体ウエハ9’に対向している側の露出面(本明細書においては、「第1面」と称することがある)13’aを、半導体ウエハ9’のバンプ形成面9aに圧着させることで、熱硬化性樹脂フィルム13’を前記バンプ形成面9aに貼付できる。
貼付工程においては、硬化性樹脂フィルム13’を加熱しながらバンプ形成面9aに貼付することが好ましい。このようにすることで、硬化性樹脂フィルム13’とバンプ形成面9aとの間、並びに、硬化性樹脂フィルム13’とバンプ91の表面91aとの間、のいずれにおいても、空隙部の発生をより抑制できる。また最終的に、バンプの頭頂部において、第1保護膜残留物の残存を抑制する効果がより高くなる。
このときの硬化性樹脂フィルム13’の加熱温度は、過度な高温でなければよく、例えば、60~100℃であることが好ましい。ここで、「過度な高温」とは、例えば、硬化性樹脂フィルム13’が熱硬化性である場合には、硬化性樹脂フィルム13’の熱硬化が進行するなど、硬化性樹脂フィルム13’に目的外の作用が発現してしまう温度を意味する。
貼付工程において、硬化性樹脂フィルム13’をバンプ形成面9aに貼付するときに、硬化性樹脂フィルム13’に加える圧力(本明細書においては、「貼付圧力」と称することがある)は、0.3~1MPaであることが好ましい。
貼付工程により、積層構造体(1)101を形成した後は、この積層構造体(1)101をそのまま次工程で用いてもよいが、必要に応じて、半導体ウエハ9’のバンプ形成面9aとは反対側の面(裏面)9bを研削することにより、半導体ウエハ9’の厚さを調節してもよい。
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を研削しない場合には、半導体ウエハ9’のバンプを除いた部位の厚さは、先に説明した、半導体チップのバンプを除いた部位の厚さと同じであることが好ましい。
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。
貼付工程により、積層構造体(1)101を形成した後は、積層構造体(1)101中の熱硬化性樹脂フィルム13’から、第1支持シート10を剥離させる。半導体ウエハ9’の裏面9bを研削した場合には、この研削後に、第1支持シート10を剥離させることが好ましい。
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。
緩衝層12がエネルギー線硬化性である場合には、エネルギー線の照射により、緩衝層12を硬化させて、緩衝層12の粘着性を低下させた後に、熱硬化性樹脂フィルム13’から第1支持シート10を剥離させることが好ましい。
<第1保護膜形成工程>
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。
硬化性樹脂フィルム13’の硬化条件は、第1保護膜が十分にその機能を発揮できる程度の硬化度となる限り特に限定されず、熱硬化性樹脂フィルムの種類に応じて、適宜選択すればよい。
硬化性樹脂フィルム13’が熱硬化性である場合には、硬化性樹脂フィルム13’の熱硬化時において、加熱温度は100~180℃であることが好ましく、加熱時間は0.5~5時間であることが好ましい。硬化性樹脂フィルム13’の熱硬化時においては、硬化性樹脂フィルム13’を加圧してもよく、その場合の加圧圧力は0.3~1MPaであることが好ましい。
硬化性樹脂フィルム13’がエネルギー線硬化性である場合には、硬化性樹脂フィルム13’のエネルギー線硬化時において、エネルギー線の照度は180~280mW/cmであることが好ましく、エネルギー線の光量は450~1500mJ/cmであることが好ましい。
図5(b)に示す積層構造体(2)(硬化性樹脂フィルム付き半導体ウエハ)102において、半導体ウエハ9’のバンプ91の頭頂部910に、硬化性樹脂フィルム13’に由来する残留物(硬化性樹脂フィルム残留物)が残存していなければ、第1保護膜形成工程後に、前記頭頂部910に第1保護膜残留物も存在しない。また、前記頭頂部910での、硬化性樹脂フィルム13’に由来する残留物(硬化性樹脂フィルム残留物)の量が少なければ、第1保護膜形成工程後に、前記頭頂部910での第1保護膜残留物の量も少なくなる。
<分割工程>
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。
半導体ウエハ9’の分割は、公知の方法で行うことができる。
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。
ダイシングシートとして、その貼付対象物(例えば、半導体チップ)に接触する層がエネルギー線硬化性であるものを用いた場合には、ダイシング後、エネルギー線の照射により、この層を硬化させて粘着性を低下させることにより、その貼付対象物からダイシングシートをより容易に取り除くことができる。
半導体ウエハ9’をダイシングする場合には、上述のダイシングシートに代えて、第2保護膜形成用シートを用いてもよい。
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。
