KR20090070893A - 버 특성 및 신뢰성이 우수한 다이싱 다이 본딩 필름 및반도체 장치 - Google Patents

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KR20090070893A
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Abstract

본 발명은 반도체 패키지 공정에 적용되는 다이싱 다이본딩 필름 및 이를 이용한 반도체 장치에 관한 것으로, 상기 다이싱 다이본딩 필름은 웨이퍼와 다이본딩부의 접착층 간의 접착력(X) 및 다이본딩부의 접착층과 다이싱부의 점착층의 점착력(Y)의 비율[(X)/ (Y)]이 0.15 내지 1이고, 상기 다이본딩부 접착층의 상온 저장 탄성률이 100 내지 1000 MPa인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 다이싱 다이본딩 필름은 다이싱 공정에서의 버(burr)발생을 줄여, 발생된 버로 인해 본딩 패드 부가 덮여 접속신뢰성이 떨어지는 불량 없이 우수한 신뢰성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있다.
다이본딩부의 접착력, 다이싱부의 점착력, 상온 저장 탄성률, 버, 다이싱 다이 본딩 필름, 웨이퍼, 반도체 장치.

Description

버 특성 및 신뢰성이 우수한 다이싱 다이 본딩 필름 및 반도체 장치 {Dicing die bonding film having excellent burr property and reliability and semiconductor device using the same}
본 발명은 다이싱 다이본딩 필름 및 반도체 장치에 관한 것으로, 반도체 패키기 공정 중 다이싱 공정에서의 버 발생을 줄이기 위하여 다이본딩 필름의 접착력 및 다이싱 필름의 점착력의 비율이 조절된 다이싱 다이본딩 필름 및 이를 이용한 반도체 장치에 관한 것이다.
반도체 칩 크기의 소형화 및 고집적화에 따라 한층 진보된 패키지 중의 하나가 MCP(Multi Chip Package)이다. 상기 MCP는 칩 위에 칩을 하나 더 실장하는 기술로서 동일한 칩 크기의 패키지 안에 기존보다 훨씬 많은 용량을 실장할 수 있다.
이러한 MCP 방식에서 반도체 칩과 반도체 기판의 접합은 기존의 액상 에폭시 페이스트 대신에 필름 상의 접착제가 사용되고 있다(일본 특개평 3-192178호, 및 특개평 4-234472호). 필름상의 접착제를 사용하는 방법에는 필름 단품 접착 방식과 웨이퍼 이면 접착 방식이 있다. 필름 단품 접착 방식은 필름상 접착제를 커팅(cutting)이나 펀칭(punching)하여 칩에 맞게 단품으로 가공하여 반도체 기판에 접착하고, 칩을 웨이퍼로부터 픽업한 후 그 위에 다이본딩하는 방식으로 후 공정인 와이어 본딩 및 몰딩 공정을 거쳐 반도체 장치가 얻어진다(일본 특개평 9-17810호).
이에 비하여 웨이퍼 이면 접착 방식은 웨이퍼의 이면에 필름상의 접착제를 부착하고, 웨이퍼 이면과 접착하지 않은 반대 면에 점착층이 있는 다이싱 테이프를 추가로 부착하여 상기 웨이퍼를 다이싱하여 개별의 칩으로 분리한다. 분리된 칩을 픽업하여 반도체용 기판에 다이 본딩한 후 와이어 본딩 및 몰딩 공정을 거쳐 반도체 장치를 얻는다. 상기 웨이퍼 이면 접착 방식은 박형화된 웨이퍼의 이송, 공정 수의 증가, 다양한 칩 두께와 크기에 대한 적응성, 필름의 박막화 및 고기능 반도체 장치의 신뢰성 확보에 어려움이 있었다.
상기 문제를 해결하기 위해서 접착제와 점착제가 하나의 층으로 된 필름을 웨이퍼 이면에 접착하는 방식이 제안되어 있다(일본 특개평 2-32181호, 특개평 8-53655호, 및 특개평 10-8001). 상기 방식은 라미네이션 공정을 2 번 거치지 않고, 1 번의 공정으로 가능하며, 웨이퍼 지지를 위한 웨이퍼 링이 있기 때문에 웨이퍼의 이송시에 문제가 발생하지 않는다. 상기 특허 문헌에 따르면, 특정의 조성물로 이루어진 점·접착제와 기재로 이루어진 다이싱 다이본딩 일체형 필름은 방사선 경화 타입의 점착제와 열경화 타입의 접착제가 혼합되어 있다. 상기 접착제는 다이싱 공정에서는 점착제로의 역할을 한 후, 방사선 경화 공정을 거쳐 점착력을 상실하여 웨이퍼로부터 칩의 픽업을 용이하게 하고, 다이본딩 공정에서는 접착제로서 열 경화하여 칩을 반도체용 기판에 견고하게 접착할 수 있다. 그런데, 이와 같은 다이 싱 다이본딩 일체형 필름은 방사선 경화 후 점착력이 충분히 저하되지 않아 다이싱 후에 반도체 칩을 픽업하는 공정에서 기재와 칩이 잘 박리되지 않아 불량을 발생시키는 문제점이 있었다.
이러한 일체형 필름의 문제점을 해소하기 위하여, 다이싱 공정에서는 다이싱 테이프의 용도로 사용되고, 다이본딩 공정에서 접착제의 용도로 사용할 수 있도록 점착제 층과 접착제 층의 두 층으로 구성된 다이싱 다이본딩 분리형 필름이 제안되어 있다. 상기 다이싱 다이본딩 분리형 필름은 다이싱 공정 후에 방사선 경화나 열을 가함으로써 점착제층과 접착제층이 용이하게 분리되어 반도체 칩 픽업 공정 시에 문제가 발생하지 않고, 다이본딩 공정시 필름 두께를 얇게 할 수 있는 편리함을 제공하고 있다. 이러한 이점으로 기존의 액상 에폭시에 비해서 반도체용 기판에 접착시 매립성에 문제점이 있으나 많은 개선을 통하여 실제 패키지 공정에 필름상의 접착제 사용이 급속하게 증대되고 있다.
그러나 이러한 다이싱 다이본딩 분리형 필름은 특성상 다층 구조로 이루어져 각 구조 간의 물성 차이로 다이싱시 발생되는 가혹한 외부 조건에 의하여 버(Burr)가 발생하는데, 다이싱 다이본딩 분리형 필름이 높은 신뢰성을 갖고 소형화, 박형화 추세의 반도체 칩에 적용되기 위해서는 다이싱 다이본딩 필름의 기본적인 물성 외에 각 층간의 균형적인 물성을 확보하여 버를 최소화하는 방안의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다층 구조인 다이싱 다이본딩 필름의 각 층 간의 균형적인 물성을 확보하여 다이싱 공정시 발생되는 버를 최소화하여 패키징 공정의 신뢰성을 높이는 다이싱 다이본딩 필름과 이를 이용한 반도체 웨이퍼 및 반도체 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 웨이퍼와 접착하는 접착층을 포함하는 다이본딩부; 및 점착층을 포함하는 다이싱부를 포함하되, 웨이퍼와 다이본딩부의 접착층 간의 접착력(X)과 다이본딩부의 접착층과 다이싱부의 점착층 간의 점착력(Y)과의 비율[(X)/(Y)]이 0.15 내지 1이고, 상기 다이본딩부 접착층의 상온 저장 탄성률이 100 내지 1000MPa인 다이싱 다이본딩 필름을 제공한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 다이싱 다이 본딩 필름의 접착층이 웨이퍼의 일 면에 부착되어 있고, 상기 다이싱 다이 본딩 필름의 점착증이 웨이퍼 링 프레임에 고정되어 있는 반도체 웨이퍼를 제공한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 배선 기판; 배선 기판의 칩 탑재면에 부착되어 있는 본 발명에 따른 접착 필름; 및 상기 접착 필름 상에 탑재된 반도체 칩을 포함하는 반도체 장치를 제공한다.
