KR20110008144A - 접착 시트 및 반도체 장치 - Google Patents

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KR20110008144A
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adhesive sheet
semiconductor element
resin
semiconductor device
substrate
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KR1020100125842A
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사다히토 미스미
다케시 마츠무라
가즈히토 호소카와
히로유키 곤도
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닛토덴코 가부시키가이샤
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    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
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    • H01L2924/15738—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950 C and less than 1550 C
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Abstract

본 발명에 따른 반도체 장치의 제조 방법은, 반도체 소자를 기판 등 상에 접착 시트로 가고착하는 가고착 공정과, 가열 공정을 거치는 일없이, 와이어본딩을 하는 와이어본딩 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법으로서, 상기 접착 시트의 기판 등에 대한 가고착시의 전단(剪斷) 접착력이 0.2㎫ 이상인 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 양품률의 저하를 억제하면서 제조 공정을 간략화한 반도체 장치의 제조 방법, 당해 방법에 사용하는 접착 시트 및 당해 방법에 의해 얻어지는 반도체 장치를 제공할 수 있다.

Description

접착 시트 및 반도체 장치{ADHESIVE SHEET AND AND SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 반도체 장치의 제조 방법, 당해 방법에서 사용하는 접착 시트 및 당해 방법에 의해 얻어지는 반도체 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 미세화, 고기능화의 요구에 대응해야 하는, 반도체 칩(반도체 소자) 주면의 전역에 배치된 전원라인의 배선폭이나 신호라인 사이의 간격이 좁게 되어 있다. 이 때문에, 임피던스의 증가나, 이종 노드의 신호라인 사이에서의 신호의 간섭이 발생하고, 반도체 칩의 동작 속도, 동작 전압 여유도, 내정전 파괴강도 등에 있어서, 충분한 성능의 발휘를 저해하는 요인으로 되어 있다. 이들 문제를 해결하기 위해, 반도체 소자를 적층한 패키지 구조가 제안되어 있다(일본 특허 공개 소화 제55-111151호 공보, 및 일본 특허 공개 2002-261233호 공보 참조).
한편, 반도체 소자를 기판 등에 고착할 때에 사용되는 것으로서는, 열경화성 페이스트 수지를 이용하는 예(예컨대, 일본 특허 공개 2002-179769호 공보 참조)나, 열가소성 수지 및 열경화성 수지를 병용한 접착 시트를 이용하는 예(예컨대, 일본 특허 공개 2000-104040호 공보, 및 일본 특허 공개 2002-261233호 공보 참조)가 제안되어 있다.
종래의 반도체 장치의 제조 방법에 있어서는, 반도체 소자와, 기판, 리드 프레임 또는 반도체 소자의 접착에 있어, 접착 시트 또는 접착제를 사용한다. 접착은, 반도체 소자와 기판 등의 압착 후(다이아터치), 접착 시트 등을 가열 공정에 의해 경화시켜 실행한다. 또한, 반도체 소자와 기판을 전기적으로 접속하기 위해 와이어본딩을 하고, 그 후에 봉지 수지로 몰딩하고, 후경화하여 당해 봉지 수지의 봉지를 한다.
그러나, 와이어본딩을 할 때, 초음파진동이나 가열에 의해, 기판 등 상의 반도체 소자가 움직인다. 이 때문에, 종래는, 와이어본딩 전에 가열 공정을 하여 열경화성 페이스트 수지나 열경화성 접착 시트를 가열 경화하여, 반도체 소자가 움직이지 않도록 고착해야 했다.
또한, 열가소성 수지로 이루어지는 접착 시트나, 열경화성 수지와 열가소성 수지를 병용한 접착 시트에 있어서는, 다이아터치 후, 와이어본딩 전에 접착 대상물과의 접착력 확보나 습윤성 향상의 목적으로, 가열 공정을 필요로 하고 있었다.
그러나, 와이어본딩 전에 실행하는 접착 시트 등의 가열에 의해, 접착 시트 등으로부터 휘발 가스가 발생한다고 하는 문제점이 있다. 휘발 가스는 본딩 퍼트(bonding putt)를 오염시키고, 많은 경우, 와이어본딩을 할 수 없게 된다.
또한, 접착 시트 등을 가열 경화함으로써 당해 접착 시트 등의 경화 수축 등이 발생한다. 이것에 따라 응력이 발생하고, 리드 프레임 또는 기판에(동시에, 반도체 소자에도) 휘어짐이 발생한다고 하는 문제점을 갖고 있다. 덧붙여, 와이어본딩 공정에 있어서는, 응력에 기인하여 반도체 소자에 크랙이 발생한다고 하는 문제점도 갖고 있다. 최근, 반도체 소자의 박형화·소형화에 따라, 반도체 소자의 두께가 종래의 200㎛에서 그 이하로, 또는 100㎛ 이하에까지 박층화하고 있는 현상을 감안하면, 기판 등의 휘어짐이나 반도체 소자의 크랙의 문제는 한층 더 심각한 것이고, 그 문제 해결은 더 중요하다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 양품률을 향상시키면서 제조 공정을 간략화한 반도체 장치의 제조 방법, 당해 방법에 사용하는 접착 시트 및 당해 방법에 의해 얻어지는 반도체 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 반도체 장치의 제조 방법은, 반도체 소자를 피착체 상에 접착 시트를 개재시켜 가고착하는 가고착 공정과, 가열 공정을 거치는 일없이, 와이어본딩을 하는 와이어본딩 공정을 갖고, 상기 접착 시트의 피착체에 대한 가고착시의 전단(剪斷) 접착력이 0.2MPa 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 피착체는, 기판, 리드 프레임 또는 반도체 소자인 것이 바람직하다. 또, 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법은, 상기 반도체 소자를 봉지 수지에 의해 봉지하는 봉지 공정과, 상기 봉지 수지의 후경화를 행하는 후경화 공정을 포함하고, 상기 봉지 공정 및/또는 후경화 공정에서, 가열에 의해 봉지 수지를 경화시키고, 또한, 상기 접착 시트를 개재시켜 반도체 소자와 피착체를 고착시킬 수 있다.
상기 피착체가 반도체 소자인 경우에, 반도체 소자와 반도체 소자 사이에, 상기 접착 시트를 개재시켜 스페이서를 적층하는 공정을 포함하고, 상기 접착 시트의 스페이서 또는 반도체 소자에 대한 가고착시의 전단 접착력이 0.2MPa 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 봉지 공정 및/또는 후경화 공정에서, 가열에 의해 봉지 수지를 경화시키고, 또한, 상기 접착 시트를 개재시켜 반도체 소자와 스페이서를 고착시킬 수 있다.
