JP7255970B2 - LAMINATED SEMICONDUCTOR CHIP MANUFACTURING METHOD AND INTERMEDIATE SUBSTRATE - Google Patents
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Description
本技術は、複数の半導体チップが積層された積層半導体チップの製造方法に関し、ベース材上に半導体チップを複数積層した中間基板に関する。 The present technology relates to a method for manufacturing a laminated semiconductor chip in which a plurality of semiconductor chips are laminated, and relates to an intermediate substrate in which a plurality of semiconductor chips are laminated on a base material.
近年、積層半導体チップの製造方法において、集積密度の平面的な限界を克服することを目的に、半導体チップを接着層を介して複数積層することで、高さ方向に立体的な集積度を高める技術が検討されている。 In recent years, in the method of manufacturing stacked semiconductor chips, in order to overcome the planar limit of integration density, multiple semiconductor chips are stacked via adhesive layers to increase the three-dimensional integration in the height direction. technology is being considered.
例えば、COC(Chip on Chip)と呼ばれる半導体チップ同士を積層する方式や、COS方式(Chip On glass Stick)と呼ばれる半導体チップをグラススティック上に積層する方式や、COW(Chip on Wafer)と呼ばれる円盤状のウエハに半導体チップを積層し後で分割する方式が開発されている。 For example, a method of stacking semiconductor chips called COC (Chip on Chip), a method of stacking semiconductor chips on a glass stick called COS (Chip On glass Stick), and a method of stacking semiconductor chips on a glass stick called COW (Chip on Wafer) A method has been developed in which semiconductor chips are stacked on a shaped wafer and then divided.
例えば、COC方式やCOS方式の半導体チップの実装方法では、図14乃至図16に示すように、インターポーザ110に半導体チップ105を実装してモールドする方法が用いられる。例えば、インターポーザ110は、プリント基板の一種を用いることができ、材料にはプリント基板と同じガラス繊維入りエポキシが使われる。
For example, in the method of mounting a semiconductor chip of the COC method or the COS method, as shown in FIGS. 14 to 16, a method of mounting a
COC方式やCOS方式の半導体チップの実装方法では、図14に示すように、インターポーザ110の電極111上に、半導体チップ105aの下部接続端子107をハンダ等の接着部材106を介して接触させ、熱圧着ボンダー(TCツール)120で上部から加熱押圧することで、半導体チップ105をインターポーザ110に実装する。その後、更に、図15に示すように、半導体チップ105aの上部接続端子108上に、他の半導体チップ105bの下部接続端子107をハンダ等の接着部材106を介して接触させ、熱圧着ボンダー120で上部から加熱押圧することで、半導体チップ105bをインターポーザ110に実装する。
In the COC method or COS method of mounting a semiconductor chip, as shown in FIG. 14, the
そして、必要な回数だけ半導体チップ105を重ねて熱圧着ボンダー120で順次、加熱押圧し、所望の段数までにインターポーザ110上に半導体チップ105を積層して半導体チップの積層体を形成することができる。なお、図15中では、半導体チップ105a,105b,105c,105dの4層積層構造を説明するものである。
Then, the
その後、図16に示すように、積層された半導体チップ105の隙間にアンダーフィル材130を注入して熱硬化を行うことでモールドを形成し、半導体チップ105a,105b,105c,105dの積層が完了する。アンダーフィル材130としては、主にエポキシ樹脂を主剤としたコンポジットレジンが用いられる。
After that, as shown in FIG. 16, an
また、COC方式やCOS方式の半導体チップの実装方法では、図17及び図18に示すように、半導体チップ105にアンダーフィル材131を塗布若しくはフィルム状のアンダーフィル材131を貼り付けた後、アンダーフィル材131が付いた半導体チップ105を複数積層させて、一括して熱圧着ボンダー120によって加熱押圧することで、半導体チップを積層して実装する方法もある。
17 and 18, in the method of mounting a semiconductor chip by the COC method or the COS method, after coating or attaching a film-
上述のいずれの手法でもインターポーザ110上に積層した半導体チップ105からなる積層半導体チップをダイシングして、個々の積層半導体チップを切り出すこととなる。
In any of the above-described methods, the laminated semiconductor chip composed of the
しかしながら、上述したCOC方式又はCOS方式の積層半導体チップの製造方法においては、インターポーザ上に半導体チップを熱圧着ボンダーを用いて一層ずつ積層するため、3次元の実装体の完成までに工程数がかかり、結果的に製造時間が増大してしまい、量産を行う上で好ましくないという課題がある。 However, in the method of manufacturing a laminated semiconductor chip by the COC method or the COS method described above, since the semiconductor chips are laminated layer by layer on the interposer using a thermocompression bonder, it takes a number of steps to complete the three-dimensional package. As a result, the manufacturing time is increased, which is not preferable for mass production.
また、アンダーフィル材が積層された相互の半導体チップに注入できるように、例えば積層方向の半導体チップ間に少なくともクリアランスを30μm程度確保しなければならないといった課題がある。 In addition, there is a problem that, for example, a clearance of at least about 30 μm must be secured between the semiconductor chips in the stacking direction so that the underfill material can be injected into the stacked semiconductor chips.
また、アンダーフィル材のはみだしを考慮し、アンダーフィル材をせき止めるダム構造を設ける必要があり、個々の積層半導体チップのサイズが大きいものになってしまうという課題がある。 In addition, it is necessary to provide a dam structure for blocking the underfill material in consideration of the overflow of the underfill material.
従って、量産性の向上や、積層半導体チップ及びインターポーザの小型化には限界があると言える。 Therefore, it can be said that there is a limit to the improvement of mass productivity and the miniaturization of laminated semiconductor chips and interposers.
また、上述したCOS方式、COS方式又はCOW方式における実装で、一層毎の積層ではなく多段の半導体チップの一括積層を行う場合には、量産性という観点では好ましいものの、一括積層時の半導体チップ間に塗布又は貼り付けたアンダーフィル材は、熱圧着ボンダーによる加熱圧着の際に溶融して平面方向に流れ出ることとなる。このため、アンダーフィル材のはみ出しがおこり、また、熱圧着ボンダーからの熱の伝達の影響により、水平方向の半導体チップに位置ずれが生じたり、アンダーフィル材内にボイドが発生するといった影響を及ぼすこととなるため、水平方向の半導体チップ間距離W1をある程度確保する必要がある。 In the above-described COS method, COS method, or COW method, in the case of collectively stacking multiple semiconductor chips instead of stacking each layer, it is preferable from the viewpoint of mass production, but the gap between semiconductor chips during collective stacking is preferable. The underfill material applied or adhered to the surface melts and flows out in the planar direction during thermocompression bonding by a thermocompression bonder. As a result, the underfill material protrudes, and heat transfer from the thermocompression bonder causes misalignment of the semiconductor chip in the horizontal direction and voids in the underfill material. Therefore, it is necessary to secure the horizontal distance W1 between the semiconductor chips to some extent.
そこで、本発明は、積層半導体チップの生産性を向上させるとともに積層半導体チップの小型化を達成し、半導体チップ間の接続品質の安定化を両立できる積層半導体チップの製造方法及び中間基板を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a method for manufacturing laminated semiconductor chips and an intermediate substrate capable of improving the productivity of laminated semiconductor chips, miniaturizing the laminated semiconductor chips, and stabilizing the connection quality between the semiconductor chips. for the purpose.
上述した課題を解決するために、本発明に係る積層半導体チップの製造方法は、配線板に複数の半導体チップが積層されてなる積層半導体チップの製造方法であって、母体配線板上で、複数の半導体チップを水平方向に離間させて配置するとともに、第1の熱硬化性接着剤フィルムを介して母体配線板上に複数の半導体チップを積層する第1の積層工程と、複数の半導体チップを一括して加熱加圧し、母体配線板を基準として第1の半導体チップ層を形成する第1の熱圧着工程と、第1の半導体チップ層上で、他の複数の半導体チップを水平方向に離間させて配置するとともに、第2の熱硬化性接着剤フィルムを介して第1の半導体チップ層上に他の複数の半導体チップを積層する第2の積層工程と、他の複数の半導体チップを一括して加熱加圧し、母体配線板を基準として第2の半導体チップ層を形成する第2の熱圧着工程と、第2の積層工程及び第2の熱圧着工程を所望の回数、繰り返して母体配線板を基準として複数の半導体チップ層を形成した後、母体配線板から個々の積層半導体チップを切り出すダイシング工程とを有し、前記各熱硬化性接着剤フィルムは、膜形成樹脂と、アクリル樹脂と、有機過酸化物と、エポキシ樹脂と、酸無水物とを有し、前記第2の積層工程では、前記第2の熱硬化性接着剤フィルムを前記第1の半導体チップ層上にラミネートし、前記第1の半導体チップ層における水平方向に離間した半導体チップ間を前記第2の熱硬化性接着剤フィルムで充填し、前記ダイシング工程において、前記各半導体チップ層における水平方向に離間した半導体チップ間を充填する前記各熱硬化性接着剤フィルムを垂直に切断することで個々の積層半導体チップを切り出すものである。 In order to solve the above-described problems, a method for manufacturing a laminated semiconductor chip according to the present invention is a method for manufacturing a laminated semiconductor chip in which a plurality of semiconductor chips are laminated on a wiring board. a first stacking step of arranging the semiconductor chips in the horizontal direction and stacking the plurality of semiconductor chips on the mother wiring board via the first thermosetting adhesive film; A first thermocompression bonding step of collectively applying heat and pressure to form a first semiconductor chip layer with the base wiring board as a reference, and horizontally separating a plurality of other semiconductor chips on the first semiconductor chip layer. a second stacking step of stacking a plurality of other semiconductor chips on the first semiconductor chip layer via a second thermosetting adhesive film, and stacking a plurality of other semiconductor chips together; A second thermocompression bonding step of forming a second semiconductor chip layer with the base wiring board as a reference, and the second stacking step and the second thermocompression bonding step are repeated a desired number of times to form the base wiring. a dicing step of forming a plurality of semiconductor chip layers on the basis of the board, and then cutting out individual laminated semiconductor chips from the mother wiring board; , an organic peroxide, an epoxy resin, and an acid anhydride, and in the second lamination step, the second thermosetting adhesive film is laminated on the first semiconductor chip layer, Between the horizontally spaced semiconductor chips in the first semiconductor chip layer is filled with the second thermosetting adhesive film, and in the dicing step, between the horizontally spaced semiconductor chips in each of the semiconductor chip layers By vertically cutting each thermosetting adhesive film filled with , individual laminated semiconductor chips are cut out .