본 발명의 다이싱 다이 본딩 필름은 웨이퍼 이면에 부착되어 낱개의 칩으로 다이싱 하는 과정에서 접착 필름에서의 버 발생을 2 % 이내로 극소화하여, 발생된 버로 인해 본딩 패드 부가 덮여 접속신뢰성이 떨어지는 불량 없이 접착할 수 있어, 우수한 신뢰성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있다.
본 발명은 웨이퍼와 접착하는 접착층을 포함하는 다이본딩부; 및 점착층을 포함하는 다이싱부를 포함하되, 웨이퍼와 다이본딩부의 접착층 간의 접착력(X) 및 다이본딩부의 접착층과 다이싱부의 점착층 간의 점착력(Y)의 비율[(X)/(Y)]이 0.15 내지 1이고, 상기 다이본딩부 접착층의 상온 저장 탄성률이 100 내지 1000MPa인 다이싱 다이본딩 필름에 관한 것이다.
일반적으로 패턴이 형성되어 있는 반도체 웨이퍼를 개조각하는 공정인 다이싱 공정 중에 다이아몬드 그리츠(grits)가 박혀있는 회전 칼날과 웨이퍼와의 마찰에 의해 온도상승이 일어난다. 이 열에 의하여 웨이퍼의 뒷면에 부착되어있는 다이싱 다이본딩 필름에 흐름성이 생기며, 이로 인하여 컷팅 라인(cutting line)에 고분자의 뭉침이 생기게 되면 교차 컷팅 공정 중에 다이의 엣지(edge)부분에서 회전칼날에 의하여 버를 일으키는 요인이 될 수 있다.
본 발명에 따라 웨이퍼와 다이본딩부의 접착층 간의 접착력(X) 및 다이본딩부의 접착층과 다이싱부의 점착층간의 점착력(Y)의 비율[(X)/(Y)]이 0.15 내지 1 미만인 경우 상기 원인에 의한 버 발생을 줄일 수 있다. 바람직하게는 웨이퍼와 다이본딩부의 접착층 간의 접착력(X) 및 다이본딩부의 접착층과 다이싱부의 점착층간의 점착력(Y)의 비율[(X)/(Y)]이 0.2 내지 0.8이고, 보다 바람직하게는 0.25 내지 0.5이다. 상기 비율이 0.15 미만인 경우에는 버 발생률이 높아지고 칩의 크기를 작게 개조각하는 경우 다이본딩부의 접착층과 칩간의 계면에서 박리가 발생하여 칩의 비산이 발생할 수 있다. 또한 상기 비율이 1을 초과하는 경우에는 다이싱 테이프로부터 웨이퍼의 픽업성이 불량할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 다이싱 다이본딩 필름의 다이본딩부 접착층의 상온 저장 탄성률은 100 내지 1000 MPa 이고, 바람직하게는 100 내지 500MPa이고, 보다 바람직하게는 100 내지 300MPa이다. 상기 다이본딩부 접착층의 상온 저장 탄성률이 100 MPa 미만일 경우에는 웨이퍼와의 밀착성은 향상되나 필름 자체의 내열성이 저하되어 고온 신뢰성에 악영향을 미칠 수 있으며, 1000 MPa 초과하는 경우에는 웨이퍼와의 밀착력이 떨어져 버 발생의 원인이 되거나 칩 비산의 원인이 될 수 있다.
또한 상기 다이싱 다이본딩 필름은 웨이퍼와 다이본딩부의 접착층 간의 접착력(X)이 20gf 이상인 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 상기 접착력(X)은 25 내지 100gf이고, 보다 바람직하게는 30 내지 75gf이다. 상기 접착력(X)이 20gf 미만일 경우에는 웨이퍼 이면에 다이본딩 접착층의 부착력이 떨어져 다이싱 공정 중에 칩의 비산을 일으킬 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 다이싱 다이본딩 필름의 구성성분을 구체적으로 설명한다.
접착층을 포함하는 다이본딩부
본 발명에서 다이본딩부의 접착층은 패키지 내에서 칩과 서브스트레이트의 사이에서 휨과 응력완화라는 양쪽 모두의 특성을 만족시켜야 한다. 칩의 열팽창 계수(CTE)는 4 ppm/℃이고, 서브스트레이트의 경우는 10 ~ 15 ppm/℃으로 CTE 차이로 인한 휨 및 고온 신뢰성시 찢겨짐이 발생할 수 있다.
따라서 본 발명의 접착층은 상기 물성을 구현하기 위하여 a) 열경화성 다관능 에폭시 수지를 이용하여 CTE를 감소시켜 휨을 최소화하고, 접착력 및 내열성의 물성을 구현하며, b) 저탄성 고분자량 수지를 사용함으로써 고온 및 저온에서의 응력완화 효과를 부여하였다. 즉, 폴리머 얼로이 기술을 적용하여 각기 다른 탄성을 갖는 2종의 수지를 혼합 사용함으로써 소프트 세그먼트와 하드 세그먼트가 공존하여 양쪽 특성 모두를 만족시킬 수 있다.
a ) 열경화성 다관능 에폭시 수지
본 발명에 사용되는 a) 열경화성 다관능 에폭시 수지는 주쇄 내에 2개 이상의 에폭시기를 함유하고 유리전이 온도가 50℃이상인 수지라면 제한없이 사용할 수 있으며, 예를 들어 에폭시의 골격을 이루는 주쇄 내에 방향족 구조의 반복단위를 포함하는 에폭시 수지를 사용할 수 있다. 상기 유리전이 온도가 50℃ 미만인 경우에는 접착 필름의 택이 커져 취급성이 불량하고 다이싱 테이프와의 박리성도 떨어질 우려가 있다.
이러한 에폭시 수지는 경화 공정으로 가교구조를 형성하여 딱딱해지며 우수한 접착력과 내열성 등 기계적 강도를 갖는다.
상기 열경화성 다관능 에폭시 수지는 평균 에폭시 당량이 180 ~ 1000인 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 에폭시 당량이 180 미만인 경우에는 지나치게 가교밀도가 높아 접착 필름 전체가 딱딱한 성질을 나타내기 쉽고, 1000을 초과하는 경우에는 고 내열특성이 요구되는 본 발명의 특성에 반하여 유리전이온도가 낮아질 우려가 있다. 상기 에폭시 수지의 예로는, 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 비스페놀 A형 노볼락 에폭시 수지, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 4관능성 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 트리 페놀 메탄형 에폭시 수지, 알킬변성 트리 페놀 메탄 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 또는 디시클로펜타이디엔 변성 페놀형 에폭시 수지 등이 있고, 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 열경화성 다관능 에폭시 수지의 경화 전 자체 연화점은 50 ~ 100 ℃인 것이 바람직하다. 연화점이 50 ℃보다 낮은 것은 접착 필름의 A-스테이지 상태의 모듈러스를 떨어뜨리고 택(tack)이 커져 취급성이 악화되고, 100 ℃보다 높은 것은 웨이퍼와 부착 성질이 저하되어 다이싱시 칩 비산 등의 문제를 발생한다.
