KR102450758B1 - 반도체 장치의 제조 방법, 및 필름형 접착제 - Google Patents

반도체 장치의 제조 방법, 및 필름형 접착제 Download PDF

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신타로 하시모토
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Abstract

본 발명은 기판 상에 제1 와이어를 통해 제1 반도체 소자를 전기적으로 접속하는 제1 다이 본드 공정과, 제1 반도체 소자의 면적보다 큰 제2 반도체 소자의 한쪽 면에, 150℃에 있어서의 전단 탄성률이 1.5 ㎫ 이하인 필름형 접착제를 첩부하는 라미네이트 공정과, 필름형 접착제가 첩부된 제2 반도체 소자를, 필름형 접착제가 제1 반도체 소자를 덮도록 배치하고, 필름형 접착제를 압착함으로써, 제1 와이어 및 제1 반도체 소자를 필름형 접착제에 매립하는 제2 다이 본드 공정을 구비하는 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

반도체 장치의 제조 방법, 및 필름형 접착제
본 발명은 반도체 장치의 제조 방법, 및 필름형 접착제에 관한 것이다.
반도체 장치에 있어서의 기판의 배선, 반도체 칩에 부설된 와이어 등에 의한 요철을 충전 가능한, 와이어 매립형의 반도체 장치를 얻을 수 있는 접착 시트가 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 및 2). 상기 접착 시트는, 요철 충전 시에 있어서 높은 유동성을 발현하기 위해서, 열경화성 성분을 주성분으로서 함유하고 있다.
최근, 이러한 와이어 매립형의 반도체 장치의 동작의 고속화가 중요시되고 있다. 종래에는 적층된 반도체 소자의 최상단에, 반도체 장치의 동작을 제어하는 컨트롤러 칩이 배치되어 있었으나, 동작의 고속화를 실현하기 위해서, 최하단에 컨트롤러 칩을 배치한 반도체 장치의 패키지 기술이 개발되어 있다. 이러한 패키지의 하나의 형태로서, 다단으로 적층한 반도체 소자 중, 2단째의 반도체 소자를 압착할 때에 사용하는 필름형 접착제를 두껍게 하여, 상기 필름형 접착제 내부에 컨트롤러 칩을 매립하는 패키지가 주목을 모으고 있다. 이러한 용도에 사용되는 필름형 접착제에는, 컨트롤러 칩, 컨트롤러 칩에 접속되어 있는 와이어, 기판 표면의 요철 기인의 단차 등을 매립할 수 있는 높은 유동성이 필요해진다.
특허문헌 1: 국제 공개 제2005/103180호 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2009-120830호 공보
그러나, 특허문헌 1 및 2에 기재된 접착 시트와 같이, 단순히 경화 전의 유동성이 높은 것을 특징으로 하는 접착 시트를 이용하면, 반도체 소자의 박형화에 따라, 경화 후에 반도체 장치 전체가 휘어지기 쉽다고 하는 문제가 있다. 또한, 상기 접착 시트를 이용한 압착 시에 공극이 발생한 경우, 그것을 종래의 공정 내에서 제거하는 것이 어렵다고 하는 문제가 있다. 이 때문에, 얻어지는 반도체 장치의 접속 신뢰성의 확보를 위해서는, 한층 더한 검토가 필요하다고 하는 것이 현상(現狀)이다. 한편, 특히 후자에 있어서의 공극의 제거에 대해서는, 가압 오븐 등에 의해 가열 및 가압하는 공정을 별도로 마련함으로써 일단 가능하다. 그러나, 공정수의 증가에 의해, 범용 품종에 비해 리드 타임이 증대해 버린다.
그래서, 본 발명은 리드 타임의 증대를 억제하면서, 접속 신뢰성이 우수한 반도체 장치를 얻는 것이 가능한, 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 또한, 상기 제조 방법에 이용되는 필름형 접착제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 기판 상에 제1 와이어를 통해 제1 반도체 소자를 전기적으로 접속하는 제1 다이 본드 공정과, 제1 반도체 소자의 면적보다 큰 제2 반도체 소자의 한쪽 면에, 150℃에 있어서의 전단 탄성률이 1.5 ㎫ 이하인 필름형 접착제를 첩부하는 라미네이트 공정과, 필름형 접착제가 첩부된 제2 반도체 소자를, 필름형 접착제가 제1 반도체 소자를 덮도록 배치하고, 필름형 접착제를 압착함으로써, 제1 와이어 및 제1 반도체 소자를 필름형 접착제에 매립하는 제2 다이 본드 공정을 구비하는 반도체 장치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 리드 타임의 증대를 억제하면서, 접속 신뢰성이 우수한 반도체 장치를 얻는 것이 가능하다. 보다 구체적으로는, 150℃에 있어서의 전단 탄성률이 1.5 ㎫ 이하인 필름형 접착제를 이용함으로써, 특히 제2 다이 본드 공정에 있어서 발생하는 공극(보이드)을, 후공정인 밀봉 공정에 의해 해소할 수 있다. 이에 의해, 공극을 해소하기 위한 특별한 프로세스가 별도로 필요하게 되지 않아, 리드 타임이 증대하지 않는다.
본 발명에 있어서, 150℃에 있어서의 전단 탄성률이란, 필름형 접착제에 5%의 변형을 주파수 1 ㎐로 부여하면서, 5℃/분의 승온 속도로 실온으로부터 125℃까지 승온하여 1시간 유지한 후, 5℃/분의 승온 속도로 또한 150℃까지 승온하여 45분간 유지한 후, 동적 점탄성 측정 장치를 이용하여 측정함으로써 얻어지는 것이다.
본 발명에 있어서, 필름형 접착제의, 경화 후의 170∼190℃에 있어서의 인장 탄성률이 15 ㎫ 이하인 것이 바람직하다. 필름형 접착제가, 경화 후에 있어서 저탄성임으로써, 밀봉 공정 시에 양호한 매립성과 응력 완화성을 얻는 것이 가능해진다. 예컨대 박형의 제2 반도체 소자를 사용한 경우에도, 필름형 접착제가 경화한 후의 반도체 장치의 휘어짐을 억제할 수 있다. 이에 의해, 반도체 장치의 응력이 완화되어, 양호한 접속 신뢰성을 나타내는 반도체 장치를 얻기 쉬워진다.
본 발명에 있어서, 필름형 접착제의, 80℃에 있어서의 전단 점도가 15000 ㎩·s 이하인 것이 바람직하다. 이에 의해, 양호한 매립성을 얻기 쉬워진다.
본 발명에 있어서, 필름형 접착제가, 아크릴 수지 및 에폭시 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 열가소성 성분과 열경화 성분을 병용함으로써, 양호한 매립성, 열경화성 및 응력 완화성을 얻기 쉬워진다.
본 발명에 있어서, 아크릴 수지가, 중량 평균 분자량이 10만∼50만인 제1 아크릴 수지와, 중량 평균 분자량이 60만∼100만인 제2 아크릴 수지를 포함하고, 아크릴 수지의 전체 질량을 기준으로 하여, 제1 아크릴 수지의 함유량이 50 질량% 이상인 것이 바람직하다. 이와 같이 분자량 분포의 폭을 넓힘으로써, 응력 완화성이 향상되어, 경화 후의 기판의 휘어짐을 저감하기 쉬워진다. 또한, 성막성(成膜性) 및 접착성을 유지한 채로, 매립성을 향상시키기 쉬워진다.
본 발명에 있어서, 필름형 접착제가, 무기 필러 및 유기 필러 중 적어도 한쪽을 포함하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 필름형 접착제의 취급성 등이 보다 향상되고, 보다 양호한 전단 탄성률, 접착력 등의 기계 특성을 얻을 수 있다.
