KR101202044B1

KR101202044B1 - 반도체 소자용 액상 접착제 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자

Info

Publication number: KR101202044B1
Application number: KR20090106051A
Authority: KR
Inventors: 이지연; 김종성
Original assignee: 제일모직주식회사
Priority date: 2009-11-04
Filing date: 2009-11-04
Publication date: 2012-11-16
Also published as: KR20110049168A; CN102051151A; TWI479001B; TW201116603A

Abstract

본 발명은 반도체 소자용 액상 접착제 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 반도체 소자용 액상 접착제 조성물은 연화점(softening point)이 50℃ 이상인 에폭시 수지; 경화제; 상기 에폭시 수지와 경화제를 용해하되, 끓는점이 150℃ 이상인 용매; 및 상기 에폭시 수지, 경화제 및 용매가 혼합된 경화물과 반응할 수 있는 분자량 1,000 ~ 50,000의 고분자 수지를 포함한다. 이러한 반도체 소자용 액상 접착제 조성물을 이용하여 반도체 웨이퍼의 후면에 접착제층을 형성할 경우 양호한 상온 안정성, 우수한 접착력 및 기계적 강도를 나타낼 수 있다.

반도체, 웨이퍼, 다이, 접착, 에폭시, 용매, 스핀 캐스팅

Description

반도체 소자용 액상 접착제 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자{LIQUID ADHESIVE COMPOSITION OF SEMICONDUCTOR DEVICE AND SEMICONDUCTOR DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 반도체 소자를 제조함에 있어 반도체 웨이퍼의 후면에 접착제층을 형성하기 위해 사용되는 반도체 소자용 액상 접착제 조성물에 관한 것이다.

반도체 소자(또는 반도체 패키지) 제조 공정은 일반적으로 반도체 웨이퍼를 소정의 크기로 절단시켜 다이(Die:반도체 칩)로 분리하는 쏘잉(Sawing) 및 싱귤레이션(singulation) 공정, 분리된 반도체 칩을 배선기판에 부착하는 칩 부착(Chip Attaching) 공정, 도전성 본딩 와이어를 사용하여 반도체 칩과 배선기판을 전기적으로 연결하는 와이어 본딩(Wire Bonding) 공정 및 반도체 칩을 외부 환경으로부터 보호하기 위하여 성형수지로 밀봉하는 성형(Molding) 공정 순서로 진행된다.

여기서, 종래에는 상기 칩 부착 공정으로 배선기판에 접착제를 도포한 상태에서 싱귤레이션된 반도체 칩을 압착하는 방법이 사용되었다. 이때, 칩 부착용 접착제로는 에폭시(epoxy) 등의 수지 페이스트 접착제 또는 필름 접착제가 일반적으로 사용되었다.

그런데, 배선기판에 접착제를 도포한 후 반도체 칩을 부착하는 방법은 작업성 및 생산성이 떨어져 근래에는 반도체 웨이퍼를 싱귤레이션하기 전에 제조된 반도체 웨이퍼의 후면에 필름화된 접착제품을 접착한 후 싱귤레이션하여 접착제층이 존재하는 다이를 배선 기판에 접착시킴으로써 반도체 소자 제조의 작업성 및 생산성을 개선하였다.

그러나 상기 방법은 미리 생산된 필름(접착제품)을 사용하게 됨으로써 패키지의 종류와 어플리케이션에 따라 각각 다른 두께로 생산된 필름을 사용해야 하는 제약이 있어 반도체 웨이퍼의 후면에 원하는 두께로 접착제를 도포한 후 싱귤레이션하여 접착제층이 존재하는 다이를 배선 기판에 접착시키는 방법이 제안되었다.

여기서, 반도체 웨이퍼의 후면에 접착제를 도포하는 방법으로는 디스펜싱(dispensing)법, 스크린 프린트(screen print)법 등이 있다. 그런데, 상기 도포 방법들은 반도체 웨이퍼의 크기가 커질 경우 접착제를 균일하게 도포하기 어려운 결점을 가지고 있고, 반도체 웨이퍼의 두께가 얇고 직경이 큰 경우에는 접착제층을 형성하는 과정에서 반도체 웨이퍼가 깨지는 등의 문제점이 있다.