상기 와이어본딩 공정은 80℃∼250℃에서 행하여지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 접착 시트로서, 열가소성 수지를 포함하는 것을 사용할 수 있다. 또한, 상기 접착 시트로서, 열경화성 수지와 열가소성 수지의 쌍방을 포함하는 것을 사용할 수도 있다.
여기서, 상기 열경화성 수지로서는, 에폭시 수지 및/또는 페놀 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 열가소성 수지로서는, 아크릴 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 접착 시트로서 열경화성 수지와 열가소성 수지를 병용한 것을 이용하는 경우는, 가교제가 첨가되어 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 접착 시트는, 반도체 소자를 피착체 상에 접착 시트를 개재시켜 가고착하는 가고착 공정과, 가열 공정을 거치는 일없이, 와이어본딩을 하는 와이어본딩 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법에 있어서 사용하는 접착 시트로서, 상기 접착 시트의 피착체에 대한 가고착시의 전단 접착력이 0.2MPa 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 반도체 장치는, 반도체 소자를 피착체 상에 접착 시트를 개재시켜 가고착하는 가고착 공정과, 가열 공정을 거치는 일없이, 와이어본딩을 하는 와이어본딩 공정을 갖고, 상기 접착 시트로서, 피착체에 대한 가고착시의 전단 접착력이 0.2MPa 이상인 것을 사용하는 반도체 장치의 제조 방법에 의해 얻어지는 것이다.
본 발명의 구성에 의하면, 접착 시트의 피착체에 대한 가고착시의 전단 접착력이 0.2MPa 이상이기 때문에, 접착 시트의 가열 공정을 생략하여 와이어본딩 공정에 이행하더라도, 당해 공정에 있어서의 초음파진동이나 가열에 의해, 접착 시트와 피착체의 접착면에서 마찰 변형을 발생시키는 경우가 없다. 이 때문에, 양품률의 저하를 억제하여 와이어본딩이 가능해진다.
또한, 종래의 제조 방법에 있어서는, 와이어본딩 공정 전에 접착 시트의 가열을 하고 있고, 당해 가열에 의해 접착 시트로부터 휘발 가스가 발생하여 본딩 퍼트가 오염되는 일이 있었다. 그러나 본 발명은, 그와 같은 공정을 불필요로 하기 때문에, 양품률의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 접착 시트를 가열하는 공정의 생략에 의해, 기판 등에 휘어짐이 발생하거나, 반도체 소자에 크랙이 발생하거나 하는 경우도 없다. 이 결과, 반도체 소자의 가일층의 박형화도 가능해진다.
또한, 상기 접착 시트에 의한 고착은, 봉지 수지를 봉지하는 수지 봉지 공정, 및/또는 상기 수지 봉지 공정 후에 행하여지는 봉지 수지의 후경화 공정에서 가열과 함께 실행할 수 있기 때문에, 제조 공정의 간소화가 도모할 수 있다.
여기서, 상기 와이어본딩 공정은 80℃∼250℃에서 수초 내지 수분간 행하여지기 때문에, 당해 공정에서는, 접착 시트에 의해 반도체 소자와 피착체 등이 완전히 고착하는 경우가 없다.
상기 접착 시트로서는, 열가소성 수지를 포함하는 것을 사용하거나, 또는 열경화성 수지와 열가소성 수지의 쌍방을 포함하는 것을 사용하는 것이 가능하다.
또한, 상기 열경화성 수지로서는 에폭시 수지 및/또는 페놀 수지를 사용하는 것이 바람직하고, 상기 열가소성 수지로서는 아크릴 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 이들 수지는 이온성 불순물이 적고 내열성이 높기 때문에, 반도체 소자의 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 접착 시트로서는, 가교제를 첨가한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
이상에 설명한 것은, 상기 반도체 소자의 위에 1 또는 2 이상의 반도체 소자를, 상기 접착 시트를 개재시켜 적층하는 경우나, 필요에 따라, 상기 반도체 소자와 반도체 소자 사이에 상기 접착 시트를 개재시켜 스페이서를 적층하는 경우에도 동일한 작용 효과를 나타낸다. 또한, 상기 제조 공정의 간소화는, 복수의 반도체 소자 등의 3차원 실장에 있어서, 제조 효율의 가일층의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적, 특징 및 우수한 점은 이하에 나타내는 기재에 의해 충분히 알 수 있다. 또한, 본 발명의 이점은 첨부 도면을 참조한 다음 설명으로 명백하게 될 것이다.
본 발명에 의하면, 양품률을 향상시키면서 제조 공정을 간략화한 반도체 장치의 제조 방법, 당해 방법에 사용하는 접착 시트 및 당해 방법에 의해 얻어지는 반도체 장치를 제공할 수 있다.
도 1(a)∼1(c)는 본 발명의 실시형태 1에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도,
도 2(a)∼2(e)는 본 발명의 실시형태 2에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도,
도 3(a)∼3(g)는 본 발명의 실시형태 3에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도,
도 4(a)∼4(e)는 본 발명의 실시형태 4에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도,
도 5(a)∼5(e)는 본 발명의 실시형태 5에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도,
도 6(a)∼6(c)는 본 발명의 실시형태 6에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도,
도 7은 상기 실시형태 6에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 의해 얻어진 반도체 장치의 개략을 나타내는 단면도,
도 8(a), 8(b)는 본 발명의 실시형태 7에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도.
(실시형태 1)
본 발명의 실시형태에 대하여, 도 1a∼도 1c를 참조하면서 설명한다. 도 1a∼도 1c는 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다. 단, 설명에 불필요한 부분은 생략하고, 또한, 설명을 쉽게 하기 위하여 확대 또는 축소 등 하여 도시한 부분이 있다. 이상의 것은 이하의 도면에 대해서도 마찬가지이다.
본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법은, 반도체 소자(13)를 기판 또는 리드 프레임(피착체, 이하 단지 기판 등이라고 칭함)(11) 상에 접착 시트(12)로 가고착하는 가고착 공정과, 가열 공정을 거치는 일없이, 와이어본딩을 하는 와이어본딩 공정을 갖는다. 또한, 반도체 소자(13)를 봉지 수지(15)로 봉지하는 봉지 공정과, 당해 봉지 수지(15)를 사후 경화하는 후경화 공정을 갖는다.
상기 가고착 공정은, 도 1a에 도시하는 바와 같이 반도체 소자(13)를, 접착 시트(12)를 거쳐서 기판 등(11)에 가고착하는 공정이다. 반도체 소자(13)를 기판 등(11) 상에 가고착하는 방법으로서는, 예컨대 기판 등(11) 상에 접착 시트(12)를 적층한 후, 접착 시트(12) 상에, 와이어본드면이 상측으로 되도록 하여 반도체 소자(13)를 순차적으로 적층해서 가고착하는 방법을 들 수 있다. 또한, 미리 접착 시트(12)가 가고착된 반도체 소자(13)를 기판 등(11)에 가고착하여 적층하더라도 좋다.