상기 열경화성 다관능 에폭시 수지의 함량은 b) 저탄성 고분자량 수지 100 중량부에 대하여 10 내지 200 중량부가 바람직하고, 20 중량부 내지 100 중량부가 보다 바람직하다. 상기 함량이 10 중량부 미만이면 내열성 및 취급성이 저하되고, 200 중량부를 초과하면 필름의 강성이 강해져서 작업성 및 신뢰성이 저하된다.
b) 저탄성 고분자량 수지
본 발명에서 사용되는 b) 저탄성 고분자량 수지는 유리전이 온도가 50 ℃ 이하이며, 고분자량으로 경화 전에 부서짐 등이 없이 필름상으로 유지할 수 있고, 경화 공정 중에 a) 열경화성 다관능 에폭시 수지 또는 후술하는 c) 경화제와 가교구조를 형성하며, 가교체가 된 이후에도 점탄성을 갖는 수지라면 제한 없이 사용할 수 있다. 또한 필름상을 형성하기 전인 바니쉬 상태에서 a) 열경화성 다관능 에폭시 수지 및 c) 경화제와 상용성이 있어야 하며, 상 분리 등이 진행되지 않는 등의 저장 안정성이 있어야 한다.
상기 저탄성 고분자량 수지의 경화전 자체 유리전이온도는 -30 ~ 50 ℃가 바람직하고, -20 ~ 40 ℃가 보다 바람직하고, 0 ~ 30 ℃가 가장 바람직하다. 유리전이온도가 -30 ℃ 미만이면 필름 형성시 흐름성이 커져 취급성이 악화되는 문제가 있고, 50 ℃를 초과하면 저온에서의 웨이퍼와의 부착력이 낮아져 다이싱 공정 중에 칩이 비산하거나 접착제와 칩 사이에 세척수가 침투하는 문제가 있다.
상기 저탄성 고분자량 수지의 중량평균분자량은 10만 ~ 250만이 바람직하고, 10만 ~ 80만이 보다 바람직하다. 중량평균분자량이 10만 미만이면 필름의 강도가 떨어져 취급성 및 내열성이 떨어지고, 반도체용 기판의 회로 충진시 흐름성을 제어할 수 없다. 중량평균분자량이 250만을 초과하면 탄성율이 높아지며, 다이 본딩시 흐름성 억제 효과가 커서 접착 필름의 회로 충진성 및 신뢰성을 감소시킨다.
상기 유리전이온도가 -30 ~ 50 ℃이고 중량 평균 분자량이 10만 ~ 250만인 저탄성 고분자량 수지는 자체적인 탄성이 우수한 구조가 바람직하고, 구체적으로 예를 들면, 카르복시기가 함유되어있는 니트릴부타디엔고무(NBR: Nitril Butadiene Rubber); 고분자량의 지방족 에폭시; 고무 변성 에폭시; 글리시딜기, 카르복시기, 하이드로시기, 또는 아민기 등을 함유하는 아크릴 공중합체; 또는 말레인산 변성 스티렌에틸렌부타디엔스티렌 공중합체(SEBS: Styrene Ethylene Butadiene Styrene Copolymer)등이 있고, 이들을 단독 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
c) 경화제
상기 다이본딩부의 접착층은 경화제를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 c) 경화제는 상기 a) 열경화성 다관능 에폭시 수지 및/또는 상기 b) 저탄성 고분자량 수지와 반응하여 가교구조를 형성하는 수지라면 그 종류가 특별히 제한되지 않으나, 소프트세그먼트를 이루는 b) 저탄성 고분자량 수지와 하드 세그먼트를 이루는 a) 열경화성 다관능 에폭시 수지와 각각 가교 구조를 이루어 접착 경화물의 내열성을 향상시키고 동시에 a) 다관능 에폭시 수지와 b) 저탄성 고분자량 수지의 계면에서 두 수지간의 연결고리 역할을 하여 반도체 패키지 신뢰성을 훌륭히 향상시키는 측면에서 상기 a) 열경화성 다관능 에폭시 수지 및 상기 b) 저탄성 고분자량 수지 모두와 반응하여 가교구조를 형성하는 수지가 바람직하다.
이러한 수지로는 다관능 페놀 수지가 내열성 측면에서 바람직하며, 페놀 수지는 수산기 당량이 100 ~ 1000인 것이 바람직하다. 수산기 당량이 100 미만인 경우 페놀 수지의 종류에 따라 다르긴 하지만 대체로 에폭시와의 경화물이 딱딱해져 접착필름의 반도체 패키지 내에서의 완충 효과를 떨어뜨릴 수 있으며, 수산기 당량이 1000을 초과하는 경우 에폭시와의 경화물의 가교밀도가 떨어져 내열성을 저해할 수 있다.
이러한 다관능계 페놀 수지로는 비스페놀A 수지, 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 비스페놀A 노볼락 수지, 페놀 아르알킬 수지, 다관능 노볼락, 디시클로펜타딘엔 페놀 노볼락 수지, 아미노 트리아진 페놀 노볼락 수지, 폴리부타디엔 페놀 노볼락 수지, 비페닐 타입 수지, 또는 그 밖의 다관능성 수지이면 모두 사용 가능하고, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
또한 상기 경화제는 연화점이 50 ~ 150 ℃인 것이 바람직하다. 연화점이 50 ℃ 미만인 경우 택(tack) 성질의 증가로 취급성이 떨어지고 내열성이 불량할 수 있으며, 150 ℃를 초과하는 경우 접착필름의 경도를 높여 접착필름과 웨이퍼와의 부착력을 떨어뜨려 다이싱 시의 칩의 비산 등의 불량을 일으킬 수 있다.
상기 경화제의 함량은 a) 열경화성 다관능 에폭시 수지의 에폭시 당량 대비 0.4 ~ 2 당량비가 바람직하고, 0.8 ~ 1.2 당량비가 보다 바람직하다. a) 열경화성 다관능 에폭시 수지의 에폭시 당량 대비 0.4 당량비 미만일 경우 미반응 에폭시가 많이 남아 유리전이온도가 낮아져 내열성이 떨어지며, 미반응 에폭시기의 반응을 위해 고온/혹은 장시간의 열을 공급해주어야 하는 문제점이 있고, 2 당량비를 초과하는 경우 가교밀도는 증가하나 미반응 수산기로 인해 저장 안정성의 저하, 흡습율 및 유전특성의 상승 등의 단점이 생길 수 있다.