前記製造方法においては、第1保護膜形成工程直後の段階で、上述のように、バンプ91の頭頂部910において、第1保護膜残留物の残存が抑制されている。したがって、目的物である第1保護膜付き半導体チップ1のバンプ91の頭頂部910において、第1保護膜残留物の残存が抑制される。
このように、第1保護膜形成工程直後の段階で、バンプ91の頭頂部910において、第1保護膜残留物の残存が抑制されるためには、先の説明のように、積層構造体(2)(硬化性樹脂フィルム付き半導体ウエハ)102の段階で、半導体ウエハ9’のバンプ91の頭頂部910において、硬化性樹脂フィルム13’に由来する残留物(硬化性樹脂フィルム残留物)の残存が抑制されていることが必要である。そのためには、例えば、硬化性樹脂フィルム13’として、その残留物がバンプ91の頭頂部910に残存し難いものを用いればよい。そして、前記貼付工程において、前記スズの濃度の割合が5%以上となるように、バンプ91の頭頂部910を硬化性樹脂フィルム13’から突出させればよい。
このような本発明の効果を顕著に得易い硬化性樹脂フィルム13’としては、先に説明したものが挙げられる。
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。
一方、積層構造体(2)(硬化性樹脂フィルム付き半導体ウエハ)102の段階で、半導体ウエハ9’のバンプ91の頭頂部910において、硬化性樹脂フィルム13’に由来する残留物(硬化性樹脂フィルム残留物)の残存が抑制されていない場合には、最終的に、第1保護膜付き半導体チップのバンプの頭頂部において、第1保護膜残留物が残存しないか、又はその量が少なくなるような工程を、別途行うことが必要である。このような工程が、前記残留物低減工程である。
<残留物低減工程>
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。
前記製造方法の一実施形態においては、前記第1保護膜形成工程の後に、残留物低減工程を行い、バンプ91上の第1保護膜残留物の量を低減する。
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。
本実施形態においては、第1保護膜形成工程終了後に、先に説明した積層構造体(3)(第1保護膜付き半導体ウエハ)103中のバンプ91の頭頂部910に、第1保護膜残留物131が残存していることがある。図7(a)は、このような積層構造体(3)を示しており、この積層構造体(3)103は、図5中の積層構造体(3)103とは、第1保護膜残留物131の残存量が多い点で異なっている。
本実施形態の残留物低減工程では、積層構造体(3)103中の、半導体ウエハ9’のバンプ91の上部に対して、プラズマを照射することにより、バンプ91の上部の第1保護膜残留物131の量を低減する。これにより、図7(b)に示すように、図5(c)で示したものと同様に、バンプ91の頭頂部910において、第1保護膜残留物131の残存が抑制されている積層構造体が得られる。本明細書においては、このように積層構造体(3)に対して残留物低減工程を行って得られたものを積層構造体(4)と称することがある。図7においては、符号104を付して、積層構造体(4)を示している。
残留物低減工程でのプラズマの照射条件は、第1保護膜残留物131の量を十分に低減できる限り、特に限定されない。
例えば、テトラフルオロメタン(CF)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。
残留物低減工程でのプラズマの照射範囲は、第1保護膜残留物131の量を十分に低減できる限り、特に限定されず、少なくともバンプ91の上部が含まれていればよい。そして、残留物低減工程においては、例えば、第1保護膜13を備えた半導体ウエハ9’の、バンプ91を有する側の全面に、プラズマを照射してもよい。
ここでは、第1保護膜形成工程の後で、かつ分割工程の前に、残留物低減工程を行う場合について説明したが、本実施形態での残留物低減工程は、分割工程の後に行ってもよい。この場合のプラズマの照射対象物は、半導体ウエハ9’ではなく半導体チップ9となる(換言すると、積層構造体(3)103ではなく、第1保護膜残留物131が残存する第1保護膜付き半導体チップ1となる)。この点以外は、上述の場合と同じ方法で、残留物低減工程を行うことができる。
また、ここでは、プラズマの照射により、第1保護膜残留物131の量を低減する場合について説明したが、第1保護膜残留物131の量を低減する方法としては、これ以外に、例えば、第1保護膜残留物131に微粒子を衝突させる方法が挙げられる。
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。
前記微粒子は、第1保護膜残留物131の量を低減可能であれば、特に限定されず、その具体例としては、ケイ砂、アルミナ、ガラス等の無機材料からなる研磨材;ドライアイス微粒子等が挙げられる。
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。
前記製造方法の他の実施形態においては、前記貼付工程の後に、残留物低減工程を行い、バンプ91上の硬化性樹脂フィルム残留物の量を低減する。