상기 기판으로서는, 종래 공지의 것을 사용할 수 있다. 또한, 상기 리드 프레임으로서는, Cu 리드 프레임, 42 Alloy 리드 프레임 등의 금속 리드 프레임이나 유리에폭시, BT(비스말레이미드-트리아진), 폴리이미드 등으로 이루어지는 유기 기판을 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 반도체 소자를 장착하여, 반도체 소자와 전기적으로 접속하여 사용 가능한 회로 기판도 포함된다.
상기 접착 시트(12)로서는, 가고착시의 전단 접착력이, 기판 등(11)에 대하여 0.2MPa 이상인 것을 사용하고, 보다 바람직하게는 0.2∼10MPa의 범위 내인 것을 사용한다. 접착 시트(12)의 전단 접착력은, 적어도 0.2MPa 이상이기 때문에, 가열 공정을 거치는 일없이 와이어본딩 공정을 하더라도, 당해 공정에 있어서의 초음파진동이나 가열에 의해, 접착 시트(12)와 반도체 소자(13) 또는 기판 등(11)의 접착면에서 마찰 변형을 발생시키는 경우가 없다. 즉, 와이어본딩시의 초음파진동에 의해 반도체 소자가 움직이는 일이 없고, 이에 따라, 와이어본딩의 성공율이 저하하는 것을 방지한다. 또, 접착 시트(12)에 대해서는, 후단에서 더 상술한다.
상기 와이어본딩 공정은, 기판 등(11)의 단자부(내측 리드)의 선단과 반도체 소자(13) 상의 전극 패드(도시하지 않음)를 본딩와이어(16)로 전기적으로 접속하는 공정이다(도 1b 참조). 상기 본딩와이어(16)로서는, 예컨대 금선, 알루미늄선 또는 동선 등이 이용된다. 와이어본딩을 할 때의 온도는, 80∼250℃, 바람직하게는 80∼220℃의 범위 내에서 행하여진다. 또한, 그 가열 시간은 수초∼수분간 행하여진다. 결선은, 상기 온도 범위 내로 되도록 가열된 상태에서, 초음파에 의한 진동 에너지와 인가 가압에 의한 압착 에너지의 병용에 의해 행하여진다.
본 공정은, 접착 시트(12)에 의한 고착을 하는 일없이 실행된다. 또한, 본 공정의 과정에서 접착 시트(12)에 의해 반도체 소자(13)와 기판 등(11)이 고착하는 경우는 없다. 여기서, 접착 시트(12)의 전단 접착력은, 80∼250℃의 온도 범위 내이고, 0.2㎫ 이상인 것이 필요하다. 당해 온도 범위 내에서 전단 접착력이 0.2㎫ 미만이면, 와이어본딩시의 초음파진동에 의해 반도체 소자가 움직여, 와이어본딩을 할 수 없고, 양품률이 저하하기 때문이다.
상기 봉지 공정은 봉지 수지(15)에 의해 반도체 소자(13)를 봉지하는 공정이다(도 1c 참조). 본 공정은, 기판 등(11)에 탑재된 반도체 소자(13)나 본딩와이어(16)를 보호하기 위하여 행하여진다. 본 공정은 봉지용의 수지를 금형으로 성형함으로써 실행한다. 봉지 수지(15)로서는, 예컨대 에폭시계의 수지를 사용한다. 수지 봉지시의 가열 온도는, 통상 175℃에서 60∼90초간 행하여지지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예컨대 165∼185℃에서, 수분간 경화할 수 있다. 이에 따라, 봉지 수지를 경화시키고, 또한, 접착 시트(12)를 거쳐서 반도체 소자(13)와 기판 등(11)을 고착시킨다. 즉, 본 발명에 있어서는, 후술하는 후경화 공정이 행하여지지 않는 경우에도, 본 공정에 있어서 접착 시트(12)에 의한 고착이 가능하고, 제조 공정수의 감소 및 반도체 장치의 제조 기간의 단축에 기여할 수 있다.
상기 후경화 공정에서는, 상기 봉지 공정에서 경화 부족의 봉지 수지(15)를 완전히 경화시킨다. 봉지 공정에 있어서 접착 시트(12)에 의해 고착이 되지 않는 경우에도, 본 공정에 있어서 봉지 수지(15)의 경화와 동시에 접착 시트(12)에 의한 고착이 가능해진다. 본 공정에 있어서의 가열 온도는, 봉지 수지의 종류에 의해 다르지만, 예컨대 165∼185℃에서의 범위 내이며, 가열 시간은 0.5∼8시간 정도이다.
여기서, 상기 접착 시트(12)에 대하여 상술한다. 접착 시트(12)는, 와이어본딩시에, 0.2MPa 이상의 전단 접착력을 얻을 수 있는 것이면, 그 구성은 특히 한정되지 않는다. 구체적으로는, 예컨대 접착제층의 단층만으로 이루어지는 접착 시트나, 코아 재료의 한 면 또는 양면에 접착제층을 형성한 다층 구조의 접착 시트 등을 들 수 있다. 여기서, 상기 코아 재료로서는, 필름(예컨대 폴리이미드 필름, 폴리에스테르 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트 필름, 폴리카보네이트 필름 등), 유리섬유나 플라스틱제 부직 섬유로 강화된 수지 기판, 실리콘 기판 또는 유리 기판 등을 들 수 있다. 또한, 접착 시트와 다이싱 시트가 일체형인 것도 사용할 수 있다.
상기 접착제층은 접착 기능을 갖는 층이며, 그 구성 재료로서는, 열가소성 수지와 열경화성 수지를 병용한 것을 들 수 있다. 또, 열가소성 수지 단독으로도 사용 가능하다.
상기 열가소성 수지로서는, 천연고무, 부틸고무, 이소프렌고무, 클로로플렌고무, 에틸렌-초산비닐 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-아크릴산 에스테르 공중합체, 폴리브타디엔 수지, 폴리카보네이트 수지, 열가소성 폴리이미드 수지, 6-나일론이나 6, 6-나일론 등의 폴리아미드 수지, 페녹시 수지, 아크릴 수지, PET나 PBT 등의 포화 폴리에스테르 수지, 폴리아미드이미드 수지, 또는 불소 수지 등을 들 수 있다. 이들 열가소성 수지는 단독으로, 또는 2종 이상을 병용하여 이용할 수 있다. 이들 열가소성 수지 중, 이온성 불순물이 적어 내열성이 높고, 반도체 소자의 신뢰성을 확보할 수 있는 아크릴 수지가 특히 바람직하다.
