JP7287477B2 - 半導体装置の製造方法、接着剤層の選定方法、並びに、ダイシング・ダイボンディング一体型フィルムの製造方法 - Google Patents
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Description
(A)基材層と、粘着剤層と、接着剤層とをこの順序で備えるダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを準備する工程
(B)上記一体型フィルムに向けて活性エネルギー線を照射する工程
(C)上記一体型フィルムの接着剤層に対してウェハを貼る工程
(D)ウェハ及び接着剤層を個片化することによって複数の接着剤片付きチップを得る工程
(E)接着剤片付きチップを粘着剤層からピックアップする工程
(F)接着剤片付きチップを、基板又は他のチップ上にマウントする工程
・基材層と、基材層の一方の面上に設けられた粘着剤層とを備えるダイシングフィルムを準備する工程
・粘着剤層の表面上に、接着剤層の全質量基準で75質量%以上の金属粒子を含む接着剤層を形成することによってダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを得る工程
・上記一体型フィルムに向けて活性エネルギー線を照射する工程
・活性エネルギー線の照射前における粘着剤層と接着剤層のT形はく離強度Aを測定する工程
・活性エネルギー線の照射後における粘着剤層と接着剤層のT形はく離強度Bを測定する工程
・基材層と、基材層の一方の面上に設けられた粘着剤層とを備えるダイシングフィルムを準備する工程
・粘着剤層の表面上に、接着剤層の全質量基準で75質量%以上の金属粒子を含む接着剤層を形成することによってダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを得る工程
・上記ダイシング・ダイボンディング一体型フィルムに向けて活性エネルギー線を照射することによって、粘着剤層と接着剤層のT形はく離強度を増大させる工程
図1(a)は、本実施形態に係るダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを示す平面図であり、図1(b)は、図1(a)のB-B線に沿った模式断面図である。図2はダイシング・ダイボンディング一体型フィルム10(以下、場合により、単に「フィルム10」という。)の粘着剤層2の周縁部にダイシングリングDRが貼り付けられるとともに、接着剤層5の表面にウェハWが貼り付けられた状態を示す模式図である。フィルム10は、ウェハWを複数のチップに個片化するダイシング工程及びその後のピックアップ工程を含む半導体装置の製造プロセスに適用されるものである(図4(c)及び図4(d)参照)。なお、本実施形態においては、正方形の基材層1の上に、粘着剤層2及び接着剤層5の積層体が一つ形成された態様を例示したが、基材層1が所定の長さ(例えば、100m以上)を有し、その長手方向に並ぶように、粘着剤層2及び接着剤層5の積層体が所定の間隔で配置された態様であってもよい。フィルム10は、接着剤層5を覆うカバーフィルム(不図示)を更に備えてもよい。
接着剤層5は、(a)金属粒子を含有し、必要に応じて、(b)熱硬化性樹脂、(c)硬化剤、及び(d)エラストマーを更に含有していてもよい。接着剤層5は、熱硬化性であり、半硬化(Bステージ)状態を経て、硬化処理後に完全硬化物(Cステージ)状態となり得る。
(a)成分は、接着剤層5の熱伝導性を高め、半導体装置の放熱性を高めるために用いられる成分である。(a)成分としては、例えば、ニッケル粒子、銅粒子、銀粒子、アルミニウム粒子が挙げられる。(a)成分として、基材粒子(例えば、金属粒子又は樹脂粒子)の表面を金属で被覆した粒子を使用してもよい。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、(a)成分は、酸化され難いことから、銀粒子又は金属粒子(例えば、銅粒子等)の表面を銀で被覆した粒子であってよい。
(b)成分は、加熱等によって、分子間で三次元的な結合を形成し硬化する性質を有する成分であり、硬化後に接着作用を示す成分である。(b)成分は、エポキシ樹脂であってよい。(b)成分は、25℃で液状のエポキシ樹脂を含んでいてもよい。エポキシ樹脂は、分子内にエポキシ基を有するものであれば、特に制限なく用いることができる。エポキシ樹脂は、分子内に2以上のエポキシ基を有しているものであってよい。