본 발명은 또한, 기판 상에 제1 와이어를 통해 제1 반도체 소자가 전기적으로 접속되고, 제1 반도체 소자 상에, 제1 반도체 소자의 면적보다 큰 제2 반도체 소자가 압착되어 이루어지는 반도체 장치에 있어서, 제2 반도체 소자를 압착하고, 제1 와이어 및 제1 반도체 소자를 매립하기 위해서 이용되는, 150℃에 있어서의 전단 탄성률이 1.5 ㎫ 이하인 필름형 접착제를 제공한다. 본 발명의 필름형 접착제를 이용함으로써, 리드 타임의 증대를 억제하면서, 접속 신뢰성이 우수한 반도체 장치를 얻는 것이 가능하다.
본 발명의 필름형 접착제에 있어서, 경화 후의 170∼190℃에 있어서의 인장 탄성률이 15 ㎫ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 필름형 접착제에 있어서, 80℃에 있어서의 전단 점도가 15000 ㎩·s 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 필름형 접착제는, 아크릴 수지 및 에폭시 수지를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 필름형 접착제에 있어서, 아크릴 수지가, 중량 평균 분자량이 10만∼50만인 제1 아크릴 수지와, 중량 평균 분자량이 60만∼100만인 제2 아크릴 수지를 포함하고, 아크릴 수지의 전체 질량을 기준으로 하여, 제1 아크릴 수지의 함유량이 50 질량% 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 필름형 접착제는, 무기 필러 및 유기 필러 중 적어도 한쪽을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 리드 타임의 증대를 억제하면서, 접속 신뢰성이 우수한 반도체 장치를 얻는 것이 가능한, 반도체 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 상기 제조 방법에 이용되는 필름형 접착제를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 필름형 접착제를 도시한 도면이다.
도 2는 접착 시트를 도시한 도면이다.
도 3은 다른 접착 시트를 도시한 도면이다.
도 4는 다른 접착 시트를 도시한 도면이다.
도 5는 다른 접착 시트를 도시한 도면이다.
도 6은 반도체 장치를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 후속의 공정을 도시한 도면이다.
도 9는 도 8의 후속의 공정을 도시한 도면이다.
도 10은 도 9의 후속의 공정을 도시한 도면이다.
도 11은 도 10의 후속의 공정을 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시형태에 대해 상세히 설명한다. 이하의 설명에서는, 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 상하 좌우 등의 위치 관계는, 특별히 언급하지 않는 한, 도면에 나타내는 위치 관계에 기초하는 것으로 한다. 또한, 도면의 치수 비율은 도시된 비율에 한정되는 것이 아니다. 한편, 본 명세서에 있어서의 「(메트)아크릴」이란, 「아크릴」 및 그것에 대응하는 「메타크릴」을 의미한다.
(필름형 접착제)
도 1은 본 실시형태에 따른 필름형 접착제(10)를 모식적으로 도시한 단면도이다. 필름형 접착제(10)는, 열경화성이고, 반경화(B 스테이지) 상태를 거쳐, 경화 처리 후에 완전 경화물(C 스테이지) 상태가 될 수 있는 접착제 조성물을 필름형으로 성형하여 이루어지는 것이다.
필름형 접착제(10)는, 150℃에 있어서의 전단 탄성률이 1.5 ㎫ 이하이다. 리드 타임의 증대를 억제하면서, 접속 신뢰성이 우수한 반도체 장치를 보다 얻기 쉬워진다고 하는 관점에서, 전단 탄성률은 1.2 ㎫ 이하인 것이 바람직하고, 1.0 ㎫ 이하인 것이 보다 바람직하며, 0.8 ㎫ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 전단 탄성률의 하한은 특별히 한정되지 않으나, 과도한 유동성을 억제한다고 하는 관점에서 0.01 ㎫로 할 수 있다. 한편, 전단 탄성률은, 후술하는 바와 같이 (a)∼(f) 성분의 종류 및 양을 조정함으로써, 조정하는 것이 가능하다. 예컨대, 150℃에 있어서의 전단 탄성률을 낮추기(1.5 ㎫ 이하로 하기) 위한 지침으로서는, (a1) 성분의 양을 늘리는 것, (a2) 성분의 양을 줄이는 것, (b) 성분의 중량 평균 분자량을 낮추는 것, (c) 성분의 양을 줄이는 것, (d) 성분의 양을 줄이는 것, (e) 성분의 양을 줄이는 것 등을 들 수 있으나, 이것에 한하지 않는다.
필름형 접착제(10)는, 경화 후의 170∼190℃에 있어서의 인장 탄성률이 15 ㎫ 이하인 것이 바람직하다. 양호한 매립성과 응력 완화성을 보다 얻기 쉬워진다고 하는 관점에서, 인장 탄성률은 12 ㎫ 이하인 것이 보다 바람직하고, 10 ㎫ 이하인 것이 더욱 바람직하며, 8 ㎫ 이하인 것이 특히 바람직하다. 인장 탄성률의 하한은 특별히 한정되지 않으나, 적당한 접착성을 확보한다고 하는 관점에서 1 ㎫로 할 수 있다. 인장 탄성률은, 예컨대 주파수 10 ㎐로 하여, 동적 점탄성 측정 장치를 이용하여 측정할 수 있다.
필름형 접착제(10)는, 80℃에 있어서의 전단 점도가 15000 ㎩·s 이하인 것이 바람직하다. 양호한 매립성을 얻기 쉬워진다고 하는 관점에서, 전단 점도는 10000 ㎩·s 이하인 것이 보다 바람직하고, 9000 ㎩·s 이하인 것이 더욱 바람직하다. 전단 점도의 하한은 특별히 한정되지 않으나, 과도한 유동성을 억제한다고 하는 관점에서 1000 ㎩·s로 할 수 있다. 전단 점도는, 예컨대 동적 점탄성 측정 장치를 이용하여 측정할 수 있다.
필름형 접착제(10)의 함유 성분은 특별히 한정되지 않으나, 예컨대, (a) 열경화성 성분, (b) 열가소성 성분, (c) 무기 필러, (d) 유기 필러, (e) 경화 촉진제, (f) 그 외의 성분 등을 포함할 수 있다. 이들 (a)∼(f) 성분의 종류 및 양을 조정함으로써, 필름형 접착제(10)의 특성을 조정할 수 있다.
(a) 열경화성 성분
열경화성 성분으로서는 열경화성 수지를 들 수 있다. 특히, 반도체 소자를 실장하는 경우에 요구되는 내열성 및 내습성의 관점에서, 열경화성 성분으로서 에폭시 수지, 페놀 수지 등이 바람직하다.
예컨대 에폭시 수지로서는, 방향환 함유 에폭시 수지, 복소환 함유 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지 등의, 일반적으로 알려져 있는 에폭시 수지를 이용할 수 있다. 또한, 에폭시 수지는 다작용 에폭시 수지여도 좋다. 에폭시 수지로서는, 구체적으로는, 예컨대, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 E형 에폭시 수지, 이들의 비스페놀형 에폭시 수지를 변성시킨 2작용 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A 노볼락형 에폭시 수지, 플루오렌 변성 에폭시 수지, 트리페닐메탄형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지, 나프탈렌 변성 에폭시 수지 등을 이용할 수 있다.
에폭시 수지로서는, 예컨대, 신닛카 에폭시 세이조 가부시키가이샤 제조의 YDF 시리즈 및 YDCN 시리즈, 가부시키가이샤 프린테크 제조의 EPOX-MK 시리즈 및 VG-3101L 등을 들 수 있다.