本発明にかかる積層半導体チップの製造方法によれば、半導体チップを積層して積層半導体チップの生産性を向上させるとともに積層半導体チップの小型化を達成することができ、各半導体チップ間の接続品質の安定化を両立することができる。 According to the method for manufacturing a laminated semiconductor chip according to the present invention, by laminating semiconductor chips, productivity of the laminated semiconductor chip can be improved, miniaturization of the laminated semiconductor chip can be achieved, and connection quality between the semiconductor chips can be achieved. can be stabilized.
また、本発明にかかる中間基板は、中間基板からより多くの積層半導体チップを切り出すことができるため積層半導体チップの生産性を向上させるとともに積層半導体チップの小型化を達成することができ、各半導体チップ間の接続品質の安定化を両立することができる。 Further, the intermediate substrate according to the present invention can cut out a larger number of laminated semiconductor chips from the intermediate substrate. It is possible to achieve both stabilization of connection quality between chips.
以下、本発明が適用された積層半導体チップの製造方法及び中間基板について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。 Hereinafter, a method for manufacturing a laminated semiconductor chip and an intermediate substrate to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the following embodiments, and of course various modifications are possible without departing from the gist of the present invention. Also, the drawings are schematic, and the ratio of each dimension may differ from the actual one. Specific dimensions and the like should be determined with reference to the following description. In addition, it goes without saying that there are portions with different dimensional relationships and ratios between the drawings.
以下、本発明の実施の形態について、下記順序にて詳細に説明する。
1.積層半導体チップ
2.中間基板
3.半導体チップの配置
4.熱硬化性接着フィルム
5.積層半導体チップの製造方法
6.実施例
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail in the following order.
1. Laminated semiconductor chip2.
<1.積層半導体チップ>
図1に示すように、中間基板40は、半導体チップ5を積層した積層半導体チップ1を製造する途中工程における基板であり、中間基板40から積層半導体チップ1を切り出すことにより積層半導体チップ1を製造することができる。中間基板40から個々の積層半導体チップ1を切り出す工程については積層半導体チップの製造方法の説明で詳述するため、まず中間基板40の構造について詳細に説明する。
<1. Laminated Semiconductor Chip>
As shown in FIG. 1, the
<2.中間基板>
具体的に、中間基板40は、インターポーザ(以下では、母体配線板とも記述する。)10に、第1の熱硬化性接着剤フィルム31を介して複数の半導体チップ5を、インターポーザ10の主面10aの水平方向に離間して配置した第1の半導体チップ層41と、第1の半導体チップ層41の複数の半導体チップ5上に、第2の熱硬化性接着剤フィルム32を介して他の複数の半導体チップ5を、第1の半導体チップ層41上で水平方向に離間して配置した第2の半導体チップ層42と、第2の半導体チップ層42の複数の半導体チップ5上に、第3の熱硬化性接着剤フィルム33を介して他の複数の半導体チップ5を、第2の半導体チップ層42上で水平方向に離間して配置した第3の半導体チップ層43とを備え、積層された各熱硬化性接着剤フィルム31,32,33が、各半導体チップ層41,42,43における水平方向に離間した半導体チップ5間を充填するように構成されている。
<2. Intermediate substrate>
Specifically, the
半導体チップ5は、シリコンなどの半導体表面に集積回路が形成され、上部電極8とバンプと呼ばれる接続用のハンダ6付き下部電極7とを有する。ハンダ6付き下部電極7は、銅などからなる電極上にハンダを接合したものであり、電極の厚みとハンダの厚みとを合計した厚みを有する。上部電極8は、銅などからなる電極であるが、ハンダ6は設けられておらず、他の半導体チップ5のハンダ6付き下部電極7とハンダ6を介して接続される。なお、積層する最上層に配置される半導体チップ5は、必ずしも上部電極8を有する必要はない。
The semiconductor chip 5 has an integrated circuit formed on the surface of a semiconductor such as silicon, and has an
ハンダ6としては、Sn-37Pb共晶ハンダ(融点183℃)、Sn-Biハンダ(融点139℃)、Sn-3.5Ag(融点221℃)、Sn-3.0Ag-0.5Cu(融点217℃)、Sn-5.0Sb(融点240℃)などを用いることができる。
As the
インターポーザ10は、例えばリジット基板、フレキシブル基板などの基材に回路が形成された回路基板であり、半導体チップ5が積層される母体となる母体配線板となる。また、インターポーザ10は、半導体チップ5が搭載される実装部に、半導体チップ5のハンダ6付き下部電極7と対向する位置に所定の厚みを有する対向電極11が形成されている。
The
第1~第3の熱硬化性接着剤フィルム31,32,33は、膜形成樹脂と、エポキシ樹脂と、酸無水物と、アクリル樹脂と、有機過酸化物とを含有する接着剤層である。
The first to third thermosetting
中間基板40は、必要な数だけ、熱硬化性接着剤フィルム及び半導体チップを交互に繰り返して積層した半導体チップ層を複数層備えるように構成されている。なお、図1においては、第1~第3の半導体チップ層41,42,43による三層までの積層構造を示しているが、これに限定されるものではないことは言うまでもない。
The
<3.半導体チップの配置>
半導体チップ5は、図1に示すように、第1~第3の半導体チップ層41,42,43のそれぞれの層において、水平方向に所定の間隔W2だけ離間した状態で複数設けられている。複数の半導体チップ5は、互いに離間する空間を上下の第1~第3の熱硬化性接着剤フィルム31,32,33によって充填されており、下部電極7及び上部電極8等の端子部以外については上下方向に電気的、機械的に隔離されている。また、複数の半導体チップ5は、互いに水平方向離間する空間を上下の第1~3の熱硬化性接着剤フィルム31,32,33によって充填されており、水平方向においても電気的、機械的に隔離されている。
<3. Arrangement of Semiconductor Chip>
As shown in FIG. 1, a plurality of semiconductor chips 5 are provided in each of the first to third semiconductor chip layers 41, 42, and 43 with a predetermined interval W2 in the horizontal direction. Spaces separated from each other in the plurality of semiconductor chips 5 are filled with upper and lower first to third thermosetting
間隔W2は、図17に示したW1と比較して狭くすることが可能である。本実施の形態では、間隔W2で示す部分をアンダーフィル材である第1~第3の熱硬化性接着剤フィルム31,32,33で充填しているため、アンダーフィル材のはみだしを考慮する必要がなく、アンダーフィル材をせき止めるダム構造を設ける必要がないためである。また、本実施の形態では、間隔W2で示す部分をアンダーフィル材である第1~第3の熱硬化性接着剤フィルム31,32,33で充填しているため、水平方向(2次元方向)に半導体チップ5がずれてしまうことを抑止し、また、アンダーフィル材内にボイドが発生することを抑止することができる。
The interval W2 can be made narrower than W1 shown in FIG. In the present embodiment, since the portion indicated by the interval W2 is filled with the first to third thermosetting
なお、半導体チップ5は、後述の半導体装置の製造方法でも説明するが、インターポーザ10上において平面視をした場合に矩形平板状の構造を有しており、インターポーザ10の主面10a上で水平方向に格子状に複数並べて設けられている。すなわち、半導体チップ5は、インターポーザ10の実装部の水平方向(2次元方向)の集積度を高くするよう格子状に敷き詰められている。
The semiconductor chip 5 has a rectangular plate-like structure when viewed from the top of the
また、半導体チップ5は、第1~第3の熱硬化性接着剤フィルム31,32,33及び半導体チップ5を交互に積層し、インターポーザ10の実装部の垂直方向(3次元方向)の集積度も高くするように配置されている。
In addition, the semiconductor chip 5 is formed by alternately laminating the first to third thermosetting
なお、図1において、半導体チップ5は、水平方向(2次元方向)に2つ並べて配置した断面図として説明するが、インターポーザ10の実装部の面積が許す限り、水平方向(2次元方向)への配置数をより高めるようにすることが好ましいことは言うまでもない。 In FIG. 1, two semiconductor chips 5 are arranged side by side in the horizontal direction (two-dimensional direction) in a cross-sectional view. Needless to say, it is preferable to increase the number of arrangement of .