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。
本実施形態においては、貼付工程終了後に、先に説明した積層構造体(2)(硬化性樹脂フィルム付き半導体ウエハ)102中のバンプ91の頭頂部910に、硬化性樹脂フィルム残留物131’が残存していることがある。図8(a)は、このような積層構造体(2)を示しており、この積層構造体(2)102は、図5中の積層構造体(2)102とは、硬化性樹脂フィルム残留物131’の残存量が多い点で異なっている。
本実施形態の残留物低減工程では、積層構造体(2)102中の、半導体ウエハ9’の少なくともバンプ91の上部に対して、プラズマを照射することにより、バンプ91の上部の硬化性樹脂フィルム残留物131’の量を低減する。これにより、図8(b)に示すように、図5(b)で示したものと同様に、バンプ91の頭頂部910において、硬化性樹脂フィルム残留物131’の残存が抑制されている積層構造体が得られる。本明細書においては、このように積層構造体(2)に対して残留物低減工程を行って得られたものを積層構造体(10)と称することがある。図8においては、符号110を付して、積層構造体(10)を示している。
本実施形態におけるプラズマの照射条件は、照射対象物が異なる点以外は、先に説明した照射条件と同様とすることができる。
また、本実施形態においても、先に説明した場合と同様に、プラズマの照射に代えて、硬化性樹脂フィルム残留物131’に微粒子を衝突させる方法を採用することによって、硬化性樹脂フィルム残留物131’の量を低減できる。本実施形態においても、先に説明した場合と同様の方法で、微粒子を衝突させることができる。
ここまでは、残留物低減工程において、バンプ91上の残留物の量だけを低減する方法を採用したものについて説明したが、残留物低減工程においては、バンプ91上の残留物を、そのバンプ91の付着部位とともに除去する方法を採用してもよい。
すなわち、前記製造方法のさらに他の実施形態においては、前記第1保護膜形成工程の後に、残留物低減工程を行うことにより、バンプ91上の第1保護膜残留物を、そのバンプ91の付着部位とともに除去する。
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。
先に説明したとおり、本実施形態においては、第1保護膜形成工程終了後に、先に説明した積層構造体(3)(第1保護膜付き半導体ウエハ)103中のバンプ91の頭頂部910に、第1保護膜残留物131が残存していることがある。図9(a)は、このような積層構造体(3)を示しており、この積層構造体(3)103は、図5中の積層構造体(3)103とは、第1保護膜残留物131の残存量が多い点で異なっている。
本実施形態の残留物低減工程では、積層構造体(3)103中の、半導体ウエハ9’のバンプ91の上部のうち、第1保護膜残留物131が残存している部位を、この第1保護膜残留物131ごと除去する。より具体的には、積層構造体(3)103において、半導体ウエハ9’のバンプ91をその頂点から特定の距離だけ下の部位において切断し、切断片を除去することにより、バンプ91の第1保護膜残留物131が残存している上部を、この第1保護膜残留物131ごと除去する。これにより、図9(b)に示すように、バンプの形状が変化した積層構造体(11)111が得られる。そして、積層構造体(3)103に代えて、この積層構造体(11)111を用いることにより、最終的には、図3で示したものと同じ第1保護膜付き半導体チップ、すなわち、バンプ92の頭頂部920において、第1保護膜残留物131の残存が抑制されている第1保護膜付き半導体チップ3が得られる。
上述のように、バンプ91の特定部位を切断する方法としては、ダイシングブレードを用いてバンプ91を切断する方法が挙げられる。
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。
ダイシングブレードを用いたバンプ91の特定部位の切断は、切断箇所が異なる点以外は、通常の半導体ウエハのダイシングの場合と同じ方法で行うことができる。
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。
なお、本明細書においては、このうようにバンプ91の特定部位を切断する前の、積層構造体(3)中において、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テープを備えて構成されたものを、「積層構造体(7)」と称することがある。
残留物低減工程でのバンプ91の切断部位は、第1保護膜残留物131の量を十分に低減できる限り、特に限定されない。
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(3)103に代えて、この積層構造体(7)を用いて、以下、同様の工程を行うことにより、第1保護膜付き半導体チップ3が得られる。
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。