한편, 반도체 웨이퍼의 후면에 도포되는 접착제는 일반적으로 사용기간동안 점도(레올로지)가 변하지 않는 충분한 상온 안정성을 가져야 하며, 접착제층에 형성된 반도체 웨이퍼를 쏘잉 공정 및 픽업(pick up) 작업할 경우 접착제층에 크랙이 발생하거나 접착제층이 박리되지 않도록 우수한 접착력 및 기계적 강도를 가져야 한다.

따라서, 충분한 상온 안정성, 우수한 접착력 및 기계적 강도를 갖는 접착제 및 상기 접착제를 반도체 웨이퍼의 두께 및 크기에 제약을 받지 않고도 도포할 수 있는 방법이 요구되고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 반도체 웨이퍼의 후면에 도포되는 접착제 조성물로써 충분한 상온 안정성, 우수한 접착력 및 기계적 강도를 나타낼 수 있는 반도체 소자용 액상 접착제 조성물 및 이를 이용하여 제조된 반도체 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 연화점(softening point)이 50℃ 이상인 에폭시 수지; 경화제; 상기 에폭시 수지와 경화제를 용해하되, 끓는점이 150℃ 이상인 용매; 및 상기 에폭시 수지, 경화제 및 용매가 혼합된 경화물과 반응할 수 있는 분자량 1,000 ~ 50,000의 고분자 수지를 포함하는 반도체 소자용 액상 접착제 조성물을 제공한다.

상기한 상기 반도체 소자용 액상 접착제 조성물은 스핀 캐스팅(spin casting)법으로 반도체 웨이퍼 후면에 도포될 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 반도체 소자용 액상 접착제 조성물이 스핀 캐스팅(spin casting)법으로 후면에 도포된 반도체 웨이퍼를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 반도체 웨이퍼를 쏘잉(sawing)하여 제조된 다이(die)를 포함하는 반도체 소자를 제공한다.

이상과 같은 본 발명의 반도체 소자용 액상 접착제 조성물은 끓는점이 150℃ 이상인 용매를 포함함에 따라 사용 기간동안 점도(레올로지)가 변하지 않는 충분한 상온 안정성을 나타낼 수 있다.

또한, 상기한 용매로 인해 본 발명의 조성물은 스핀 캐스팅법으로 반도체 웨이퍼의 후면에 접착제층을 형성할 수 있도록 적절한 휘발성 및 점도를 나타내기 때문에 반도체 웨이퍼의 두께 및 직경에 제약을 받지 않고도 용이하게 접착제층을 형성시킬 수 있다.

또, 본 발명의 조성물은 분자량 1,000 ~ 50,000인 액상 고분자 수지를 포함하기 때문에 반도체 웨이퍼의 후면에 형성되는 접착제층은 우수한 기계적 강도를 가질 수 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 반도체 소자용 액상 접착제 조성물(이하, '접착제 조성물'이라 함)은 에폭시 수지, 경화제, 상기 에폭시 수지와 경화제를 용해하는 용매, 및 상기 에폭시 수지, 경화제 및 용매가 혼합된 경화물과 반응할 수 있는 고분자 수지를 포함한다.

본 발명에 사용되는 에폭시 수지는 연화점(softening point)이 50℃ 이상으로, 이러한 에폭시 수지를 포함하는 접착제 조성물을 반도체 웨이퍼의 후면에 도포하여 접착제층을 형성할 경우 접착제층이 상온에서도 안정적으로 존재할 수 있어 반도체 웨이퍼의 취급이 용이하고 소정의 기간동안 저장하여도 반도체 웨이퍼의 신뢰성을 확보할 수 있다.

여기서, 사용되는 에폭시 수지는 연화점(softening point)이 50℃ 이상이면 특별히 한정되지 않으나, 바람직하게는 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 노볼락계(novolac계) 고상 에폭시 수지 중에서 선택하여 사용할 수 있다. 다만, 연화점이 너무 높을 경우에는 다이를 접착할 때 충분한 접착력이 나오지 않을 수 있으므로, 연화점은 구체적으로 50 ~ 150℃ 범위인 것이 바람직하다.

[화학식 1]

(상기 화학식 1에서 n는 1 ~ 5이고, R¹는 H, CH₃ 또는 CH₂CH₃이며, R²는 H, CH₃, CH₂CH₃ 또는

이다.)