또한, 페놀 수지로서는, 예컨대, 노볼락형 페놀 수지, 자일록형 페놀 수지, 비페닐형 페놀 수지, 트리페닐메탄형 페놀 수지, 페놀환 상의 수소를 아릴기로 치환한 변성 페놀 수지 등을 들 수 있다. 한편, 페놀 수지로서는, 내열성의 관점에서, 85℃, 85% RH의 항온 항습조에 48시간 투입 후의 흡수율이 2 질량% 이하이고, 열중량 분석계(TGA)로 측정한 350℃에서의 가열 질량 감소율(승온 속도: 5℃/min, 분위기: 질소)이 5 질량% 미만인 것이 바람직하다.
페놀 수지로서는, 예컨대, DIC 가부시키가이샤 제조의 페놀라이트 KA 및 TD 시리즈, 에어·워터 가부시키가이샤 제조의 HE 시리즈 등을 들 수 있다.
(a) 열경화성 성분으로서 에폭시 수지 및 페놀 수지를 병용하는 경우, 에폭시 수지 및 페놀 수지의 배합비는, 각각 에폭시 당량과 수산기 당량의 당량비로 0.70/0.30∼0.30/0.70이 되는 것이 바람직하고, 0.65/0.35∼0.35/0.65가 되는 것이 보다 바람직하며, 0.60/0.40∼0.40/0.60이 되는 것이 더욱 바람직하고, 0.60/0.40∼0.50/0.50이 되는 것이 특히 바람직하다. 배합비가 상기 범위 내임으로써, 우수한 경화성, 유동성 등을 갖는 필름형 접착제(10)가 얻기 쉬워진다.
한편, 경화 후에 있어서의 반도체 장치의 휘어짐을 억제한다고 하는 관점에서, 경화 속도가 상이한 열경화성 수지를 조합하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 상기에 예시한 에폭시 수지 및 페놀 수지 중, 예컨대 (a1) 연화점이 60℃ 이하 또는 상온에서 액체인 것(경화하여 접착 작용을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않는다)과, (a2) 연화점이 60℃ 초과(상온에서 고체)인 것을 조합하여 이용하는 것이 바람직하다. 한편, 여기서 말하는 상온이란 5∼35℃를 의미한다.
(a1) 성분의 함유량은, (a) 성분의 전체 질량을 기준으로 하여 10∼50 질량%인 것이 바람직하고, 20∼40 질량%인 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 매립성과, 다이싱, 픽업 등의 프로세스 적성을 양립시키기 쉬워진다.
(a2) 성분의 함유량은, (a) 성분의 전체 질량을 기준으로 하여 10 질량% 이상인 것이 바람직하고, 15 질량% 이상인 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 제막성(製膜性), 유동성, 응력 완화성 등을 조정하기 쉬워진다. 한편, (a2) 성분의 함유량의 상한은 특별히 한정되지 않으나, (a) 성분의 전체 질량을 기준으로 하여 90 질량%로 할 수 있다.
(b) 열가소성 성분
(b) 열가소성 성분으로서는, 가교성 작용기를 갖는 모노머 비율이 높고 분자량이 낮은 열가소성 성분과, 가교성 작용기를 갖는 모노머 비율이 낮고 분자량이 높은 열가소성 성분의 병용이 바람직하다. 예컨대, (b) 성분은, (b1) 가교성 작용기를 갖는 모노머 단위를 모노머 단위 전량에 대해 5∼15 몰% 갖고, 중량 평균 분자량이 10만∼50만이며 유리 전이 온도 Tg가 -50∼50℃인 열가소성 성분과, (b2) 가교성 작용기를 갖는 모노머 단위를 모노머 단위 전량에 대해 비율로 1∼7 몰% 갖고, 중량 평균 분자량이 60만∼100만이며 유리 전이 온도 Tg가 -50∼50℃인 열가소성 성분을 포함하는 것이 바람직하다.
(b) 성분으로서는, 열가소성 수지인 아크릴 수지(아크릴계 수지)가 바람직하고, 또한, 유리 전이 온도 Tg가 -50℃∼50℃이며, 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트 등의 에폭시기 또는 글리시딜기를 가교성 작용기로서 갖는 작용성 모노머를 중합하여 얻어지는, 에폭시기 함유 (메트)아크릴 공중합체 등의 아크릴 수지가 보다 바람직하다.
이러한 아크릴 수지로서, 에폭시기 함유 (메트)아크릴산에스테르 공중합체, 에폭시기 함유 아크릴 고무 등을 사용할 수 있고, 에폭시기 함유 아크릴 고무가 보다 바람직하다. 에폭시기 함유 아크릴 고무는, 아크릴산에스테르를 주성분으로 하고, 주로, 부틸아크릴레이트와 아크릴로니트릴 등의 공중합체, 에틸아크릴레이트와 아크릴로니트릴 등의 공중합체 등을 포함하는, 에폭시기를 갖고 있는 아크릴 고무이다.
한편, (b) 성분의 가교성 작용기로서는, 에폭시기 외에, 알코올성 또는 페놀성 수산기, 카르복실기 등의 가교성 작용기를 들 수 있다.
(b1) 성분에 있어서, 높은 접착력이 발현되기 쉽고, 또한 150℃에 있어서의 전단 탄성률을 낮게 하기 쉬운 관점에서, 가교성 작용기를 갖는 모노머 단위는 모노머 단위 전량에 대해 5∼15 몰%인 것이 바람직하고, 5∼10 몰%가 보다 바람직하다.
(b2) 성분에 있어서, 경화 후에 있어서의 탄성률의 과도한 상승을 억제하기 쉽다고 하는 관점에서, 가교성 작용기를 갖는 모노머 단위는 모노머 단위 전량에 대해 1∼7 몰%인 것이 바람직하고, 2∼5 몰%가 보다 바람직하다.
(b1) 성분(제1 아크릴 수지)의 중량 평균 분자량은, 10만∼50만인 것이 바람직하다. (b1) 성분의 중량 평균 분자량이 10만 이상이면, 필름 성막성이 보다 양호해지고, 필름형 접착제(10)의 접착 강도와 내열성을 보다 높일 수 있다. (b1) 성분의 중량 평균 분자량이 50만 이하이면, 전단 점도를 저감하기 쉬워지기 때문에, 필름형 접착제(10)의 매립성이 보다 양호해진다.
(b2) 성분(제2 아크릴 수지)의 중량 평균 분자량은, 60만∼100만인 것이 바람직하다. (b2) 성분의 중량 평균 분자량이 60만 이상이면, (b1) 성분의 병용에 의해 성막성을 향상시키는 효과가 한층 양호해진다. (b2) 성분의 중량 평균 분자량이 100만 이하이면, 미경화 상태의 필름형 접착제(10)의 전단 점도를 저감하기 쉬워지기 때문에, 매립성이 보다 양호해진다. 또한, 미경화 상태의 필름형 접착제(10)의 절삭성이 개선되어, 다이싱의 품질이 보다 양호해지는 경우가 있다.
중량 평균 분자량은, 겔 투과 크로마토그래피법(GPC)에 의해, 표준 폴리스티렌에 의한 검량선을 이용하여 얻어지는 폴리스티렌 환산값이다.
또한, (b1) 성분 및 (b2) 성분의 유리 전이 온도 Tg는 -50∼50℃인 것이 바람직하다. 유리 전이 온도 Tg가 50℃ 이하이면, 필름형 접착제(10)의 유연성이 보다 양호해진다. 한편, 유리 전이 온도 Tg가 -50℃ 이상이면, 필름형 접착제(10)의 유연성이 지나치게 높아지지 않기 때문에, 반도체 웨이퍼를 다이싱할 때에 필름형 접착제(10)를 절단하기 쉽다. 이 때문에, 버어의 발생에 의해 다이싱성이 악화되는 것을 억제하기 쉽다.