상기 아크릴 수지로서는, 특히 한정되는 것이 아니라, 탄소수 30 이하, 특히 탄소수 4∼18의 직쇄 또는 분기의 알킬기를 갖는 아크릴산 또는 메타크릴산의 에스테르의 1종 또는 2종 이상을 성분으로 하는 중합체 등을 들 수 있다. 상기 알킬기로서는, 예컨대 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, t-부틸기, 이소부틸기, 아밀기, 이소아밀기, 헥실기, 헵틸기, 시클로헥실기, 2-에틸헥실기, 옥틸기, 이소옥틸기, 노닐기, 이소노닐기, 데실기, 이소데실기, 언데실기, 라우릴기, 트리데실기, 테트라데실기, 스테아릴기, 옥타데실기, 또는 도데실기 등을 들 수 있다.
또한, 상기 중합체를 형성하는 다른 단량체로서는, 특별히 한정되는 것이 아니라, 예컨대 아크릴산, 메타크릴산, 카복시에틸아크릴레이트, 카복시펜틸아크릴레이트, 이타콘산, 말레인산, 푸말산 또는 크로톤산 등 같은 카르복실기 함유 단량체, 무수말레인산 또는 무수이타콘산 등 같은 산무수물단량체, (메타)아크릴산2-히드록시에틸, (메타)아크릴산2-히드록시프로필, (메타)아크릴산4-히드록시부틸, (메타)아크릴산6-히드록시헥실, (메타)아크릴산8-히드록시옥틸, (메타)아크릴산10-히드록시데실, (메타)아크릴산12-히드록시라우릴 또는 (4-히드록시메틸시클로헥실)-메틸아크릴레이트 등 같은 히드록실기 함유 단량체, 스틸렌설폰산, 알릴설폰산, 2-(메타)아크릴아미드-2-메틸프로판설폰산, (메타)아크릴아미드프로판설폰산, 설포프로필 (메타)아크릴레이트 또는 (메타)아크릴로일옥시나프탈렌설폰산 등 같은 설폰산기 함유 단량체, 또는 2-히드록시에틸아크릴로일포스페이트 등 같은 인산기 함유 단량체를 들 수 있다.
상기 열경화성 수지로서는, 페놀 수지, 아미노 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 실리콘 수지, 또는 열경화성 폴리이미드 수지 등을 들 수 있다. 이들 수지는, 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 이용할 수 있다. 특히, 반도체 소자를 부식시키는 이온성 불순물 등의 함유가 적은 에폭시 수지가 바람직하다. 또한, 에폭시 수지의 경화제로서는 페놀 수지가 바람직하다.
상기 에폭시 수지는, 접착제 조성물로서 일반적으로 이용되는 것이면 특별히 한정은 없고, 예컨대 비스페놀 A형, 비스페놀 F형, 비스페놀 S형, 취소화 비스페놀 A형, 수소첨가 비스페놀 A형, 비스페놀 AF형, 비페놀형, 나프탈렌형, 플루오렌형, 페놀노볼락형, 오소크레졸노볼락형, 트리스히드록시페닐메탄형, 테트라페니롤에탄형 등의 2관능 에폭시 수지나 다관능 에폭시 수지, 또는 히단트인형, 트리스글리시딜이소시아누레이트형 또는 글리시딜아민형 등의 에폭시 수지가 이용된다. 이들은 단독으로, 또는 2종 이상을 병용하여 이용할 수 있다. 이들 에폭시 수지 중 노볼락형 에폭시 수지, 비페놀형 에폭시 수지, 트리스히드록시페닐메탄형 수지 또는 테트라페니롤에탄형 에폭시 수지가 특히 바람직하다. 이들 에폭시 수지는, 경화제로서의 페놀 수지와의 반응성이 풍부하고, 내열성 등이 우수하기 때문이다.
또한, 상기 페놀 수지는, 상기 에폭시 수지의 경화제로서 작용하는 것이며, 예컨대, 페놀노볼락 수지, 페놀아랄킬 수지, 크레졸노볼락 수지, tert-부틸페놀노볼락 수지, 노닐페놀노볼락 수지 등의 노볼락형 페놀 수지, 레졸형 페놀 수지, 폴리파라옥시스틸렌 등의 폴리옥시스틸렌 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로, 또는 2종 이상을 병용하여 이용할 수 있다. 이들 페놀 수지 중 페놀노볼락 수지, 페놀아랄킬 수지가 특히 바람직하다. 반도체 장치의 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있는 때문이다.
상기 에폭시 수지와 페놀 수지의 배합 비율은, 예컨대, 상기 에폭시 수지 성분중의 에폭시기 1당량당 페놀 수지 중의 수산기가 0.5∼2.0당량이 되도록 배합하는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 것은 0.8∼1.2당량이다. 즉, 양자의 배합 비율이 상기 범위를 벗어나면, 충분한 경화 반응이 진행되지 않아, 에폭시 수지 경화물의 특성이 열화하기 쉽게 되기 때문이다.
또, 본 발명에 있어서는, 에폭시 수지, 페놀 수지 및 아크릴 수지를 포함하는 접착 시트가 특히 바람직하다. 이들 수지는, 이온성 불순물이 적고 내열성이 높기 때문에, 반도체 소자의 신뢰성을 확보할 수 있다. 이 경우의 배합비는, 아크릴 수지 성분 100 중량부에 대하여, 에폭시 수지와 페놀 수지의 혼합량이 10∼200 중량부이다.
본 발명의 접착 시트(12)는, 미리 어느 정도 가교를 시켜 놓기 때문에, 제작에 당하여, 중합체의 분자쇄 말단의 관능기 등과 반응하는 다관능성 화합물을 가교제로서 첨가시켜 놓는 것이 좋다. 이에 따라, 고온하에서의 접착 특성을 향상시키고, 내열성의 개선을 도모한다.
상기 가교제로서는, 종래 공지의 것을 채용할 수 있다. 특히, 트릴렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, p-페닐렌디이소시아네이트, 1, 5-나프탈렌디이소시아네이트, 다가(多價) 알콜과 디이소시아네이트의 부가물 등의 폴리이소시아네이트 화합물이 보다 바람직하다. 가교제의 첨가량으로서는, 상기 중합체 100 중량부에 대하여, 통상 0.05∼7 중량부로 하는 것이 바람직하다. 가교제의 첨가량이 7 중량부보다 많으면, 접착력이 저하하기 때문에 바람직하지 못하다. 그 한편, 0.05 중량부보다 적으면, 응집력이 부족되기 때문에 바람직하지 못하다. 또한, 폴리이소시아네이트 화합물과 함께, 필요에 따라 에폭시 수지 등의 다른 다관능성 화합물을 함께 포함하도록 해도 좋다.