d) 경화촉진제
상기 다이본딩부의 접착층은 경화촉진제를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에 사용되는 경화촉진제의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 이미다졸류, 트리페닐포스핀(TPP), 또는 3급 아민류 등을 사용할 수 있다. 이미다졸류 경화촉진제는, 2-메틸 이미다졸(2MZ), 2-에틸-4-메틸 이미다졸(2E4MZ), 2-페닐 이미다졸(2PZ), 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸(2PZ-CN), 2-운데실 이미다졸(C11Z), 2-헵타데실 이미다졸(C17Z), 또는 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸 트리메탈레이트(2PZ-CNS) 등을 들 수 있고, 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다
상기 경화촉진제의 함량은 상기 a) 열경화성 다관능 에폭시 수지 및 b) 저탄성 고분자량 수지의 중량합 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부가 바람직하며, 0.5 내지 3 중량부가 더욱 바람직하다. 경화촉진제의 함량이 0.1 중량부 미만이면 반응속도가 저하되어 에폭시 수지의 가교가 불충분하여 내열성이 저하되며, 10 중량부를 초과하면 경화 반응이 급격하게 일어나고, 보존 안정성이 저하된다.
e) 무기 충진재
상기 다이본딩부의 접착층은 충진재를 추가적으로 포함할 수 있다. 충진재 를 포함함으로써, 취급성 향상, 내열성 향상, 용융 점도 조정이 가능하다. 상기 충진재의 종류로서는 유기 충진재 및 무기 충진재를 들 수 있는데, 특성 측면에서 무기 충진재가 보다 바람직하다. 상기 무기 충진재는 특별히 제한되지 않으나, 실리카, 수산화알루미늄, 탄산칼슘, 수산화마그네슘, 산화알루미늄, 활석, 질화알루미늄 등이 바람직하다.
상기 충진재의 함량은 특별히 한정되지 않지만, 충진재를 제외한 수지 100 중량부에 대하여 0.5 내지 100 중량부가 바람직하고, 5 중량부 내지 50 중량부가 보다 바람직하다. 상기 함량이 0.5 중량부 미만이면 충진재 첨가에 의한 내열성, 취급성 향상 효과가 충분하지 않고, 100 중량부를 초과하면 작업성과 기재 부착성이 저하된다.
충진재의 평균 입경은 0.001 내지 10 ㎛이 바람직하고, 0.005 내지 1 ㎛이 보다 바람직하다. 상기 평균 입경이 0.001 ㎛ 미만이면 접착 필름에서 충진재가 응집되기 쉽고 외관 불량이 발생한다. 또한 상기 평균 입경이 10 ㎛을 초과하면 접착 필름 내에 충진재가 표면으로 돌출하기 쉬어지고, 웨이퍼와 열압착시에 칩을 손상을 주고, 접착성이 향상 효과가 저하되는 경우가 있다.
보호필름
본 발명의 다이싱 다이본딩 필름의 다이본딩부는 접착층의 한 면에 보호필름을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 상기 보호필름은 이형처리 된 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용 가능한 보호필름으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리테트라플로오루에틸렌 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리부텐필름, 폴리부타디엔필름, 염화비닐 공중합체 필름, 또는 폴리이미드 필름 등의 플라스틱 필름을 사용할 수 있다.
또한 상기 보호필름 표면의 이형처리로 사용되는 이형제로는 알키드계, 실리콘계, 불소계, 불포화에스테르계, 폴리올레핀계, 또는 왁스계들이 이용되는데, 특별히 알키드계, 실리콘계, 또는 불소계 등이 내열성을 가지므로 바람직하다.
보호필름의 두께는, 통상적으로 10 ~ 500 ㎛, 바람직하게는 20 ~ 200 ㎛ 정도가 바람직하다. 그 두께가 10 ㎛ 미만이면 건조공정 중에 필름의 변형이 쉽게 일어나게 되어 결과적으로 접착층의 불균일한 외관을 초래하게 되고, 500 ㎛를 초과하면 경제적이지 않다.
다이본딩부 제조방법
본 발명의 다이싱 다이본딩 필름의 다이본딩부는 상기 접착층 조성물을 용제에 용해 또는 분산하여 수지 바니쉬를 제조하는 단계; 상기 수지 바니쉬를 이형처리 된 보호 필름에 도포하는 단계; 및 상기 보호 필름을 가열하여 용제를 제거하는 단계로 제조될 수 있다.
상기 접착층의 조성물은 상술한 바와 같고, 상기 접착층 조성물을 제조하기 위한 바니시화의 용제는 통상적으로 메틸에틸케톤(MEK), 아세톤(Acetone), 톨루엔(Toluene), 디메틸포름아마이드(DMF), 메틸셀로솔브(MCS), 테트라하이드로퓨 란(THF), N-메틸피로리돈(NMP) 등을 사용할 수 있다. 보호 필름의 내열성이 좋지 않기 때문에 저비점의 용제를 사용하는 것이 바람직하나, 도막의 균일성을 향상시키기 위해 고비점의 용제를 사용할 수도 있고, 이들 용매를 2종 이상 혼합 사용도 가능하다.
상기 보호 필름에 수지 바니시를 도포하는 방법으로는 공지의 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어 나이프 코트법, 롤 코트법, 스프레이 코트법, 그라비아 코트법, 커튼 코트법, 콤마 코트법 또는 립 코트법 등을 들 수 있다.
상기 접착층 조성물에 충진재를 포함하는 경우에 접착층 내의 분산성을 좋게 하기 위해서, 볼 밀(Ball Mill), 비드 밀(Bead Mill), 3개 롤(roll), 분쇄기를 단독으로 사용하거나, 조합하여 사용할 수도 있다. 볼이나 비드의 재질로는 유리, 알루미나, 지르코늄 등이 있는데, 입자의 분산성 측면에서는 지르코늄 재질의 볼이나 비드가 바람직하다.
본 발명에 있어서는 용제와 충진재를 혼합하여 볼 밀이나 비드 밀을 일정 시간 혼합한 후에 a) 열경화성 다관능 에폭시 수지와 c) 경화제를 첨가하여 혼합하고, 최종적으로 c) 저탄성 고분자량 수지와 때에 따라 요구되는 첨가물을 혼합하는 것이 배합시간을 단축시키는데 용이하며, 분산성이 좋아진다.
또한 상기 보호 필름을 가열하여 용제를 제거하는 단계에서, 가열 조건은 70 ~ 250 ℃에서 1분에서 10분 정도가 바람직하다.
점착층을 포함하는 다이싱부
본 발명의 다이싱부의 점착층은 다이싱시에는 웨이퍼링과 웨이퍼를 고정하여 개조각 과정 중의 칩의 비산을 방지하며, 이 후 열 및/또는 방사선에 의하여 점착력을 상실하여 픽업 공정이 원활하게 이루어질 수 있는 점착제라면 특별한 한정 없이 사용할 수 있지만, 일반적으로 아크릴계 공중합체를 사용할 수 있다.
열경화성 점착제로 본 발명에서 사용할 수 있는 상기 아크릴계 공중합체는 특별히 한정되지 않으며 당 기술 분야에서 점착제로 사용될 수 있는 것이면 좋다. 상기 아크릴계 공중합체의 예로는 탄소수 1 ~ 12의 알킬기를 가지는 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 및 가교성 관능기 함유 단량체가 공중합 된 것이 바람직하다.
상기 탄소수가 1 ~ 12의 알킬기를 가지는 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, 이소프로필(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 펜틸(메타) 아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, n-옥틸메타아크릴레이트, n-테트라데실메타아크릴레이트 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
또한 가교성 관능기 함유 단량체의 예로는 2-하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, 4-하이드록시부틸(메타)아크릴레이트, 6-하이드록시헥실(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트 등의 하이드록시기를 함유한 단량체; (메타)아크릴산, 말레인산, 푸마르산 등의 카르복실기를 함유한 단량 체; 또는 아크릴 아미드, N-비닐 피롤리돈, N-비닐 카프로락탐 등의 질소를 함유한 단량체 등이 있으며, 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
알킬(메타)아크릴산 에스테르계 단량체 및 가교성 관능기 함유 단량체의 비율은 한정된 것은 아니지만, (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 100 중량부에 대하여 가교성 관능기 함유 단량체 1 ~ 20 중량부인 것이 바람직하다.