(b) 성분 전체의 유리 전이 온도 Tg는 -20℃∼40℃인 것이 바람직하고, -10℃∼30℃인 것이 바람직하다. 이에 의해, 다이싱 시에 필름형 접착제(10)가 절단되기 쉬워지기 때문에 수지 부스러기가 발생하기 어렵고, 필름형 접착제(10)의 접착력과 내열성을 높게 하기 쉬우며, 또한 미경화 상태의 필름형 접착제(10)의 높은 유동성을 발현하기 쉬워진다.
유리 전이 온도 Tg는, 열시차 주사 열량계(예컨대, 가부시키가이샤 리가쿠 제조 「Thermo Plus 2」)를 이용하여 측정할 수 있다.
(b) 성분은, 시판품으로서 입수하는 것도 가능하다. 예컨대, (b1) 성분으로서는, 아크릴 고무 HTR-860P-30B-CHN(상품명, 나가세 켐텍스 가부시키가이샤 제조) 등을 들 수 있다. 이 화합물은, 가교성의 부위로서 글리시딜 부위를 갖고, 아크릴산 유도체를 포함하는 아크릴 고무를 베이스 수지로 하는 화합물이며, 중량 평균 분자량이 23만, 유리 전이 온도 Tg가 -7℃이다. 또한, (b2) 성분으로서는, 아크릴 고무 HTR-860P-3CSP(상품명, 나가세 켐텍스 가부시키가이샤 제조) 등을 들 수 있다.
(b1) 성분(제1 아크릴 수지)의 함유량은, (b) 성분(아크릴 수지)의 전체 질량을 기준으로 하여 50 질량% 이상인 것이 바람직하고, 70 질량% 이상인 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 양호한 매립성, 응력 완화성, 제막성, 접착성 등을 얻기 쉬워진다. 한편, (b1) 성분의 함유량의 상한은 특별히 한정되지 않으나, (b) 성분의 전체 질량을 기준으로 하여 90 질량%로 할 수 있다.
(b2) 성분의 함유량은, (b) 성분의 전체 질량을 기준으로 하여 10 질량% 이상인 것이 바람직하고, 30 질량% 이상인 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 제막성, 접착성, 탄성률 등을 조정하기 쉬워진다. 한편, (b2) 성분의 함유량의 상한은 특별히 한정되지 않으나, (b) 성분의 전체 질량을 기준으로 하여 50 질량%로 할 수 있다.
(b) 성분의 함유량은, (a) 성분을 100 질량부로 했을 때, 20∼160 질량부인 것이 바람직하고, 50∼120 질량부인 것이 보다 바람직하다. (b) 성분의 함유량이 상기 하한값 이상임으로써, 양호한 제막성, 매립성, 접착성, 응력 완화성 등이 얻기 쉽다. 한편, (b) 성분의 함유량이 상기 상한값 이하임으로써, 양호한 제막성, 매립성 등을 얻기 쉬워진다.
(c) 무기 필러
(c) 성분으로서는, B 스테이지 상태에 있어서의 필름형 접착제(10)의 다이싱성의 향상, 필름형 접착제(10)의 취급성의 향상, 열전도성의 향상, 전단 점도(용융 점도)의 조정, 틱소트로픽성의 부여, 접착력의 향상 등의 관점에서, 실리카 필러 등이 바람직하다.
(c) 성분은, 미경화 상태의 필름형 접착제(10)의 다이싱성을 향상시키고, 경화 후의 접착력을 충분히 발현시킬 목적으로, 평균 입경이 상이한 2종류 이상의 필러를 포함하는 것이 바람직하다. (c) 성분은, 예컨대 (c1) 미경화 상태의 필름형 접착제(10)의 다이싱성 향상을 목적으로 한 평균 입경이 0.2 ㎛ 이상인 제1 필러와, (c2) 경화 후의 접착력을 충분히 발현시키는 것을 목적으로 한 평균 입경이 0.2 ㎛ 미만인 제2 필러를 포함하는 것이 바람직하다.
평균 입경은, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치를 이용하여, 아세톤을 용매로 하여 분석한 경우에 얻어지는 값으로 한다. 제1 및 제2 필러의 평균 입경은, 입도 분포 측정 장치로 분석한 경우에, 각각의 필러가 포함되어 있는 것을 판별할 수 있을 정도로, 그 차가 큰 것이 보다 바람직하다.
(c1) 성분의 함유량은, (c) 성분의 전체 질량을 기준으로 하여 30 질량% 이상인 것이 바람직하다. (c1) 성분의 함유량이 30 질량% 이상임으로써, 필름의 파단성의 악화, 미경화 상태의 필름형 접착제(10)의 유동성의 악화를 억제하기 쉬워진다. 한편, (c1) 성분의 함유량의 상한은 특별히 한정되지 않으나, (c) 성분의 전체 질량을 기준으로 하여 95 질량%로 할 수 있다.
(c2) 성분의 함유량은, (c) 성분의 전체 질량을 기준으로 하여 5 질량% 이상인 것이 바람직하다. (c2) 성분의 함유량이 5 질량% 이상임으로써, 경화 후의 접착력을 향상시키기 쉽다. 한편, (c2) 성분의 함유량의 상한은, 적당한 유동성을 확보하는 관점에서, (c) 성분의 전체 질량을 기준으로 하여 30 질량%로 할 수 있다.
(c) 성분의 함유량은, (a) 성분을 100 질량부로 했을 때, 10∼90 질량부인 것이 바람직하다. (c) 성분의 함유량이 상기 하한값 이상임으로써, 미경화 상태의 필름형 접착제(10)의 다이싱성의 악화, 경화 후의 접착력의 저하를 억제하기 쉽다고 하는 경향이 있다. 한편, (c) 성분의 함유량이 상기 상한값 이하임으로써, 미경화 상태의 필름형 접착제(10)의 유동성의 저하, 경화 후의 탄성률의 상승을 억제하기 쉽다고 하는 경향이 있다.
(d) 유기 필러
(d) 성분으로서는, 필름형 접착제(10)의 다이싱성의 향상, 필름형 접착제(10)의 취급성의 향상, 전단 점도(용융 점도)의 조정, 접착력의 향상, 경화 후의 응력 완화성 등의 관점에서, 스티렌-PMMA 변성 고무 필러, 실리콘 변성 고무 필러 등이 바람직하다. (d) 성분의 평균 입경은, 경화 후의 접착력을 충분히 발현하기 쉽게 하는 관점에서 0.2 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
(d) 성분의 함유량은, (c) 성분을 100 질량부로 했을 때, 0∼50 질량부인 것이 바람직하다.
(e) 경화 촉진제
양호한 경화성을 얻을 목적으로, (e) 경화 촉진제를 이용하는 것이 바람직하다. (e) 성분으로서는, 반응성의 관점에서 이미다졸계의 화합물이 바람직하다. 한편, (e) 성분의 반응성이 지나치게 높으면, 필름형 접착제(10)의 제조 공정 중의 가열에 의해 전단 점도가 상승하기 쉬워질 뿐만이 아니라, 경시에 의한 열화를 야기하기 쉬운 경향이 있다. 한편, (e) 성분의 반응성이 지나치게 낮으면, 필름형 접착제(10)의 경화성이 저하되기 쉬운 경향이 있다. 필름형 접착제(10)가 충분히 경화되지 않은 채로 제품 내에 탑재되면, 충분한 접착성이 얻어지지 않아, 반도체 장치의 접속 신뢰성을 악화시킬 가능성이 있다.