(c)成分は、エポキシ樹脂の硬化剤となり得るフェノール樹脂であってよい。フェノール樹脂は、分子内にフェノール性水酸基を有するものであれば特に制限なく用いることができる。フェノール樹脂としては、例えば、フェノール、クレゾール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、フェニルフェノール、アミノフェノール等のフェノール類及び/又はα-ナフトール、β-ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類とホルムアルデヒド等のアルデヒド基を有する化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック型フェノール樹脂、アリル化ビスフェノールA、アリル化ビスフェノールF、アリル化ナフタレンジオール、フェノールノボラック、フェノール等のフェノール類及び/又はナフトール類とジメトキシパラキシレン又はビス(メトキシメチル)ビフェニルから合成されるフェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂、フェニルアラルキル型フェノール樹脂などが挙げられる。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(d)成分としては、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フェノキシ樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂等であって、架橋性官能基を有するものが挙げられる。ここで、アクリル樹脂とは、(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位を含むポリマーを意味する。アクリル樹脂は、構成単位として、エポキシ基、アルコール性又はフェノール性水酸基、カルボキシ基等の架橋性官能基を有する(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位を含むポリマーであってよい。また、アクリル樹脂は、(メタ)アクリル酸エステルとアクリルニトリルとの共重合体等のアクリルゴムであってもよい。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ポンプ:L-6000(株式会社日立製作所製)
カラム:ゲルパック(Gelpack)GL-R440(日立化成株式会社製)、ゲルパック(Gelpack)GL-R450(日立化成株式会社製)、及びゲルパックGL-R400M(日立化成株式会社製)(各10.7mm(直径)×300mm)をこの順に連結したカラム
溶離液:テトラヒドロフラン(以下、「THF」という。)
サンプル:試料120mgをTHF5mLに溶解させた溶液
流速:1.75mL/分
接着剤層5は、(e)硬化促進剤を更に含有していてもよい。接着剤層5が(e)成分を含有することによって、接着性と接続信頼性とをより両立することができる傾向にある。(e)成分としては、例えば、イミダゾール類及びその誘導体、有機リン系化合物、第二級アミン類、第三級アミン類、第四級アンモニウム塩等が挙げられる。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、(e)成分は、反応性の観点から、イミダゾール類及びその誘導体であってよい。
粘着剤層2は、ダイシングテープの分野で使用される粘着剤からなるものであればよい。すなわち、粘着剤層2は、感圧型の粘着剤からなるものであっても、活性エネルギー(例えば紫外線)が照射されることによって硬化する粘着剤からなるものであってもよい。活性エネルギー線の照射に対する反応性を有する炭素-炭素二重結合を有する樹脂を粘着剤層2が含有する場合、活性エネルギー線の照射によって粘着剤層2が改質され、これにより、接着剤層5の第1の表面5aに存在する金属粒子との密着性が向上しやすい。
フィルム10は、優れた放熱性を有する半導体装置を効率的に製造するのに有用である。フィルム10は以下の工程を経て製造される。
・基材層1と、基材層1の一方の面上に設けられた粘着剤層2とを備えるダイシングフィルム3を準備する工程。
・粘着剤層2の表面上に接着剤層5を形成することによってダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを得る工程。