なお、本実施形態においては、バンプ91の上部を第1保護膜残留物131ごと除去するが、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における条件によっては、少量の第1保護膜残留物131がバンプ92の頭頂部920に残存することがある。このような状態の第1保護膜付き半導体チップが、図4に示す第1保護膜付き半導体チップ4である。
ここでは、第1保護膜形成工程の後で、かつ分割工程の前に、残留物低減工程を行う場合について説明したが、本実施形態での残留物低減工程は、先に説明したように、分割工程の後に行ってもよい。この場合の切断対象物は、半導体ウエハ9’のバンプ91ではなく半導体チップ9のバンプ91となる(換言すると、積層構造体(3)ではなく、第1保護膜残留物131が残存する第1保護膜付き半導体チップ1となる)。この点以外は、上述の場合と同じ方法で、残留物低減工程を行うことができる。
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。
前記製造方法のさらに他の実施形態においては、前記貼付工程の後に、残留物低減工程を行い、バンプ91上の硬化性樹脂フィルム残留物を、そのバンプ91の付着部位とともに除去する。
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。
先に説明したとおり、本実施形態においては、貼付工程終了後に、先に説明した積層構造体(2)(硬化性樹脂フィルム付き半導体ウエハ)102中のバンプ91の頭頂部910に、硬化性樹脂フィルム残留物131’が残存していることがある。図10(a)は、このような積層構造体(2)を示しており、この積層構造体(2)102は、図5中の積層構造体(2)102とは、硬化性樹脂フィルム残留物131’の残存量が多い点で異なっている。
本実施形態の残留物低減工程では、積層構造体(2)102中の、半導体ウエハ9’のバンプ91の上部のうち、硬化性樹脂フィルム残留物131’が残存している部位を、この硬化性樹脂フィルム残留物131’ごと除去する。より具体的には、積層構造体(2)102において、半導体ウエハ9’のバンプ91をその頂点から特定の距離だけ下の部位において切断し、切断片を除去することにより、バンプ91の硬化性樹脂フィルム残留物131’が残存している上部を、この硬化性樹脂フィルム残留物131’ごと除去する。これにより、図10(b)に示すように、バンプの形状が変化した積層構造体(12)112が得られる。そして、積層構造体(3)103に代えて、この積層構造体(12)112を用いることにより、最終的には、図3で示したものと同じ第1保護膜付き半導体チップ、すなわち、バンプ92の頭頂部920において、第1保護膜残留物131の残存が抑制されている第1保護膜付き半導体チップ3が得られる。
本実施形態におけるバンプ91の切断条件は、切断対象物が異なる点以外は、先に説明した切断条件と同様とすることができる。
以上のように、ここまでは、図1及び図2に示すような、バンプの頭頂部が曲面である第1保護膜付き半導体チップの製造方法と、図3及び図4に示すような、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と、について説明した。
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。
また、残留物低減工程を有しない製造方法で得られた第1保護膜付き半導体チップは、バンプの高さを高くし易いという点で、残留物低減工程を有する製造方法で得られた第1保護膜付き半導体チップよりも有利である。
また、製造時に残留物低減工程を行う必要がある第1保護膜付き半導体チップにおいては、バンプのうち、半導体チップのバンプ形成面の近傍部位の面と、第1保護膜と、の間に、微細な空隙部が生じ易い傾向がある。これは、前記貼付工程において、バンプの頭頂部に硬化性樹脂フィルム残留物が残存し易い場合には、バンプの前記バンプ形成面の近傍部位の面と、硬化性樹脂フィルムと、の間に、微細な空隙部が生じ易い傾向があるためである。これに対して、残留物低減工程を有しない製造方法で得られた第1保護膜付き半導体チップは、前記空隙部が生じ難く、第1保護膜による保護効果がより高いという点で有利である。
ここまでは、おもに図1~図4に示す第1保護膜付き半導体チップの製造方法について説明したが、他の第1保護膜付き半導体チップも、その構造に基づいて必要とされる他の工程を、上述の製造方法において、適宜、適したタイミングで別途有する製造方法により、製造できる。
◇半導体チップ・第1保護膜積層体の評価方法
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。
すなわち、前記半導体チップ・第1保護膜積層体は、前記スズの濃度の割合が特定されていない点以外は、上述の第1保護膜付き半導体チップと同じであり、前記スズの濃度の割合の特定結果によって、第1保護膜付き半導体チップにもなり得るし、それ以外にもなり得る。