(e) 성분을 함유시킴으로써, 필름형 접착제(10)의 경화성이 보다 향상된다. 한편, (e) 성분의 함유량이 지나치게 많은 경우에는, 필름형 접착제(10)의 제조 공정 중의 가열에 의해 전단 점도가 상승하기 쉬워질 뿐만이 아니라, 경시에 의한 열화를 야기하기 쉬운 경향이 있다. 이러한 관점에서, (e) 성분의 함유량은, (a) 성분을 100 질량부로 했을 때, 0∼0.20 질량부인 것이 바람직하다.
(f) 그 외의 성분
상기 성분 이외에, 접착성 향상의 관점에서, 본 기술 분야에 있어서 사용될 수 있는 그 외의 성분을 또한 적량 이용해도 좋다. 그러한 성분으로서는, 예컨대 커플링제를 들 수 있다. 커플링제로서는, γ-우레이드프로필트리에톡시실란, γ-머캅토프로필트리메톡시실란, 3-페닐아미노프로필트리메톡시실란, 3-(2-아미노에틸)아미노프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있다.
(필름형 접착제)
필름형 접착제(10)는, 예컨대 상기 성분을 포함하는 접착제 조성물의 바니시를 기재 필름 상에 도포함으로써 바니시의 층을 형성하는 공정, 가열 건조에 의해 바니시의 층으로부터 용매를 제거하는 공정, 기재 필름을 제거하는 공정에 의해 얻을 수 있다.
바니시는, 상기 성분을 포함하는 접착제 조성물을 유기 용매 중에서 혼합, 혼련 등 하여 조제할 수 있다. 혼합 및 혼련은, 통상의 교반기, 뢰궤기, 3본 롤, 볼 밀 등의 분산기를 이용할 수 있다. 이들 기기는 적절히 조합하여 이용할 수 있다. 바니시의 도포는, 예컨대, 콤마 코터, 다이 코터 등에 의해 행할 수 있다. 바니시의 가열 건조 조건은, 사용한 유기 용매가 충분히 휘산되는 조건이면 특별히 제한은 없고, 예컨대 60∼200℃에서 0.1∼90분간으로 할 수 있다.
유기 용매로서는, 상기 성분을 균일하게 용해, 혼련 또는 분산할 수 있는 것이면 제한은 없고, 종래 공지의 것을 사용할 수 있다. 이러한 용매로서는, 예컨대, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤계 용매, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N메틸피롤리돈, 톨루엔, 크실렌 등을 들 수 있다. 건조 속도가 빠르고, 가격이 싼 점에서 메틸에틸케톤, 시클로헥사논 등을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 기재 필름으로서는, 특별히 제한은 없고, 예컨대, 폴리에스테르 필름(폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 등), 폴리프로필렌 필름(OPP(Oriented PolyPropylene) 필름 등), 폴리이미드 필름, 폴리에테르이미드 필름, 폴리에테르나프탈레이트 필름, 메틸펜텐 필름 등을 들 수 있다.
필름형 접착제(10)의 두께는, 제1 와이어 및 제1 반도체 소자, 및 기판의 배선 회로 등의 요철을 충분히 매립할 수 있도록, 20∼200 ㎛인 것이 바람직하다. 또한, 두께가 20 ㎛ 이상임으로써 충분한 접착력을 얻기 쉬워지고, 200 ㎛ 이하임으로써 반도체 장치의 소형화의 요구에 응하기 쉬워진다. 이러한 관점에서, 필름형 접착제(10)의 두께는 30∼200 ㎛인 것이 보다 바람직하고, 40∼150 ㎛인 것이 더욱 바람직하다.
두꺼운 필름형 접착제(10)를 얻는 방법으로서는, 필름형 접착제(10)끼리를 접합시키는 방법을 들 수 있다.
(접착 시트)
접착 시트(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 기재 필름(20) 상에 필름형 접착제(10)를 구비하는 것이다. 접착 시트(100)는, 필름형 접착제(10)를 얻는 공정에 있어서, 기재 필름(20)을 제거하지 않음으로써 얻을 수 있다.
접착 시트(110)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 접착 시트(100)의 기재 필름(20)과는 반대측의 면에 또한 커버 필름(30)을 구비하는 것이다. 커버 필름(30)으로서는, 예컨대, PET 필름, PE 필름, OPP 필름 등을 들 수 있다.
필름형 접착제(10)는, 다이싱 테이프 상에 적층되어도 좋다. 이에 의해 얻어지는 다이싱·다이 본딩 일체형 접착 시트를 이용함으로써, 반도체 웨이퍼에의 라미네이트 공정을 한번에 행할 수 있고, 작업의 효율화가 가능하다.
다이싱 테이프로서는, 예컨대, 폴리테트라플루오로에틸렌 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리메틸펜텐 필름, 폴리이미드 필름 등의 플라스틱 필름 등을 들 수 있다. 다이싱 테이프에는, 필요에 따라, 프라이머 처리, UV 처리, 코로나 방전 처리, 연마 처리, 에칭 처리 등의 표면 처리가 행해져 있어도 좋다.
다이싱 테이프는 점착성을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 다이싱 테이프로서는, 상기 플라스틱 필름에 점착성을 부여한 것, 상기 플라스틱 필름의 한쪽 면에 점착제층을 형성한 것을 들 수 있다.
이러한 다이싱·다이 본딩 일체형 접착 시트로서는, 도 4에 도시된 접착 시트(120) 및 도 5에 도시된 접착 시트(130)를 들 수 있다. 접착 시트(120)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 인장 텐션을 가했을 때의 신장을 확보할 수 있는 기재 필름(40) 상에 점착제층(50)이 형성된 다이싱 테이프(60)를 지지 기재로 하고, 다이싱 테이프(60)의 점착제층(50) 상에, 필름형 접착제(10)가 형성된 구조를 갖고 있다. 접착 시트(130)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 접착 시트(120)에 있어서 필름형 접착제(10)의 표면에 또한 기재 필름(20)이 형성된 구조를 갖고 있다.
기재 필름(40)으로서는, 다이싱 테이프에 대해 기재한 상기 플라스틱 필름을 들 수 있다. 또한, 점착제층(50)은, 예컨대, 액상 성분 및 열가소성 성분을 포함하고 적당한 택(tack) 강도를 갖는 수지 조성물을 이용하여 형성할 수 있다. 다이싱 테이프(60)를 얻기 위해서는, 상기 수지 조성물을 기재 필름(40) 상에 도포하고 건조시켜 점착제층(50)을 형성하는 방법, PET 필름 등의 다른 필름 상에 일단 형성한 점착제층(50)을 기재 필름(40)과 접합시키는 방법 등을 들 수 있다.
다이싱 테이프(60) 상에 필름형 접착제(10)를 적층하는 방법으로서는, 상기한 접착제 조성물의 바니시를 다이싱 테이프(60) 상에 직접 도포하여 건조시키는 방법, 바니시를 다이싱 테이프(60) 상에 스크린 인쇄하는 방법, 미리 필름형 접착제(10)를 제작하고, 이것을 다이싱 테이프(60) 상에, 프레스, 핫 롤 라미네이트에 의해 적층하는 방법 등을 들 수 있다. 연속적으로 제조할 수 있고, 효율이 좋은 점에서, 핫 롤 라미네이트에 의한 적층이 바람직하다.
다이싱 테이프(60)의 두께는, 특별히 제한은 없고, 필름형 접착제(10)의 두께나 다이싱·다이 본딩 일체형 접착 시트의 용도에 따라 적절히, 당업자의 지식에 기초하여 정할 수 있다. 한편, 다이싱 테이프(60)의 두께가 60 ㎛ 이상임으로써, 취급성의 저하, 익스팬드에 의한 찢어짐 등을 억제하기 쉬운 경향이 있다. 한편, 다이싱 테이프의 두께가 180 ㎛ 이하임으로써, 경제성과 취급성의 좋음을 양립시키기 쉽다.