[화학식 2]

(상기 화학식 2에서 m은 1 ~ 5이고, R³는 H, CH₃ 또는 CH₂CH₃이며, R⁴는 H, CH₃, CH₂CH₃ 또는

이고, R⁵는 CH₂,

,

또는

이다.)

이외에도 에폭시 수지로는 유리전이온도(Tg)를 조정하거나 모듈러스(modulus)를 개선하는 등의 물성 향상을 목적으로 BPA (bisphenol A type), BPF (bisphenol F type), 나프탈렌계, 사이클로 알리파틱계, 아민계 다관능성 에폭시 수지 등의 고상 및 액상 에폭시 수지를 더 혼합하여 사용할 수 있다.

한편, 본 발명의 에폭시 수지는 접착제 조성물 100 중량부를 기준으로 20 ~ 80중량부 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 에폭시 수지가 20중량부 미만으로 포함되면 접착제 조성물의 반응속도가 느려져 공정시간이 길어짐에 따라 작업성이 떨 어지고, 80중량부를 초과하여 포함되면 반도체 웨이퍼 후면에 형성된 접착제층이 상온에서 안정적으로 존재하기 어려울 수 있기 때문이다.

본 발명에 사용되는 경화제는 특별히 한정되지 않으나, 페놀 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 페놀 수지 중에서도 하기 화학식 3의 폴리 페놀 수지를 사용하는 것이 좋다.

[화학식 3]

(상기 화학식 3에서, n은 1 ~ 5이고, R¹는 H, CH₃ 또는 CH₂CH₃이며, R²는 H, CH₃, CH₂CH₃ 또는

이고, R³는 CH₂,

,

,

또는

이다.)

이러한 본 발명의 경화제는 접착제 조성물 100 중량부를 기준으로, 5 ~ 60중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 경화제가 5중량부 미만으로 포함되면 본 발명에서 요구하는 접착 필름 형성을 위한 물성을 얻기 힘들 수 있으며, 60중량부를 초과하여 포함되면 상대적으로 에폭시 수지의 사용 함량이 줄어들어 반응속도가 느려짐에 따라 공정시간이 길어질 수 있기 때문이다.

본 발명에 사용되는 용매는 고상인 원료(예를 들어, 상기 에폭시 수지와 경화제)를 액상화시키면서 용해하는 것으로, 끓는점이 150℃ 이상, 구체적으로는 150 ~ 300℃ 범위인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 용매의 끓는 점이 150℃ 미만이면 상온 안정성과 스핀 캐스팅의 물성이 저하될 수 있으며, 300℃를 초과하면 스핀 캐스팅 후 접착 필름 형성 과정에서 잔류 용매에 의해 신뢰성이 저하될 수 있기 때문이다. 이러한 용매를 포함하는 본 발명의 접착제 조성물은 사용기간 동안 점도(레올로지)가 변하지 않을 충분한 상온 안정성을 가질 수 있으며, 접착제 조성물을 반도체 웨이퍼의 후면에 스핀 캐스팅법으로 도포할 경우 접착제층의 형성을 용이하게 할 수 있다.

여기서, 반도체 웨이퍼에 접착제 조성물을 도포하기 위해 종래에는 디스펜싱(dispensing)법, 스크린 프린트(screen print)법 등이 사용되었으나, 이러한 방법들은 반도체 웨이퍼의 두께가 얇고 직경이 큰 경우에 접착제층을 균일하게 형성하기 어렵고 반도체 웨이퍼가 깨지는 문제점이 발생하게 된다.