또한, 본 발명의 접착 시트(12)에는, 그 용도에 따라 무기 충전제를 적절히 배합할 수 있다. 무기 충전제의 배합은, 도전성의 부여나 열전도성의 향상, 탄성율의 조절 등을 가능하게 한다. 상기 무기 충전제로서는, 예컨대, 실리카, 점토, 석영, 탄산칼슘, 황산바륨, 산화알루미나, 산화베릴륨, 탄화규소, 질화규소 등의 세라믹류, 알루미늄, 동, 은, 금, 니켈, 크롬, 납, 주석, 아연, 팔라듐, 땜납 등의 금속, 또는 합금류, 기타 카본 등으로 이루어지는 여러 가지의 무기분말을 들 수 있다. 이들은, 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 이용할 수 있다. 그중에서도, 실리카, 특히 용융 실리카가 적합하게 이용된다. 또한, 무기 충전제의 평균 입경은 0.1∼80㎛의 범위 내인 것이 바람직하다.
상기 무기 충전제의 배합량은, 유기 수지 성분 100 중량부에 대하여 0∼80 중량%에 설정하는 것이 바람직하다. 특히 바람직하게는 0∼70중량%이다.
또, 본 발명의 접착 시트(12)에는, 상기 무기 충전제 이외에, 필요에 따라 다른 첨가제를 적당히 배합할 수 있다. 다른 첨가제로서는, 예컨대 난연제, 실란 커플링제 또는 이온트랩제 등을 들 수 있다.
상기 난연제로서는, 예컨대, 3산화 안티몬, 5산화 안티몬, 취소화 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로, 또는 2종 이상을 병용하여 이용할 수 있다.
상기 실란 커플링제로서는, 예컨대, β-(3, 4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디에톡시실란 등을 들 수 있다. 이들 화합물은 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 이용할 수 있다.
상기 이온트랩제로서는, 예컨대 하이드로탈사이트류, 수산화비스머스 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 이용할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태 2에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 대하여, 도 2a∼도 2e를 참조하면서 설명한다. 도 2a∼도 2e는 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
본 실시형태에 따른 반도체 장치는, 상기 실시형태 1에 따른 반도체 장치와 비교하여, 복수의 반도체 소자를 적층하여 3차원 실장으로 한 점이 다르다. 보다 상세하게는, 반도체 소자의 위에, 다른 반도체 소자를, 상기 접착 시트를 개재시켜 적층하는 공정을 포함하는 점이 다르다.
우선, 도 2a에 도시하는 바와 같이, 소정의 사이즈로 잘라낸 적어도 하나 이상의 접착 시트(12)를 피착체인 기판 등(11)에 가고착한다. 다음에, 접착 시트(12) 상에 반도체 소자(13)를, 와이어본드면이 상측으로 되도록 하여 가고착한다(도 2b 참조). 또한, 반도체 소자(13) 상에, 그 전극 패드 부분을 피하여 접착 시트(14)를 가고착한다(도 2c 참조). 또한, 접착 시트(14) 상에, 와이어본드면이 상측으로 되도록 하여 반도체 소자(13)를 형성한다(도 2d 참조).
다음에, 가열 공정을 하는 일없이, 도 2e에 도시하는 바와 같이, 와이어본딩 공정을 한다. 이에 따라, 반도체 소자(13)에 있어서의 전극 패드와 기판 등(11)을 본딩와이어(16)로 전기적으로 접속한다.
다음에, 봉지 수지에 의해 반도체 소자(13)를 봉지하는 봉지 공정을 하여, 봉지 수지를 경화시키고, 또한, 접착 시트(12, 14)에 의해 기판 등(11)과 반도체 소자(13) 사이, 및 반도체 소자(13)끼리의 사이를 고착시킨다. 또한, 봉지 공정 후, 후경화 공정을 하더라도 좋다.
본 실시형태에 따르면, 반도체 소자의 3차원 실장의 경우에 있어서도, 접착 시트(12, 14)의 가열에 의한 가열 처리를 하지 않기 때문에, 제조 공정의 간소화 및 양품률의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 기판 등(11)에 휘어짐이 발생하거나, 반도체 소자(13)에 크랙이 발생하거나 하는 경우도 없기 때문에, 반도체 소자의 가일층의 박형화가 가능해진다.
(실시형태 3)
본 실시형태 3에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 대하여, 도 3a∼도 3g를 참조하면서 설명한다. 도 3a∼도 3g는 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
본 실시형태에 따른 반도체 장치는, 상기 실시형태 2에 따른 반도체 장치와 비교하여, 적층한 반도체 소자사이에 스페이서를 개재시킨 점이 다르다. 보다 상세하게는, 반도체 소자와 반도체 소자 사이에, 접착 시트를 개재시켜 스페이서를 적층하는 공정을 포함하는 점이 다르다.
우선, 도 3a∼도 3c에 도시하는 바와 같이 상기 실시형태 2와 마찬가지로 하여, 기판 등(11) 상에 접착 시트(12), 반도체 소자(13) 및 접착 시트(14)를 순차적으로 적층하여 가고착한다. 또한, 접착 시트(14) 상에, 스페이서(21), 접착 시트(14) 및 반도체 소자(13)를 순차적으로 적층하여 가고착한다(도 3d∼도 3f 참조).
다음에, 가열 공정을 하는 일없이, 도 3g에 도시하는 바와 같이 와이어본딩 공정을 한다. 이에 따라, 반도체 소자(13)에서의 전극 패드와 기판 등(11)을 본딩와이어(16)로 전기적으로 접속한다.
다음에, 봉지 수지에 의해 반도체 소자를 봉지하는 봉지 공정을 하여, 봉지 수지를 경화시키고, 또한, 접착 시트(12, 14)에 의해 기판 등(11)과 반도체 소자(13) 사이, 및 반도체 소자(13)와 스페이서(21) 사이를 고착시킨다. 또한, 봉지 공정의 후, 후경화 공정을 하더라도 좋다. 이상의 제조 공정을 하는 것에 의해, 본 실시형태에 따른 반도체 장치를 얻을 수 있다.
또, 상기 스페이서로서는, 특히 한정되는 것이 아니라, 예컨대 종래 공지의 실리콘 칩, 폴리이미드 필름 등을 이용할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태 4에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 대하여, 도 4a∼도 4e를 참조하면서 설명한다. 도 4a∼도 4e는 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
우선, 도 4a에 도시하는 바와 같이, 접착 시트(12')를 반도체 웨이퍼(13')의 이면에 붙여 접착 시트 부착 반도체 웨이퍼를 제작한다. 다음에, 반도체 웨이퍼(13')에 다이싱테이프(33)에 가고착한다(도 4b 참조). 또한, 접착 시트 부착 반도체 웨이퍼를 소정의 크기로 되도록 다이싱하여 칩형상으로 하고(도 4c 참조), 다이싱테이프(33)로부터 접착제가 붙은 칩을 박리한다.
