KR102629865B1 - 필름상 접착제, 접착 시트, 및 반도체 장치와 그 제조 방법 - Google Patents

필름상 접착제, 접착 시트, 및 반도체 장치와 그 제조 방법 Download PDF

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슌스케 후지오
šœ스케 후지오
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Abstract

반도체 소자와 반도체 소자를 탑재하는 지지 부재를 접착하기 위한 필름상 접착제가 개시된다. 필름상 접착제는, 열경화성 수지와, 경화제와, 아크릴 고무와, 무기 필러를 함유하고, 무기 필러의 함유량이, 열경화성 수지, 경화제, 아크릴 고무, 및 무기 필러의 총 질량 100질량부에 대하여, 0.5~10질량부이며, 필름상 접착제의 두께가 15μm 이하이다.

Description

필름상 접착제, 접착 시트, 및 반도체 장치와 그 제조 방법
본 발명은, 필름상 접착제, 접착 시트 및 반도체 장치와 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 반도체 소자(반도체 칩)를 다단으로 적층한 스택 MCP(Multi Chip Package)가 보급되고 있으며, 휴대전화, 휴대 오디오 기기용의 메모리 반도체 패키지 등으로서 탑재되어 있다. 또, 휴대전화 등의 다기능화에 따라, 반도체 패키지의 고속화, 고밀도화, 고집적화 등도 추진되고 있다. 이에 따라, 반도체 칩 회로의 배선 재료로서 구리를 사용함으로써 고속화가 도모되고 있다. 또, 복잡한 탑재 기판에 대한 접속 신뢰성의 향상, 반도체 패키지로부터의 배열(排熱) 촉진의 관점에서, 구리를 소재로 한 리드 프레임 등이 사용되고 있다.
그러나, 구리는 부식되기 쉬운 특성을 갖고, 또 저비용화의 관점에서, 회로면의 절연성을 확보하기 위한 코트재도 간략화되는 경향이 있기 때문에, 반도체 패키지의 전기적 특성을 확보하기 어려워지는 경향이 있다. 특히, 반도체 칩을 다단 적층하는 반도체 패키지에서는, 부식에 의하여 발생한 구리 이온이 접착제 내부를 이동하여, 반도체 칩 내 또는 반도체 칩/반도체 칩 사이에서의 전기 신호의 로스가 일어나기 쉬운 경향이 있다.
또, 고기능화라는 관점에서, 복잡한 탑재 기판으로 반도체 소자를 접속시키는 경우가 많고, 접속 신뢰성을 향상시키기 위하여 구리를 소재로 한 리드 프레임이 선호되는 경향이 있다. 이와 같은 경우에 있어서도, 리드 프레임으로부터 발생하는 구리 이온에 의한 전기 신호의 로스가 문제가 되는 경우가 있다.
또한, 구리를 소재로 하는 부재를 사용한 반도체 패키지에 있어서는, 그 부재로부터 구리 이온이 발생하여, 전기적인 트러블을 일으킬 가능성이 높아, 충분한 내(耐)HAST성이 얻어지지 않는 경우가 있다.
전기 신호의 로스 등을 방지하는 관점에서, 반도체 패키지 내에서 발생하는 구리 이온을 포착하는 접착제의 검토가 행해지고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 에폭시기를 갖고, 또한, 카복실기를 갖지 않는 열가소성 수지와, 3급의 질소 원자를 환원자에 포함하는 복소환 화합물을 가지며, 양이온과 착체를 형성하는 유기계 착체 형성 화합물을 갖는 반도체 장치 제조용의 접착 시트가 개시되어 있다.
그러나, 종래의 접착제로는, 접착제 내의 구리 이온 투과의 억제의 점 및 접착력의 점에 있어서 충분하지 않아, 아직 개선의 여지가 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2013-026566호
따라서, 본 발명은, 접착제 내의 구리 이온 투과를 충분히 억제하면서, 접착력이 더 우수한 필름상 접착제를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.
본 발명자들이 예의 검토한 결과, 필름상 접착제에 무기 필러의 함유량을 특정 범위로 함으로써, 접착제 내의 구리 이온 투과를 충분히 억제하면서, 접착력이 더 우수한 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 일 측면은, 반도체 소자와 반도체 소자를 탑재하는 지지 부재를 접착하기 위한 필름상 접착제로서, 필름상 접착제가, 열경화성 수지와, 경화제와, 아크릴 고무와, 무기 필러를 함유하고, 무기 필러의 함유량이, 열경화성 수지, 경화제, 아크릴 고무, 및 무기 필러의 총 질량 100질량부에 대하여, 0.5~10질량부이며, 필름상 접착제의 두께가 15μm 이하인, 필름상 접착제를 제공한다.
무기 필러의 함유량이, 열경화성 수지, 경화제, 아크릴 고무, 및 무기 필러의 총 질량 100질량부에 대하여, 0.5~10질량부이다. 무기 필러의 함유량이, 0.5질량부 이상이면, 필름상 접착제의 접착력, 웨이퍼 접착력, 탄성률, 벌크 강도와 같은 점에 있어서도 우수한 경향이 있다. 무기 필러의 함유량이, 10질량부 이하이면, 접착제 내의 구리 이온 투과를 충분히 억제함과 함께, 도공면의 외관, 매립성과 같은 점에 있어서도 우수한 경향이 있다.
다른 측면에 있어서, 본 발명은, 기재와, 기재의 일방의 면 상에 마련된 상술한 필름상 접착제를 구비하는, 접착 시트를 제공한다. 기재는, 다이싱 테이프여도 된다.
다른 측면에 있어서, 본 발명은, 반도체 소자와, 반도체 소자를 탑재하는 지지 부재와, 반도체 소자 및 지지 부재의 사이에 마련되고, 반도체 소자 및 지지 부재를 접착하는 접착 부재를 구비하며, 접착 부재가, 상술한 필름상 접착제의 경화물인, 반도체 장치를 제공한다. 지지 부재는, 구리를 소재로 하는 부재를 포함하고 있어도 된다.
다른 측면에 있어서, 본 발명은, 상술한 필름상 접착제를 이용하여, 반도체 소자와 지지 부재를 접착하는 공정을 구비하는, 반도체 장치의 제조 방법을 제공한다.
다른 측면에 있어서, 본 발명은, 반도체 웨이퍼에, 상술한 접착 시트의 필름상 접착제를 첩부하는 공정과, 필름상 접착제를 첩부한 반도체 웨이퍼를 절단함으로써, 복수의 개편화된 필름상 접착제 부착 반도체 소자를 제작하는 공정과, 필름상 접착제 부착 반도체 소자를 지지 부재에 접착하는 공정을 구비하는, 반도체 장치의 제조 방법을 제공한다. 반도체 장치의 제조 방법은, 리플로 노(爐)를 이용하여 가열하는 공정을 더 구비하고 있어도 된다.
본 발명에 의하면, 접착제 내의 구리 이온 투과를 충분히 억제하면서, 접착력이 더 우수한 필름상 접착제가 제공된다. 또, 본 발명에 의하면, 이와 같은 필름상 접착제를 이용한 접착 시트 및 반도체 장치가 제공된다. 또한, 본 발명에 의하면, 필름상 접착제 또는 접착 시트를 이용한 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
도 1은 필름상 접착제의 일 실시형태를 나타내는 모식 단면도이다.
도 2는 접착 시트의 일 실시형태를 나타내는 모식 단면도이다.
도 3은 접착 시트의 다른 일 실시형태를 나타내는 모식 단면도이다.
도 4는 접착 시트의 다른 일 실시형태를 나타내는 모식 단면도이다.