ここで、図1に示すように、最下層となる第1の半導体チップ層41を構成する半導体チップ5は、半導体チップ5a1、半導体チップ5a2…と表記する。中間層となる第2の半導体チップ層42を構成する半導体チップ5は、半導体チップ5b1、半導体チップ5b2…と表記する。最上層となる第3の半導体チップ層43を構成する半導体チップ5は、半導体チップ5c1、半導体チップ5c2…と表記する。また、以降の図面においても同様に表記するものとする。
Here, as shown in FIG. 1, the semiconductor chips 5 forming the first
また、中間基板40は、インターポーザ10側から半導体チップ5a1,5b1,5c1の順に、また、インターポーザ10側から半導体チップ5a2,5b2,5c2の順に、垂直方向(3次元方向)に積層された半導体積層構造体を形成し、この半導体積層構造体が水平方向(2次元方向)に2個以上配列されている。
In addition, the
なお、半導体チップ層としては、4層以上積層することが可能である。本実施例では、説明の簡略化のため3層積層構造として説明を行うが、積層回数は第2の半導体チップ層42から上層へ積層する回数を適宜設定することで所望の層まで積層することが可能であるが、符号を伏しての説明は省略する。
It should be noted that four or more semiconductor chip layers can be stacked. In the present embodiment, a three-layer laminated structure is described for the sake of simplification of explanation, but the number of times of lamination can be set appropriately to stack up to a desired layer from the second
第1の半導体チップ層41を構成する半導体チップ5a1,5b1は、それぞれ、下面に下部電極7と上面に上部電極8を有し、下部電極7には接続材としてハンダ6が設けられている。第2の半導体チップ層42を構成する半導体チップ5a2,5b2は、それぞれ、下面に下部電極7と上面に上部電極8を有し、下部電極7には接続材としてハンダ6が設けられている。第3の半導体チップ層43を構成する半導体チップ5c1,5c2は、下面に下部電極7を有し、下部電極7には接続材としてハンダ6が設けられている。
The semiconductor chips 5a1 and 5b1 forming the first
ここで、第3の半導体チップ層43を構成する半導体チップ5c1,5c2には、上部電極8を設けていない。これは、後述する一括圧着等における熱圧着ボンダーによる圧着時の圧力を半導体チップ5c1,5c2の上面、すなわち上部電極8を設けた場合の半導体チップよりも広い面積で受けるようにするための構成である。すなわち、上部電極8の無い半導体チップ5c1,5c2の上面は平坦面であるから押圧時の圧力の分散ができ、また熱伝導が均一化されるため、適切な加熱圧着をすることができる。
Here, the semiconductor chips 5c1 and 5c2 forming the third
また、最上層となる第3の半導体チップ層43を構成する半導体チップ5c1,5c2上には、半導体チップが積層されることはないため、上部電極8で電気的な接続をする必要はない。従って機能的にも上部電極8を設ける必要はないことから、構造を簡素化する観点においても上部電極8を省略することが好ましいと言える。
Since no semiconductor chips are stacked on the semiconductor chips 5c1 and 5c2 forming the third
上述した中間基板40は、図2に示すように、第1~第3の熱硬化性接着剤フィルム31,32,33部分のうち、第1~第3の半導体チップ層41,42,43の複数の半導体チップ5a1,5a2間,半導体チップ5b1,5b2間,半導体チップ5a1,5b1間を充填する部分を、ダイシングカッター60によって裁断されることで、個々の積層半導体チップ1を分離することができる。
As shown in FIG. 2, the above-described
ここで、積層半導体チップ1は、インターポーザ10上に複数積層された半導体チップ5からなる半導体積層構造を有するものであり、いわゆる3次元実装半導体である。
Here, the
<4.熱硬化性接着剤フィルム>
第1の熱硬化性接着剤フィルム31は、ハンダ6付き下部電極7が形成された半導体チップ5a1,5a2を、ハンダ6付き下部電極7と対向するインターポーザ10の対向電極11に搭載する前に、インターポーザ10の対向電極11側にあらかじめ貼り合わされる単一のシートである。
<4. Thermosetting adhesive film>
The first
また、第2の熱硬化性接着剤フィルム32は、ハンダ6付き下部電極7が形成された半導体チップ5b1,5b2を、上部に上部電極8が形成された最下層の半導体チップ5a1,5a2に搭載する前に、半導体チップ5a1,5a2の上部にあらかじめ貼り合わされる単一のシートである。
In addition, the second thermosetting
更に、第3の熱硬化性接着剤フィルム33は、ハンダ6付き下部電極7が形成された半導体チップ5c1,5c2を、上部に上部電極8が形成された中間層の半導体チップ5b1,5b2に搭載する前に、半導体チップ5b1,5b2の上部にあらかじめ貼り合わされる単一のシートである。
Further, the third thermosetting
なお、上述では、第1~第3の熱硬化性接着剤フィルム31,32,33は、それぞれインターポーザ10の対向電極11、各半導体チップ5の上部電極8側に張り合わせるように説明したが、各半導体チップ5の下部電極7側にあらかじめ張り合わせて、積層するようしてもよい。
In the above description, the first to third thermosetting
しかしながら、積層順序として下層から順に重ねていく方が製造容易の観点で好ましいと言える。また、硬化前の熱硬化性接着剤フィルムは、柔らかいため、熱硬化性接着剤フィルムに半導体チップを先に積層することは製造上困難を伴う。従って、この観点においても、積層順に下層から順に重ねていく方が好ましいと言える。 However, it can be said that it is preferable to stack the layers from the lower layer as the stacking order from the viewpoint of ease of manufacture. Moreover, since the thermosetting adhesive film before curing is soft, it is difficult to laminate the semiconductor chip on the thermosetting adhesive film first in terms of manufacturing. Therefore, also from this point of view, it can be said that it is preferable to sequentially stack layers from the bottom in the stacking order.
なお、この場合に、第1~第3の熱硬化性接着剤フィルム31,32,33は、それぞれ、半導体チップ5a1,5a2、半導体チップ5b1,5b2、半導体チップ5c1,5c2にあらかじめ張り合わせて第1~第3の半導体チップ層41,42,43を形成することとなる。
In this case, the first to third thermosetting
ここで、熱硬化性接着剤フィルムの組成について詳細に説明する。膜形成樹脂は、平均分子量が10000以上の高分子量樹脂に相当し、フィルム形成性の観点から、10000~100000程度の平均分子量であることが好ましい。膜形成樹脂としては、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリルゴム等の種々の樹脂を用いることができる。これらの膜形成樹脂は、1種を単独で用いても、2種類以上を組み合わせて用いても良い。これらの中でも、本実施の形態では、膜形成状態、接続信頼性等の観点からフェノキシ樹脂が好適に用いられる。 The composition of the thermosetting adhesive film will now be described in detail. The film-forming resin corresponds to a high-molecular-weight resin having an average molecular weight of 10,000 or more, and preferably has an average molecular weight of about 10,000 to 100,000 from the viewpoint of film-forming properties. Various resins such as phenoxy resin, epoxy resin, modified epoxy resin, urethane resin, and acrylic rubber can be used as the film-forming resin. These film-forming resins may be used singly or in combination of two or more. Among these resins, phenoxy resin is preferably used in the present embodiment from the viewpoint of film formation state, connection reliability, and the like.
エポキシ樹脂としては、例えば、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、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、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、スピロ環型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、テルペン型エポキシ樹脂、テトラブロムビスフェノールA型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、α-ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂などを挙げることができる。これらのエポキシ樹脂は、1種を単独で用いても、2種類以上を組み合わせて用いても良い。これらの中でも、本実施の形態では、高接着性、耐熱性の点から、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂を用いることが好ましい。 Examples of epoxy resins include dicyclopentadiene type epoxy resins, glycidyl ether type epoxy resins, glycidylamine type epoxy resins, bisphenol A type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, bisphenol S type epoxy resins, spirocyclic epoxy resins, Naphthalene type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, terpene type epoxy resin, tetrabromobisphenol A type epoxy resin, cresol novolak type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, α-naphthol novolak type epoxy resin, brominated phenol novolac type epoxy resin etc. can be mentioned. These epoxy resins may be used singly or in combination of two or more. Among these, in the present embodiment, it is preferable to use a dicyclopentadiene type epoxy resin from the viewpoint of high adhesiveness and heat resistance.
酸無水物は、ハンダ表面の酸化膜を除去するフラックス機能を有するため、優れた接続信頼性を得ることができる。酸無水物としては、例えばテトラプロペニル無水コハク酸、ドデセニル無水コハク酸などの脂肪族酸無水物、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸などの脂環式酸無水物、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸などの芳香族酸無水物などを挙げることができる。これらのエポキシ硬化剤は、1種を単独で用いても、2種類以上を組み合わせて用いても良い。これらのエポキシ硬化剤の中でもこれらのうちハンダ接続性の点から、脂肪族酸無水物を用いることが好ましい。 The acid anhydride has a flux function of removing the oxide film on the surface of the solder, so excellent connection reliability can be obtained. Examples of acid anhydrides include aliphatic acid anhydrides such as tetrapropenyl succinic anhydride and dodecenyl succinic anhydride; alicyclic acid anhydrides such as hexahydrophthalic anhydride and methyltetrahydrophthalic anhydride; Aromatic acid anhydrides such as mellitic acid and pyromellitic anhydride can be used. These epoxy curing agents may be used alone or in combination of two or more. Among these epoxy curing agents, it is preferable to use an aliphatic acid anhydride from the viewpoint of solderability.
また、硬化促進剤を添加することが好ましい。硬化促進剤の具体例としては、2-メチルイミダゾール、2-エチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾールなどのイミダゾ-ル類、1,8-ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン-7塩(DBU塩)、2-(ジメチルアミノメチル)フェノールなどの第3級アミン類、トリフェニルホスフィンなどのホスフィン類、オクチル酸スズなどの金属化合物などが挙げられる。 Moreover, it is preferable to add a curing accelerator. Specific examples of curing accelerators include imidazoles such as 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, and 1,8-diazabicyclo(5,4,0)undecene-7 salt. (DBU salt), tertiary amines such as 2-(dimethylaminomethyl)phenol, phosphines such as triphenylphosphine, and metal compounds such as tin octylate.
アクリル樹脂としては、単官能(メタ)アクリレート、2官能以上の(メタ)アクリレートを使用可能である。単官能(メタ)アクリレートとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレート、i-プロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。2官能以上の(メタ)アクリレートとしては、ビスフェノールF―EO変性ジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールA―EO変性ジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンPO変性(メタ)アクリレート、多官能ウレタン(メタ)アクリレート等を挙げることができる。これらのアクリル樹脂は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、本実施の形態では、2官能(メタ)アクリレートが好適に用いられる。 Monofunctional (meth)acrylates and bifunctional (meth)acrylates can be used as acrylic resins. Monofunctional (meth)acrylates include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, n-propyl (meth)acrylate, i-propyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate and the like. Bifunctional or higher (meth)acrylates include bisphenol F-EO-modified di(meth)acrylate, bisphenol A-EO-modified di(meth)acrylate, trimethylolpropane PO-modified (meth)acrylate, polyfunctional urethane (meth)acrylate. etc. can be mentioned. These acrylic resins may be used alone or in combination of two or more. Among these, bifunctional (meth)acrylates are preferably used in the present embodiment.
有機過酸化物としては、例えば、パーオキシエステル、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート等を挙げることができる。これらの有機過酸化物は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、本実施の形態では、パーオキシエステルが好適に用いられる。 Examples of organic peroxides include peroxyesters, peroxyketals, hydroperoxides, dialkyl peroxides, diacyl peroxides, and peroxydicarbonates. These organic peroxides may be used alone or in combination of two or more. Among these, peroxyester is preferably used in the present embodiment.
また、その他の添加組成物として、無機フィラーを含有することが好ましい。無機フィラーを含有することにより、圧着時における樹脂層の流動性を調整することができる。無機フィラーとしては、シリカ、タルク、酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム等を用いることができる。 Moreover, it is preferable to contain an inorganic filler as another additive composition. By containing the inorganic filler, it is possible to adjust the fluidity of the resin layer during pressure bonding. As inorganic fillers, silica, talc, titanium oxide, calcium carbonate, magnesium oxide and the like can be used.
さらに、必要に応じて、エポキシ系、アミノ系、メルカプト・スルフィド系、ウレイド系などのシランカップリング剤を添加してもよい。 Furthermore, if necessary, a silane coupling agent such as epoxy, amino, mercapto-sulfide, or ureide may be added.