다음에, 도 4d에 도시하는 바와 같이, 접착 시트(12)가 붙은 반도체 소자(13)를, 와이어본드면이 상측으로 되도록 하여 기판 등(11) 상에 가고착한다. 또한, 접착 시트(31)가 붙은 크기가 다른 반도체 소자(32)를, 와이어본드면이 상측으로 되도록 하여 반도체 소자(13) 상에 가고착한다.
다음에, 가열 공정을 하는 일없이, 도 4e에 도시하는 바와 같이 와이어본딩 공정을 한다. 이에 따라, 반도체 소자(13, 32)에서의 전극 패드와 기판 등(11)을 본딩와이어(16)로 전기적으로 접속한다.
다음에, 봉지 수지에 의해 반도체 소자를 봉지하는 봉지 공정을 하여, 봉지 수지를 경화시키고, 또한, 접착 시트(12, 31)에 의해 기판 등(11)과 반도체 소자(13) 사이, 및 반도체 소자(13)와 반도체 소자(32) 사이를 고착시킨다. 또한, 봉지 공정의 후, 후경화 공정을 하더라도 좋다. 이상의 제조 공정을 하는 것에 의해, 본 실시형태에 따른 반도체 장치를 얻을 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태 5에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 대하여, 도 5a∼도 5e를 참조하면서 설명한다. 도 5a∼도 5e는 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법은, 상기 실시형태 4에 따른 반도체 장치의 제조 방법과 비교하여, 다이싱테이프(33) 상에 접착 시트(12')를 적층한 후, 또한 접착 시트(12') 상에 반도체 웨이퍼(13')를 적층한 점이 다르다.
우선, 도 5a에 도시하는 바와 같이, 다이싱테이프(33) 상에 접착 시트(12')를 적층한다. 또한, 접착 시트(12') 상에 반도체 웨이퍼(13')를 적층한다(도 5b 참조). 또한, 접착 시트 부착 반도체 웨이퍼를 소정의 크기로 되도록 다이싱하여 칩형상으로 하고(도 5c 참조), 다이싱테이프(33)로부터 접착제가 붙은 칩을 박리한다.
다음에, 도 5d에 도시하는 바와 같이, 접착 시트(12)가 붙은 반도체 소자(13)를, 와이어본드면이 상측으로 되도록 하여 기판 등(11) 상에 가고착한다. 또한, 접착 시트(31)가 붙은 크기가 다른 반도체 소자(32)를, 와이어본드면이 상측으로 되도록 하여 반도체 소자(13) 상에 가고착한다. 이 때, 반도체 소자(32)의 고착은 하단의 반도체 소자(13)의 전극 패드 부분을 피하여 행하여진다.
다음에, 가열 공정을 하는 일없이, 도 5e에 도시하는 바와 같이 와이어본딩 공정을 한다. 이에 따라, 반도체 소자(13, 32)에서의 전극 패드와 기판 등(11)에서의 내부 접속용 랜드를 본딩와이어(16)로 전기적으로 접속한다.
다음에, 봉지 수지에 의해 반도체 소자를 봉지하는 봉지 공정을 하여, 봉지 수지를 경화시키고, 또한, 접착 시트(12, 31)에 의해 기판 등(11)과 반도체 소자(13) 사이, 및 반도체 소자(13)와 반도체 소자(32) 사이를 고착시킨다. 또한, 봉지 공정 후, 후경화 공정을 하더라도 좋다. 이상의 제조 공정을 하는 것에 의해, 본 실시형태에 따른 반도체 장치를 얻을 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태 6에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 대하여, 도 6a∼도 6c 및 도 7을 참조하면서 설명한다. 도 6a∼도 6c는 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다. 도 7은 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 의해 얻어진 반도체 장치의 개략을 나타내는 단면도이다.
본 실시형태에 따른 반도체 장치는, 상기 실시형태 3에 따른 반도체 장치와 비교하여, 스페이서로서 코아 재료를 채용한 점이 다르다.
우선, 상기 실시형태 5와 마찬가지로 하여, 다이싱테이프(33) 상에 접착 시트(12')를 적층한다. 또한, 접착 시트(12') 상에 반도체 웨이퍼(13')를 적층한다. 또한, 접착 시트 부착 반도체 웨이퍼를 소정의 크기로 되도록 다이싱하여 칩형상으로 하고, 다이싱테이프(33)로부터 접착제가 붙은 칩을 박리한다. 이에 따라, 접착 시트(12)를 구비한 반도체 소자(13)를 얻는다.
한편, 다이싱테이프(33) 위에 접착 시트(41)를 형성하고, 해당 접착 시트(41) 상에 코아 재료(42)를 붙인다. 또한, 소정의 사이즈로 되도록 다이싱하여 칩형상으로 하고, 다이싱테이프(33)로부터 접착제가 붙은 칩을 박리한다. 이에 따라, 접착 시트(41')를 구비한 칩형상의 코아 재료(42')를 얻는다.
다음에, 상기 반도체 소자(13)를, 와이어본드면이 상측으로 되도록, 기판 등(11) 상에 접착 시트(12)를 거쳐서 가고착한다. 또한, 반도체 소자(13) 상에 접착 시트(41')를 거쳐서 코아 재료(42')를 가고착한다. 또한, 코아 재료(42') 상에 접착 시트(12)를 거쳐서 반도체 소자(13)를, 와이어본드면이 상측으로 되도록 가고착한다. 이상의 제조 공정을 하는 것에 의해, 본 실시형태에 따른 반도체 장치를 얻을 수 있다.
다음에, 가열 공정을 하는 일없이, 와이어본딩 공정을 한다. 이에 따라, 반도체 소자(13)에서의 전극 패드와 기판 등(11)에서의 내부 접속용 랜드를 본딩와이어(16)로 전기적으로 접속한다(도 7 참조).
다음에, 봉지 수지에 의해 반도체 소자를 봉지하는 봉지 공정을 하여, 봉지 수지를 경화시키고, 또한, 접착 시트(12, 41')에 의해 기판 등(11)과 반도체 소자(13) 사이, 및 반도체 소자(13)와 코아 재료(42') 사이를 고착시킨다. 또한, 봉지 공정 후, 후경화 공정을 하더라도 좋다. 이상의 제조 공정을 하는 것에 의해, 본 실시형태에 따른 반도체 장치를 얻을 수 있다.