도 5는 접착 시트의 다른 일 실시형태를 나타내는 모식 단면도이다.
도 6은 반도체 장치의 일 실시형태를 나타내는 모식 단면도이다.
도 7은 반도체 장치의 다른 실시형태를 나타내는 모식 단면도이다.
이하, 도면을 적절히 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 이하의 실시형태에 있어서, 그 구성 요소(스텝 등도 포함한다)는, 특별히 명시한 경우를 제외하고, 필수는 아니다. 각 도면에 있어서의 구성 요소의 크기는 개념적인 것이며, 구성 요소 간의 크기의 상대적인 관계는 각 도면에 나타난 것에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서의 수치 및 그 범위에 대해서도 동일하며, 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 본 명세서에 있어서 "~"를 이용하여 나타난 수치 범위는, "~"의 전후에 기재되는 수치를 각각 최솟값 및 최댓값으로서 포함하는 범위를 나타낸다. 본 명세서 중에 단계적으로 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 하나의 수치 범위로 기재된 상한값 또는 하한값은, 다른 단계적인 기재의 수치 범위의 상한값 또는 하한값으로 치환해도 된다. 또, 본 명세서 중에 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 그 수치 범위의 상한값 또는 하한값은, 실시예에 나타나 있는 값으로 치환해도 된다.
본 명세서에 있어서, (메트)아크릴레이트는, 아크릴레이트 또는 그에 대응하는 메타크릴레이트를 의미한다. (메트)아크릴로일기, (메트)아크릴 공중합체 등의 다른 유사 표현에 대해서도 동일하다.
일 실시형태에 관한 필름상 접착제는, 반도체 소자와 반도체 소자를 탑재하는 지지 부재를 접착하기 위한 필름상 접착제로서, 필름상 접착제가, (A) 열경화성 수지와, (B) 경화제와, (C) 아크릴 고무와, (D) 무기 필러를 함유하고, 무기 필러의 함유량이, 열경화성 수지, 경화제, 아크릴 고무, 및 무기 필러의 총 질량 100질량부에 대하여, 0.5~10질량부이며, 필름상 접착제의 두께가 15μm 이하인, 필름상 접착제를 제공한다.
필름상 접착제는, (A) 열경화성 수지와, (B) 경화제와, (C) 아크릴 고무와, (D) 무기 필러를 함유하는, 접착제 조성물을, 필름상으로 성형함으로써 얻을 수 있다. 필름상 접착제 및 접착제 조성물은, 반경화(B 스테이지) 상태를 거쳐, 경화 처리 후에 완전 경화(C 스테이지) 상태가 될 수 있는 것이어도 된다.
(A) 성분: 열경화성 수지
(A) 성분은, 접착성의 관점에서, 에폭시 수지여도 된다. 에폭시 수지는, 분자 내에 에폭시기를 갖는 것이면, 특별히 제한 없이 이용할 수 있다. 에폭시 수지로서는, 예를 들면 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 F 노볼락형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지, 트라이아진 골격 함유 에폭시 수지, 플루오렌 골격 함유 에폭시 수지, 트라이페놀메테인형 에폭시 수지, 바이페닐형 에폭시 수지, 자일릴렌형 에폭시 수지, 바이페닐아랄킬형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 다관능 페놀류, 안트라센 등의 다환 방향족류인 다이글리시딜에터 화합물 등을 들 수 있다. 이들은, 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다. 이들 중에서도, (A) 성분은, 필름의 태킹(tacking)성, 유연성 등의 관점에서, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 또는 비스페놀 A형 에폭시 수지여도 된다.
에폭시 수지의 에폭시 당량은, 특별히 제한되지 않지만, 90~300g/eq, 110~290g/eq, 또는 110~290g/eq여도 된다. 에폭시 수지의 에폭시 당량이 이와 같은 범위에 있으면, 필름상 접착제의 벌크 강도를 유지하면서, 유동성을 확보할 수 있는 경향이 있다.
(B) 성분: 경화제
(B) 성분은, 에폭시 수지의 경화제가 될 수 있는 페놀 수지여도 된다. 페놀 수지는, 분자 내에 페놀성 수산기를 갖는 것이면 특별히 제한 없이 이용할 수 있다. 페놀 수지로서는, 예를 들면 페놀, 크레졸, 레조신, 카테콜, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 페닐페놀, 아미노페놀 등의 페놀류 및/또는 α-나프톨, β-나프톨, 다이하이드록시나프탈렌 등의 나프톨류와 폼알데하이드 등의 알데하이드기를 갖는 화합물을 산성 촉매하에서 축합 또는 공축합시켜 얻어지는 노볼락형 페놀 수지, 알릴화 비스페놀 A, 알릴화 비스페놀 F, 알릴화 나프탈렌다이올, 페놀 노볼락, 페놀 등의 페놀류 및/또는 나프톨류와 다이메톡시파라자일렌 또는 비스(메톡시메틸)바이페닐로부터 합성되는 페놀아랄킬 수지, 나프톨아랄킬 수지 등을 들 수 있다. 이들은, 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다. 이들 중에서도, 페놀 수지는, 페놀아랄킬 수지 또는 나프톨아랄킬 수지여도 된다.
페놀 수지의 수산기 당량은, 70g/eq 이상 또는 70~300g/eq여도 된다. 페놀 수지의 수산기 당량이 70g/eq 이상이면, 필름의 저장 탄성률이 보다 향상되는 경향이 있고, 300g/eq 이하이면, 발포, 아웃 가스 등의 발생에 의한 트러블을 방지하는 것이 가능해진다.
에폭시 수지의 에폭시 당량과 페놀 수지의 수산기 당량의 비(에폭시 수지의 에폭시 당량/페놀 수지의 수산기 당량)는, 경화성의 관점에서, 0.30/0.70~0.70/0.30, 0.35/0.65~0.65/0.35, 0.40/0.60~0.60/0.40, 또는 0.45/0.55~0.55/0.45여도 된다. 당해 당량비가 0.30/0.70 이상이면, 보다 충분한 경화성이 얻어지는 경향이 있다. 당해 당량비가 0.70/0.30 이하이면, 점도가 과하게 높아지는 것을 방지할 수 있으며, 보다 충분한 유동성을 얻을 수 있다.
(A) 성분 및 (B) 성분의 합계의 함유량은, (A) 성분, (B) 성분, (C) 성분 및 (D) 성분의 총 질량 100질량부에 대하여, 5~50질량부, 10~40질량부, 또는 15~30질량부여도 된다. (A) 성분 및 (B) 성분의 합계의 함유량이 5질량부 이상이면, 가교에 의하여 탄성률이 향상되는 경향이 있다. (A) 성분 및 (B) 성분의 합계의 함유량이 50질량부 이하이면, 필름 취급성을 유지할 수 있는 경향이 있다.
(C) 성분: 아크릴 고무
(C) 성분은, (메트)아크릴산 에스터에서 유래하는 구성 단위를 주성분으로서 갖는 고무이다. (C) 성분에 있어서의 (메트)아크릴산 에스터에서 유래하는 구성 단위의 함유량은, 구성 단위 전체량을 기준으로 하여, 예를 들면 70질량% 이상, 80질량% 이상, 또는 90질량% 이상이어도 된다. (C) 성분은, 에폭시기, 알코올성 또는 페놀성 수산기, 카복실기 등의 가교성 관능기를 갖는 (메트)아크릴산 에스터에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 것이어도 된다. (C) 성분은, 후술하는 식 (1)의 조건을 충족시키는 범위에서, 아크릴로나이트릴에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 것이어도 되지만, 접착제 내의 구리 이온 투과를 보다 억제하는 것이 가능하고, 매립성도 보다 우수한 점에서, (C) 성분은, 아크릴로나이트릴에서 유래하는 구성 단위를 포함하지 않는 것이어도 된다.