상기 아크릴계 공중합체에 점착력과 응집력을 부여하기 위해서 알킬(메타)아크릴산 에스테르 단량체를 높은 유리 전이 온도를 가지는 공단량체(co-monomer)와 공중합 시킬 수 있다. 공중합 가능한 공단량체로는 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 비닐 아세테이트, 스티렌, 아크릴로니트릴 등이 있으며, 이들 단량체는 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있고, 공중합 가능한 비닐기를 가진 단량체라면 어떤 것이라도 좋다.
본 발명에 있어서 아크릴계 공중합체의 중합은 특별히 한정되지는 않으며, 용액중합법, 광중합법, 벌크중합법, 서스펜션중합법, 에멀젼중합법 등의 중합방법으로 제조할 수 있으며, 특히 용액 중합하는 것이 바람직하다.
또한 상기 점착층은 점착제의 점착 특성을 조절하기 위하여 다관능성 가교제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 다관능성 가교제는 카르복실기 및 수산기 등과 반응함으로써 점착제의 응집력을 높여주며 점착력을 조절하는 역할을 한다. 상기 다관능성 가교제의 함량은 아크릴계 공중합체 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 다관능성 가교제는 이소시아네이트계, 에폭시계, 아지리딘계, 금속 킬레이트계 가교제 등이 사용될 수 있으며, 이 중에서 이소시아네이트계가 사용상 용이하다. 상기 이소시아네이트계 가교제로는 톨리렌디이소시아네이트, 크실렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포름 디이소시아네이트, 테트라메틸크실렌 디이소시아네이트, 나프탈렌디이소시아네이트, 및 이들의 트리메틸올프로판 등의 폴리올과의 반응물 등이 있다.
또한, 에폭시계 가교제로는 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 트리글리시딜에테르, 트리메티올프로판트리글리시딜에테르, N,N,N,N’-테트라글리시딜에틸렌디아민, 글리세린 디글리시딜에테르 등을 들 수 있다. 상기 아지리딘계 가교제로는 N,N’-톨루엔-2,4-비스(1-아지리딘카르복사이드), N,N’-디페닐메탄-4,4`-비스(1-아지리딘카르복사이드), 트리에틸렌멜라민, 비스이소프로탈로일-1-(2-메틸아지리딘), 트리-1-아지리디닐포스핀옥사이드 등이 있다.
상기 금속 킬레이트계 가교제로는 알루미늄, 철, 아연, 주석, 티탄, 안티몬, 마그네슘, 바나듐 등의 다가 금속이 아세틸아세톤 또는 아세토초산에틸에 배위한 화합물 등을 들 수 있다.
본 발명의 점착층의 제조방법은 특별히 한정되지는 않으며, 상기의 아크릴계 공중합체와 다관능성 가교제를 통상의 방법으로 혼합하여 얻을 수 있다. 이때, 다관능성 가교제는 점착층의 형성을 위하여 실시하는 배합과정에서 가교제의 관능기 가교반응이 거의 일어나지 않아야만 균일한 코팅작업을 할 수 있다. 상기 코팅작 업이 끝나고 건조 및 숙성과정을 거치면, 가교구조가 형성되어 탄성이 있으며 응집력이 강한 점착층을 얻을 수 있게 된다. 이때 점착제의 강한 응집력에 의하여 점착제품의 내구 신뢰성 등의 점착물성 및 절단성이 향상된다.
본 발명은 특정한 목적을 위하여 아크릴계 저분자량 물질, 점착부여수지, 에폭시 레진 및 경화제 등을 추가로 혼합 사용할 수 있고, 자외선 안정제, 산화 방지제, 조색제, 보강제, 충진제, 소포제, 계면활성제, 가소제, 발포제 등을 일반적인 목적에 따라 적절히 첨가하여 사용할 수 있다.
방사선 경화성 점착제는 고무 감압 점착제 또는 아크릴계 점착제 등을 사용할 수 있다. 방사선 경화성 점착제는 상기 열경화성 점착제에 방사선 경화성 조성물을 첨가하여 제조할 수 있는데, 그 조성물로는 불포화 결합을 2개 이상 가지는 부가중합성 화합물, 광중합성 화합물, 또는 광중합 개시제가 사용될 수 있다.
불포화 결합을 2개 이상 가지는 부가 중합성 화합물로는 아크릴산 또는 메타크릴산의 다가 알코올계 에스테르, 올리고 에스테르, 에폭시계, 또는 우레탄계 화합물 등을 사용할 수 있다.
에폭시기를 가지는 알콕시 실란 같은 광중합성 화합물은 상기 열경화성 점착제 조성물에 첨가하고, 혼합 후 도공하여 열경화 한 후 미경화시킨 상태에서 사용한다. 광중합성 화합물의 함량은 열경화형 점착수지 100 중량부에 대하여 3 내지 500 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
광중합 개시제는 광중합성 화합물을 경화시키기 위하여 사용되는데, 구체적 인 예로는 카르보닐 화합물, 유기 유황 화합물, 과산화물, 아민, 또는 오늄염계 화합물 등이 있다. 광중합 개시제의 함량은 광중합성 화합물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 20 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 방사선 경화성 점착제는 아크릴계 고분자에 측쇄에 라디칼 반응성 불포화기를 가지거나 분자 중에 에폭시기를 가지는 것을 이용할 수 있고, 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르와 같은 분자 중에 에폭시기를 1개 또는 2개 이상 가지는 에폭시기 관능성 가교제를 추가 배합하고 가교효율을 올리는 것도 이용할 수 있다.
본 발명의 다이싱 다이본딩 필름의 다이싱부는 상기 점착층에 기재필름을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 사용되는 기재필름으로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 에틸렌 및 초산비닐 공중합체, 에틸렌 및 프로필렌 공중합체, 에틸렌 및 에틸아크릴레이트 공중합체, 폴리염화비닐 및 이들 중 2가지 이상이 혼합된 필름 등이 있으며, 기타 고분자 필름 및 금속박등이 사용된다. 기재필름의 두께는 10 ~ 200㎛가 적당하며, 바람직하게는 50 ~ 180㎛, 더욱 바람직하게는 80 ~ 150㎛이 적당하다. 기재필름의 두께가 10㎛ 미만이면 다이싱 공정시 절단 깊이(cut depth) 조절이 매우 불안하고, 200㎛를 초과하면 기재필름이 너무 두꺼워 다이싱시 오히려 버가 발생될 가능성이 높으며, 연신율이 매우 낮아져 정확한 익스펜딩 공정이 이루어지기 어렵다.