그런데, 스핀 캐스팅법은 반도체 웨이퍼에 접착제 조성물을 도포한 후 반도 체 웨이퍼를 고속으로 회전시켜 접착제층을 형성하기 때문에 반도체 웨이퍼의 두께 및 직경에 제약없이 용이하게 접착제층을 형성할 수 있다. 이러한 스핀 캐스팅법을 이용하여 반도체 웨이퍼에 접착제층을 형성하기 위한 접착제 조성물에 포함되는 용매는 적절한 휘발성을 가져야 하는데, 본 발명에 사용되는 용매는 끓는점이 150℃ 이상, 구체적으로는 150 ~ 300℃ 범위임에 따라 스핀 캐스팅법으로 접착제층을 형성할 경우 접착력이 우수하면서도 균일한 접착제층을 형성할 수 있는 휘발성을 나타내게 된다. 즉, 본 발명의 접착제 조성물은 스핀 캐스팅법을 적용하여 반도체 웨이퍼 후면에 접착제층을 형성할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명의 용매는 에폭시 수지와 경화제를 적절히 용해할 수 있도록 사용되는 에폭시 수지와 경화제의 극성(polarity)을 고려하여 선택되는 것이 바람직하다. 즉, 반도체 웨이퍼의 후면에 스핀 캐스팅법으로 균일한 두께의 접착제층을 형성하기 위해서 접착제 조성물은 적절한 점도를 가지고 있어야 하는데, 용매의 극성도가 에폭시 수지와 경화제의 극성도와 차이가 크면 용해도가 낮아져 접착제 조성물의 점도가 높아지게 되며, 차이가 너무 클 경우 에폭시 수지와 경화제가 용매에 전혀 녹지 않기 때문이다. 또한, 용해도가 낮아짐에 따라 스핀 캐스팅 시 원료들(에폭시 수지, 경화제, 바인더 등)이 용매로부터 석출되어 경화된 접착제층의 표면이 평탄하지 않게 된다.

본 발명의 용매는 접착제 조성물 100 중량부를 기준으로, 어플리케이션(application)과 요구되는 성능에 점도나 코팅두께를 조절하기 위해 2 ~ 90중량부로 포함될 수 있다.

이러한 본 발명의 용매는 끓는점이 150℃ 이상이라면 특별히 한정되지 않으나, 락톤계, 락탐계 및 아세테이트계 등을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 환경 친화적인 면에서 하기 화학식 4의 Gamma-Butyrolactone (GBL), Diethylene glycol monoethyl ether acetate (ECA) 및 Diethylene glycol monobutyl ether acetate (BCA)로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.

[화학식 4]

본 발명에 사용되는 고분자 수지는 상기 에폭시 수지, 경화제 및 용매가 혼합된 경화물과 반응할 수 있는 것으로, 이러한 고분자 수지를 접착제 조성물에 포함시킴에 따라 반도체 웨이퍼 후면에 형성되는 접착제층은 우수한 기계적 강도를 나타낼 수 있다. 즉, 본 발명의 고분자 수지는 액상으로 상기 경화물과 균일상을 이루어 경화되는 접착제층의 기계적 강도를 높임에 따라 반도체 웨이퍼의 쏘잉(sawing) 및 픽업 공정을 용이하게 수행할 수 있다. 또한, 본 발명의 접착제 조성물은 고분자 수지를 포함함에 따라 경화시 낮은 모듈러스(modulus)를 갖을 수 있고 적절한 toughness를 나타낼 수 있다.

종래에는, 반도체 웨이퍼를 싱귤레이션하기 전에 제조된 반도체 웨이퍼의 후면에 필름화 된 접착제품을 접착한 후 싱귤레이션하여 접착제층이 존재하는 다이를 배선 기판에 접착시킴으로써 반도체 소자 제조의 작업성 및 생산성을 개선하는 기술이 사용되었는데, 이 기술에서는 접착 필름을 만들기 위한 접착제 조성물을 플렉시블(flexible)한 필름으로 필름화 하는데 필름 캐스팅법이 적용되었다. 이때, 필름 캐스팅법에서는 필름에 유연성(flexibility)을 부여하기 위해 플렉시블한 고분자(고체상태)를 끓는점이 낮은 용매에 용해시켜 바인더(binder) 형태로 사용하였다.

그러나 본 발명에 사용되는 접착제 조성물은 스핀 캐스팅법으로 접착제층을 형성하는 것으로, 이러한 스핀 캐스팅법에도 상기와 같이 고분자(고체상태)를 끓는점이 낮은 용매에 용해시켜 바인더로 사용할 경우 용매에 용해된 타입의 고분자 바인더(binder)는 스핀 캐스팅이 진행됨에 따라 용해도가 줄어들게 되어 석출이 일어나 고분자의 상분리로 인해 접착제층이 오염되는 문제점이 발생한다.