(C) 성분의 적외 흡수 스펙트럼에 있어서, 카보닐기의 신축 진동에서 유래하는 흡수 피크의 높이를 PCO, 나이트릴기의 신축 진동에서 유래하는 피크의 높이를 PCN으로 했을 때, PCO 및 PCN이 하기 식 (1)의 조건을 충족시키고 있어도 된다.
PCN/PCO<0.070 (1)
여기에서, 카보닐기는 주로 구성 단위인 (메트)아크릴산 에스터에서 유래하는 것이며, 나이트릴기는 주로 구성 단위인 아크릴로나이트릴에서 유래하는 것이다. 또한, 카보닐기의 신축 진동에서 유래하는 흡수 피크의 높이(PCO) 및 나이트릴기의 신축 진동에서 유래하는 피크의 높이(PCN)는, 실시예에서 정의되는 것을 의미한다.
PCN/PCO가 작은 것은, (C) 성분에 있어서, 아크릴로나이트릴에서 유래하는 구성 단위가 적은 것을 의미한다. 그 때문에, 아크릴로나이트릴에서 유래하는 구성 단위를 포함하지 않는 (C) 성분은, 이론상, 식 (1)의 조건을 충족시킬 수 있다.
PCN/PCO는, 0.070 미만이며, 0.065 이하, 0.060 이하, 0.055 이하, 0.050 이하, 0.040 이하, 0.030 이하, 0.020 이하, 또는 0.010 이하여도 된다. PCN/PCO가 0.070 미만이면, 접착제 내의 구리 이온 투과를 충분히 억제하는 것이 가능해질 수 있다. 또, PCN/PCO의 값이 작아짐에 따라, 접착제 내의 구리 이온 투과를 보다 충분히 억제할 수 있다. 또, PCN/PCO의 값이 작아짐에 따라, (C) 성분의 응집력이 저하되기 때문에, 매립성도 보다 더 우수한 경향이 있다.
(C) 성분의 유리 전이 온도(Tg)는, -50~50℃ 또는 -30~30℃여도 된다. (C) 성분의 Tg가 -50℃ 이상이면, 접착제의 유연성이 과하게 높아지는 것을 방지할 수 있는 경향이 있다. 이로써, 웨이퍼 다이싱 시에 필름상 접착제를 절단하기 쉬워져, 버(burr)의 발생을 방지하는 것이 가능해진다. (C) 성분의 Tg가 50℃ 이하이면, 접착제의 유연성의 저하를 억제할 수 있는 경향이 있다. 이로써, 필름상 접착제를 웨이퍼에 첩부할 때에, 보이드를 충분히 매립하기 쉬워지는 경향이 있다. 또, 웨이퍼의 밀착성의 저하에 의한 다이싱 시의 치핑을 방지하는 것이 가능해진다. 여기에서, 유리 전이 온도(Tg)는, DSC(열시차 주사 열량계)(예를 들면, 주식회사 리가쿠제, Thermo Plus 2)를 이용하여 측정한 값을 의미한다.
(C) 성분의 중량 평균 분자량(Mw)은, 10만~300만 또는 20만~200만이어도 된다. (C) 성분의 Mw가 이와 같은 범위에 있으면, 필름 형성성, 필름상에 있어서의 강도, 가요성, 태킹성 등을 적절히 제어할 수 있음과 함께, 리플로성이 우수하여, 매립성을 향상시킬 수 있다. 여기에서, Mw는, 젤 퍼미에이션 크로마토그래피(GPC)로 측정하고, 표준 폴리스타이렌에 의한 검량선을 이용하여 환산한 값을 의미한다.
(C) 성분의 시판품으로서는, 예를 들면 SG-70L, SG-P3, SG-708-6, WS-023 EK30, SG-280 EK23 (모두 나가세 켐텍스 주식회사제) 등을 들 수 있다. 또, 아크릴로나이트릴에서 유래하는 구성 단위를 포함하지 않는 (C) 성분의 시판품으로서는, 예를 들면 KH-CT-865 (히타치 가세이 주식회사제) 등을 들 수 있다.
(C) 성분의 함유량은, (A) 성분, (B) 성분, (C) 성분, 및 (D) 성분의 총 질량 100질량부에 대하여, 50~95질량부, 55~90질량부, 또는 60~85질량부여도 된다. (C) 성분의 함유량이 이와 같은 범위에 있으면, 접착제 내의 구리 이온 투과를 보다 충분히 억제할 수 있는 경향이 있다.
(D) 성분: 무기 필러
(D) 성분으로서는, 예를 들면 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 탄산 칼슘, 탄산 마그네슘, 규산 칼슘, 규산 마그네슘, 산화 칼슘, 산화 마그네슘, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 붕산 알루미늄 위스커, 질화 붕소, 실리카 등을 들 수 있다. 이들은, 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다. 이들 중에서도, (D) 성분은, 용융 점도의 조정의 관점에서, 실리카여도 된다.
(D) 성분의 평균 입경은, 유동성의 관점에서, 0.01~1μm, 0.01~0.8μm, 또는 0.03~0.5μm여도 된다. 여기에서, 평균 입경은, BET 비표면적으로부터 환산함으로써 구해지는 값을 의미한다. (D) 성분의 평균 입경이 작아짐에 따라, 도공면의 외관이 보다 개선되어, 박막 도공성이 보다 향상되는 경향이 있다.
(D) 성분의 형상은, 특별히 제한되지 않지만, 구상(球狀)이어도 된다.
(D) 성분의 함유량이, (A) 성분, (B) 성분, (C) 성분, 및 (D) 성분의 총 질량 100질량부에 대하여, 0.5~10질량부이다. (D) 성분의 함유량이, 0.5질량부 이상이면, 필름상 접착제의 접착력, 웨이퍼 밀착력, 탄성률, 벌크 강도와 같은 점에 있어서도 우수한 경향이 있다. (D) 성분의 함유량이, 10질량부 이하이면, 접착제 내의 구리 이온 투과를 충분히 억제함과 함께, 도공면의 외관, 매립성과 같은 점에 있어서도 우수한 경향이 있다. (D) 성분의 함유량은, 1질량부 이상, 3질량부 이상, 또는 5질량부 이상이어도 되고, 10질량부 이하, 9질량부 이하, 8.5질량부 이하, 또는 8질량부 이하여도 된다.
필름상 접착제(접착제 조성물)는, (E) 커플링제, (F) 경화 촉진제 등을 더 함유하고 있어도 된다.
(E) 성분: 커플링제
(E) 성분은, 실레인 커플링제여도 된다. 실레인 커플링제로서는, 예를 들면 γ-유레이도프로필트라이에톡시실레인, γ-머캅토프로필트라이메톡시실레인, 3-페닐아미노프로필트라이메톡시실레인, 3-(2-아미노에틸)아미노프로필트라이메톡시실레인 등을 들 수 있다. 이들은, 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.
(F) 성분: 경화 촉진제
(F) 성분은, 특별히 한정되지 않고, 일반적으로 사용되는 것을 이용할 수 있다. (F) 성분으로서는, 예를 들면 이미다졸류 및 그 유도체, 유기 인계 화합물, 제2급 아민류, 제3급 아민류, 제4급 암모늄염 등을 들 수 있다. 이들은, 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다. 이들 중에서도, 반응성의 관점에서 (F) 성분은 이미다졸류 및 그 유도체여도 된다.