このように硬化反応の比較的遅いエポキシ系と、硬化反応の比較的速いアクリル系とを併用することにより、異なる昇温温度条件で測定したときの最低溶融粘度到達温度の変化を小さくすることが可能となり、広い実装マージンを実現することができる。 In this way, by using an epoxy system with a relatively slow curing reaction and an acrylic system with a relatively fast curing reaction together, it is possible to reduce the change in the temperature at which the minimum melt viscosity is reached when measured under different temperature elevation conditions. It becomes possible, and a wide mounting margin can be realized.
具体的には、5℃/min以上50℃/min以下の昇温速度条件で溶融粘度を測定したときの最低溶融粘度到達温度が80℃以上150℃以下であり、最低溶融粘度が10000(Pa・s)以下である。これにより、熱圧着時の温度プロファイルを厳密にコントロールしなくても、ボイドレス実装及び良好なハンダ接合性を実現することができる。 Specifically, when the melt viscosity is measured at a temperature increase rate of 5 ° C./min or more and 50 ° C./min or less, the minimum melt viscosity reaching temperature is 80 ° C. or more and 150 ° C. or less, and the minimum melt viscosity is 10000 (Pa s) below. As a result, voidless mounting and good solderability can be achieved without strictly controlling the temperature profile during thermocompression bonding.
また、最低溶融粘度は、1000(Pa・s)以上2000(Pa・s)以下であることが好ましい。これにより、熱圧着時のボイドの発生を抑制することができる。 Also, the minimum melt viscosity is preferably 1000 (Pa·s) or more and 2000 (Pa·s) or less. This can suppress the generation of voids during thermocompression bonding.
また、アクリル樹脂と有機過酸化物との合計質量と、エポキシ樹脂と酸無水物との合計質量との比は、9:1~4:6であることが好ましく、8:2~6:4であることがより好ましい。これにより、後述する積層半導体チップの製造方法において、ボイドレス実装及び良好なハンダ接合性を実現する熱硬化性接着剤フィルムを得ることができる。 Also, the ratio of the total weight of the acrylic resin and the organic peroxide to the total weight of the epoxy resin and the acid anhydride is preferably 9:1 to 4:6, more preferably 8:2 to 6:4. is more preferable. As a result, it is possible to obtain a thermosetting adhesive film that achieves voidless mounting and good solderability in the method of manufacturing a laminated semiconductor chip, which will be described later.
次に、前述した熱硬化性接着剤フィルムが膜状に形成された先供給型アンダーフィルフィルムの製造方法について説明する。先ず、膜形成樹脂と、エポキシ樹脂と、酸無水物と、アクリル樹脂と、有機過酸化物とを含有する接着剤組成物を溶剤に溶解させる。溶剤としては、トルエン、酢酸エチルなど、又はこれらの混合溶剤を用いることができる。樹脂組成物を調整後、バーコーター、塗布装置などを用いて剥離基材上に塗布する。 Next, a method for manufacturing a pre-supply type underfill film in which the thermosetting adhesive film described above is formed into a film will be described. First, an adhesive composition containing a film-forming resin, an epoxy resin, an acid anhydride, an acrylic resin, and an organic peroxide is dissolved in a solvent. As the solvent, toluene, ethyl acetate, etc., or a mixed solvent thereof can be used. After preparing the resin composition, it is applied onto a release substrate using a bar coater, a coating device, or the like.
剥離基材は、例えば、シリコーンなどの剥離剤をPET(Poly Ethylene Terephthalate)、OPP(Oriented Polypropylene)、PMP(Poly-4-methylpentene-1)、PTFE(Polytetrafluoroethylene)などに塗布した積層構造からなり、組成物の乾燥を防ぐとともに、組成物の形状を維持するものである。 The release base material has, for example, a laminated structure in which a release agent such as silicone is applied to PET (Poly Ethylene Terephthalate), OPP (Oriented Polypropylene), PMP (Poly-4-methylpentene-1), PTFE (Polytetrafluoroethylene), etc. It prevents the composition from drying and maintains the shape of the composition.
次に、剥離基材上に塗布された樹脂組成物を熱オーブン、加熱乾燥装置などにより乾燥させる。これにより、所定の厚さの先供給型アンダーフィルフィルムを得ることができる。 Next, the resin composition applied on the release base material is dried using a heat oven, a heat drying device, or the like. Thereby, a pre-supply type underfill film having a predetermined thickness can be obtained.
<5.積層半導体チップの製造方法>
前述した先供給型アンダーフィル材を用いた半導体装置の製造方法について図3乃至図9を用いて簡単に説明する。
<5. Manufacturing Method of Laminated Semiconductor Chip>
A method of manufacturing a semiconductor device using the pre-supply type underfill material described above will be briefly described with reference to FIGS.
図3は、搭載前の半導体チップ5a1,5a2とインターポーザ10を模式的に示す断面図であり、図4は、インターポーザ10に半導体チップ5a1,5a2を搭載して熱圧着を行う状態を模式的に示す断面図であり、図5は、熱圧着後の半導体チップ5a1,5a2に第2の熱硬化性接着剤フィルム32を貼り付け、半導体チップ5b1,5b2を搭載する状態を模式的に示す断面図であり、図6は、半導体チップ5b1,5b2を搭載して熱圧着を行う状態を模式的に示す断面図であり、図7は、熱圧着後の半導体チップ5b1,5b2に第3の熱硬化性接着剤フィルム33を貼り付け、半導体チップ5c1,5c2を搭載する状態を模式的に示す断面図であり、図8は、半導体チップ5c1,5c2を搭載して熱圧着を行う状態を模式的に示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the semiconductor chips 5a1 and 5a2 before mounting and the
図3に示すように、本実施の形態における第1の熱硬化性接着剤フィルム31は、インターポーザ10の対向電極11が形成された上面10a側に予め貼り合わされる。
As shown in FIG. 3, the first
すなわち、インターポーザ10の対向電極11を覆うように単一のシート状の第1の熱硬化性接着剤フィルム31によって接着層が形成される。
That is, an adhesive layer is formed by a single sheet-like first
次に、半導体チップ5a1,5a2のハンダ6付き下部電極7と、インターポーザ10の対向電極11とが一致するように、半導体チップ5a1,5a2が第1の熱硬化性接着剤フィルム31上に位置決めされて設置される。
Next, the semiconductor chips 5a1 and 5a2 are positioned on the first
次に、図4に示すように、半導体チップ5a1,5a2の上部電極8を熱圧着ボンダー20のヘッドによって一括して加熱しながら押圧し、半導体チップ5a1,5a2の下部電極7の先端に設けられたハンダ6をインターポーザ10の対向電極11に押し付ける。第1の熱硬化性接着剤フィルム31が熱圧着により硬化し、半導体チップ5a1,5a2の下部電極7と、下部電極7と対向するインターポーザ10の対向電極11がハンダ6を介して接合される。これにより、半導体チップ5a1,5a2は、それぞれインターポーザ10上に固定される。
Next, as shown in FIG. 4, the
次に、図5に示すように、第2の熱硬化性接着剤フィルム32は、半導体チップ5a1,5a2の上部電極8が形成された側に予め貼り合わされる。
Next, as shown in FIG. 5, the second thermosetting
次に、半導体チップ5b1,5b2のハンダ6付き下部電極7と、半導体チップ5a1,5a2の上部電極8とが一致するように、半導体チップ5b1,5b2が第2の熱硬化性接着剤フィルム32上に位置決めされて設置される。
Next, the semiconductor chips 5b1 and 5b2 are placed on the second thermosetting
次に、図6に示すように、半導体チップ5b1,5b2の上部電極8を熱圧着ボンダー20のヘッドによって一括して加熱しながら押圧し、半導体チップ5b1,5b2の下部電極7の先端に設けられたハンダ6を半導体チップ5a1,5a2の上部電極8に押し付ける。第2の熱硬化性接着剤フィルム32が熱圧着により硬化し、半導体チップ5b1,5b2の下部電極7と、下部電極7と対向する半導体チップ5a1,5a2の上部電極8がハンダ6を介して接合される。これにより、半導体チップ5b1,5b2は、それぞれ半導体チップ5a1,5a2上に固定される。
Next, as shown in FIG. 6, the
次に、図7に示すように、第3の熱硬化性接着剤フィルム33は、半導体チップ5b1,5b2の上部電極8が形成された側に予め貼り合わされる。
Next, as shown in FIG. 7, a third thermosetting
次に、半導体チップ5c1,5c2のハンダ6付き下部電極7と、半導体チップ5b1,5b2の上部電極8とが一致するように、半導体チップ5c1,5c2が第3の熱硬化性接着剤フィルム33上に位置決めされて設置される。
Next, the semiconductor chips 5c1 and 5c2 are placed on the third thermosetting
次に、図8に示すように、半導体チップ5c1,5c2の上部を熱圧着ボンダー20のヘッドによって一括して加熱しながら押圧し、半導体チップ5c1,5c2の下部電極7の先端に設けられたハンダ6を半導体チップ5b1,5b2の上部電極8に押し付ける。第3の熱硬化性接着剤フィルム33が熱圧着により硬化し、半導体チップ5c1,5c2の下部電極7と、下部電極7と対向する半導体チップ5b1,5b2の上部電極8がハンダ6を介して接合される。これにより、半導体チップ5c1,5c2は、半導体チップ5b1,5b2上に固定される。
Next, as shown in FIG. 8, the upper portions of the semiconductor chips 5c1 and 5c2 are collectively heated and pressed by the head of the
以上のように中間基板40を形成し、図9に示すように、余剰の各熱硬化性接着剤フィルム31,32,33部分A,B,Cをダイシングカッター60でダイシングすることで、積層半導体チップ1が切りだされる。