・ダイシング・ダイボンディング一体型フィルムに向けて活性エネルギー線を照射することによって、粘着剤層と接着剤層のT形はく離強度を増大したフィルム10を得る工程。
フィルム10を製造するに先立ち、好適な接着剤層(ダイボンディングフィルム)を以下のようにして選定してもよい。すなわち、以下の工程を含む選定方法を実施することで、活性エネルギー線の照射後のT形はく離強度Bが活性エネルギー線の照射前におけるT形はく離強度Aよりも大きい接着剤層を選定することができる。
・基材層1と、基材層1の一方の面上に設けられた粘着剤層2とを備えるダイシングフィルム3を準備する工程。
・粘着剤層2の表面上に接着剤層を形成することによってダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを得る工程。
・上記ダイシング・ダイボンディング一体型フィルムに向けて活性エネルギー線を照射する工程。
・活性エネルギー線の照射前における粘着剤層2と接着剤層のT形はく離強度Aを測定する工程。
・活性エネルギー線の照射後における粘着剤層2と接着剤層のT形はく離強度Bを測定する工程。
図3は半導体装置の一例を模式的に示す断面図である。この図に示す半導体装置100は、基板70と、基板70の表面上に積層された四つのチップS1,S2,S3,S4と、基板70の表面上の電極(不図示)と四つのチップS1,S2,S3,S4とを電気的に接続するワイヤW1,W2,W3,W4と、これらを封止している封止層50とを備える。
表1に示す記号及び組成比(単位:質量%)で、(b)熱硬化性樹脂としてのエポキシ樹脂、(c)硬化剤としてのフェノール樹脂、及び(d)エラストマーとしてのアクリルゴムにシクロヘキサノンを加え、撹拌し混合物を得た。各成分が溶解した後、混合物に(a)金属粒子を加えて、ディスパー翼を用いて撹拌し、各成分が均一になるまで分散した。その後、(e)硬化促進剤を加え、各成分が均一になるまで分散することによって、接着剤ワニスA~Cを得た。
(a)金属粒子
・20%Ag-Cu-MA(福田金属箔粉工業株式会社製、銀コート銅粉の製品名、形状:フレーク状、平均粒径(レーザー50%粒径(D50)):6.0~8.8μm)
(b)熱硬化性樹脂
・EXA-830CRP(商品名、DIC株式会社製、ビスフェノール型エポキシ樹脂、エポキシ当量:159g/eq、25℃で液状)
・N500P-10(商品名、DIC株式会社製、ビスフェノール型エポキシ樹脂、エポキシ当量:203g/eq)
・YDCN-700-10(商品名、日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量:215g/eq)
(c)硬化剤
・MEH-7800M(商品名、明和化成株式会社製、フェノール樹脂、粘度(150℃):0.31~0.43Pa・s(3.1~4.3poise)、水酸基当量:175g/eq)
・HE-100C-30(商品名、エア・ウォーター株式会社製、フェニルアラキル型フェノール樹脂、粘度(150℃):0.27~0.41Pa・s(2.7~4.1poise)、水酸基当量:170g/eq)
(d)エラストマー
・HTR-860P-3(商品名、ナガセケムテックス株式会社製、グリシジル基含有アクリルゴム、重量平均分子量:100万、Tg:-7℃)
(e)硬化促進剤
・キュアゾール2PZ-CN(商品名、四国化成工業株式会社製、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール)
[接着剤層の形成]
接着剤層の形成に、接着剤ワニスAを用いた。真空脱泡した接着剤ワニスAを、支持フィルムとしての離型処理を施したポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ38μm)上に塗布した。塗布したワニスを、90℃で5分間、続いて140℃で5分間の二段階で加熱乾燥し、支持フィルム上に、Bステージ状態の接着剤層(厚さ20μm)を形成した。
接着剤層の第1の表面(粘着剤層と接する側の面)の表面粗さ(算術平均粗さRa)を、形状測定レーザマイクロスコープVK-X100(キーエンス株式会社製)を用いて倍率50倍で測定することによって求めた。結果を表2に示す。
(測定試料の作製)
Leon13DX(株式会社ラミーコーポレーション製)を用いて、厚さが100μm以上になるように接着剤層を70℃でラミネートして積層体を得た。積層体に対して、110℃で30分間、175℃で180分間の熱履歴を与え、測定試料を得た。