(반도체 장치)
도 6은 반도체 장치를 도시한 단면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 반도체 장치(200)는, 제1 반도체 소자(Wa) 상에, 제2 반도체 소자(Waa)가 중첩된 반도체 장치이다. 상세하게는, 기판(14)에, 제1 와이어(88)를 통해 1단째의 제1 반도체 소자(Wa)가 전기적으로 접속되고, 제1 반도체 소자(Wa) 상에, 제1 반도체 소자(Wa)의 면적보다 큰 2단째의 제2 반도체 소자(Waa)가 필름형 접착제(10)를 통해 압착됨으로써, 제1 와이어(88) 및 제1 반도체 소자(Wa)가 필름형 접착제(10)에 매립되어 이루어지는 와이어 매립형의 반도체 장치이다. 또한, 반도체 장치(200)에서는, 기판(14)과 제2 반도체 소자(Waa)가 또한 제2 와이어(98)를 통해 전기적으로 접속되고, 제2 반도체 소자(Waa)가 밀봉재(42)에 의해 밀봉되어 있다.
제1 반도체 소자(Wa)의 두께는, 10∼170 ㎛이고, 제2 반도체 소자(Waa)의 두께는 20∼400 ㎛이다. 필름형 접착제(10) 내부에 매립되어 있는 제1 반도체 소자(Wa)는, 반도체 장치(200)를 구동하기 위한 컨트롤러 칩이다.
기판(14)은, 표면에 회로 패턴(84, 94)이 각각 2개소씩 형성된 유기 기판(90)을 포함한다. 제1 반도체 소자(Wa)는, 회로 패턴(94) 상에 접착제(41)를 통해 압착되어 있고, 제2 반도체 소자(Waa)는, 제1 반도체 소자(Wa)가 압착되어 있지 않은 회로 패턴(94), 제1 반도체 소자(Wa), 및 회로 패턴(84)의 일부를 덮도록 필름형 접착제(10)를 통해 기판(14)에 압착되어 있다. 기판(14) 상의 회로 패턴(84, 94)에 기인하는 요철은, 필름형 접착제(10)에 의해 매립되어 있다. 그리고, 수지제의 밀봉재(42)에 의해, 제2 반도체 소자(Waa), 회로 패턴(84) 및 제2 와이어(98)가 밀봉되어 있다.
(반도체 장치의 제조 방법)
반도체 장치는, 기판 상에 제1 와이어를 통해 제1 반도체 소자를 전기적으로 접속하는 제1 다이 본드 공정과, 제1 반도체 소자의 면적보다 큰 제2 반도체 소자의 한쪽 면에, 150℃에 있어서의 전단 탄성률이 1.5 ㎫ 이하인 필름형 접착제를 첩부하는 라미네이트 공정과, 필름형 접착제가 첩부된 제2 반도체 소자를, 필름형 접착제가 제1 반도체 소자를 덮도록 배치하고, 필름형 접착제를 압착함으로써, 제1 와이어 및 제1 반도체 소자를 필름형 접착제에 매립하는 제2 다이 본드 공정을 구비하는 반도체 장치의 제조 방법에 의해 제조된다. 이하, 반도체 장치(200)의 제조 순서를 예로서, 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 7에 도시된 바와 같이, 기판(14) 상의 회로 패턴(94) 상에, 접착제(41) 부착 제1 반도체 소자(Waa)를 압착하고, 제1 와이어(88)를 통해 기판(14) 상의 회로 패턴(84)과 제1 반도체 소자(Wa)를 전기적으로 접속한다(제1 다이 본드 공정).
다음으로, 반도체 웨이퍼(예컨대 8인치 사이즈)의 한쪽 면에, 접착 시트(100)를 라미네이트하고, 기재 필름(20)을 박리함으로써, 반도체 웨이퍼의 한쪽 면에 필름형 접착제(10)를 부착한다. 그리고, 필름형 접착제(10)에 다이싱 테이프(60)를 접합시킨 후, 소정 사이즈(예컨대 가로 세로 7.5 ㎜)로 다이싱하고, 다이싱 테이프(60)를 박리함으로써, 도 8에 도시된 바와 같이, 필름형 접착제(10)가 첩부된 제2 반도체 소자(Waa)를 얻는다(라미네이트 공정).
라미네이트 공정은, 50∼100℃에서 행하는 것이 바람직하고, 60∼80℃에서 행하는 것이 보다 바람직하다. 라미네이트 공정의 온도가 50℃ 이상이면, 반도체 웨이퍼와 양호한 밀착성을 얻을 수 있다. 라미네이트 공정의 온도가 100℃ 이하이면, 라미네이트 공정 중에 필름형 접착제(10)가 과도하게 유동하는 것이 억제되기 때문에, 두께의 변화 등을 야기하는 것을 방지할 수 있다.
다이싱 방법으로서는, 회전날을 이용하여 블레이드 다이싱하는 방법, 레이저에 의해 필름형 접착제(10) 또는 웨이퍼와 필름형 접착제(10)의 양방을 절단하는 방법, 또한 상온 또는 냉각 조건하에서의 신장 등 범용의 방법 등을 들 수 있다.
그리고, 필름형 접착제(10)가 첩부된 제2 반도체 소자(Waa)를, 제1 반도체 소자(Wa)가 와이어(88)를 통해 접속된 기판(14)에 압착한다. 구체적으로는, 도 9에 도시된 바와 같이, 필름형 접착제(10)가 첩부된 제2 반도체 소자(Waa)를, 필름형 접착제(10)가 제1 반도체 소자(Wa)를 덮도록 배치하고, 계속해서, 도 10에 도시된 바와 같이, 제2 반도체 소자(Waa)를 기판(14)에 압착시킴으로써 기판(14)에 제2 반도체 소자(Waa)를 고정한다(제2 다이 본드 공정). 제2 다이 본드 공정은, 필름형 접착제(10)를 80∼180℃, 0.01∼0.50 ㎫의 조건으로 0.5∼3.0초간 압착하는 것이 바람직하다.
계속해서, 도 11에 도시된 바와 같이, 기판(14)과 제2 반도체 소자(Waa)를 제2 와이어(98)를 통해 전기적으로 접속한 후, 회로 패턴(84), 제2 와이어(98) 및 제2 반도체 소자(Waa) 전체를, 밀봉재(42)로 170∼180℃, 5∼8 ㎫의 조건으로 밀봉한다(밀봉 공정). 이러한 공정을 거침으로써 반도체 장치(200)를 제조할 수 있다.
상기한 바와 같이, 반도체 장치(200)는, 기판 상에 제1 와이어를 통해 제1 반도체 소자가 전기적으로 접속되고, 제1 반도체 소자 상에, 제1 반도체 소자의 면적보다 큰 제2 반도체 소자가 압착되어 이루어지는 반도체 장치에 있어서, 제2 반도체 소자를 압착하고, 제1 와이어 및 제1 반도체 소자를 매립하기 위해서 이용되는, 150℃에 있어서의 전단 탄성률이 1.5 ㎫ 이하인 필름형 접착제를 이용하여 제조된다. 150℃에 있어서의 전단 탄성률이 1.5 ㎫ 이하인 필름형 접착제를 이용함으로써, 특히 제2 다이 본드 공정에 있어서 발생하는 공극을, 후공정인 밀봉 공정에 의해 해소할 수 있다. 이에 의해, 공극을 해소하기 위한 특별한 프로세스가 별도로 필요하게 되지 않아, 리드 타임의 증대를 억제할 수 있다.