After forming the
図10は、本実施の形態における積層半導体チップの製造方法を示すフローチャートである。図10に示すように、本実施の形態における積層半導体チップの製造方法は、インターポーザ10上に第1の熱硬化性接着剤フィルム31を貼り付ける第1の貼付工程S1と、複数の半導体チップ5a1,5a2を第1の熱硬化性接着剤フィルム31に搭載する第1の搭載工程S2と、複数の半導体チップ5a1,5a2を熱圧着する第1の熱圧着工程S3と、複数の半導体チップ5a1,5a2上に第2の熱硬化性接着剤フィルム32を貼り付ける第2の貼付工程S4と、複数の半導体チップ5b1,5b2を第2の熱硬化性接着剤フィルム32に搭載する第2の搭載工程S5と、複数の半導体チップ5b1,5b2を熱圧着する第2の熱圧着工程S6とを有し、積層が終わったか否かを判断する工程S7と、積層が完了していない場合には、更に第nの貼付工程S4と、第nの搭載工程S5と、第nの熱圧着工程S6を繰り返し、積層が完了した後、積層半導体チップ1を切り出すダイシング工程S8とを有する。
FIG. 10 is a flow chart showing a method of manufacturing a laminated semiconductor chip according to this embodiment. As shown in FIG. 10, the method of manufacturing a laminated semiconductor chip according to the present embodiment includes a first attaching step S1 of attaching a first
ここで、nは2以上の整数であり、本実施の形態では3層まで積層したものであるため工程S4~S6を2回繰り返す。少なくとも、貼付工程、搭載工程、圧着工程は2回以上繰り返されて積層構造体を形成する。インターポーザ10上の垂直方向(3次元方向)の集積密度を必要に応じて積層回数を適宜調整可能であることは言うまでもない。
Here, n is an integer of 2 or more, and in this embodiment, up to three layers are laminated, so steps S4 to S6 are repeated twice. At least, the sticking process, the mounting process, and the pressure bonding process are repeated two or more times to form a laminated structure. Needless to say, the number of times of stacking can be appropriately adjusted according to the integration density in the vertical direction (three-dimensional direction) on the
図11は、インターポーザ10上にアンダーフィルフィルム2を貼り付ける工程を模式的に示す斜視図である。ここで、アンダーフィルフィルム2は、第1~第3の熱硬化性接着剤フィルム31,32,33の元となるロール状のフィルム材であり、第1~第3の熱硬化性接着剤フィルム31,32,33は、必要に応じた量だけアンダーフィルフィルム2のロールから巻きだされて切り出される。
FIG. 11 is a perspective view schematically showing the process of attaching the
図11に示すように、第1の熱硬化性接着剤フィルム31の貼付工程S1では、インターポーザ10の直径よりも大きな直径を有するリング状又は枠状のフレームを有する治具3によりインターポーザ10を固定し、インターポーザ10上にアンダーフィルフィルム2のロールから巻きだされる第1の熱硬化性接着剤フィルム31を貼り付ける。なお、アンダーフィルフィルム2の裁断工程は図示していないが、適宜の手法を用いて第1の熱硬化性接着剤フィルム31を切り出すことができる。なお、以後では、第1~第3の熱硬化性接着剤フィルム31,32,33の切り出しについては詳述しないが、あらかじめ切り出しておいてもよいし、各工程毎に切り出すようにしてもよい。
As shown in FIG. 11, in the step S1 of attaching the first
第1の熱硬化性接着剤フィルム31は、インターポーザ10上に複数の半導体チップ5a1,5a2を搭載する際の接着剤として機能する。なお、インターポーザ10には多数のIC(Integrated Circuit)が作り込まれ、インターポーザ10の接着面には、図1に示すように、スクライブラインによって区分される複数の半導体チップ5a1,5a2毎に対向電極11が設けられている。
The first
次に、複数の半導体チップ5a1,5a2を第1の熱硬化性接着剤フィルム31に搭載する第1の搭載工程S2では、インターポーザ10上に対向電極11と下部電極7とが対向するように複数の半導体チップ5a1,5a2を搭載する。
Next, in a first mounting step S2 for mounting the plurality of semiconductor chips 5a1 and 5a2 on the first
次に、第1の熱圧着工程S3では、複数の半導体チップ5a1,5a2を熱圧着ボンダー20によって加熱押圧を行い、第1の熱硬化性接着剤フィルム31を硬化させて、インターポーザ10と複数の半導体チップ5a1,5a2が接着される。これにより、複数の半導体チップ5a1,5a2の下部電極7とインターポーザ10の対向電極11がハンダ6を介して電気的、機械的に接続される。
Next, in the first thermocompression bonding step S3, the plurality of semiconductor chips 5a1 and 5a2 are heat-pressed by the
次に、第2の熱硬化性接着剤フィルム32の第2の貼付工程S4では、インターポーザ10上に接着された複数の半導体チップ5a1,5a2上にアンダーフィルフィルム2から巻き出される第2の熱硬化性接着剤フィルム32を貼り付ける。第2の熱硬化性接着剤フィルム32は、複数の半導体チップ5a1,5a2上に複数の半導体チップ5b1,5b2を搭載する際の接着剤として機能する。
Next, in the second attaching step S4 of the second thermosetting
ここで、第1の熱硬化性接着剤フィルム31と第2の熱硬化性接着剤フィルム32は、複数の半導体チップ5a1,5a2間の空間を充填するように積層される。すなわち、複数の半導体チップ5a1,5a2間に空隙が残らないように第2の熱硬化性接着剤フィルム32を貼り付ける。ここで、複数の半導体チップ5a1,5a2間の空間を充填した第1の熱硬化性接着剤フィルム31の該当部を図中Aで示し、複数の半導体チップ5a1,5a2間の空間を充填した第2の熱硬化性接着剤フィルム32の該当部を図中Bで示す。
Here, the first
次に、複数の半導体チップ5b1,5b2を第2の熱硬化性接着剤フィルム32に搭載する第2の搭載工程S5では、複数の半導体チップ5a1,5a2上の上部電極8と複数の半導体チップ5b1,5b2の下部電極7とが対向するように複数の半導体チップ5b1,5b2を搭載する。
Next, in a second mounting step S5 for mounting the plurality of semiconductor chips 5b1 and 5b2 on the second thermosetting
次に、第2の熱圧着工程S6では、複数の半導体チップ5b1,5b2を熱圧着ボンダー20によって加熱押圧を行い、第2の熱硬化性接着剤フィルム32を硬化させて、複数の半導体チップ5a1,5a2と複数の半導体チップ5b1,5b2とが接着される。これにより、複数の半導体チップ5b1,5b2の下部電極7と複数の半導体チップ5a1,5a2の上部電極8がハンダ6を介して電気的、機械的に接続される。
Next, in a second thermocompression bonding step S6, the plurality of semiconductor chips 5b1 and 5b2 are heat-pressed by the
次に、第3の熱硬化性接着剤フィルム33の貼付工程S4では、複数の半導体チップ5a1,5a2上に接着された複数の半導体チップ5b1,5b2上にアンダーフィルフィルム2から巻き出される第3の熱硬化性接着剤フィルム33を貼り付ける。第3の熱硬化性接着剤フィルム33は、複数の半導体チップ5b1,5b2上に複数の半導体チップ5c1,5c2を搭載する際の接着剤として機能する。
Next, in the step S4 of attaching the third thermosetting
ここで、第2の熱硬化性接着剤フィルム32と第3の熱硬化性接着剤フィルム33は、複数の半導体チップ5b1,5b2間の空間を充填するように積層される。すなわち、複数の半導体チップ5b1,5b2間に空隙が残らないように第3の熱硬化性接着剤フィルム33を貼り付ける。ここで、複数の半導体チップ5b1,5b2間の空間を充填した第2の熱硬化性接着剤フィルム32の該当部を図中Bで示し、複数の半導体チップ5b1,5b2間の空間を充填した第3の熱硬化性接着剤フィルム33の該当部を図中Cで示す。
Here, the second thermosetting
次に、複数の半導体チップ5c1,5c2を第3の熱硬化性接着剤フィルム33に搭載する第3の搭載工程S5では、複数の半導体チップ5b1,5b2上の上部電極8と複数の半導体チップ5c1,5c2の下部電極7とが対向するように複数の半導体チップ5c1,5c2を搭載する。
Next, in a third mounting step S5 for mounting the plurality of semiconductor chips 5c1 and 5c2 on the third thermosetting
次に、第3の熱圧着工程S6では、複数の半導体チップ5c1,5c2を熱圧着ボンダー20によって加熱押圧を行い、第3の熱硬化性接着剤フィルム33を硬化させて、複数の半導体チップ5b1,5b2と複数の半導体チップ5c1,5c2が接着される。これにより、複数の半導体チップ5c1,5c2の下部電極7と複数の半導体チップ5b1,5b2の上部電極8がハンダ6を介して電気的、機械的に接続される。ここで、複数の半導体チップ5c1,5c2間の空間を充填した第3の熱硬化性接着剤フィルム33の該当部を図中Cで示す。
Next, in a third thermocompression bonding step S6, the plurality of semiconductor chips 5c1 and 5c2 are thermally pressed by the
更に、積層終了判断工程S7では積層終了の可否を判断することで、必要に応じて熱硬化性接着剤フィルムの貼付工程、複数の半導体チップの搭載工程、熱圧着工程を順次繰り返して多層化を図ることができる。以上の工程を経て、中間基板40が生成されることとなる。
Furthermore, in the lamination end judging step S7, by judging whether or not lamination is to be completed, lamination can be carried out by sequentially repeating the step of attaching a thermosetting adhesive film, the step of mounting a plurality of semiconductor chips, and the thermocompression bonding step as necessary. can be planned. Through the above steps, the
次に、中間基板40をダイシング工程S8においてダイシングし、図12に示すように、積層半導体チップを切り出す。図12は、中間基板40をダイシングする工程を模式的に示す斜視図である。ダイシング工程S8では、ダイシングカッター60をスクライブラインに沿って押圧して中間基板40を切削し、個々の積層半導体チップに分割する。ダイシングカッター60によりダイシングを行う箇所は、図5乃至図9に示すように、複数の半導体チップ間の第1~第3の熱硬化性接着剤フィルム31,32,33が充填された箇所A,B,Cとなる。
Next, the
図13は、積層半導体チップをピックアップする工程を模式的に示す斜視図である。図13に示すように、各熱硬化性接着剤フィルムにより接着された積層半導体チップ1は、ピックアップ機構20によって保持されてピックアップされる。
FIG. 13 is a perspective view schematically showing a process of picking up stacked semiconductor chips. As shown in FIG. 13, the
なお、第1の貼付工程S1及び第nの貼付工程S4の温度条件は、80℃以上150℃以下であることが好ましい。また、圧力条件は0.5MPa以下であることが好ましい。 In addition, it is preferable that the temperature conditions of 1st sticking process S1 and n-th sticking process S4 are 80 degreeC or more and 150 degrees C or less. Moreover, the pressure condition is preferably 0.5 MPa or less.