이미다졸류로서는, 예를 들면 2-메틸이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸, 1-사이아노에틸-2-페닐이미다졸, 1-사이아노에틸-2-메틸이미다졸 등을 들 수 있다. 이들은, 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.
필름상 접착제(접착제 조성물)는, 그 외의 성분을 더 함유하고 있어도 된다. 그 외의 성분으로서는, 예를 들면 안료, 이온 포착제, 산화 방지제 등을 들 수 있다.
(E) 성분, (F) 성분, 및 그 외의 성분의 함유량은, (A) 성분, (B) 성분, (C) 성분, 및 (D) 성분의 총 질량 100질량부에 대하여, 0~30질량부여도 된다.
도 1은, 필름상 접착제의 일 실시형태를 나타내는 모식 단면도이다. 도 1에 나타내는 필름상 접착제(1)(접착 필름)는, 접착제 조성물을 필름상으로 성형한 것이다. 필름상 접착제(1)는, 반경화(B 스테이지) 상태여도 된다. 이와 같은 필름상 접착제(1)는, 접착제 조성물을 지지 필름에 도포함으로써 형성할 수 있다. 접착제 조성물의 바니시(접착제 바니시)를 이용하는 경우는, (A) 성분, (B) 성분, (C) 성분, (D) 성분, 및 필요에 따라 첨가되는 다른 성분을 용제 중에서 혼합하며, 혼합액을 혼합 또는 혼련하여 접착제 바니시를 조제하고, 접착제 바니시를 지지 필름에 도포하여, 용제를 가열 건조시켜 제거함으로써 필름상 접착제(1)를 형성할 수 있다.
지지 필름은, 상기의 가열 건조에 견디는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 폴리에스터 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리이미드 필름, 폴리에터이미드 필름, 폴리에터나프탈레이트 필름, 폴리메틸펜텐 필름 등이어도 된다. 지지 필름은, 2종 이상을 조합한 다층 필름이어도 되고, 표면이 실리콘계, 실리카계 등의 이형제 등으로 처리된 것이어도 된다. 지지 필름의 두께는, 예를 들면 10~200μm 또는 20~170μm여도 된다.
혼합 또는 혼련은, 통상의 교반기, 뇌궤기, 3롤, 볼밀 등의 분산기를 이용하며, 이들을 적절히 조합하여 행할 수 있다.
접착제 바니시의 조제에 이용되는 용제는, 각 성분을 균일하게 용해, 혼련 또는 분산할 수 있는 것이면 제한은 없으며, 종래 공지의 것을 사용할 수 있다. 이와 같은 용제로서는, 예를 들면 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸아이소뷰틸케톤, 사이클로헥산온 등의 케톤계 용매, 다이메틸폼아마이드, 다이메틸아세트아마이드, N메틸피롤리돈, 톨루엔, 자일렌 등을 들 수 있다. 용제는, 건조 속도 및 가격의 점에서 메틸에틸케톤, 사이클로헥산온 등이어도 된다.
접착제 바니시를 지지 필름에 도포하는 방법으로서는, 공지의 방법을 이용할 수 있으며, 예를 들면 나이프 코트법, 롤 코트법, 스프레이 코트법, 그라비어 코트법, 바 코트법, 커튼 코트법 등을 들 수 있다. 가열 건조의 조건은, 사용한 용제가 충분히 휘산하는 조건이면 특별히 제한은 없지만, 50~150℃에서, 1~30분간 가열하여 행할 수 있다.
필름상 접착제의 두께가 15μm 이하이면, 반도체 소자와 반도체 소자를 탑재하는 지지 부재의 거리가 가까워지기 때문에, 구리 이온에 의한 트러블이 발생하기 쉬워지는 경향이 있다. 본 실시형태에 관한 필름상 접착제는, 접착제 내의 구리 이온 투과를 충분히 억제하는 것이 가능한 점에서, 그 두께를 15μm 이하로 하는 것이 가능해진다. 필름상 접착제(1)의 두께는, 12μm 이하 또는 10μm 이하여도 된다. 필름상 접착제(1)의 두께의 하한은, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 1μm 이상으로 할 수 있다.
반경화(B 스테이지) 상태에 있어서의 필름상 접착제(1)의 구리 이온 투과 시간은, 일 실시형태에 있어서, 260분 초과여도 되고, 270분 이상, 280분 이상, 290분 이상, 또는 300분 이상이어도 된다. 또, 반경화(B 스테이지) 상태에 있어서의 필름상 접착제(1)의 구리 이온 투과 시간은, 다른 실시형태에 있어서, 70분 초과여도 되고, 75분 이상 또는 80분 이상이어도 된다. 구리 이온 투과 시간이 이와 같은 범위임으로써, 반도체 장치 제작 시에 경화 부족 등의 불량이 발생한 경우여도, 구리 이온에 기인하는 트러블은 보다 발생하기 어려운 것이 예측된다.
C 스테이지 상태에 있어서의 필름상 접착제(1)(즉, 필름상 접착제의 경화물)의 접착력(다이셰어 강도)은 일 실시형태에 있어서, 0.5MPa 초과여도 되고, 0.8MPa 이상 또는 1.0MPa 이상이어도 된다. 또, C 스테이지 상태에 있어서의 필름상 접착제의 접착력(다이셰어 강도)은, 다른 실시형태에 있어서, 1.5MPa 초과여도 되고, 1.6MPa 이상, 1.7MPa 이상, 또는 1.8MPa 이상이어도 된다. 접착력이 이와 같은 범위이면, 반도체 제조 장치 제작 시에 박리에 기인하는 트러블이 발생하기 어렵고, 또 접착력이 높을수록, 박리에 기인하는 트러블의 발생 확률은 저하되는 것이 예측된다.
도 2는, 접착 시트의 일 실시형태를 나타내는 모식 단면도이다. 도 2에 나타내는 접착 시트(100)는, 기재(2)와, 기재(2) 상에 마련된 필름상 접착제(1)를 구비한다. 도 3은, 접착 시트의 다른 일 실시형태를 나타내는 모식 단면도이다. 도 3에 나타내는 접착 시트(110)는, 기재(2)와, 기재(2) 상에 마련된 필름상 접착제(1)와, 필름상 접착제(1)의 기재(2)와는 반대 측의 면에 마련된 커버 필름(3)을 구비한다.
기재(2)는, 특별히 제한되지 않지만, 기재 필름이어도 된다. 기재 필름은, 상술한 지지 필름과 동일한 것이어도 된다.
커버 필름(3)은, 필름상 접착제의 손상 또는 오염을 방지하기 위하여 이용되며, 예를 들면 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 표면 박리제 처리 필름 등이어도 된다. 커버 필름(3)의 두께는, 예를 들면 15~200μm 또는 70~170μm여도 된다.
접착 시트(100, 110)는, 상술한 필름상 접착제를 형성하는 방법과 동일하게, 접착제 조성물을 기재 필름에 도포함으로써 형성할 수 있다. 접착제 조성물을 기재(2)에 도포하는 방법은, 상술한 접착제 조성물을 지지 필름에 도포하는 방법과 동일해도 된다.
접착 시트(110)는, 추가로 필름상 접착제(1)에 커버 필름(3)을 적층시킴으로써 얻을 수 있다.
접착 시트(100, 110)는, 미리 제작한 필름상 접착제를 이용하여 형성해도 된다. 이 경우, 접착 시트(100)는, 롤 래미네이터, 진공 래미네이터 등을 이용하여 소정 조건(예를 들면, 실온(20℃) 또는 가열 상태)으로 래미네이팅함으로써 형성할 수 있다. 접착 시트(100)는, 연속적으로 제조를 할 수 있으며, 효율이 우수한 점에서, 가열 상태에서 롤 래미네이터를 이용하여 형성해도 된다.