測定試料の熱伝導率は、下記式によって算出した。結果を表2に示す。
熱伝導率(W/m・K)=比熱(J/kg・K)×熱拡散率(m2/s)×比重(kg/m3)
なお、比熱、熱拡散率、及び比重は以下の方法によって測定した。熱伝導率が高くなることは、放熱性により優れることを意味する。
・測定装置:示差走査熱量測定装置(株式会社パーキンエルマージャパン製、商品名:DSC8500)
・基準物質:サファイア
・昇温速度:10℃/分
・昇温温度範囲:20℃~100℃
・測定装置:熱拡散率測定装置(ネッチ・ジャパン株式会社社製、商品名:LFA467 HyperFlash)
・測定試料の処理:測定試料の両面をカーボンスプレーで黒化処理
・測定方法:キセノンフラッシュ法
・測定雰囲気温度:25℃
・測定装置:電子比重計(アルファミラージュ株式会社製、商品名:SD200L)
・測定方法:アルキメデス法
粘着剤層に配合するアクリル樹脂を次のようにして合成した。すなわち、スリーワンモータ、撹拌翼、窒素導入管が備え付けられた容量2000mlのフラスコに以下の成分を入れた。
・酢酸エチル(溶剤):635g
・2-エチルヘキシルアクリレート:395g
・2-ヒドロキシエチルアクリレート:100g
・メタクリル酸:5g
・アゾビスイソブチロニトリル:0.08g
・(A)アクリル樹脂溶液:100g(固形分)
・(B)光重合開始剤(1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、チバスペシャリティケミカルズ株式会社製、イルガキュア184、「イルガキュア」は登録商標):0.8g
・(B)光重合開始剤(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、チバスペシャリティケミカルズ株式会社製、イルガキュア819、「イルガキュア」は登録商標):0.2g
・(C)架橋剤(多官能イソシアネート、日本ポリウレタン工業株式会社製、コロネートL、固形分:75%):8.0g(固形分)
・酢酸エチル(溶剤)
接着剤層と粘着剤層を25℃で貼り合わせることによって、積層フィルムを得た。この積層フィルムに対して300mJ/cm2の紫外線(照度:100mW/cm2)を照射した。その後、40℃の温度条件で4日にわたってエイジングする工程を経て実施例1に係るダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを得た。
接着剤層と粘着剤層の界面のT形はく離強度を、JIS K6854-3:1999「接着剤-はく離接着強さ試験方法-第3部:T形はく離」に記載の方法に準拠して測定した。以下の条件は以下のとおりとした。結果を表2に示す。
・温度:23℃
・試験片の幅:25mm
・はく離速度:10mm/分
シリコンウェハ(直径:12インチ、厚さ:50μm)及びダイシングリングにダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを以下条件で貼り付けた。シリコンウェハ及びダイシングリングを貼り付けた後のダイシング・ダイボンディング一体型フィルムのMD方向の伸びは、1.0~1.3%程度であった。
(貼付条件)
・貼付装置:DFM2800(株式会社ディスコ製)
・貼付温度:70℃
・貼付速度:10mm/s
・貼付テンションレベル:レベル6
(ダイシング条件)
・ダイサー:DFD6361(株式会社ディスコ製)
・ブレード:ZH05-SD4000-N1-70-BB(株式会社ディスコ製)
・ブレード回転数:40000rpm
・ダイシング速度:30mm/秒
・ブレードハイト:90μm
・ダイシングフィルムの基材表面からの切り込み深さ:20μm
・ダイシング時の水量
ブレードクーラー:1.5L/分
シャワー:1.0L/分
スプレー:1.0L/分
接着剤層と粘着剤層の積層フィルムに対して紫外線を照射しなかったことの他は、実施例1と同様にしてダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを得た。評価結果を表2に示す。
接着剤層の形成に接着剤ワニスBを使用したこと、及び、接着剤層と粘着剤層を貼り合わせる前に、接着剤層の第2の表面の平滑化処理を行ったことの他は実施例1と同様にしてダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを得た。評価結果を表2に示す。なお、平滑化処理の条件は以下のとおりとした。
・温度140℃
・圧力0.5MPa