그런데, 본 발명의 접착제 조성물은 액상 고분자 수지를 포함함에 따라 스핀 캐스팅 공정에서 상분리가 일어나지 않으며, 본 발명에 사용되는 용매와의 상용성도 좋다. 여기서, 종래의 바인더 역할은 본 발명의 에폭시 수지, 경화제 및 용매가 혼합된 경화물이 경화됨에 따라 적절한 지지강도를 나타내어 그 역할을 수행하게 되고, 고분자 수지는 상기 경화물과 균일상을 이루는 것으로, 이에 따라 본 발명의 접착제 조성물은 우수한 기계적 강도 및 적절한 toughness를 갖게 되는 것이다.

상기한 고분자 수지는 특별히 한정되지 않으나 분자량이 1,000 ~ 50,000이고 카르복실기(-COOH)를 포함하는 것이 바람직하며, 비제한적인 예로 카르복실 터미네이티드 부타디엔 아크릴로나이트릴(carboxyl terminated butadiene acrylonitrile, CTBN), 폴리에스터 폴리올, 폴리카프로락톤 및 아크릴로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.

한편, 본 발명의 고분자 수지는 접착제 조성물 100 중량부를 기준으로 1 ~ 50중량부 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 고분자 수지가 1중량부 미만으로 포함되면 접착제층의 toughness가 부족하게 되어 쏘잉 공정 시 불량이 야기될 수 있고, 50 중량부를 초과하여 포함되면 반응 속도가 느려져 공정 시간이 늘어날 수 있기 때문이다.

본 발명의 접착제 조성물은 상기 에폭시 수지, 경화제, 용매 및 고분자 수지 이외에 경화반응속도를 높여 작업성을 향상시키기 위해 경화촉진제를 더 포함할 수 있다. 사용되는 경화촉진제는 특별히 한정되지 않으나, 아민계, 이미다졸계, 아민계 adduct 혹은 이미다졸계 adduct 등의 잠재성 경화촉진제를 사용하는 것이 바람직하다. 이외에도 열가소성 수지로 캡슐화되어 상온 안정성을 높인 경화촉진제 및 경화제로 개질된 경화촉진제를 사용할 수도 있다.

여기서, 경화촉진제를 과량으로 사용하면 접착제 조성물의 보관 안정성이 나빠지고, 반대로 소량으로 사용하면 경화반응속도가 느려져 작업성 및 생산성이 떨어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 경화촉진제는 접착제 조성물 100 중량부를 기준으로 0.1 ~ 20중량부 범위로 포함되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 접착제 조성물에는 접착제층이 형성된 반도체 웨이퍼를 쏘 잉(sawing)하는 동안 칩 플라이(chip fly) 등이 일어나지 않을 만큼 다이싱 테이프가 다이를 지지하는 강도가 충분할 수 있도록 평탄한 면을 가지기 위해 레벨링제를 더 첨가할 수 있다. 또한, 본 발명의 목적을 해지지 않는 범위 내에서 필요에 따라 기포의 제거를 용이하게 하기 위한 소포제, 제품 외관 등을 위한 카본블랙 등의 착색제, 기계적 물성 및 접착력을 증가시키기 위한 글리시독시프로필 트리메톡시 실란 등의 실란 커플링제, 요변성과 성형성을 개선하기 위한 퓸드(fumed) 실리카 등의 기타 첨가제가 추가로 포함될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 접착제 조성물의 점도는 스핀 캐스팅이 용이하도록 25℃에서 10 ~ 50,000cPs, 바람직하게는 1,000 ~ 30,000cps인 것이 것이 좋다. 제조되는 반도체 소자의 요구 사항에 따라 다를 수 있지만 스핀 캐스팅 작업시 접착제 조성물의 점도가 10cPs 미만이거나 50,000cPs를 초과하는 경우에는 형성되는 접착제층의 두께 조절이 힘들어 질 수 있기 때문이다.

또한, 접착제 조성물의 요변성 지수(thixotropy index, T/I)는 0.7 ~ 1.3, 바람직하게는 0.9 ~ 1.1인 것이 좋다. 스핀 캐스팅 작업시 가장자리로 갈수록 토크(torque)가 더 많이 걸리게 되어 T/I가 1에 가깝지 않은 접착제 조성물일 경우, 가운데와 가장자리의 도막 두께가 달라질 수 있기 때문이다.