なお、第1の搭載工程S2及び第nの搭載工程S5の温度条件は、30℃以上155℃以下であることが好ましい。また、圧力条件は50N以下であることが好ましく、より好ましくは40N以下である。また、時間条件は0.1秒以上10秒以下であることが好ましく、より好ましくは0.1秒以上1.0秒以下である。これにより、ハンダ6付き下部電極7が溶融せずにインターポーザ10側の対向電極11と接する状態とすることができ、第1の熱硬化性接着剤フィルム31が完全硬化していない状態とすることができる。また、低い温度で固定するため、ボイドの発生を抑制し、半導体チップ5a1,5a2へのダメージを低減することができる。
In addition, the temperature conditions of the first mounting step S2 and the n-th mounting step S5 are preferably 30° C. or more and 155° C. or less. Also, the pressure condition is preferably 50N or less, more preferably 40N or less. Also, the time condition is preferably 0.1 seconds or more and 10 seconds or less, more preferably 0.1 seconds or more and 1.0 seconds or less. As a result, the
なお、第1の熱圧着工程S3及び第nの熱圧着工程S6では、例えば第1の温度から第2の温度まで所定の昇温速度で昇温させるボンディング条件で、ハンダ6付き下部電極7のハンダ6を溶融させて金属結合を形成させるとともに、第1の熱硬化性接着剤フィルム31を完全硬化させる。
In the first thermocompression bonding step S3 and the n-th thermocompression bonding step S6, for example, the
また、第1の熱圧着工程3において、熱圧着ボンダー20のヘッドは、半導体チップ5a1,5a2搭載後の第1の熱硬化性接着剤フィルム31の溶融開始温度まで樹脂の弾性率により一定の高さに保たれた後、昇温に伴う樹脂溶融により一気に下降し、ヘッドの最下点に達する。この最下点は、ヘッドの下降速度と樹脂の硬化速度との関係により決まる。樹脂硬化がさらに進行した後、樹脂とヘッドの熱膨張により徐々に上昇する。第nの熱圧着工程6においても同様とする。
Further, in the first
<6.実施例>
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例では、熱硬化性接着剤フィルムとして先供給型のアンダーフィルフィルムを作製し、5℃/min以上50℃/min以下の昇温速度条件で溶融粘度を測定した。
<6. Example>
Examples of the present invention will be described below. In this example, a pre-supply type underfill film was produced as a thermosetting adhesive film, and the melt viscosity was measured under the condition of a temperature increase rate of 5° C./min or more and 50° C./min or less.
そして、このアンダーフィルフィルムを用いてハンダ付き下部電極を有する下層の半導体チップと、これに対向する対向電極を有するインターポーザとを接続し、また、アンダーフィルフィルムを用いてハンダ付き下部電極を有する中層の半導体チップと、これに対向する上部電極を有する下層の半導体チップとを接続し、更に、アンダーフィルフィルムを用いてハンダ付き下部電極を有する上層の半導体チップと、これに対向する上部電極を有する中層の半導体チップとを接続して実装体を作製し、半導体チップの実装ズレ、電気的接合を評価した。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Then, the underfill film is used to connect the lower layer semiconductor chip having the soldered lower electrode and the interposer having the counter electrode facing thereto, and the underfill film is used to connect the intermediate layer having the soldered lower electrode. and a lower semiconductor chip having an upper electrode facing thereto are connected, and an upper semiconductor chip having a lower electrode with solder using an underfill film and an upper electrode facing the upper semiconductor chip are connected. A mounting body was produced by connecting the semiconductor chip in the middle layer, and the mounting misalignment and electrical connection of the semiconductor chip were evaluated. However, the present invention is not limited to these examples.
実装体の作製、最低溶融粘度到達温度、溶融粘度及び硬化率の測定、半導体チップの実装ズレの評価、及び電気的接合を評価は、次のように行った。 Preparation of the mounted body, measurement of the lowest melt viscosity attainment temperature, melt viscosity and hardening rate, evaluation of mounting misalignment of the semiconductor chip, and evaluation of electrical connection were performed as follows.
[実装体の作製]
アンダーフィルフィルムを、弾性体を用いたラミネート装置でインターポーザ上にラミネートし、アンダーフィルフィルムを介して半導体チップとインターポーザ上に積層し、プレス機にて、250℃/10sec/1チップあたりの圧力30Nとする条件で水平方向に一括して加熱押圧を行う。更に、搭載した半導体チップ上に更にアンダーフィルフィルムをラミネートし、アンダーフィルフィルムを介して上層の半導体チップと下層の半導体チップを積層し、水平方向に一括して加熱押圧を行う処理を繰り返して、中間基板を作成する。そして、中間基板をダイシングして実装体となる積層半導体チップを得た。
[Production of mounting body]
The underfill film is laminated on the interposer with a laminating device using an elastic body, laminated on the semiconductor chip and the interposer via the underfill film, and pressed with a press at 250° C./10 sec/1 chip at a pressure of 30 N. Heat pressing is collectively performed in the horizontal direction under the condition of Furthermore, an underfill film is further laminated on the mounted semiconductor chip, the upper semiconductor chip and the lower semiconductor chip are laminated via the underfill film, and heat pressing is performed collectively in the horizontal direction. Create an intermediate substrate. Then, the intermediate substrate was diced to obtain a laminated semiconductor chip as a mounted body.
ここで、ラミネート装置に用いる弾性体は、A型ゴム硬度計で50以下となる材料を用いた。これにより、アンダーフィルフィルムをインターポーザや半導体チップ上に密着するように押圧されてラミネートすることができるため、アンダーフィルフィルム、インターポーザ、半導体チップの間をアンダーフィルフィルムによって空隙なく充填することができる。 Here, as the elastic body used in the laminating apparatus, a material having a hardness of 50 or less by an A-type rubber hardness tester was used. As a result, the underfill film can be pressed and laminated on the interposer and the semiconductor chip so as to be in close contact with each other.
[最低溶融粘度到達温度及び最低溶融粘度の測定]
アンダーフィルフィルムについて、レオメータ(TA社製ARES)を用いて、5℃/min、1Hzの条件で、サンプルの最低溶融粘度及び最低溶融粘度到達温度を測定した。
[Measurement of Minimum Melt Viscosity Temperature and Minimum Melt Viscosity]
For the underfill film, using a rheometer (ARES manufactured by TA), the minimum melt viscosity of the sample and the temperature at which the minimum melt viscosity was reached were measured under the conditions of 5°C/min and 1 Hz.
[上層の半導体チップ]
上層の半導体チップは、その大きさが6mm□、厚み200μmであり、厚み7μmのCuからなる下部電極の先端に厚み5μmのハンダ(Sn-3.5Ag、融点221℃)が形成されたペリフェラル配置のピラー(φ20μm、1000ピン)を有するものを用いた。
[Upper semiconductor chip]
The upper semiconductor chip has a size of 6 mm square and a thickness of 200 μm, and a peripheral arrangement in which a 5 μm thick solder (Sn-3.5Ag, melting point 221° C.) is formed at the tip of a lower electrode made of Cu with a thickness of 7 μm. pillars (φ20 μm, 1000 pins) were used.
[中間層の半導体チップ]
中間層の半導体チップは、その大きさが6mm□、厚み50μmであり、厚み7μmのCuからなる上部電極が形成され、厚み7μmのCuからなる下部電極の先端に厚み5μmのハンダ(Sn-3.5Ag、融点221℃)が形成されたペリフェラル配置のピラー(φ20μm、1000ピン)を有するものを用いた。
[Intermediate layer semiconductor chip]
The semiconductor chip of the intermediate layer has a size of 6 mm square and a thickness of 50 μm. An upper electrode made of Cu with a thickness of 7 μm is formed. .5 Ag, melting point 221° C.) with peripherally arranged pillars (φ20 μm, 1000 pins).
[インターポーザ]
インターポーザは、その大きさは約304.8mm(12インチ)径ウエハ、厚み200μmであり、厚み20μmのCuからなる上部電極にNi/Auめっきが施されたペリフェラル配置のピラー(φ20μm、1000ピン)を有するものを用いた。
[Interposer]
The interposer has a wafer size of approximately 304.8 mm (12 inches) in diameter and a thickness of 200 μm, and has peripherally arranged pillars (φ20 μm, 1000 pins) in which the upper electrode made of Cu with a thickness of 20 μm is plated with Ni/Au. was used.
接着層となるアンダーフィルフィルムとしては、厚みが20μmのNCF(Non Conductive Film)を用いた。 An NCF (Non Conductive Film) having a thickness of 20 μm was used as an underfill film that serves as an adhesive layer.
熱圧着後、さらに150℃-2時間の条件でキュアし、実装体を得た。なお、フリップチップボンダー使用時における温度は、熱電対によりサンプルの実温を測定したものである。 After thermocompression bonding, curing was further performed at 150° C. for 2 hours to obtain a mounted body. The temperature when using the flip chip bonder is the actual temperature of the sample measured with a thermocouple.
NCFの組成については、表1に示す成分のものを用いた。また、各実装体の評価は、表2に示す通りとなった。 As for the composition of NCF, the components shown in Table 1 were used. In addition, the evaluation of each mounting body was as shown in Table 2.
[実装ズレの評価]
半導体チップの実装ズレの評価は、ダイシング後の実装体の各半導体チップの上部電極及び下部電極の接続状態、インターポーザの対向電極と半導体チップの下部電極の接続状態をX線で観察し、各電極間で水平方向に5μm以上のズレが発生したものを「△」とし、5μm未満のズレである場合を「○」とした。
[Evaluation of mounting deviation]
In the evaluation of the mounting misalignment of the semiconductor chip, the state of connection between the upper electrode and the lower electrode of each semiconductor chip in the mounted body after dicing, and the state of connection between the counter electrode of the interposer and the lower electrode of the semiconductor chip were observed with X-rays. A case in which a shift of 5 μm or more occurred in the horizontal direction was rated as “Δ”, and a case in which the shift was less than 5 μm was rated as “◯”.
[導通抵抗の評価]
導通抵抗の評価は、ダイシング後の実装体の導通抵抗を測定した。導通抵抗については、実装ズレが発生していない状態のサンプル実装体の導通抵抗を基準に、導通抵抗が+20%より低い場合を「○」と評価し、導通抵抗が+20%以上となった場合を「△」と評価した。
[Evaluation of continuity resistance]
For the evaluation of the conduction resistance, the conduction resistance of the mounted body after dicing was measured. Concerning the conduction resistance, based on the conduction resistance of the sample mounted body in which there is no mounting misalignment, when the conduction resistance is lower than +20%, it is evaluated as "○", and when the conduction resistance is +20% or more was evaluated as "△".
[総合評価]
実装ズレの評価及び導通抵抗評価の両者が「○」の場合を総合評価「○」とし、これ以外を「△」と評価した。なお、総合評価「△」であっても、総合評価「○」には及ばないものの、所定の性能を得ることができた。
[comprehensive evaluation]
When both the evaluation of mounting misalignment and the evaluation of conduction resistance were "○", the overall evaluation was "○", and the other cases were evaluated as "Δ". It should be noted that even if the overall evaluation was "Δ", the predetermined performance could be obtained although it was not as good as the overall evaluation of "○".