本発明の半導体チップ・第1保護膜積層体の評価方法によれば、評価対象である半導体チップ・第1保護膜積層体が、上述の本発明の第1保護膜付き半導体チップであるか否かを判定できる。そして、この半導体チップ・第1保護膜積層体が、そのバンプと基板との間の接合強度を高くできるものであるか否か、さらに、その半導体チップと基板との接合体における電気的接続度(導電性)を高くできるものであるか否か、について、判定できる。そして、この半導体チップ・第1保護膜積層体が、最終的に、信頼性が高い半導体パッケージを構成可能であるか否か、について、判定できる。
前記評価方法において、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のXPS分析は、先に説明した、第1保護膜付き半導体チップ中のバンプの頭頂部についてのXPS分析の場合と、同じ方法で行うことができる。
第1保護膜付き半導体チップであると判定される程度に前記スズの濃度の割合が大きい、判定前の半導体チップ・第1保護膜積層体は、例えば、図1~図4に示す第1保護膜付き半導体チップと同様の構成を有する。
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。
以下、具体的実施例により、本発明についてより詳細に説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に、何ら限定されるものではない。
熱硬化性樹脂フィルム形成用組成物の製造に用いた成分を以下に示す。
・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℃)
Figure 0007218296000002
(式中、lは約28であり、mは1~3であり、nは68~74の整数である。)
・エポキシ樹脂(B1)
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)
[実施例1]
<<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。
<第1保護膜形成用シートの製造>
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。
<<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)の製造>>
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、グラインダー(ディスコ社製「DGP8760」)を用いて、得られた積層構造体(1)における半導体ウエハの、バンプ形成面とは反対側の面(裏面)を研削した。このとき、半導体ウエハのバンプを除いた部位の厚さが280μmとなるまで、前記裏面を研削した。
次いで、紫外線照射装置(リンテック社製「RAD-2000 m/12」)を用いて、照度230mW/cm、光量570mJ/cmの条件で、裏面を研削後の積層構造体(1)中の第1保護膜形成用シートに紫外線を照射した。これにより、第1保護膜形成用シート中の第1支持シートのうち、熱硬化性樹脂フィルムに接触している層を紫外線硬化させた。
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。
次いで、熱硬化装置(リンテック社製「RAD-9100 m/12」)を用いて、加熱温度130℃、加熱時圧力0.5MPa、加熱時間2時間の条件で、上記で得られた積層構造体(2)中の熱硬化性樹脂フィルムを熱硬化させて、第1保護膜を形成した。
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。
次いで、プラズマ照射機(samco社製「RIE-10NRT」)を用いて、上記で得られた積層構造体(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、バンプ上部の第1保護膜残留物の量を低減する操作を行った。このとき、テトラフルオロメタン(CF)ガスの流量を40sccm、酸素ガスの流量を80sccm、出力を250W、ガス導入後圧力を100Paとして、プラズマを5分照射した。また、このとき、プラズマは、第1保護膜を備えた半導体ウエハの、バンプを有する側の全面に、照射するようにした。
以上により、積層構造体(4)を得た。
次いで、得られた積層構造体(4)中の、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」)を貼付することで、半導体ウエハのバンプ形成面に第1保護膜を備え、前記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(5)を得た。
次いで、ダイシング装置(ディスコ社製「DFD6361」)及びダイシングブレード(ディスコ社製「NBC-ZH2050-27HECC」)を用いて、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(すなわち、積層構造体(4)を個片化し)、大きさが6mm×6mmの半導体チップを形成して、積層構造体(6)を得た。
次いで、紫外線照射装置(リンテック社製「RAD-2000 m/12」)を用いて、照度230mW/cm、光量120mJ/cmの条件で、上記で得られた積層構造体(6)中のダイシングテープに紫外線を照射した。これにより、ダイシングテープのうち、半導体チップに接触している層を紫外線硬化させた。