상기 본 발명의 접착제 조성물은 에폭시 수지, 경화제, 용매, 고분자 수지, 경화촉진제 및 첨가제 등을 동시에 또는 원료별 순차적으로 투입하고 필요에 따라 가열처리를 하면서 교반, 혼합, 분산시켜 제조할 수 있다. 이때, 특히 고상의 에폭 시 수지를 사용할 경우에는 용매에 미리 녹여 사용할 수 있다. 여기서, 원료를 투입한 후 그 혼합물을 교반, 혼합, 분산하는 장치는 특별히 한정되지 않지만, 교반 및 가열장치를 구비한 혼합분쇄기, 3축 롤밀, 볼밀, 진공유발기, 유성형 혼합기 등을 사용할 수 있으며, 상기한 장치들을 적절하게 조합하여 사용할 수도 있다.

한편, 본 발명은 상기에서 설명한 접착제 조성물이 스핀 캐스팅법으로 후면에 도포된 반도체 웨이퍼를 제공할 수 있으며, 상기 반도체 웨이퍼를 쏘잉하여 제조된 다이(die)를 기재에 접착하여 와이어 본딩 및 성형공정을 거쳐 제조된 반도체 소자를 제공할 수 있다. 이때, 반도체 웨이퍼의 후면에 스핀 캐스팅법으로 접착제층을 형성하는 과정은 접착제 조성물을 웨이퍼 후면에 도포한 후, 스핀 캐스팅으로 평탄화 및 코팅을 시행하고 100 ~ 160℃에서 3분 이내 건조 및 b-stage를 통해 이루어질 수 있다. 스핀 캐스팅의 웨이퍼 회전속도와 시간은 어플리케이션에 따라 원하는 접착제층의 두께를 얻기 위해 다양하게 바꿀 수 있다.

이하 본 발명을 실시예에 근거하여 자세히 설명하겠으나 본 발명이 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1 및 2]

1-1. 용매평가를 위한 조성물 제조

에폭시 수지 또는 경화제가 용매에 용해되어 균일한 액상을 형성하는지 확인 하기 위해 하기 표 1과 같은 용매에 에폭시 수지 또는 경화제를 혼합 및 교반하여 조성물을 제조하였다.

1-2. 코팅성 평가를 위한 접착제층 형성

상기에서 제조된 조성물의 코팅성을 평가하기 위해 8인치 반도체 웨이퍼 가운데에 상기에서 제조된 조성물 10ml 도포하고, 3500rpm으로 60초 동안 스핀 캐스팅하여 접착제층을 형성시켰다.

[비교예 1 내지 6]

하기 표 1에 제시된 구성성분 및 그 함량을 적용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1 및 2의 조성물 제조 및 접착제층 형성과정을 동일하게 적용하였다.

<표 1>

구 성 성 분		실시예1	실시예2	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	비교예5	비교예6
에폭시수지	¹⁾multifuntional 에폭시	100	-	100	-	100	-	100	-
경화제	²⁾폴리 페놀	-	100	-	100	-	100	-	100
용매	GBL (끓는점 : 244℃)	50	50	-	-	-	-	-	-
	n-dodecane (끓는점 : 214℃)	-	-	50	50	-	-	-	-
	PGMEA (끓는점 : 145℃)	-	-	-	-	50	50	-	-
	Propylene carbonate (끓는점 : 240℃)	-	-	-	-	-	-	50	50
주 1) EPPN-501H, Nippon Kayaku 주 2) H-4, MEIWA =

[시험예 1] 용매(solvent) 평가

실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 6에서 제조된 조성물 및 접착제층에 대하여 하기와 같은 방법으로 점도 및 두께편차를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

1) 점도 : Cone & Plate 형 Brookfield 점도계를 사용하여 25℃에서 측정. 이때, 측정점도는 에폭시 수지 또는 경화제만을 용매에 용해한 후 측정한 점도임.

2) 두께 편차 : 반도체 웨이퍼 후면에 형성된 접착제층의 두께를 profiler로 측정하여, 두께 편차가 양호할 때는 'OK'로, 두께 편차가 ±5% 이상으로 spec out일 때는 'NG'로, 측정이 불가할 때는 '-'로 나타냄.

<표 2>

구 성 성 분		실시예1	실시예2	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	비교예5	비교예6
물성평가 결과	점도(cPs)	100,000	80,000	NG	NG	50,000	20,000	NG	30,000
물성평가 결과	접착제층의 두께 편차	OK	OK	-	-	NG	NG	-	OK

표 2의 물성평가 결과에서 볼 수 있듯이 점도와 접착제층의 두께 편차에서 가장 좋은 결과를 나타내는 용매는 본 발명에서 제시한 GBL이었다.