본 발명에서 기재필름에 점착층을 형성하여 다이싱 테이프를 만드는 방법은 특별한 제한이 없고, 기재필름 표면에 직접 바코터 등을 사용하여 상기 점착제를 도포하여 건조 시키는 방법, 또는 상기 점착제를 박리성 기재 표면에 도포하고 건조 시킨 후 이 박리성 기재표면에 형성된 점착층을 기재 필름 표면에 전사하고 이어서 숙성시키는 방법을 적용할 수 있다. 점착층의 두께는 1 ~ 100 ㎛ 이내가 바람직하고 더욱 바람직하게는 5 ~ 30 ㎛ 이내가 바람직하다. 상기 두께 범위 이하의 점착층이 제조되면 균일한 점착층이 얻어지기 어려워 점착필름의 물성이 불균일 해진다.
본 발명의 다이싱 다이본딩 필름의 제조 방법은 다이싱 테이프와 다이본딩부을 핫 롤 라미네이트 하는 방법과 프레스 하는 방법을 사용할 수 있으며, 연속 공정의 가능성 및 효율 측면에서 핫 롤 라미네이트 방법이 바람직하다. 핫 롤 라미네이트 조건은 10 ~ 100 ℃에서 0.1~ 10 kgf/cm2의 압력이 바람직하다.
본 발명은 또한 상기 본 발명에 따른 다이싱 다이 본딩 필름의 접착층이 웨이퍼의 일 면에 부착되어 있고, 상기 다이싱 다이 본딩 필름의 다이싱부가 웨이퍼 링 프레임에 고정되어 있는 반도체 웨이퍼에 관한 것이다.
상기와 같은 반도체 웨이퍼는 반도체 웨이퍼의 이면에 다이싱 다이 본딩 필름의 접착층을 라미네이트 온도 0 ~ 180℃ 에서 웨이퍼 이면에 부착하고, 상기 다이싱 다이본딩 필름의 다이싱부를 웨이퍼 링 프레임에 고정시켜 제조할 수 있다.
또한 본 발명은
배선 기판;
상기 배선 기판의 칩 탑재면에 부착되어 있는 본 발명에 따른 다이싱부의 접착층; 및
상기 접착층 상에 탑재된 반도체 칩을 포함하는 반도체 장치에 관한 것이다.
상기 반도체 장치의 제조 공정을 설명하면 다음과 같다.
상술한 다이싱 다이 본딩 필름이 부착된 반도체 웨이퍼를 다이싱 기기를 이용하여 완전히 절단하여 개개의 칩으로 분할한다.
그 후, 다이싱 테이프가 방사선 경화 점착제이면 기재 측에서 방사선을 조사하여 경화시키고, 열 경화 점착제이면 온도를 올려서 점착제를 경화시킨다. 상기와 같이 방사선 또는 열에 의해 경화된 점착제는 접착제와의 밀착력이 저하되어서 후 공정에서 칩의 픽업이 쉬워지게 된다. 이 때 필요에 따라서, 다이싱 다이 본딩 필름을 인장할 수 있다. 이와 같은 익스팬딩 공정을 실시하게 되면 칩간의 간격이 확정되어 픽업이 용이해지고, 접착층과 점착제 층 사이에 어긋남이 발생하여 픽업성이 향상된다.
계속하여 칩 픽업을 실시한다. 이 때 반도체 웨이퍼 및 다이싱 다이 본딩 필름의 점착층은 다이싱 다이 본딩 필름의 점착제층으로부터 박리되어 접착제층 만이 부착된 칩을 얻을 수 있다. 수득한 상기 접착제층이 부착된 칩을 반도체용 기판에 부착한다. 칩의 부착 온도는 통상 100 ~ 180 ℃이며, 부착 시간은 0.5 ~ 3초, 부착 압력은 0.5 ~ 2 kgf/cm2이다.
상기 공정을 진행한 후에 와이어 본딩과 몰딩 공정을 거쳐 반도체 장치가 얻어진다.
반도체 장치의 제조방법은 상기 공정에 한정되는 것이 아니고, 임의의 공정을 포함시킬 수도 있고, 공정의 순서를 바꿀 수도 있다. 예컨대, 점착층 경화­다이싱­익스팬딩 공정으로 진행할 수도 있고, 다이싱­익스팬딩­점착층 경화 공정으로도 진행할 수 있다. 칩 부착 공정 이후에 추가로 가열 또는 냉각 공정을 포함할 수도 있다.
본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정 해석되는 것은 아니다.
실시예 1
방향족계 에폭시 수지 (노볼락형 에폭시 수지, 연화점 80 ℃) 20 중량부, 에폭시 수지의 경화제로 페놀 수지 (페놀 노볼락 수지, 연화점 90 ℃) 10 중량부, 에폭시기 함유 아크릴 공중합체 (SA-55, 엘지화학제, Tg = 5 ℃, 중량평균분자량 50 만) 70 중량부, 경화 촉진제 (2-페닐-4-메틸 이미다졸(2P4MZ)) 0.3 중량부, 충진제로서 실리카 (용융 실리카, 평균 입경 75 nm) 10 중량부로 이루어지는 조성물에 메틸에틸케톤에 교반 혼합하여 바니쉬를 제조하였다.
상기 접착 수지 조성물을 두께 38 ㎛의 이형 필름(SKC, RS-21G)에 도포하고, 건조하여 패키징 업체에서 통상적으로 사용하는 도막 두께 20 ㎛인 접착필름을 제작했다. 이 접착필름을 라미네이터(후지소크사)를 이용하여 SUS 304에 대한 180 ℃ 점착력이 160 gf/inch인 다이싱 테이프와 라미네이트하여 반도체용 다이싱 다이본딩 필름을 얻었다.
실시예 2
에폭시기 함유 아크릴 공중합체 (SA-05, 엘지화학제, Tg = 0 ℃, 중량평균분자량 50만) 70 중량부, 충진제로서 실리카 (용융 실리카, 평균 입경 75 nm) 20 중량부로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수지를 제조하고, 접착필름을 제작하였다.
실시예 3
에폭시기 함유 아크릴 공중합체 (SA-34, 엘지화학제, Tg = 20 ℃, 중량평균분자량 30만) 70 중량부, 충진제로서 실리카 (용융 실리카, 평균 입경 75 nm) 5 중량부로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수지를 제조하고, 접착필름을 제작하였다.
실시예 4
방향족계 에폭시 수지 (노볼락형 에폭시 수지, 연화점 80℃) 33 중량부, 에폭시 수지의 경화제로 페놀 수지 (페놀 노볼락 수지, 연화점 90℃) 17 중량부, 에폭시기 함유 아크릴 공중합체 (SA-55, 엘지화학제, Tg = 5℃, 중량평균분자량 50만) 50 중량부, 충진제로서 실리카 (용융 실리카, 평균 입경 75 nm) 5 중량부로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수지를 제조하고, 접착필름을 제작하였다.
비교예 1
방향족계 에폭시 수지 (노볼락형 에폭시 수지, 연화점 80 ℃) 20 중량부, 에폭시 수지의 경화제로 페놀 수지 (페놀 노볼락 수지, 연화점 90 ℃) 10 중량부, 에폭시기 함유 아크릴 공중합체 (SA-34, 엘지화학제, Tg = 20 ℃, 중량평균분자량 30만) 70 중량부, 경화 촉진제 (2-페닐-4-메틸 이미다졸(2P4MZ)) 0.3 중량부, 충진제로서 실리카 (용융 실리카, 평균 입경 75 nm) 20 중량부로 이루어지는 조성물에 메틸에틸케톤에 교반 혼합하여 바니쉬를 제조하였다. 이를 이용하여 실시예 1의 방법으로 다이싱 다이 본딩 필름을 제조하였다.