또, 상기 코아 재료로서는 특히 한정되는 것이 아니라, 종래 공지의 것을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 필름(예컨대 폴리이미드 필름, 폴리에스테르 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리에틸렌 나프탈레이트 필름, 폴리카보네이트 필름 등), 유리섬유나 플라스틱제 부직섬유로 강화된 수지 기판, 미러 실리콘 웨이퍼, 실리콘 기판 또는 유리 기판 등을 사용할 수 있다.
(실시형태 7)
본 실시형태 7에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 대하여, 도 8a 및 도 8b를 참조하면서 설명한다. 도 8a 및 도 8b는 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법은, 상기 실시형태 6에 따른 반도체 장치의 제조 방법과 비교하여, 코아 재료의 다이싱 대신에, 블랭킹 등에 의해 칩화한 점이 다르다.
우선, 상기 실시형태 6과 마찬가지로 하여, 접착 시트(12)를 구비한 반도체 소자(13)를 얻는다. 한편, 접착 시트(41) 상에 코아 재료(42)를 붙인다. 또한, 소정의 사이즈로 되도록 블랭킹 등에 의해 칩형상으로 하고, 접착 시트(41')를 구비한 칩형상의 코아 재료(42')를 얻는다.
다음에, 상기 실시형태 6과 마찬가지로 하여, 접착 시트(12, 41')을 거쳐서 코아 재료(42') 및 반도체 소자(13)를 순차적으로 적층하여 가고착한다.
또한, 와이어본딩 공정, 봉지 공정, 필요에 따라 후경화 공정을 하여, 본 실시형태에 따른 반도체 장치를 얻을 수 있다.
(그 밖의 사항)
상기 기판 등 상에 반도체 소자를 3차원 실장하는 경우, 반도체 소자의 회로가 형성되는 면측에는, 버퍼코트막이 형성되어 있다. 당해 버퍼코트막으로서는, 예컨대 질화규소막이나 폴리이미드 수지 등의 내열 수지로 이루어지는 것을 들 수 있다.
또한, 반도체 소자의 3차원 실장시에, 각 단에서 사용되는 접착 시트는 동일조성으로 이루어지는 것에 한정되는 것이 아니라, 제조 조건이나 용도 등에 따라 적절히 변경 가능하다.
또한, 상기 실시형태에서 설명한 적층 방법은 예시적으로 말한 것으로서, 필요에 따라 적절히 변경이 가능하다. 예컨대, 상기 실시형태 2에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 있어서는, 2단째 이후의 반도체 소자를 상기 실시형태 3에서 설명한 적층 방법으로 적층하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시형태에서는, 기판 등에 복수의 반도체 소자를 적층시킨 후에, 일괄해서 와이어본딩 공정을 하는 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 반도체 소자를 기판 등의 위에 적층할 때에 와이어본딩 공정을 하는 것도 가능하다.
이하, 실시예에 근거하여, 본 발명의 내용을 구체적으로 설명한다.
(실시예 1)
아크릴산에틸-메틸메타크릴레이트를 주성분으로 하는 아크릴산에스테르계 폴리머(네가미공업(주)제, 파라클론 W-197 CM) 100부에 대하여, 다관능 이소시아네이트계 가교제 3부, 에폭시 수지(재팬에폭시레진(주)제, 에피코트1004) 23부, 페놀 수지(미쓰이화학(주)제, 미렉스 XLC-CC) 6부를 메틸에틸케톤에 용해시켜, 농도 20 중량%의 접착제 조성물의 용액을 조정했다.
이 접착제 조성물의 용액을, 박리 라이너로서 실리콘 이형(離型) 처리한 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(두께 50㎛)으로 이루어지는 이형 처리 필름 상에 도포했다. 또한, 120℃에서 3분간 건조시킨 것에 의해, 두께 25㎛의 본 실시예 1에 따른 접착 시트를 제작했다.
(실시예 2)
본 실시예 2에서는, 실시예 1에서 사용한 아크릴산에스테르계 폴리머 대신에, 부틸아크릴레이트를 주성분으로 한 폴리머(네가미공업(주)제, 파라클론 SN-710)를 이용한 것 이외는, 상기 실시예 1과 마찬가지로 하여, 본 실시예 2에 따른 접착 시트(두께 50㎛)를 제작했다.
(비교예 1)
아크릴산에틸-메틸메타크릴레이트를 주성분으로 하는 아크릴산에스테르계 폴리머(네가미공업(주)제, 파라클론 W-197CM) 100부에 대하여, 에폭시 수지(재팬에폭시레진(주)제, 에피코트 1004) 23부, 페놀 수지(미쓰이화학(주)제, 미렉스 XLC-CC) 6부를 메틸에틸케톤에 용해시켜, 농도 20 중량%의 접착제 조성물의 용액을 조정했다.
이 접착제 조성물의 용액을, 박리 라이너로서 실리콘 이형 처리한 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(두께 50㎛)으로 이루어지는 이형 처리 필름 상에 도포했다. 또한, 120℃에서 3분간 건조시킨 것에 의해, 비교예 1에 따른 접착 시트(두께 25㎛)를 제작했다.
(비교예 2)
본 비교예 2에서는, 상기 비교예 1에서 사용한 아크릴산에스테르계 폴리머 대신에, 부틸아크릴레이트를 주성분으로 한 폴리머(네가미공업(주)제, 파라클론SN-710)를 이용한 것 이외는, 비교예 1과 같이 하여, 비교예 2에 따른 접착 시트(두께 25㎛)를 제작했다.
[전단 접착력 측정]
상기 실시예 및 비교예에서 제작한 접착 시트에 대하여, 기판, 리드 프레임 또는 반도체 소자에 대한 가고착시의 전단 접착력을 이하와 같이 측정했다.
우선, 기판, 리드 프레임 및 반도체 소자에 대하여 각종 시료를 제작했다.
즉, 기판(UniMicron Technology Corporation제, 상품명 TFBGA16×6 (2216-001A01))의 경우에는, 얻어진 접착 시트를 분리기로부터 박리한 후, 2㎜□에 절단한 것을 이용했다. 한편, 알루미늄 증착 웨이퍼를 다이싱하여, 세로 2㎜×가로 2㎜×두께 500㎛의 칩을 제작했다. 이 칩을, 기판에 다이아터치하여 시험편을 제작했다. 다이아터치는, 120℃의 온도하에서 하중(0.25 MPa)을 걸어, 1초간 가열한다고 하는 조건하에서, 다이본더((주)신가와제 SPA-300)를 이용하여 행했다.
또한, 리드 프레임(신코전기 주식회사제, 상품명 CA-F313(MF202))의 경우에도, 상기 기판의 경우와 마찬가지로 하여 시험편을 제작했다.