접착 시트의 다른 실시형태는, 기재(2)가 다이싱 테이프인 다이싱·다이본딩 일체형 접착 시트이다. 다이싱·다이본딩 일체형 접착 시트를 이용하면, 반도체 웨이퍼에 대한 래미네이트 공정이 1회가 되는 점에서, 작업의 효율화가 가능하다.
다이싱 테이프로서는, 예를 들면 폴리테트라플루오로에틸렌 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리메틸펜텐 필름, 폴리이미드 필름 등의 플라스틱 필름 등을 들 수 있다. 또, 다이싱 테이프는, 필요에 따라, 프라이머 도포, UV 처리, 코로나 방전 처리, 연마 처리, 에칭 처리 등의 표면 처리가 행해져 있어도 된다. 다이싱 테이프는, 점착성을 갖는 것이어도 된다. 이와 같은 다이싱 테이프는, 상술한 플라스틱 필름에 점착성을 부여한 것이어도 되고, 상술한 플라스틱 필름의 편면에 점착제층을 마련한 것이어도 된다. 점착제층은, 감압형 또는 방사선 경화형 중 어느 것이어도 되고, 다이싱 시에는 반도체 소자가 비산하지 않는 충분한 점착력을 가지며, 그 후의 반도체 소자의 픽업 공정에 있어서는 반도체 소자를 손상시키지 않을 정도의 낮은 점착력을 갖는 것이면 특별히 제한되지 않고, 종래 공지의 것을 사용할 수 있다.
다이싱 테이프의 두께는, 경제성 및 필름 취급성의 관점에서, 60~150μm 또는 70~130μm여도 된다.
이와 같은 다이싱·다이본딩 일체형 접착 시트로서는, 예를 들면 도 4에 나타나는 구성을 갖는 것, 도 5에 나타나는 구성을 갖는 것 등을 들 수 있다. 도 4는, 접착 시트의 다른 일 실시형태를 나타내는 모식 단면도이다. 도 5는, 접착 시트의 다른 일 실시형태를 나타내는 모식 단면도이다. 도 4에 나타내는 접착 시트(120)는, 다이싱 테이프(7), 점착제층(6), 및 필름상 접착제(1)를 이 순서로 구비한다. 도 5에 나타내는 접착 시트(130)는, 다이싱 테이프(7)와, 다이싱 테이프(7) 상에 마련된 필름상 접착제(1)를 구비한다.
접착 시트(120)는, 예를 들면 다이싱 테이프(7) 상에 점착제층(6)을 마련하고, 추가로 점착제층(6) 상에 필름상 접착제(1)를 적층시킴으로써 얻을 수 있다. 접착 시트(130)는, 예를 들면 다이싱 테이프(7)와 필름상 접착제(1)를 첩합함으로써 얻을 수 있다.
필름상 접착제 및 접착 시트는, 반도체 장치의 제조에 이용되는 것이어도 되고, 반도체 웨이퍼 또는 이미 소편화(小片化)되어 있는 반도체 소자(반도체 칩)에, 필름상 접착제 및 다이싱 테이프를 0℃~90℃에서 첩합한 후, 회전 블레이드, 레이저 또는 신장에 따른 분단으로 필름상 접착제 부착 반도체 소자를 얻은 후, 당해 필름상 접착제 부착 반도체 소자를, 유기 기판, 리드 프레임, 또는 다른 반도체 소자 상에 접착하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조에 이용되는 것이어도 된다.
반도체 웨이퍼로서는, 예를 들면 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 각종 세라믹, 갈륨 비소 등의 화합물 반도체 등을 들 수 있다.
필름상 접착제 및 접착 시트는, IC, LSI 등의 반도체 소자와, 42 알로이 리드 프레임, 구리 리드 프레임 등의 리드 프레임; 폴리이미드 수지, 에폭시 수지 등의 플라스틱 필름; 유리 부직포 등의 기재에 폴리이미드 수지, 에폭시 수지 등의 플라스틱을 함침, 경화시킨 것; 알루미나 등의 세라믹스 등의 반도체 탑재용 지지 부재 등을 첩합하기 위한 다이본딩용 접착제로서 이용할 수 있다.
필름상 접착제 및 접착 시트는, 복수의 반도체 소자를 적층한 구조의 Stacked-PKG에 있어서, 반도체 소자와 반도체 소자를 접착하기 위한 접착제로서도 적합하게 이용된다. 이 경우, 일방의 반도체 소자가, 반도체 소자를 탑재하는 지지 부재가 된다.
필름상 접착제 및 접착 시트는, 예를 들면 플립 칩형 반도체 장치의 반도체 소자의 이면을 보호하는 보호 시트, 플립 칩형 반도체 장치의 반도체 소자의 표면과 피착체의 사이를 밀봉하기 위한 밀봉 시트 등으로서도 이용할 수 있다.
필름상 접착제를 이용하여 제조된 반도체 장치에 대하여, 도면을 이용하여 구체적으로 설명한다. 또한, 최근에는 다양한 구조의 반도체 장치가 제안되고 있고, 본 실시형태에 관한 필름상 접착제의 용도는, 이하에 설명하는 구조의 반도체 장치에 한정되는 것은 아니다.
도 6은, 반도체 장치의 일 실시형태를 나타내는 모식 단면도이다. 도 6에 나타내는 반도체 장치(200)는, 반도체 소자(9)와, 반도체 소자(9)를 탑재하는 지지 부재(10)와, 반도체 소자(9) 및 지지 부재(10)의 사이에 마련되고, 반도체 소자(9) 및 지지 부재(10)를 접착하는 접착 부재(필름상 접착제의 경화물(1c))를 구비한다. 반도체 소자(9)의 접속 단자(도시하지 않음)는 와이어(11)를 통하여 외부 접속 단자(도시하지 않음)와 전기적으로 접속되며, 밀봉재(12)에 의하여 밀봉되어 있다.
도 7은, 반도체 장치의 다른 일 실시형태를 나타내는 모식 단면도이다. 도 7에 나타내는 반도체 장치(210)에 있어서, 1단째의 반도체 소자(9a)는, 접착 부재(필름상 접착제의 경화물(1c))에 의하여, 단자(13)가 형성된 지지 부재(10)에 접착되고, 1단째의 반도체 소자(9a) 상에 접착 부재(필름상 접착제의 경화물(1c))에 의하여 2단째의 반도체 소자(9b)가 추가로 접착되어 있다. 1단째의 반도체 소자(9a) 및 2단째의 반도체 소자(9b)의 접속 단자(도시하지 않음)는, 와이어(11)를 통하여 외부 접속 단자와 전기적으로 접속되며, 밀봉재(12)에 의하여 밀봉되어 있다. 이와 같이, 본 실시형태에 관한 필름상 접착제는, 반도체 소자를 복수 중첩하는 구조의 반도체 장치에도 적합하게 사용할 수 있다.
도 6 및 도 7에 나타내는 반도체 장치(반도체 패키지)는, 예를 들면 반도체 소자와 지지 부재의 사이 또는 반도체 소자와 반도체 소자의 사이에 필름상 접착제를 개재시켜, 이들을 가열 압착하여 양자를 접착시키고, 그 후, 필요에 따라 와이어 본딩 공정, 밀봉재에 의한 밀봉 공정, 땜납에 의한 리플로를 포함하는 가열 용융 공정 등을 거침으로써 얻어진다. 가열 압착 공정에 있어서의 가열 온도는, 통상, 20~250℃, 하중은, 통상, 0.1~200N이며, 가열 시간은, 통상, 0.1~300초간이다.