비교예 2
충진제를 첨가하지 않는 것을 제외하고 실시예 1과 같은 방법으로 다이싱 다 이본딩 필름을 제조하였다.
비교예 3
실시예 1에서 제조한 접착필름을 라미네이터(후지소크사)를 이용하여 SUS 304에 대한 180 ℃ 점착력이 400 gf/inch인 다이싱 테이프와 라미네이트하여 반도체용 다이싱 다이본딩 필름을 얻었다.
비교예 4
실시예 1에서 제조한 접착필름을 라미네이터(후지소크사)를 이용하여 SUS 304에 대한 180℃ 점착력이 50 gf/inch인 다이싱 테이프와 라미네이트하여 반도체용 다이싱 다이본딩 필름을 얻었다.
<물성 평가>
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 다이싱 다이본딩 필름에 대하여, 아래 항목의 물성을 측정하고, 평가 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
1. 웨이퍼 이면 부착성 평가
50 ℃로 유지되는 테이프 마운터(DS 정공)를 이용하여 8인치 실리콘 웨이퍼에, 제작한 A-스테이지 상태의 접착 필름을 10초에 걸쳐 라미네이션을 하였다. 이면 부착성은 라미네이션 후에 보이드의 유무로 평가하였다.
2. 상온 저장탄성률
접착필름을 일정 방향으로 15(W) X 45(L) mm의 크기로 잘라 준비한다. TA(Texture Analysis)를 이용하여 샘플의 측정부가 길이방향으로 25 mm가 되도록 지그를 이용하여 양 끝을 고정시킨 후 12.8 mm/min 조건으로 인장시키며 측정하였다.
3. 웨이퍼- 다이본딩 접착층간 계면 점착력
다이싱 다이본딩 필름을 25(W) X 150(L) mm의 크기로 잘라 준비한다. 준비된 필름을 웨이퍼에 접착필름과 닿도록 50℃ 핫롤 라미네이터를 이용하여 라미한다. TA(Texture Analysis)를 이용하여 300 mm/min 조건으로 180° 박리강도를 측정한다.
4. 다이본딩 접착층- 다이싱 테잎 점착층 간 계면 점착력
다이싱 다이본딩 필름을 25(W) X 150(L) mm의 크기로 잘라 준비한다. 준비된 필름의 다이본딩 접착부를 유리판에 고정시킨 후 TA(Texture Analysis)를 이용하여 다이싱 필름을 당겨 300 mm/min 조건으로 180° 박리강도를 측정한다.
5. 칩의 비산 및 버 발생 관찰
100㎛의 웨이퍼와 웨이퍼 링에 마운터를 이용하여 50℃에서 다이싱 다이본딩 필름을 라미한다. 네온테크社의 다이싱 장비를 이용하여 Rpm 40000, feeding speed 20 mm/sec, 칩 크기 2 mm x 2 mm로 다이싱 후 칩의 비산 유/무 및 버가 발생된 개조각 된 칩의 개수 %를 확인한다.
6. 픽업 성공률
다이싱 이후 접착층이 부착된 개조각된 칩을 다이싱 테이프로부터 픽업하여 픽업 불량이 발생하지 않은 것을 양호, 1개라도 발생한 것을 불량이라고 한다.
7. 패키지 신뢰성
접착 필름으로 칩을 PCB 서브스트레이트에 접착 후 내온도 사이클(-55℃에서 15분간 방치하고, 125 ℃ 분위기에서 15분간 방치하는 공정을 1 사이클로 하여)을 5 사이클을 실시하고, 항온 항습 챔버 85 ℃/85 %의 조건에 72 시간 방치한 후에 샘플 표면의 최고 온도가 260 ℃에서 20 초간 유지되도록 온도 설정한 IR 리플로우에 샘플을 통과시키고, 실온에 방치하여 냉각하는 처리를 3회 반복하여 샘플 중의 크랙을 초음파 현미경으로 관찰한다. 박리나 크랙 등의 파괴가 발생하지 않은 것을 양호, 1개 이상 발생한 것을 불량으로 한다.
구분 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4
웨이퍼-다이본딩 접착력(X)(gf) 73 49 60 34 15 100 73 73
다이본딩부-다이싱부 점착력(Y)(gf) 221 195 202 122 151 238 664 68
(X)/(Y)※ 0.33 0.25 0.30 0.28 0.1 0.42 0.11 1.07
상온 저장 탄성률(MPa) 125 276 150 235 1300 73 125 125
웨이퍼 이면 부착성 양호 양호 양호 양호 보이드 양호 양호 양호
칩의 비산 無 無 無 無 비산 無 無 비산
버 발생(%) 1 0 1 0 80 0 30 10
픽업 불량 양호 양호 양호 양호 양호 불량 불량 양호
패키지 신뢰성 양호 양호 양호 양호 양호 불량 양호 양호
(X)/(Y)※: (X)= 웨이퍼와 다이본딩부의 접착층 간의 접착력, (Y)= 다이본딩부의 접착층과 다이싱부의 점착층과의 점착력
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따라 제조한 실시예 1 내지 4의 다이싱 다이본딩 필름이 비교예 1 내지 4의 다이싱 다이본딩 필름에 비해 이면 부착성과 칩의 비산, 버 발생, 픽업 성을 비롯하여 패키지 신뢰성이 모두 우수함을 알 수 있다. 즉, 웨이퍼와 다이본딩부의 접착층 간의 접착력(X)과 다이본딩부의 접착층과 다이싱부의 점착층과의 점착력(Y)의 비율[(X)/ (Y)] 이 0.25 내지 1 이고, 다이본딩부 접착층의 상온 저장 탄성률이 100 MPa 내지 1000 MPa인 경우, 개조각 과정 중의 버 발생을 2 % 이하로 최소화하여 반도체 패키지의 접속 신뢰성을 높이고 버로 인한 불량률을 최소화할 수 있음을 확인할 수 있다.
또한 비교예 1에서와 같이 (X)/(Y)의 비율이 낮고 상온 저장 탄성률이 높으며, 특히 (X)가 낮은 경우 칩을 초소형으로 다이싱하는 공정 중에 칩과 다이본딩 계면에서의 칩의 비산이 발생하며, 버가 기준치 이상 발생하였다. 비교예 2와 같이 상온 저장 탄성률이 낮고, 무기 충진재를 사용하지 않았을 경우 본딩시 와이어를 덮을 수 있는 긴 버는 관찰되지 않았지만 픽업불량이 발생하며, 패키지 신뢰성을 관찰하였을 경우 칩의 엣지(edge) 부분에서 들뜸이 발생하는 등의 고온 신뢰성 불량을 보였다. 비교예 3에서와 같이 (X)가 크더라도 (Y)가 커서 (X)/(Y)의 비율이 낮은 경우 버의 발생이 기준치 이상 관찰되었으며, 픽업불량이 발생하였다. 비교예 4에서와 같이 (X)/(Y)의 비율이 높은 경우 웨이퍼를 개조각하는 과정에서 다이싱 테이프와 접착과의 계면에서 칩의 비산이 발생하였고, 버가 기준치 이상 발생하였다.
도 1은 본 발명의 일 태양에 따른 다이본딩 필름의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 태양에 따른 다이싱 다이본딩 필름의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 태양에 따른 반도체 장치의 단면도이다.