[実施例1]
実施例1におけるNCFは、表1に示すように、膜成分となるアクリル酸エステル共重合体(品名:テレサンレジンSG-P3、ナガセケムテックス社製)を40質量部、アクリル樹脂(品名:オクゾールEA-0200、大阪有機化学社製)を98質量部、有機過酸化物(品名:パーヘキサV、日油社製)を2質量部、硬化促進剤(品名:U-CAT-5002、サンアプロ社製)を1質量部、フィラー(品名:アエロジルR202、日本アエロジル社製)を15質量部配合し、アンダーフィルフィルムの樹脂組成物を調製した。これを、剥離処理されたPET(Polyethylene terephthalate)にバーコーターを用いて塗布し、80℃のオーブンで3分間乾燥させ、厚み20μmのアンダーフィルフィルムを作製した(カバー剥離PET(25μm)/アンダーフィルフィルム(20μm)/ベース剥離PET(50μm))。
[Example 1]
As shown in Table 1, the NCF in Example 1 was composed of 40 parts by mass of an acrylic acid ester copolymer (product name: Teresan Resin SG-P3, manufactured by Nagase ChemteX Corporation) as a film component, and an acrylic resin (product name: Oxol EA). -0200, manufactured by Osaka Organic Chemical Co., Ltd.) 98 parts by mass, organic peroxide (product name: Perhexa V, manufactured by NOF Corporation) 2 parts by mass, curing accelerator (product name: U-CAT-5002, manufactured by San-Apro Co., Ltd.) and 15 parts by mass of a filler (product name: Aerosil R202, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) to prepare a resin composition for an underfill film. This was applied to release-treated PET (polyethylene terephthalate) using a bar coater and dried in an oven at 80°C for 3 minutes to prepare an underfill film with a thickness of 20 µm (cover release PET (25 µm)/underfill Film (20 μm)/base release PET (50 μm)).
実施例1におけるNCFの最低溶融粘度到達温度tは、90℃、最低溶融粘度は、1200(Pa・s)、ラミネート温度を80℃とし1時間後の硬化率は、30%、250℃の加熱を行い10秒の加圧(1チップあたり30N)した実装後の硬化率は、90%となった。 The minimum melt viscosity attainment temperature t of NCF in Example 1 is 90 ° C., the minimum melt viscosity is 1200 (Pa s), the curing rate after 1 hour at a lamination temperature of 80 ° C. is 30%, and heating at 250 ° C. The hardening rate after mounting by applying pressure for 10 seconds (30 N per chip) was 90%.
実施例1における、サンプルの評価は、表2に示すように、実装ズレの評価が「○」、導通抵抗評価が「△」となり、総合評価は「△」となった。 As shown in Table 2, the evaluation of the samples in Example 1 was as follows: evaluation of mounting misalignment was "O", conduction resistance evaluation was "Δ", and overall evaluation was "Δ".
[実施例2]
実施例2におけるNCFは、表1に示すように、膜成分となるアクリル酸エステル共重合体(品名:テレサンレジンSG-P3、ナガセケムテックス社製)を40質量部、アクリル樹脂(品名:オクゾールEA-0200、大阪有機化学社製)を68質量部、有機過酸化物(品名:パーヘキサV、日油社製)を2質量部、エポキシ樹脂(品名:JER1031S、三菱化学社製)を20質量部、酸無水物としてメチルテトラヒドロ無水フタル酸を10質量部、硬化促進剤(品名:U-CAT-5002、サンアプロ社製)を1質量部、フィラー(品名:アエロジルR202、日本アエロジル社製)を15質量部配合し、アンダーフィルフィルムの樹脂組成物を調製した。これを、剥離処理されたPET(Polyethylene terephthalate)にバーコーターを用いて塗布し、80℃のオーブンで3分間乾燥させ、厚み20μmのアンダーフィルフィルムを作製した(カバー剥離PET(25μm)/アンダーフィルフィルム(20μm)/ベース剥離PET(50μm))。
[Example 2]
As shown in Table 1, the NCF in Example 2 was composed of 40 parts by mass of an acrylic acid ester copolymer (product name: Teresan Resin SG-P3, manufactured by Nagase ChemteX Corporation) as a film component, and an acrylic resin (product name: Oxol EA). -0200, manufactured by Osaka Organic Chemical Co., Ltd.) 68 parts by mass, organic peroxide (product name: Perhexa V, manufactured by NOF Corporation) 2 parts by mass, epoxy resin (product name: JER1031S, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) 20 parts by mass , 10 parts by mass of methyltetrahydrophthalic anhydride as an acid anhydride, 1 part by mass of a curing accelerator (product name: U-CAT-5002, manufactured by San-Apro Co., Ltd.), and 15 parts by mass of a filler (product name: Aerosil R202, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.). Parts by mass were blended to prepare a resin composition for an underfill film. This was applied to release-treated PET (polyethylene terephthalate) using a bar coater and dried in an oven at 80°C for 3 minutes to prepare an underfill film with a thickness of 20 µm (cover release PET (25 µm)/underfill Film (20 μm)/base release PET (50 μm)).
実施例2におけるNCFの最低溶融粘度到達温度tは、100℃、最低溶融粘度は、1250(Pa・s)、ラミネート温度を80℃とし1時間後の硬化率は、20%、250℃の加熱を行い10秒の加圧(1チップあたり30N)した実装後の硬化率は、85%となった。 The minimum melt viscosity attainment temperature t of NCF in Example 2 is 100 ° C., the minimum melt viscosity is 1250 (Pa s), the lamination temperature is 80 ° C., the curing rate after 1 hour is 20%, heating at 250 ° C. The hardening rate after mounting by applying pressure for 10 seconds (30 N per chip) was 85%.
実施例2における、サンプルの評価は、表2に示すように、実装ズレの評価が「○」、導通抵抗評価が「○」となり、総合評価は「○」となった。 As shown in Table 2, the evaluation of the sample in Example 2 was "○" for the evaluation of the mounting misalignment, "○" for the evaluation of the conduction resistance, and "○" for the overall evaluation.
[実施例3]
実施例3におけるNCFは、表1に示すように、膜成分となるアクリル酸エステル共重合体(品名:テレサンレジンSG-P3、ナガセケムテックス社製)を40質量部、アクリル樹脂(品名:オクゾールEA-0200、大阪有機化学社製)を49質量部、有機過酸化物(品名:パーヘキサV、日油社製)を1質量部、エポキシ樹脂(品名:JER1031S、三菱化学社製)を30質量部、酸無水物としてメチルテトラヒドロ無水フタル酸を20質量部、硬化促進剤(品名:U-CAT-5002、サンアプロ社製)を1質量部、フィラー(品名:アエロジルR202、日本アエロジル社製)を15質量部配合し、アンダーフィルフィルムの樹脂組成物を調製した。これを、剥離処理されたPET(Polyethylene terephthalate)にバーコーターを用いて塗布し、80℃のオーブンで3分間乾燥させ、厚み20μmのアンダーフィルフィルムを作製した(カバー剥離PET(25μm)/アンダーフィルフィルム(20μm)/ベース剥離PET(50μm))。
[Example 3]
As shown in Table 1, the NCF in Example 3 was composed of 40 parts by mass of an acrylic acid ester copolymer (product name: Teresan Resin SG-P3, manufactured by Nagase ChemteX Corporation) as a film component, and an acrylic resin (product name: Oxol EA). -0200, manufactured by Osaka Organic Chemical Co., Ltd.) 49 parts by mass, organic peroxide (product name: Perhexa V, manufactured by NOF Corporation) 1 part by mass, epoxy resin (product name: JER1031S, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) 30 parts by mass , 20 parts by mass of methyltetrahydrophthalic anhydride as an acid anhydride, 1 part by mass of a curing accelerator (product name: U-CAT-5002, manufactured by San-Apro Co., Ltd.), 15 parts by mass of a filler (product name: Aerosil R202, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) Parts by mass were blended to prepare a resin composition for an underfill film. This was applied to release-treated PET (polyethylene terephthalate) using a bar coater and dried in an oven at 80°C for 3 minutes to prepare an underfill film with a thickness of 20 µm (cover release PET (25 µm)/underfill Film (20 μm)/base release PET (50 μm)).
実施例3におけるNCFの最低溶融粘度到達温度tは、120℃、最低溶融粘度は、1200(Pa・s)、ラミネート温度を80℃とし1時間後の硬化率は、10%、250℃の加熱を行い10秒の加圧(1チップあたり30N)した実装後の硬化率は、70%となった。 The minimum melt viscosity attainment temperature t of NCF in Example 3 is 120 ° C., the minimum melt viscosity is 1200 (Pa s), the curing rate after 1 hour at a lamination temperature of 80 ° C. is 10%, and heating at 250 ° C. The hardening rate after mounting by applying pressure for 10 seconds (30 N per chip) was 70%.
実施例3における、サンプルの評価は、表2に示すように、実装ズレの評価が「×」、導通抵抗評価が「○」となり、総合評価は「×」となった。 As shown in Table 2, the evaluation of the samples in Example 3 was "x" for the evaluation of the mounting misalignment, "o" for the conduction resistance evaluation, and "poor" for the overall evaluation.
実施例では、アンダーフィルフィルムによって半導体チップ間が隙間なく充填されるため、半導体チップ間隔W2を小さくすることができるとともに、ボイドレス実装及び良好なハンダ接合性を実現することができ、広い実装マージンを実現することができた。 In the embodiment, since the spaces between the semiconductor chips are filled without gaps by the underfill film, the semiconductor chip space W2 can be reduced, voidless mounting and good solder jointability can be realized, and a wide mounting margin can be achieved. I was able to make it happen.
上述した積層実装体は、アンダーフィルフィルム上に複数の半導体チップを2次元配置し一括圧着し、更にアンダーフィルフィルムをラミネートし、複数の半導体チップを積層し一括圧着することを交互に繰り返すことで形成されるため、一括で圧着する際に問題となる上下方向の圧着時の温度差に起因するアンダーフィルフィルムの状態の相違によるボイド等の問題を発生させずに作成することができる。 The above-described laminated mounting body is produced by alternately repeating the steps of two-dimensionally arranging a plurality of semiconductor chips on an underfill film and collectively crimping them, further laminating the underfill film, laminating a plurality of semiconductor chips, and collectively crimping them. Since it is formed, problems such as voids due to the difference in the state of the underfill film due to the temperature difference during pressure bonding in the vertical direction, which is a problem when pressure bonding is performed all at once, can be avoided.