반도체 소자와 지지 부재의 사이 또는 반도체 소자와 반도체 소자의 사이에 필름상 접착제를 개재시키는 방법으로서는, 상술한 바와 같이, 미리 필름상 접착제 부착 반도체 소자를 제작한 후, 지지 부재 또는 반도체 소자에 첩부하는 방법이어도 된다.
지지 부재는, 구리를 소재로 하는 부재를 포함하는 것이어도 된다. 본 실시형태에 관한 반도체 장치는, 필름상 접착제의 경화물(1c)에 의하여 반도체 소자와 지지 부재가 접착되어 있기 때문에, 반도체 장치의 구성 부재로서 구리를 소재로 하는 부재를 이용하고 있는 경우여도, 당해 부재로부터 발생하는 구리 이온의 영향을 저감할 수 있으며, 구리 이온에 기인하는 전기적인 트러블의 발생을 충분히 억제할 수 있다.
여기에서, 구리를 소재로 하는 부재로서는, 예를 들면 리드 프레임, 배선, 와이어, 방열재 등을 들 수 있지만, 어느 부재에 구리를 이용한 경우여도, 구리 이온의 영향을 저감시키는 것이 가능하다.
다음으로, 도 4에 나타내는 다이싱·다이본딩 일체형 접착 시트를 이용한 경우에 있어서의 반도체 장치의 제조 방법의 일 실시형태에 대하여 설명한다. 또한, 다이싱·다이본딩 일체형 접착 시트에 의한 반도체 장치의 제조 방법은 이하에 설명하는 반도체 장치의 제조 방법에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 접착 시트(120)(다이싱·다이본딩 일체형 접착 시트)에 있어서의 필름상 접착제(1)에 반도체 웨이퍼를 압착하고, 이를 접착 유지시켜 고정한다(마운트 공정). 본 공정은, 압착 롤 등의 압압 수단에 의하여 압압하면서 행해도 된다.
다음으로, 반도체 웨이퍼의 다이싱을 행한다. 이로써, 반도체 웨이퍼를 소정의 사이즈로 절단하여, 복수의 개편화된 필름상 접착제 부착 반도체 소자(반도체 칩)를 제조한다. 다이싱은, 예를 들면 반도체 웨이퍼의 회로면 측으로부터 통상의 방법에 따라 행할 수 있다. 또, 본 공정에서는, 예를 들면 다이싱 테이프까지 절개를 행하는 풀 컷이라고 불리는 절단 방식, 반도체 웨이퍼에 절반 절개를 행하고 냉각하 끌어당김으로써 분단하는 방식, 레이저에 의한 절단 방식 등을 채용할 수 있다. 본 공정에서 이용하는 다이싱 장치로서는, 특별히 한정되지 않고, 종래 공지의 것을 이용할 수 있다.
다이싱·다이본딩 일체형 접착 시트에 접착 고정된 반도체 소자를 박리하기 위하여, 반도체 소자의 픽업을 행한다. 픽업의 방법으로서는 특별히 한정되지 않고, 종래 공지의 다양한 방법을 채용할 수 있다. 예를 들면, 개개의 반도체 소자를 다이싱·다이본딩 일체형 접착 시트 측으로부터 니들에 의하여 밀어 올리고, 밀어 올려진 반도체 소자를 픽업 장치에 의하여 픽업하는 방법 등을 들 수 있다.
여기에서 픽업은, 점착제층이 방사선(예를 들면, 자외선) 경화형인 경우, 당해 점착제층에 방사선을 조사한 후에 행한다. 이로써, 점착제층의 필름상 접착제에 대한 점착력이 저하되어, 반도체 소자의 박리가 용이해진다. 그 결과, 반도체 소자를 손상시키지 않고, 픽업이 가능해진다.
다음으로, 다이싱에 의하여 형성된 필름상 접착제 부착 반도체 소자를, 필름상 접착제를 통하여 반도체 소자를 탑재하기 위한 지지 부재에 접착한다. 접착은 압착에 의하여 행해져도 된다. 다이본드의 조건으로서는, 특별히 한정되지 않고, 적절히 필요에 따라 설정할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면 다이본드 온도 80~160℃, 본딩 하중 5~15N, 본딩 시간 1~10초의 범위 내에서 행할 수 있다.
필요에 따라, 필름상 접착제를 열경화시키는 공정을 마련해도 된다. 상기 접착 공정에 의하여 지지 부재와 반도체 소자를 접착하고 있는 필름상 접착제를 열경화시킴으로써, 보다 강고하게 접착 고정이 가능해진다. 열경화를 행하는 경우, 압력을 동시에 가하여 경화시켜도 된다. 본 공정에 있어서의 가열 온도는, 필름상 접착제의 구성 성분에 의하여 적절히 변경할 수 있다. 가열 온도는, 예를 들면 60~200℃여도 된다. 또한, 온도 또는 압력은, 단계적으로 변경하면서 행해도 된다.
다음으로, 지지 부재의 단자부(이너 리드)의 선단과 반도체 소자 상의 전극 패드를 본딩 와이어로 전기적으로 접속하는 와이어 본딩 공정을 행한다. 본딩 와이어로서는, 예를 들면 금선, 알루미늄선, 구리선 등이 이용된다. 와이어 본딩을 행할 때의 온도는, 80~250℃ 또는 80~220℃의 범위 내여도 된다. 가열 시간은 수 초~수 분간이어도 된다. 결선(結線)은, 상기 온도 범위 내에서 가열된 상태로, 초음파에 의한 진동 에너지와 인가 가압에 의한 압착 에너지의 병용에 의하여 행해져도 된다.
다음으로, 밀봉 수지에 의하여 반도체 소자를 밀봉하는 밀봉 공정을 행한다. 본 공정은, 지지 부재에 탑재된 반도체 소자 또는 본딩 와이어를 보호하기 위하여 행해진다. 본 공정은, 밀봉용의 수지를 금형으로 성형함으로써 행한다. 밀봉 수지로서는, 예를 들면 에폭시계의 수지여도 된다. 밀봉 시의 열 및 압력에 의하여 기판 및 잔사가 매립되어, 접착 계면에서의 기포에 의한 박리를 방지할 수 있다.
다음으로, 후경화 공정에 있어서, 밀봉 공정으로 경화 부족의 밀봉 수지를 완전히 경화시킨다. 밀봉 공정에 있어서, 필름상 접착제가 열경화되지 않는 경우여도, 본 공정에 있어서, 밀봉 수지의 경화와 함께 필름상 접착제를 열경화시켜 접착 고정이 가능해진다. 본 공정에 있어서의 가열 온도는, 밀봉 수지의 종류에 따라 적절히 설정할 수 있으며, 예를 들면 165~185℃의 범위 내이면 되고, 가열 시간은 0.5~8시간 정도여도 된다.
다음으로, 지지 부재에 접착된 필름상 접착제 부착 반도체 소자에 대하여, 리플로 노를 이용하여 가열한다. 본 공정에서는 지지 부재 상에, 수지 밀봉한 반도체 장치를 표면 실장해도 된다. 표면 실장의 방법으로서는, 예를 들면 프린트 배선판 상에 미리 땜납을 공급한 후, 온풍 등에 의하여 가열 용융하고, 솔더링을 행하는 리플로 솔더링 등을 들 수 있다. 가열 방법으로서는, 예를 들면 열풍 리플로, 적외선 리플로 등을 들 수 있다. 또, 가열 방법은, 전체를 가열하는 것이어도 되고, 국부를 가열하는 것이어도 된다. 가열 온도는, 예를 들면 240~280℃의 범위 내여도 된다.