이상, 본 발명의 적합한 실시형태에 대해 설명하였으나, 본 발명은 반드시 전술한 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 이하와 같이 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경을 행해도 좋다.
반도체 장치(200)에 있어서, 기판(14)은, 표면에 회로 패턴(84, 94)이 각각 2개소씩 형성된 유기 기판(90)이었으나, 기판(14)으로서는 이것에 한정되지 않고, 리드 프레임 등의 금속 기판을 이용해도 좋다.
반도체 장치(200)는, 제1 반도체 소자(Wa) 상에 제2 반도체 소자(Waa)가 적층되어 있어, 2단으로 반도체 소자가 적층된 구성을 갖고 있었으나, 반도체 장치의 구성은 이것에 한정되지 않는다. 제2 반도체 소자(Waa) 위에 제3 반도체 소자가 더 적층되어 있어도 상관없고, 제2 반도체 소자(Waa) 위에 복수의 반도체 소자가 더 적층되어 있어도 상관없다. 적층되는 반도체 소자의 수가 증가함에 따라, 얻어지는 반도체 장치의 용량을 늘릴 수 있다.
본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법에서는, 라미네이트 공정에 있어서, 반도체 웨이퍼의 한쪽 면에, 도 2에 도시된 접착 시트(100)를 라미네이트하고, 기재 필름(20)을 박리함으로써, 필름형 접착제(10)를 부착하고 있었으나, 라미네이트 시에 이용하는 접착 시트는 이것에 한정되지 않는다. 접착 시트(100) 대신에, 도 4 및 5에 도시된 다이싱·다이 본딩 일체형 접착 시트(120, 130)를 이용할 수 있다. 이 경우, 반도체 웨이퍼를 다이싱할 때에 다이싱 테이프(60)를 별도로 부착할 필요가 없다.
라미네이트 공정에 있어서, 반도체 웨이퍼가 아니라, 반도체 웨이퍼를 개편화(個片化)하여 얻어진 반도체 소자를, 접착 시트(100)에 라미네이트해도 상관없다. 이 경우, 다이싱 공정을 생략할 수 있다.
실시예
이하, 실시예를 들어 본 발명에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것이 아니다.
(실시예 1∼2 및 비교예 1∼3)
표 1(단위: 질량부)에 따라, 열경화성 수지인 에폭시 수지 및 페놀 수지, 및 무기 필러를 각각 칭량하여 조성물을 얻고, 또한 시클로헥사논을 첨가하여 교반 혼합하였다. 이것에, 열가소성 수지인 아크릴 고무를 첨가하여 교반한 후, 또한 커플링제 및 경화 촉진제를 첨가하여 각 성분이 균일하게 될 때까지 교반하여, 바니시를 얻었다. 한편, 표 1 중의 각 성분의 품명은 하기의 것을 의미한다.
(에폭시 수지)
YDF-8170C: (상품명, 신닛카 에폭시 세이조 가부시키가이샤 제조, 비스페놀 F형 에폭시 수지: 에폭시 당량 159, 상온에서 액체, 중량 평균 분자량 약 310)
R710: (상품명, 가부시키가이샤 프린테크 제조, 비스페놀 E형 에폭시 수지: 에폭시 당량 170, 상온에서 액체, 중량 평균 분자량 약 340)
YDCN-700-10: (상품명, 신닛카 에폭시 세이조 가부시키가이샤 제조, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지: 에폭시 당량 210, 연화점 75∼85℃)
VG-3101L: (상품명, 가부시키가이샤 프린테크 제조, 다작용 에폭시 수지: 에폭시 당량 210, 연화점 39∼46℃)
(페놀 수지)
HE100C-30: (상품명, 에어·워터 가부시키가이샤 제조, 페놀 수지: 수산기 당량 175, 연화점 79℃, 흡수율 1 질량%, 가열 질량 감소율 4 질량%)
HE200C-10: (상품명, 에어·워터 가부시키가이샤 제조, 페놀 수지: 수산기 당량 200, 연화점 65∼76℃, 흡수율 1 질량%, 가열 질량 감소율 4 질량%)
HE910-10: (상품명, 에어·워터 가부시키가이샤 제조, 페놀 수지: 수산기 당량 101, 연화점 83℃, 흡수율 1 질량%, 가열 질량 감소율 3 질량%).
(무기 필러)
SC2050-HLG: (상품명, 가부시키가이샤 아드마텍스 제조, 실리카 필러 분산액: 평균 입경 0.50 ㎛)
SC1030-HJA: (상품명, 가부시키가이샤 아드마텍스 제조, 실리카 필러 분산액: 평균 입경 0.25 ㎛)
아에로질 R972: (상품명, 닛폰 아에로질 가부시키가이샤 제조, 실리카: 평균 입경 0.016 ㎛).
(아크릴 고무)
HTR-860P-3CSP: (샘플명: 나가세 켐텍스 가부시키가이샤 제조, 아크릴 고무: 중량 평균 분자량 80만, 글리시딜 작용기 모노머 비율 3 몰%, Tg 12℃)
HTR-860P-30B-CHN: (샘플명, 나가세 켐텍스 가부시키가이샤 제조, 아크릴 고무: 중량 평균 분자량 23만, 글리시딜 작용기 모노머 비율 8 몰%, Tg -7℃)
(커플링제)
A-189: (상품명, 모멘티브·퍼포먼스·머티리얼즈·재팬 고도가이샤 제조, γ-머캅토프로필트리메톡시실란)
A-1160: (상품명, 모멘티브·퍼포먼스·머티리얼즈·재팬 고도가이샤 제조, γ-우레이드프로필트리에톡시실란)
(경화 촉진제)
큐어졸 2PZ-CN: (상품명, 시코쿠 가세이 고교 가부시키가이샤 제조, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸)
Figure 112020069344350-pct00001
다음으로, 얻어진 바니시를 100 메시의 필터로 여과하고, 진공 탈포하였다. 진공 탈포 후의 바니시를, 기재 필름인, 이형 처리를 실시한 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름(두께 38 ㎛) 상에 도포하였다. 도포한 바니시를, 90℃에서 5분간, 계속해서 140℃에서 5분간의 2단계로 가열 건조시켰다. 이렇게 해서, PET 필름 상에, B 스테이지 상태에 있는 두께 60 ㎛의 필름형 접착제를 구비한 접착 시트를 얻었다.
<각종 물성의 평가>
얻어진 필름형 접착제에 대해 하기와 같이 평가를 하였다. 평가 결과를 표 2에 나타낸다.
[전단 탄성률 측정]
필름형 접착제로부터 기재 필름을 박리 제거하고, 두께 방향으로 가로 세로 10 ㎜로 펀칭하였다. 이것을 복수 매 준비하여 접합시킴으로써, 가로 세로 10 ㎜, 두께 360 ㎛의 필름형 접착제의 평가용 샘플을 얻었다. 동적 점탄성 장치 ARES(티·에이·인스트루먼트·재팬 가부시키가이샤 제조)에 직경 8 ㎜의 원형 알루미늄 플레이트 지그를 세트하고, 이 지그로 상기 평가용 샘플을 끼워 넣었다. 그 후, 평가용 샘플에 대해 5%의 변형을 주파수 1 ㎐로 부여하면서, 5℃/분의 승온 속도로 실온(30℃)으로부터 125℃까지 승온하여 1시간 유지한 후, 5℃/분의 승온 속도로 또한 150℃까지 승온하여 45분간 유지하였다. 그리고, 150℃에 있어서의 전단 탄성률의 값을 기록하였다.