・速度0.1m/分
接着剤層と粘着剤層の積層フィルムに対して紫外線を照射しなかったことの他は、実施例2と同様にしてダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを得た。評価結果を表2に示す。
接着剤層の形成に接着剤ワニスCを使用したことの他は実施例1と同様にしてダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを得た。評価結果を表2に示す。
接着剤層と粘着剤層の積層フィルムに対して紫外線を照射しなかったことの他は比較例3と同様にしてダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを得た。評価結果を表2に示す。
Claims (7)
- (A)基材層と、粘着剤層と、接着剤層とをこの順序で備えるダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを準備する工程と、
(B)前記ダイシング・ダイボンディング一体型フィルムに向けて活性エネルギー線を照射する工程と、
(C)前記接着剤層に対してウェハを貼る工程と、
(D)前記ウェハ及び前記接着剤層を個片化することによって複数の接着剤片付きチップを得る工程と、
(E)前記接着剤片付きチップを前記粘着剤層からピックアップする工程と、
(F)前記接着剤片付きチップを、基板又は他のチップ上にマウントする工程と、
を含み、
前記接着剤層が当該接着剤層の全質量基準で75質量%以上の金属粒子を含有し、
前記活性エネルギー線の照射後における前記粘着剤層と前記接着剤層のT形はく離強度Bが、前記活性エネルギー線の照射前におけるT形はく離強度Aよりも大きい、半導体装置の製造方法。 - 前記粘着剤層が、前記活性エネルギー線の照射に対する反応性を有する炭素-炭素二重結合を有する樹脂を含有する、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 基材層及び粘着剤層とともにダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを構成する接着剤層の選定方法であって、
基材層と、前記基材層の一方の面上に設けられた粘着剤層とを備えるダイシングフィルムを準備する工程と、
前記粘着剤層の表面上に、当該接着剤層の全質量基準で75質量%以上の金属粒子を含む接着剤層を形成することによってダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを得る工程と、
前記ダイシング・ダイボンディング一体型フィルムに向けて活性エネルギー線を照射する工程と、
前記活性エネルギー線の照射前における前記粘着剤層と前記接着剤層のT形はく離強度Aを測定する工程と、
前記活性エネルギー線の照射後における前記粘着剤層と前記接着剤層のT形はく離強度Bを測定する工程と、
を含み、
前記活性エネルギー線の照射後のT形はく離強度Bが前記活性エネルギー線の照射前におけるT形はく離強度Aよりも大きい前記接着剤層を選定する、接着剤層の選定方法。 - 前記活性エネルギー線の照射後におけるT形はく離強度Bが0.07N/25mm以上である、請求項3に記載の接着剤層の選定方法。
- 前記活性エネルギー線の照射後におけるT形はく離強度Bが0.5N/25mm以下である、請求項3又は4に記載の接着剤層の選定方法。
- 基材層と、粘着剤層と、接着剤層とをこの順序で備えるダイシング・ダイボンディング一体型フィルムの製造方法であって、
基材層と、前記基材層の一方の面上に設けられた粘着剤層とを備えるダイシングフィルムを準備する工程と、
前記粘着剤層の表面上に、当該接着剤層の全質量基準で75質量%以上の金属粒子を含む接着剤層を形成することによってダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを得る工程と、
前記ダイシング・ダイボンディング一体型フィルムに向けて活性エネルギー線を照射することによって、前記粘着剤層と前記接着剤層のT形はく離強度を増大させる工程と、
を含む、ダイシング・ダイボンディング一体型フィルムの製造方法。 - 前記接着剤層が請求項3~5のいずれか一項に記載の選定方法によって選定された接着剤層である、請求項6に記載のダイシング・ダイボンディング一体型フィルムの製造方法。
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