반도체 소자를 다층으로 적층하는 경우에는, 와이어 본딩 공정 등의 열이력이 많아져, 필름상 접착제와 반도체 소자의 계면에 존재하는 기포에 의한 박리에 대한 영향은 커질 수 있다. 그러나, 본 실시형태에 관한 필름상 접착제는, 특정 아크릴 고무를 이용함으로써, 응집력이 저하되고, 매립성이 향상되는 경향이 있다. 그 때문에, 반도체 장치 내에 기포가 유입되기 어려워, 밀봉 공정에 있어서의 기포를 용이하게 확산시킬 수 있으며, 접착 계면에서의 기포에 의한 박리를 방지할 수 있다.
실시예
이하에, 본 발명을 실시예에 근거하여 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
[필름상 접착제의 제작]
(실시예 및 비교예)
<접착제 바니시의 조제>
표 1 및 표 2에 나타내는 품명 및 조성비(단위: 질량부)로, (A) 열경화성 수지로서의 에폭시 수지, (B) 경화제로서의 페놀 수지, 및 (D) 무기 필러로 이루어지는 조성물에 사이클로헥산온을 첨가하여, 교반 혼합했다. 이것에, 표 1 및 표 2에 나타내는 (C) 아크릴 고무를 첨가하여 교반하고, 표 1 및 표 2에 나타내는 (E) 커플링제 및 (F) 경화 촉진제를 더 첨가하여, 각 성분이 균일해질 때까지 교반하여, 접착제 바니시를 조제했다. 또한, 표 1 및 표 2에 나타내는 (C) 성분 및 (D) 성분의 수치는, 고형분의 질량부를 의미한다.
(A) 열경화성 수지
(A1) YDCN-700-10(상품명, 신닛테쓰 스미킨 가가쿠 주식회사제, o-크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 에폭시 당량: 209g/eq)
(B) 경화제
(B1) HE-100C-30(상품명, 에어·워터 주식회사제, 페닐아랄킬형 페놀 수지, 수산기 당량: 174g/eq, 연화점 77℃)
(C) 아크릴 고무
(C1) SG-P3 개량품(SG-P3(상품명, 나가세 켐텍스 주식회사제)의 아크릴 고무에 있어서, 아크릴로나이트릴에서 유래하는 구성 단위를 제외한 것, 아크릴 고무의 중량 평균 분자량: 60만, 아크릴 고무의 이론 Tg: 12℃, PCN/PCO=0.001)
(C2) SG-P3 용제 변경품(SG-P3(상품명, 나가세 켐텍스 주식회사제, 아크릴 고무의 메틸에틸케톤 용액)의 용제를 변경한 것, 아크릴 고무의 중량 평균 분자량: 80만, 아크릴 고무의 이론 Tg: 12℃, PCN/PCO=0.070)
(IR 스펙트럼의 측정)
(C1) 및 (C2)의 PCN/PCO는 이하의 방법에 의하여 산출했다. 먼저, (C1) 및 (C2)로부터 용제를 제거한 것을 KBr 정제법에 의하여, 투과 IR 스펙트럼을 측정하고, 세로축을 흡광도, 가로축을 파수(波數)(cm-1)로 표시했다. IR 스펙트럼의 측정에는, FT-IR6300(니혼 분코 주식회사제, 광원: 고휘도 세라믹 광원, 검출기: DLATGS)을 사용했다.
(카보닐기의 신축 진동에서 유래하는 흡수 피크의 높이 PCO)
1670cm-1과 1860cm-1의 2점의 사이에서 가장 흡광도가 높은 피크를 피크점으로 했다. 1670cm-1과 1860cm-1의 2점 간의 직선을 베이스 라인으로 하고, 이 베이스 라인 상에서 피크점과 동일 파수인 점을 베이스 라인점으로 하며, 베이스 라인점과 피크점의 흡광도의 차를 카보닐기의 신축 진동에서 유래하는 흡수 피크의 높이(PCO)로 했다.
(나이트릴기의 신축 진동에서 유래하는 피크의 높이 PCN)
PCO를 구한 것과 동일한 IR 스펙트럼에 있어서, 2270cm-1과 2220cm-1의 2점의 사이에서 가장 흡광도가 높은 피크를 피크점으로 했다. 2270cm-1과 2220cm-1의 2점 간의 직선을 베이스 라인으로 하고, 이 베이스 라인 상에서 피크점과 동일 파수인 점을 베이스 라인점으로 하며, 베이스 라인점과 피크점의 흡광도의 차를 나이트릴기의 신축 진동에서 유래하는 피크의 높이(PCN)로 했다.
(D) 무기 필러
(D1) SC2050-HLG(상품명, 아드마텍스 주식회사제, 실리카 필러 분산액, 평균 입경 0.50μm)
(E) 커플링제
(E1) A-189(상품명, 닛폰 유니카 주식회사제, γ-머캅토프로필트라이메톡시실레인)
(E2) A-1160(상품명, 닛폰 유니카 주식회사제, γ-유레이도프로필트라이에톡시실레인)
(F) 경화 촉진제
(F1) 2PZ-CN(상품명, 시코쿠 가세이 고교 주식회사제, 1-사이아노에틸-2-페닐이미다졸)
<필름상 접착제의 제작>
제작한 접착제 바니시를 100메시의 필터로 여과하고, 진공 탈포했다. 기재 필름으로서, 두께 38μm의 이형 처리를 실시한 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 준비하여, 진공 탈포 후의 접착제 바니시를 PET 필름 상에 도포했다. 도포한 접착제 바니시를, 90℃에서 5분간, 계속해서 130℃에서 5분간의 2단계로 가열 건조하여, B 스테이지 상태에 있는 실시예 1-1, 1-2와 비교예 1-1, 1-2 및 실시예 2-1, 2-2와 비교예 2-1, 2-2의 필름상 접착제를 얻었다. 필름상 접착제에 있어서는, 접착제 바니시의 도포량에 의하여, 두께 10μm가 되도록 조정했다.
[표 1]
[표 2]
[구리 이온 투과 시간의 측정]
<A액의 조제>
무수 황산 구리 (II) 2.0g을 증류수 1020g에 용해시키고, 완전히 황산 구리가 용해될 때까지 교반하여, 구리 이온 농도가 Cu 원소 환산으로 농도 500mg/kg인 황산 구리 수용액을 조제했다. 얻어진 황산 구리 수용액을 A액으로 했다.
<B액의 조제>
무수 황산 나트륨 1.0g을 증류수 1000g에 용해시키고, 완전히 황산 나트륨이 용해될 때까지 교반했다. 이것에 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)을 1000g 더 첨가하여, 교반했다. 그 후, 실온이 될 때까지 공랭하여 황산 나트륨 수용액을 얻었다. 얻어진 용액을 B액으로 했다.
<구리 이온 투과 시간의 측정>
상기에서 제작한 실시예 1-1, 1-2와 비교예 1-2 및 실시예 2-1, 2-2와 비교예 2-2의 필름상 접착제(두께: 10μm)를, 각각 직경 약 3cm의 원상(圓狀)으로 잘라냈다. 다음으로, 두께 1.5mm, 외경 약 3cm, 내경 1.8cm의 실리콘 패킹 시트를 2매 준비했다. 원상으로 잘라낸 필름상 접착제를 2매의 실리콘 패킹 시트에 끼워, 이것을 용적 50mL의 2개의 유리제 셀의 플랜지부에 끼우고, 고무 밴드로 고정했다.