[전단 점도 측정]
전단 탄성률 측정과 동일하게 하여, 평가용 샘플에 대해 5%의 변형을 주파수 1 ㎐로 부여하면서, 5℃/분의 승온 속도로 실온(30℃)으로부터 140℃까지 승온시키면서 전단 점도를 측정하였다. 그리고, 80℃에서의 측정값을 기록하였다.
[경화 후의 인장 탄성률 측정]
필름형 접착제로부터 기재 필름을 박리 제거한 후, 필름형 접착제를 4 ㎜ 폭, 길이 30 ㎜로 잘라내었다. 이것을, 120℃에서 2시간, 170℃에서 3시간 가열하여, 필름형 접착제를 경화시킨 평가용 샘플을 얻었다. 그 후, 평가용 샘플을 동적 점탄성 장치(제품명: Rheogel-E4000, 가부시키가이샤 UMB 제조)에 세트하고, 인장 하중을 가하며, 주파수 10 ㎐, 승온 속도 3℃/분의 조건으로 인장 탄성률을 측정하였다. 그리고, 170∼190℃에서의 측정값을 기록하였다.
[압착 후 매립성 평가]
접착 시트의 필름형 접착제를 2장 접합시켜 두께 120 ㎛로 하고, 이것을 두께 100 ㎛의 반도체 웨이퍼(8인치)에 70℃에서 부착하였다. 다음으로, 이들을 가로 세로 7.5 ㎜로 다이싱하여, 접착 시트 부착 반도체 소자를 얻었다.
한편, 다이싱·다이 본딩 일체형 필름(히타치 가세이 가부시키가이샤 제조, HR-9004-10(두께 10 ㎛))을, 두께 50 ㎛의 반도체 웨이퍼(8인치)에 70℃에서 부착하였다. 다음으로, 이들을 가로 세로 3.0 ㎜로 다이싱하여, 상기한 일체형 필름 부착 칩을 얻었다. 일체형 필름 부착 칩을, 표면 요철이 최대 6 ㎛인 평가용 기판에, 120℃, 0.20 ㎫, 2초간의 조건으로 압착한 후, 120℃에서 2시간 가열하여 일체형 필름을 반경화시켰다. 이에 의해 칩 부착 기판을 얻었다.
얻어진 칩 부착 기판에, 접착 시트 부착 반도체 소자를, 120℃, 0.20 ㎫, 2초간의 조건으로 압착하였다. 이때, 앞서 압착하고 있는 칩이, 접착 시트 부착 반도체 소자의 한가운데에 오도록 위치 맞춤을 하였다. 얻어진 구조체를, 전단 탄성률 측정과 동일하게 하여 125℃에서 1시간, 150℃에서 45분간 가열하였다.
가열 후 실온까지 자연 방냉한 구조체를, 초음파 C-SCAN 화상 진단 장치(인사이트 가부시키가이샤 제조, 품번 IS350, 프로브: 75 ㎒)로 분석하여, 압착 후 매립성을 확인하였다. 압착 후 매립성은 이하의 기준에 의해 평가하였다.
○: 압착 필름 면적에 대한 공극 면적의 비율이 10% 미만.
×: 압착 필름 면적에 대한 공극 면적의 비율이 10% 이상.
[밀봉 후 공극 매립성 평가]
압착 후 매립성 평가에서 얻어진 구조체의 반도체 소자 등의 탑재면을, 몰드용 밀봉재(히타치 가세이 가부시키가이샤 제조, 상품명: CEL-9700HF)를 이용하여 밀봉하였다. 밀봉에는 몰드 성형기 MH-705-1(아픽 야마다 가부시키가이샤 제조)을 이용하고, 밀봉 조건은 175℃, 6.9 ㎫, 120초간으로 하였다. 얻어진 밀봉 샘플을 압착 후 매립성 평가와 동일하게 분석하여, 밀봉 후 공극 매립성의 평가를 행하였다. 평가 기준은 이하와 같이 하였다.
○: 압착 필름 면적에 대한 공극 면적의 비율이 5% 미만.
×: 압착 필름 면적에 대한 공극 면적의 비율이 5% 이상.
[휘어짐량의 평가]
압착 후 매립성 평가와 동일하게 하여 구조체를 제작하였다. 이 구조체를 170℃에서 3시간 가열시켜, 필름형 접착제를 경화시킨 후, 반도체 소자의 대각선 방향에 있어서의 고저차를 표면 조도계로 8 ㎜분 측정하였다. 얻어진 측정값의 최대값과 최소값의 차를, 구조체의 휘어짐량으로서 기록하였다.
Figure 112020069344350-pct00002
10…필름형 접착제, 14…기판, 42…수지(밀봉재), 88…제1 와이어, 98…제2 와이어, 200…반도체 장치, Wa…제1 반도체 소자, Waa…제2 반도체 소자.

Claims (12)

  1. 기판 상에 제1 와이어를 통해 제1 반도체 소자를 전기적으로 접속하는 제1 다이 본드 공정과,
    상기 제1 반도체 소자의 면적보다 큰 제2 반도체 소자의 한쪽 면에, 150℃에 있어서의 전단 탄성률이 1.5 ㎫ 이하인 필름형 접착제를 첩부하는 라미네이트 공정과,
    상기 필름형 접착제가 첩부된 제2 반도체 소자를, 상기 필름형 접착제가 상기 제1 반도체 소자를 덮도록 배치하고, 상기 필름형 접착제를 압착함으로써, 상기 제1 와이어 및 상기 제1 반도체 소자를 상기 필름형 접착제에 매립하는 제2 다이 본드 공정
    을 구비하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 필름형 접착제의, 경화 후의 170∼190℃에 있어서의 인장 탄성률이 15 ㎫ 이하인, 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 필름형 접착제의, 80℃에 있어서의 전단 점도가 15000 ㎩·s 이하인, 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 필름형 접착제가 아크릴 수지 및 에폭시 수지를 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 아크릴 수지가, 중량 평균 분자량이 10만∼50만인 제1 아크릴 수지와, 중량 평균 분자량이 60만∼100만인 제2 아크릴 수지를 포함하고, 아크릴 수지의 전체 질량을 기준으로 하여, 상기 제1 아크릴 수지의 함유량이 50 질량% 이상인, 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 필름형 접착제가 무기 필러 및 유기 필러 중 적어도 한쪽을 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 기판 상에 제1 와이어를 통해 제1 반도체 소자가 전기적으로 접속되고, 상기 제1 반도체 소자 상에, 상기 제1 반도체 소자의 면적보다 큰 제2 반도체 소자가 압착되어 이루어지는 반도체 장치에 있어서, 상기 제2 반도체 소자를 압착하고, 상기 제1 와이어 및 상기 제1 반도체 소자를 매립하기 위해서 이용되는, 150℃에 있어서의 전단 탄성률이 1.5 ㎫ 이하인 필름형 접착제.
  8. 제7항에 있어서, 경화 후에 있어서의 170∼190℃에 있어서의 인장 탄성률이 15 ㎫ 이하인 필름형 접착제.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 80℃에 있어서의 전단 점도가 15000 ㎩·s 이하인 필름형 접착제.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서, 아크릴 수지 및 에폭시 수지를 포함하는 필름형 접착제.
  11. 제10항에 있어서, 상기 아크릴 수지가, 중량 평균 분자량이 10만∼50만인 제1 아크릴 수지와, 중량 평균 분자량이 60만∼100만인 제2 아크릴 수지를 포함하고, 아크릴 수지의 전체 질량을 기준으로 하여, 상기 제1 아크릴 수지의 함유량이 50 질량% 이상인 필름형 접착제.
  12. 제7항 또는 제8항에 있어서, 무기 필러 및 유기 필러 중 적어도 한쪽을 포함하는 필름형 접착제.
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