반면에, 비교예 1 및 2에서 볼 수 있듯이 n-dodecane은 에폭시 수지 또는 경화제가 용해되지 않아 점도 측정이 불가능했다. 또한, 비교예 5 및 6에서 볼 수 있듯이 경화제인 페놀 수지는 녹일 수 있으나 에폭시 수지는 녹일 수 없는 경우도 존재하였다. 이러한 결과는 에폭시 수지 및/또는 경화제가 사용되는 용매와 극 성(polarity)차가 적어야 함을 확인할 수 있는 것이다.

한편, 비교예 3 및 4는 에폭시 수지 또는 경화제를 용해시키더라도 낮은 점도를 나타내어 용매의 사용량을 적게 할 수 있으나, 용매 자체의 끓는점이 145℃로 낮아서 스핀 캐스팅 도중에 용매의 증발이 일어나 에폭시 수지 또는 경화제의 석출이 일어남으로써 도막이 균일하지 않은 문제점이 발생함을 확인할 수 있었다.

[실시예 3 및 비교예 7 내지 9]

하기 표 3에 제시된 구성성분 및 함량을 적용하여 각각의 원료를 혼합 및 교반하여 접착제 조성물을 제조하였다. 8인치 반도체 웨이퍼 가운데에 제조된 접착제 조성물을 10ml 도포한 후 3500rpm으로 60초 동안 스핀 캐스팅하여 40㎛ 두께의 접착제층을 형성시켰다.

<표 3>

구 성 성 분		실시예3	비교예7	비교예8	비교예9
에폭시 수지	¹⁾multifuntional 에폭시 (연화점 45℃)	-	100	-	-
에폭시 수지	²⁾multifuntional 에폭시 (연화점 70℃)	100		100	100
경화제	³⁾바이페닐계 페놀	50	50	50	50
경화 촉진제	⁴⁾테트라페닐 포스포니움 테트라페닐 보레이트	1	1	1	1
고분자 수지	⁵⁾CTBN	30	15	0	60
레벨링제	⁶⁾불소계 surfactant	0.5	0.5	0.5	0.5
용매	GBL	30	30	30	30
주 1) EPPN-501H, Nippon Kayaku 주 2) EPPN-502H, Nippon Kayaku 주 3) MEH-7851S, MEIWA 주 4) H-4, MEIWA 주 5) TCI 주 6) BYK-380N, BYK

[시험예 2] 반도체 웨이퍼의 물성 평가

상기 실시예 3 및 비교예 7 내지 9에서 제조된 반도체 웨이퍼의 물성을 하기와 같은 방법으로 측정하였고, 그 결과를 표 4에 나타내었다.

1) Dicing film과의 면 고착 : 접착제층이 형성된 반도체 웨이퍼를 형성된 접착제층을 dicing film lamination하여 쏘잉(sawing)한 후 픽업(pick up)하여 싱귤레이션(singulation)하는 과정에서 dicing film과 도막 사이에 고착이 발생하는지 여부를 측정함.

2) Sawing line 선 고착 : 접착제층이 형성된 반도체 웨이퍼를 dicing film lamination하여 쏘잉(sawing)한 후 픽업(pick up)하여 싱귤레이션(singulation)하는 과정에서 dicing film에 sawing line을 따라 선상으로 고착이 발생하는지, sawing line에 따라 단면에 residue가 발생하는지의 여부를 측정함.

3) Pick up : pick up 고정에 있어서, dicing film쪽에서 밀어 주는 pin height로 불량 여부를 측정함.

4) 신뢰도 평가 : 85/85 12hr 간이 신뢰도 평가 후 die shear 기기로 delamination을 측정함.

5) Elastic modulus : 접착제 조성물을 반도체 웨이퍼에 도포한 후 125℃에서 1시간 경화 후 다시 175℃에서 2시간 경화시켜 완전 경화한 5mm(w) * 8mm(l) * 0.2mm(t)의 접착제층을 1Hz에서 DMA 측정함.