다음으로, 일방의 유리제 셀에 A액을 50g 주입한 후, 타방의 유리제 셀에 B액을 50g 주입했다. 각 셀에 카본 전극으로서, Mars Carbon(스테들러 유한 합자회사제, φ2mm/130mm)을 삽입했다. A액 측을 양극, B액 측을 음극으로 하여, 양극과 직류 전원(주식회사 A&D제, 직류 전원 장치 AD-9723D)을 접속했다. 또, 음극과 직류 전원을, 전류계(산와 덴키 게이키 주식회사제, Degital multimeter PC-720M)를 개재하여 직렬로 접속했다. 실온하, 인가 전압 24.0V로 전압을 인가하고, 인가한 후부터 전륫값의 계측을 개시했다. 측정은 전륫값이 15μA를 초과할 때까지 행하고, 전륫값이 10μA가 된 시간을 구리 이온 투과 시간으로 했다. 결과를 표 3 및 표 4에 나타낸다. 본 평가에서는, 투과 시간이 길수록, 구리 이온 투과가 억제되고 있다고 할 수 있다.
[도공면의 외관 평가]
실시예 1-1, 1-2와 비교예 1-2 및 실시예 2-1, 2-2와 비교예 2-2의 필름상 접착제에 대하여, 도공면의 외관 평가를 행하여, 이물, 누락, 줄무늬 등의 존재를 육안으로 확인했다. 이물, 누락, 줄무늬 등이 확인되지 않은 것을 "A", 이물, 누락, 줄무늬 등이 확인된 것을 "B", 이물, 누락, 줄무늬 등이 대량으로 확인된 것을 "C"라고 평가했다. 결과를 표 3 및 표 4에 나타낸다.
[표 3]
[표 4]
[접착력의 평가]
<반도체 장치의 제작>
다이싱 테이프(히타치 가세이 주식회사제, 두께 110μm)를 준비하여, 제작한 실시예 1-1, 1-2와 비교예 1-1 및 실시예 2-1, 2-2와 비교예 2-1의 필름상 접착제(두께 10μm)를 첩부하고, 다이싱 테이프 및 필름상 접착제를 구비하는 다이싱-다이본딩 일체형 접착 시트를 제작했다. 다이싱-다이본딩 일체형 접착 시트의 필름상 접착제 측에 400μm 두께의 반도체 웨이퍼를, 스테이지 온도 70℃에서 래미네이팅하여, 다이싱 샘플을 제작했다.
풀 오토 다이서 DFD-6361(주식회사 디스코제)을 이용하여, 얻어진 다이싱 샘플을 절단했다. 절단에는, 2매의 블레이드를 이용하는 스텝 컷 방식으로 행하고, 다이싱 블레이드 ZH05-SD3500-N1-xx-DD, 및 ZH05-SD4000-N1-xx-BB(모두 주식회사 디스코제)를 이용했다. 절단 조건은, 블레이드 회전수 4000rpm, 절단 속도 50mm/sec, 칩 사이즈 7.5mm×7.5mm로 했다. 절단은, 반도체 웨이퍼가 30μm 정도 남도록 1단계째의 절단을 행하고, 이어서, 다이싱 테이프에 20μm 정도의 절개가 행해지도록 2단계째의 절단을 행했다.
계속해서, 절단에 의하여 얻어진 반도체 칩을 솔더 레지스트(다이요 홀딩스 주식회사, 상품명: AUS-308) 상에 열압착했다. 압착 조건은, 온도 120℃, 시간 1초, 압력 0.1MPa로 했다. 계속해서, 압착에 의하여 얻어진 샘플을 건조기에 넣어, 170℃, 1시간 경화시켰다. 솔더 레지스트에 압착한 반도체 칩을 경화시켜, 만능 본드 테스터(노드슨·어드밴스·테크놀로지 주식회사제, 상품명: 시리즈 4000)에 의하여 반도체 칩을 걸면서 끌어당김으로써, 반도체 칩과 솔더 레지스트의 경화 후 다이 셰어 강도를 측정하고, 접착력으로서 평가했다. 측정 조건은 스테이지 온도를 250℃로 했다. 결과를 표 5 및 표 6에 나타낸다.
[표 5]
[표 6]
표 5 및 표 6에 나타내는 바와 같이, 무기 필러의 함유량이, 열경화성 수지, 경화제, 아크릴 고무, 및 무기 필러의 총 질량 100질량부에 대하여, 0.5~10질량부인 필름상 접착제는, 이 조건을 충족시키지 않는 필름상 접착제에 비하여, 구리 이온 투과 시간이 길고, 접착력이 우수했다.
이상과 같이, 본 발명의 필름상 접착제가, 접착제 내의 구리 이온 투과를 충분히 억제하면서, 접착력이 더 우수한 것이 확인되었다.
1…필름상 접착제
2…기재
3…커버 필름
6…점착제층
7…다이싱 테이프
9, 9a, 9b…반도체 소자
10…지지 부재
11…와이어
12…밀봉재
13…단자
100, 110, 120, 130…접착 시트
200, 210…반도체 장치

Claims (8)

  1. 반도체 소자와 상기 반도체 소자를 탑재하는 지지 부재를 접착하기 위한 필름상 접착제로서,
    상기 필름상 접착제가, 열경화성 수지와, 경화제와, 아크릴 고무와, 무기 필러를 함유하고,
    상기 아크릴 고무의 함유량이, 상기 열경화성 수지, 상기 경화제, 상기 아크릴 고무, 및 상기 무기 필러의 총 질량 100질량부에 대하여, 60~85질량부이며,
    상기 무기 필러의 평균 입경이, 0.03~1μm이고,
    상기 무기 필러의 함유량이, 상기 열경화성 수지, 상기 경화제, 상기 아크릴 고무, 및 상기 무기 필러의 총 질량 100질량부에 대하여, 0.5~10질량부이며,
    상기 필름상 접착제의 두께가 15μm 이하인, 필름상 접착제.
  2. 기재와, 상기 기재의 일방의 면 상에 마련된 청구항 1에 기재된 필름상 접착제를 구비하는, 접착 시트.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 기재가, 다이싱 테이프인, 접착 시트.
  4. 반도체 소자와, 상기 반도체 소자를 탑재하는 지지 부재와, 상기 반도체 소자 및 상기 지지 부재의 사이에 마련되고, 상기 반도체 소자 및 상기 지지 부재를 접착하는 접착 부재를 구비하며,
    상기 접착 부재가, 청구항 1에 기재된 필름상 접착제의 경화물인, 반도체 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 지지 부재가, 구리를 소재로 하는 부재를 포함하는, 반도체 장치.
  6. 청구항 1에 기재된 필름상 접착제를 이용하여, 반도체 소자와 지지 부재를 접착하는 공정을 구비하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 반도체 웨이퍼에, 청구항 2 또는 청구항 3에 기재된 접착 시트의 상기 필름상 접착제를 첩부하는 공정과,
    상기 필름상 접착제를 첩부한 상기 반도체 웨이퍼를 절단함으로써, 복수의 개편화된 필름상 접착제 부착 반도체 소자를 제작하는 공정과,
    상기 필름상 접착제 부착 반도체 소자를 지지 부재에 접착하는 공정을 구비하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 지지 부재에 접착된 상기 필름상 접착제 부착 반도체 소자에 대하여, 리플로 노를 이용하여 가열하는 공정을 더 구비하는, 반도체 장치의 제조 방법.
KR1020217010712A 2018-09-26 2019-09-24 필름상 접착제, 접착 시트, 및 반도체 장치와 그 제조 방법 KR102629865B1 (ko)

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