次いで、半導体チップのバンプ形成面に第1保護膜を備えて構成されている半導体チップ・第1保護膜積層体を、紫外線照射後のダイシングテープから引き離してピックアップした。
<<バンプの評価>>
<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。
<銅板と半導体チップとの接合体におけるせん断破壊形態>
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。
<基板と半導体チップとの接合体における電気的接続度>
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。
<基板と半導体チップとの接合体のTCT信頼性>
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。
<<第1保護膜形成用シートの製造、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)の製造、バンプの評価>>
[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3]
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。
[実施例4]
<<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。
<<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)の製造>>
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。
次いで、得られた積層構造体(3)中の、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」)を貼付することで、半導体ウエハのバンプ形成面に第1保護膜を備え、前記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(7)を得た。
次いで、ダイシング装置(ディスコ社製「DFD6361」)及びダイシングブレード(ディスコ社製「NBC-ZH2050-SE 27HEEF」)を用いて、ブレード回転数30000rpm、ブレード送り速度50mm/sの条件で、バンプをその頂点から50μmだけ下の部位において、バンプ形成面に対して平行な方向において切断し、切断片を除去した。このように、バンプ上部の第1保護膜残留物の量を低減する操作を行うことにより、バンプを、高さが160μmであり、かつ、頭頂部が平面状である点以外は、実施例1の場合と同じであるものとした。換言すると、本実施例では、バンプの形状を図3に示すものとした。得られた積層構造体(8)は、さらに、ダイシング装置の洗浄ユニットを用いて洗浄した。
次いで、上述の積層構造体(5)に代えて、上記で得られた積層構造体(8)を用い、実施例1の場合と同じ方法で、積層構造体(8)中の半導体ウエハを第1保護膜とともに個片化し、大きさが6mm×6mmの半導体チップを形成することにより、積層構造体(9)を得た。
次いで、上述の積層構造体(6)に代えて、上記で得られた積層構造体(9)を用い、積層構造体(9)中のダイシングテープに紫外線を照射した。これにより、ダイシングテープのうち、半導体チップに接触している層を紫外線硬化させた。
次いで、実施例1の場合と同じ方法で、半導体チップのバンプ形成面に第1保護膜を備えて構成されている半導体チップ・第1保護膜積層体を、紫外線照射後のダイシングテープから、引き離してピックアップした。
<<バンプの評価>>
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。
<<半導体チップの製造、バンプの評価>>
[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、上述の積層構造体(1)に代えて、上記で得られた積層構造体(1R)を用いた点以外は、実施例1の場合と同じ方法で、積層構造体(1R)における半導体ウエハについて、そのバンプを除いた部位の厚さが280μmとなるまで、裏面を研削した。
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、上述の裏面を研削後の積層構造体(1)に代えて、上記で得られた積層構造体(2R)を用いた点以外は、実施例1の場合と同じ方法で、貼付テープに紫外線を照射した。これにより、貼付テープのうち、半導体ウエハのバンプ形成面に接触している層を紫外線硬化させた。
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。
次いで、上述の積層構造体(5)に代えて、上記で得られた積層構造体(3R)を用いた点以外は、実施例1の場合と同じ方法で、積層構造体(3R)中の半導体ウエハを個片化し、大きさが6mm×6mmの半導体チップを形成することにより、積層構造体(4R)を得た。