<표 4>

구 성 성 분		실시예3	비교예7	비교예8	비교예9
평가 결과	Dicing film과의 면고착	OK	OK	OK	NG
	Sawing line 선고착	OK	NG	NG	NG
	Pick up	OK	NG	NG	NG
	신뢰도 평가	OK	-	-	-
	Elastic modulus (200℃,Mpa)	4	3	9	2.5

표 4의 평가결과에서 볼 수 있듯이 에폭시 및 경화제의 종류와 고분자 수지의 함량에 따라 가장 좋은 결과를 나타낸 것은 실시예 3이었다. 반면, 비교예 7은 연화점이 45℃인 에폭시 수지를 사용하여 상온 안정성이 떨어짐에 따라 쏘잉(sawing) 공정시 발생된 열에 영향을 받아 형성된 접착제층이 녹아 내리면서 선 고착이 발생하여 pick up 불량을 야기하였다.

한편, 비교예 8은 고분자 수지가 포함되지 않음에 따라 접착제층의 기계적 강도가 약해져 쏘잉(sawing) 공정시 단면이 깨져 나가 sawing line의 불량이 야기되며, 픽업(pick up) 공정 및 신뢰도 또한 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 비교예 9은 고분자 수지가 과량으로 포함된 것으로, 이에 따라 접착제층이 경화된 후에도 tacky한 성질이 남아 있어 dicing film과 들러붙음에 따라 싱귤레이션(singulation)시 문제가 발생함을 확인할 수 있었다.

Claims

연화점(softening point)이 50℃ 이상인 에폭시 수지;

경화제;

상기 에폭시 수지와 경화제를 용해하되, 끓는점이 150℃ 이상인 용매; 및

상기 에폭시 수지, 경화제 및 용매가 혼합된 경화물과 반응할 수 있는 분자량 1,000 ~ 50,000의 고분자 수지를 포함하는 반도체 소자용 액상 접착제 조성물.
제1항에 있어서,

상기 에폭시 수지는 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 노볼락계 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 액상 접착제 조성물.

[화학식 1]

(상기 화학식 1에서 n는 1 ~ 5이고, R¹는 H, CH₃ 또는 CH₂CH₃이며, R²는 H, CH₃, CH₂CH₃ 또는
이다.)

[화학식 2]

(상기 화학식 2에서 m은 1 ~ 5이고, R³는 H, CH₃ 또는 CH₂CH₃이며, R⁴는 H, CH₃, CH₂CH₃ 또는
이고, R⁵는 CH₂,
,
,
,
또는
이다.)
제1항에 있어서,

상기 경화제는 하기 화학식 3으로 표시되는 폴리 페놀 수지인 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 액상 접착제 조성물.

[화학식 3]

(상기 화학식 3에서, n은 1 ~ 5이고, R¹는 H, CH₃ 또는 CH₂CH₃이며, R²는 H, CH₃, CH₂CH₃ 또는
이고, R³는 CH₂,
,
,
,
,
,
또는
이다.)
제1항에 있어서,

상기 용매는 하기 화학식 4로 표시되는 Gamma-Butyrolactone(GBL), Diethylene glycol monoethyl ether acetate(ECA) 및 Diethylene glycol monobutyl ether acetate(BCA)로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 액상 접착제 조성물.

[화학식 4]
제1항에 있어서,

상기 고분자 수지는 카르복실 터미네이티드 부타디엔 아크릴로나이트릴(CTBN), 폴리에스터 폴리올, 폴리카프로락톤 및 아크릴로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 액상 접착제 조성물.
제1항에 있어서,

반도체 소자용 액상 접착제 조성물 100 중량부를 기준으로,

상기 에폭시 수지 20 ~ 80중량부;

상기 경화제 5 ~ 60중량부;

상기 용매 2 ~ 90중량부; 및

상기 고분자 수지 1 ~ 50중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 액상 접착제 조성물.
제1항에 있어서,

경화촉진제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 액상 접착제 조성물.
제1항에 있어서,

상기 액상 접착제 조성물의 점도는 25℃에서 10 ~ 50,000cPs인 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 액상 접착제 조성물.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 액상 접착제 조성물은 스핀 캐스팅(spin casting)법으로 반도체 웨이퍼 후면에 도포되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 액상 접착제 조성물.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 액상 접착제 조성물이 스핀 캐스팅(spin casting)법으로 후면에 도포된 반도체 웨이퍼.
제10항의 반도체 웨이퍼를 쏘잉(sawing)하여 제조된 다이(die)를 포함하는 반도체 소자.