<도면 부호의 설명>
1: 반도체 칩 30: 다이싱부의 점착층
10: 접착층의 보호필름 40: 다이싱부의 기재 필름
20: 다이본딩부의 접착층 50: 배선 기판

Claims (29)

  1. 웨이퍼와 접착하는 접착층을 포함하는 다이본딩부; 및
    점착층을 포함하는 다이싱부를 포함하되,
    웨이퍼와 다이본딩부의 접착층 간의 접착력(X) 및 다이본딩부와 다이싱부의 점착층 간의 점착력(Y)의 비율[(X)/ (Y)]이 0.15 내지 1이고, 상기 다이본딩부 접착층의 상온 저장 탄성률이 100 내지 1000MPa인 다이싱 다이본딩 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    웨이퍼와 다이본딩부의 접착층 간의 접착력(X)이 20gf 이상인 것을 특징으로 하는 다이싱 다이본딩 필름.
  3. 제 1 항에 있어서,
    다이본딩부의 접착층은 a) 열경화성 다관능 에폭시 수지; 및 b) 저탄성 고분자량 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이싱 다이본딩 필름.
  4. 제 3 항에 있어서,
    a) 열경화성 다관능 에폭시 수지는 주쇄 내에 2개 이상의 에폭시기를 함유하고, 유리전이 온도가 50℃ 이상인 것을 특징으로 하는 다이싱 다이본딩 필름.
  5. 제 3 항에 있어서,
    a) 열경화성 다관능 에폭시 수지는 평균 에폭시 당량이 180 내지 1000인 것을 특징으로 하는 다이싱 다이본딩 필름.
  6. 제 3 항에 있어서,
    a) 열경화성 다관능 에폭시 수지는 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 비스페놀 A형 노볼락 에폭시 수지, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 4관능성 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 트리 페놀 메탄형 에폭시 수지, 알킬변성 트리 페놀 메탄 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 및 디시클로펜타이디엔 변성 페놀형 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 다이싱 다이본딩 필름.
  7. 제 3 항에 있어서,
    a) 열경화성 다관능 에폭시 수지의 연화점은 50 ~ 100 ℃인 것을 특징으로 하는 다이싱 다이본딩 필름.
  8. 제 3 항에 있어서,
    b) 저탄성 고분자량 수지는 유리전이 온도가 50℃ 이하인 것을 특징으로 하는 다이싱 다이본딩 필름.
  9. 제 3 항에 있어서,
    b) 저탄성 고분자량 수지의 중량평균분자량은 10만 ~ 250만인 것을 특징으로 하는 다이싱 다이본딩 필름.
  10. 제 3 항에 있어서,
    b) 저탄성 고분자량 수지는 카르복시기가 함유되어 있는 니트릴부타디엔고무; 고분자량의 지방족 에폭시; 고무 변성 에폭시; 글리시딜기, 카르복시기, 하이드로시기 또는 아민기를 함유하는 아크릴 공중합체; 및 말레인산 변성 스티렌에틸렌부타디엔스티렌 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 다이싱 다이본딩 필름.
  11. 제 3 항에 있어서,
    다이본딩부의 접착층은 경화제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다이싱 다이본딩 필름.
  12. 제 11 항에 있어서,
    경화제는 다관능 페놀 수지인 것을 특징으로 하는 다이싱 다이본딩 필름.
  13. 제 12 항에 있어서,
    다관능 페놀 수지는 수산기 당량이 100 내지 1000인 것을 특징으로 하는 다 이싱 다이본딩 필름.
  14. 제 12 항에 있어서,
    다관능 페놀 수지는 비스페놀A 수지, 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 비스페놀A 노볼락 수지, 페놀 아르알킬 수지, 다관응 노볼락, 디시클로펜타딘엔 페놀 노볼락 수지, 아미노 트리아진 페놀 노볼락 수지, 폴리부타디엔 페놀 노볼락 수지, 및 비페닐 타입 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 다이싱 다이본딩 필름
  15. 제 11 항에 있어서,
    경화제는 연화점이 50 내지 150 ℃인 것을 특징으로 하는 다이싱 다이본딩 필름.
  16. 제 11 항에 있어서,
    경화제는 상기 a) 열경화성 다관능 에폭시 수지의 당량 대비 0.4 내지 2 당량인 것을 특징으로 하는 다이싱 다이본딩 필름.
  17. 제 3 항에 있어서,
    다이본딩부의 접착층은 경화촉진제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다이싱 다이본딩 필름.
  18. 제 17 항에 있어서,
    경화촉진제는 2-메틸 이미다졸(2MZ), 2-에틸-4-메틸 이미다졸(2E4MZ), 2-페닐 이미다졸(2PZ), 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸(2PZ-CN), 2-운데실 이미다졸(C11Z), 2-헵타데실 이미다졸(C17Z), 및 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸 트리메탈레이트(2PZ-CNS)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 다이싱 다이본딩 필름.
  19. 제 17 항에 있어서,
    경화촉진제는 함량이 a) 열경화성 다관능 에폭시 수지 및 b) 저탄성 고분자량 수지의 중량합 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부인 것을 특징으로 하는 다이싱 다이본딩 필름.
  20. 제 3 항에 있어서,
    다이본딩부의 접착층은 무기충진제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다이싱 다이본딩 필름.
  21. 제 1 항에 있어서,
    다이본딩부가 보호필름를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다이싱 다이본딩 필름.
  22. 제 1 항에 있어서,
    다이싱부의 점착층은 아크릴계 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이싱 다이본딩 필름.
  23. 제 22 항에 있어서,
    아크릴계 공중합체는 탄소수 1 내지 12의 알킬기를 가지는 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 및 가교성 관능기 함유 단량체가 공중합 된 것을 특징으로 하는 다이싱 다이본딩 필름.
  24. 제 23 항에 있어서,
    탄소수 1 내지 12의 알킬기를 가지는 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, 이소프로필(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 펜틸(메타) 아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, n-옥틸메타아크릴레이트, 및 n-테트라데실메타아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 다이싱 다이본딩 필름.
  25. 제 23 항에 있어서,
    가교성 관능기 함유 단량체는 2-하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-하이 드록시프로필(메타)아크릴레이트, 4-하이드록시부틸(메타)아크릴레이트, 6-하이드록시헥실(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, (메타)아크릴산, 말레인산, 푸마르산, 아크릴 아미드, N-비닐 피롤리돈, 및 N-비닐 카프로락탐으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 다이싱 다이본딩 필름.
  26. 제 22 항에 있어서,
    다이싱부의 점착층이 다관능성 가교제를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이싱 다이본딩 필름.
  27. 제 1 항에 있어서,
    다이싱부가 기재필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이싱 다이본딩 필름.
  28. 제 1 항 내지 제 27 항에 따른 다이싱 다이 본딩 필름의 접착층이 웨이퍼의 일 면에 부착되어 있고, 상기 다이싱 다이 본딩 필름의 점착증이 웨이퍼 링 프레임에 고정되어 있는 반도체 웨이퍼.
  29. 배선 기판;
    배선 기판의 칩 탑재면에 부착되어 있는 제 1 항 내지 제 27 항에 따른 접착 필름; 및
    상기 접착 필름 상에 탑재된 반도체 칩을 포함하는 반도체 장치.
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