また、上述した積層実装体である中間基板は、半導体チップ間がアンダーフィルフィルムによって充填されているため、アンダーフィル材のはみ出しを防止する手立てや、空間を確保する必要がなくなり、垂直方向の半導体チップ間隔だけでなく水平方向の半導体チップ間隔W2も狭くすることができ、積層半導体チップの2次元方向の集積度を向上させることができ、積層半導体チップの薄膜化/中間基板における積層半導体チップの取り数の増加が期待できる。 In addition, in the above-described intermediate board, which is a laminated mounting body, the space between the semiconductor chips is filled with an underfill film, so there is no need to secure a space or to prevent the underfill material from protruding. Not only the chip interval but also the horizontal semiconductor chip interval W2 can be narrowed, and the degree of integration of the laminated semiconductor chip in the two-dimensional direction can be improved. An increase in the number of picks can be expected.
1 半導体装置、2 アンダーフィルフィルム、3 治具、5 半導体チップ、6 ハンダ、7 下部電極、8 上部電極、10 インターポーザ、10a 主面、11 対向電極、20 、31 第1の熱硬化性接着剤フィルム、32 第2の熱硬化性接着剤フィルム、33 第3の熱硬化性接着剤フィルム、40 中間基板、41 第1の半導体チップ層、42 第2の半導体チップ層、43 第3の半導体チップ層、60 ダイシングカッター
Claims (7)
母体配線板上で、複数の半導体チップを水平方向に離間させて配置するとともに、第1の熱硬化性接着剤フィルムを介して前記母体配線板上に前記複数の半導体チップを積層する第1の積層工程と、
前記複数の半導体チップを一括して加熱加圧し、前記母体配線板を基準として第1の半導体チップ層を形成する第1の熱圧着工程と、
前記第1の半導体チップ層上で、他の複数の半導体チップを水平方向に離間させて配置するとともに、第2の熱硬化性接着剤フィルムを介して前記第1の半導体チップ層上に前記他の複数の半導体チップを積層する第2の積層工程と、
前記他の複数の半導体チップを一括して加熱加圧し、前記母体配線板を基準として第2の半導体チップ層を形成する第2の熱圧着工程と、
更に、前記第2の積層工程及び前記第2の熱圧着工程を所望の回数、繰り返して前記母体配線板を基準として複数の半導体チップ層を形成した後、母体配線板から個々の積層半導体チップを切り出すダイシング工程とを有し、
前記各熱硬化性接着剤フィルムは、膜形成樹脂と、アクリル樹脂と、有機過酸化物と、エポキシ樹脂と、酸無水物とを有し、
前記第2の積層工程では、前記第2の熱硬化性接着剤フィルムを前記第1の半導体チップ層上にラミネートし、前記第1の半導体チップ層における水平方向に離間した半導体チップ間を前記第2の熱硬化性接着剤フィルムで充填し、
前記ダイシング工程において、
前記各半導体チップ層における水平方向に離間した半導体チップ間を充填する前記各熱硬化性接着剤フィルムを垂直に切断することで個々の積層半導体チップを切り出す積層半導体チップの製造方法。 A method for manufacturing a laminated semiconductor chip in which a plurality of semiconductor chips are laminated on a wiring board,
A first method for arranging a plurality of semiconductor chips horizontally on a mother wiring board and stacking the plurality of semiconductor chips on the mother wiring board via a first thermosetting adhesive film. a lamination process;
a first thermocompression bonding step of collectively applying heat and pressure to the plurality of semiconductor chips to form a first semiconductor chip layer on the basis of the base wiring board;
A plurality of other semiconductor chips are horizontally spaced apart from each other on the first semiconductor chip layer, and the other semiconductor chips are arranged on the first semiconductor chip layer via a second thermosetting adhesive film. A second stacking step of stacking a plurality of semiconductor chips of
a second thermocompression bonding step of collectively heating and pressurizing the other plurality of semiconductor chips to form a second semiconductor chip layer with the base wiring board as a reference;
Further, after repeating the second lamination step and the second thermocompression bonding step a desired number of times to form a plurality of semiconductor chip layers with the mother wiring board as a reference, individual laminated semiconductor chips are separated from the mother wiring board. and a dicing step of cutting out,
each of the thermosetting adhesive films comprises a film-forming resin, an acrylic resin, an organic peroxide, an epoxy resin, and an acid anhydride;
In the second laminating step, the second thermosetting adhesive film is laminated on the first semiconductor chip layer, and the semiconductor chips spaced apart in the horizontal direction in the first semiconductor chip layer are separated from each other by the first semiconductor chip layer. filled with a thermosetting adhesive film of 2,
In the dicing step,
A method of manufacturing a laminated semiconductor chip, wherein the individual laminated semiconductor chips are cut out by vertically cutting each of the thermosetting adhesive films filling spaces between the horizontally spaced semiconductor chips in each of the semiconductor chip layers.
前記第1の熱硬化性接着剤フィルムを、前記母体配線板上に積層し、
前記母体配線板上に積層された前記第1の熱硬化性接着剤フィルム上に、前記複数の半導体チップを、前記母体配線板上で水平方向に離間して配置することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1に記載の積層半導体チップの製造方法。 In the first lamination step,
Laminating the first thermosetting adhesive film on the base wiring board,
3. The plurality of semiconductor chips are horizontally spaced apart from each other on the mother wiring board on the first thermosetting adhesive film laminated on the mother wiring board. 4. The method for manufacturing a laminated semiconductor chip according to any one of 1 to 3.
前記第2の熱硬化性接着剤フィルムを、前記第1の半導体チップ層上に積層し、
前記第1の半導体チップ層上に積層された前記第2の熱硬化性接着剤フィルム上に、前記他の複数の半導体チップを、前記母体配線板上で水平方向に離間して配置することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1に記載の積層半導体チップの製造方法。 In the second lamination step,
laminating the second thermosetting adhesive film on the first semiconductor chip layer;
arranging the plurality of other semiconductor chips horizontally spaced apart on the mother wiring board on the second thermosetting adhesive film laminated on the first semiconductor chip layer; 5. The method of manufacturing a laminated semiconductor chip according to claim 1.
前記第1の熱硬化性接着剤フィルムを、前記母体配線板上に積層し、
前記第1の熱硬化性接着剤フィルム上に、前記複数の半導体チップを、水平方向に離間して配置し、
前記複数の半導体チップを配置した前記第1の熱硬化性接着剤フィルムを前記母体配線板上に積層する請求項1乃至5の何れか1に記載の積層半導体チップの製造方法。 In the first lamination step,
Laminating the first thermosetting adhesive film on the base wiring board,
disposing the plurality of semiconductor chips horizontally on the first thermosetting adhesive film;
6. The method of manufacturing a laminated semiconductor chip according to claim 1, wherein said first thermosetting adhesive film having said plurality of semiconductor chips arranged thereon is laminated on said mother wiring board.
前記第2の熱硬化性接着剤フィルムを、前記第1の半導体チップ層上に積層し、
前記第2の熱硬化性接着剤フィルム上に、前記他の複数の半導体チップを、水平方向に離間して配置し、
前記複数の半導体チップを配置した前記第1の熱硬化性接着剤フィルムを前記母体配線板上に積層する請求項1乃至6の何れか1に記載の積層半導体チップの製造方法。
In the second laminating step,
laminating the second thermosetting adhesive film on the first semiconductor chip layer;
disposing the plurality of other semiconductor chips on the second thermosetting adhesive film so as to be spaced apart in the horizontal direction;
7. The method of manufacturing a laminated semiconductor chip according to claim 1, wherein said first thermosetting adhesive film having said plurality of semiconductor chips arranged thereon is laminated on said mother wiring board.
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Citations (7)
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---|---|---|---|---|
WO2005119776A1 (en) | 2004-06-04 | 2005-12-15 | Zycube Co., Ltd. | Semiconductor device having three-dimensional stack structure and method for manufacturing the same |
JP2013065835A (en) | 2011-08-24 | 2013-04-11 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | Semiconductor device manufacturing method, block laminate and successive laminate |
JP2013093568A (en) | 2011-10-06 | 2013-05-16 | Nagase & Co Ltd | Manufacturing method of stack structure of electric component, plane arrangement aggregation of electric component, and stacking and coupling method of plane arrangement aggregation of electric component |
JP2015119109A (en) | 2013-12-19 | 2015-06-25 | 国立大学法人東京工業大学 | Semiconductor device manufacturing method |
JP2016192501A (en) | 2015-03-31 | 2016-11-10 | デクセリアルズ株式会社 | Manufacturing method for semiconductor device |
JP2017220519A (en) | 2016-06-06 | 2017-12-14 | 日立化成株式会社 | Semiconductor device manufacturing method |
JP2018022819A (en) | 2016-08-05 | 2018-02-08 | 三井化学東セロ株式会社 | Insulating film for underfill |
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005119776A1 (en) | 2004-06-04 | 2005-12-15 | Zycube Co., Ltd. | Semiconductor device having three-dimensional stack structure and method for manufacturing the same |
US20090115042A1 (en) | 2004-06-04 | 2009-05-07 | Zycube Co., Ltd. | Semiconductor device having three-dimensional stacked structure and method of fabricating the same |
JP2013065835A (en) | 2011-08-24 | 2013-04-11 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | Semiconductor device manufacturing method, block laminate and successive laminate |
US20140183758A1 (en) | 2011-08-24 | 2014-07-03 | Sumitomo Bakelite Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device, block stacked body, and sequential stacked body |
JP2013093568A (en) | 2011-10-06 | 2013-05-16 | Nagase & Co Ltd | Manufacturing method of stack structure of electric component, plane arrangement aggregation of electric component, and stacking and coupling method of plane arrangement aggregation of electric component |
JP2015119109A (en) | 2013-12-19 | 2015-06-25 | 国立大学法人東京工業大学 | Semiconductor device manufacturing method |
JP2016192501A (en) | 2015-03-31 | 2016-11-10 | デクセリアルズ株式会社 | Manufacturing method for semiconductor device |
JP2017220519A (en) | 2016-06-06 | 2017-12-14 | 日立化成株式会社 | Semiconductor device manufacturing method |
JP2018022819A (en) | 2016-08-05 | 2018-02-08 | 三井化学東セロ株式会社 | Insulating film for underfill |
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