次いで、上述の積層構造体(6)に代えて、上記で得られた積層構造体(4R)を用いた点以外は、実施例1の場合と同じ方法で、積層構造体(4R)中のダイシングテープに紫外線を照射した。これにより、ダイシングテープのうち、半導体チップに接触している層を紫外線硬化させた。
次いで、半導体チップを、紫外線照射後ダイシングテープから、引き離してピックアップした。
<<バンプの評価>>
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。
<<第1保護膜形成用シートの製造、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)の製造、バンプの評価>>
[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。
[比較例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。
Figure 0007218296000003
上記結果から明らかなように、実施例1~4の半導体チップ・第1保護膜積層体においては、前記スズの濃度の割合が6.5%以上(6.5~13.3%)となっており、バンプの頭頂部において第1保護膜残留物の量が少なかった。これは、半導体チップ・第1保護膜積層体の製造時に、実施例1~3においては、半導体ウエハのバンプ上部にプラズマを5~1分照射することにより、前記残留物低減工程を行い、実施例4においては、バンプの上部を除去することにより、前記残留物低減工程を行ったためである。
これら実施例では、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高く、銅板と半導体チップとの接合体におけるせん断破壊は、凝集破壊(バンプの破壊)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高かった。そして、基板と半導体チップとの接合体のTCT信頼性も高かった。
以上の結果から、実施例1~4で製造された半導体チップ・第1保護膜積層体は、目的とする第1保護膜付き半導体チップであると判定できた。
実施例1~4の第1保護膜付き半導体チップ(半導体チップ・第1保護膜積層体)は、バンプの頭頂部における第1保護膜残留物の残存が抑制されたことにより、信頼性が高い半導体パッケージを構成可能であることを確認できた。
参考例1の半導体ウエハ及び半導体チップにおいては、第1保護膜を設けておらず、前記スズの濃度の割合が低くなる要因がなく、実際に前記スズの濃度の割合は、高水準であった。
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。
これに対して、比較例1の半導体チップ・第1保護膜積層体においては、前記残留物低減工程を行っていないことにより、実施例1~4の場合と比較して、前記スズの濃度の割合が顕著に低く、実質的にスズを検出できなかった。
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。
比較例2の半導体チップ・第1保護膜積層体においては、前記スズの濃度の割合が3.4%となっており、バンプの頭頂部において第1保護膜残留物の量が多かった。これは、半導体チップ・第1保護膜積層体の製造時において、半導体ウエハのバンプ上部に対するプラズマの照射時間が短く、バンプ上部の第1保護膜残留物の量の低減が不十分であったためである。
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。
以上の結果から、比較例1~2で製造された半導体チップ・第1保護膜積層体は、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できた。
比較例1~2の半導体チップ・第1保護膜積層体は、バンプの頭頂部における第1保護膜残留物の残存が抑制されなかったことにより、信頼性が高い半導体パッケージを構成できないことを確認できた。
本発明は、フリップチップ実装時に使用される、接続パッド部にバンプを有する半導体チップ等の製造に利用可能である。
1,2,3,4・・・第1保護膜付き半導体チップ(半導体チップ・第1保護膜積層体)、1’・・・半導体チップ・第1保護膜積層体、9・・・半導体チップ、9’・・・半導体ウエハ、9a・・・半導体チップ(半導体ウエハ)のバンプ形成面、91,92・・・半導体チップ(半導体ウエハ)のバンプ、91a,92a・・・バンプの表面、910,920・・・バンプの頭頂部、13・・・第1保護膜、131・・・第1保護膜残留物、13’・・・硬化性樹脂フィルム、131’・・・硬化性樹脂フィルム残留物

Claims (3)

  1. 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。
  2. 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。
  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。
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