또한, 반도체 소자의 경우에는, 얻어진 접착 시트를 분리기로부터 박리한 후, 6㎜□에 절단한 것을 이용했다. 리드 프레임(신코전기 주식회사제, 품명 CA-F313(MF202))의 다이 패드에, 평가용 모델 패턴이 형성된 평가용 소자(페닉스 세미컨덕터(주)제, 형식번호: NT-103, 패시베이션층 Si3N4/5000Å 두께)를 세로 6㎜×가로 6㎜×두께 500㎛로 다이싱한 것을 다이아터치했다. 그 후, 상기 접착 시트를 2㎜□에 절단한 것을 이용하여, 알루미늄 증착 웨이퍼로부터 세로 2㎜×가로 2㎜×두께 500㎛로 다이싱한 칩을 상기 평가용 소자 위에 다이아터치하여 시험편을 제작했다. 다이아터치는 기판 및 리드 프레임의 경우와 동일한 조건으로 행했다.
전단 접착력의 측정은, 온도 제어 가능한 열판에 각 시험편을 고정하고, 다이아터치된 반도체 소자를 푸시풀 게이지에 의해 속도 0.1㎜/초의 속도로 수평으로 눌러, 전단 접착력을 측정했다. 측정은, 열판온도가 각각 80, 175, 250℃인 경우에 대하여 행했다. 또한, 측정 장치로서, Mode1-2252(AIKOH 엔지니어링(주)제)를 사용했다. 또, 다이아터치 후에 시료의 가열 공정은 행하지 않는다. 또한, 반도체 소자의 경우에는, 전단 접착력 측정시에는 2㎜□의 알루미늄 증착의 반도체 소자를 푸시풀 게이지로 눌러, 전단 접착력을 측정했다.
그들의 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
Figure pat00001
표 1에 나타내듯이, 실시예 1 및 2에 따른 접착 시트는, 어느 열판온도에서도, 0.2MPa 이상의 전단 접착력을 나타내었다. 그 한편, 비교예 1 및 2에 따른 접착 시트의 전단 접착력은 0MPa였다.
[와이어본딩성]
실시예 및 비교예의 접착 시트를 이용하여, 반도체 소자와 리드 프레임, 기판, 반도체 소자를 이용한 경우의 와이어본딩성을 평가했다.
우선, 기판, 리드 프레임 및 반도체 소자에 대하여 각종 시료를 제작했다.
즉, 기판(UniMicron Technology Corporation제, 상품명 TFBGA16×6 (2216-001A01))의 경우에는, 얻어진 접착 시트를 분리기로부터 박리한 후, 6㎜□에 절단한 것을 이용했다. 한편, 알루미늄 증착 웨이퍼를 다이싱하여, 세로 6㎜×가로 6㎜×두께 100㎛의 칩을 제작했다. 이 칩을, 기판에 다이아터치하여 시험편을 제작했다. 다이아터치는, 120℃의 온도하에서 하중(0.25 MPa)을 걸어, 1초간 가열한다고 하는 조건하에서, 다이본더((주)신가와제 SPA-300)를 이용하여 행했다.
또한, 리드 프레임(신코전기 주식회사제, 상품명 CA-F313(MF202))의 경우에는, 접착 시트를 분리기로부터 박리한 후, 7.5㎜□에 절단한 것을 이용했다. 한편, 알루미늄 증착 웨이퍼를 다이싱하고, 세로 7.5㎜×가로 7.5㎜×두께 100㎛의 칩을 제작했다. 이 칩을, 기판에 다이아터치하여 시험편을 제작했다. 다이아터치는 기판의 경우와 동일한 조건으로 행했다.
또한, 반도체 소자의 경우에는, 얻어진 접착 시트를 분리기로부터 박리한 후, 6㎜□에 절단한 것을 이용했다. 리드 프레임(신코전기 주식회사제, 상품명 CA-F313(MF202))의 다이 패드에, 평가용 모델 패턴이 형성된 평가용 소자(페닉스 세미컨덕터(주)제, 형식번호: NT-103, 패시베이션층 Si3N4/5000Å 두께)를 세로 6㎜×가로 6㎜×두께 100㎛로 다이싱한 것을 다이아터치했다. 이 평가용 소자를 제 1 반도체 소자로 한다. 다음에, 상기 접착 시트를 5㎜□에 절단한 것을 이용해서, 알루미늄 증착 웨이퍼로부터 세로 5㎜×가로 5㎜×두께 100㎛로 다이싱한 칩을 상기 평가용 소자 위에 다이아터치하여 시험편을 제작했다. 이 칩을 제 2 반도체 소자로 한다. 또, 각 시료는 각각 20개씩 제작했다.
다음에, 각종 시료에 대하여, 초음파 열압착법에 의해 와이어본드용 금선(직경 25㎛을 본딩했다. 시료 1개당의 와이어본드수는 80점으로 했다. 와이어본딩 조건은, 초음파 출력 시간 10㎳, 초음파 출력 120, 본드하중 980mN, 스테이지 온도는 80℃, 175℃, 250℃로 했다. 또한, 와이어본딩 장치로서는, UTC-300((주)신가와제)을 사용했다. 또한, 와이어본드 성공율의 평가는, 장력 게이지에 의한 풀강도 평가로 5g 이상으로 한 경우를 성공으로 했다. 또, 다이아터치 후에 시료의 가열 공정은 행하지 않는다. 또한, 반도체 소자의 경우에는, 제 2 반도체 소자와 리드 프레임 사이에서 와이어본딩을 실시했다.
그들의 결과를 하기 표 2에 나타낸다.
Figure pat00002
표 2에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 및 2에 따른 접착 시트에 대해서는, 어느 열판온도에 있어서도 성공률 100%였다. 그 한편, 비교예 1 및 2에 따른 접착 시트에 대해서는 0%였다. 실시예 1 및 2에 따른 접착 시트에 대한 성공률이 100%인 것은, 각각 충분한 전단 접착력을 갖고 있었던 것에 의해 칩어긋남이 발생하지 않았기 때문이다.
발명의 상세한 설명의 항에 있어서 이루어진 구체적인 실시형태 또는 실시예는, 어디까지나, 본 발명의 기술내용을 밝히는 것으로서, 그와 같은 구체예에만 한정하여 협의(狹義)로 해석되어야 할 것이 아니라, 본 발명의 정신과 다음에 기재하는 특허청구 사항의 범위 내에서 변경하여 실시할 수 있는 것이다.
11 : 기판 등 12, 31, 41 : 접착 시트
13, 32 : 반도체 소자 14, 16 : 본딩와이어
15 : 봉지 수지 21 : 스페이서
33 : 다이싱 테이프

Claims (2)

  1. 반도체 소자를 피착체 상에 접착 시트를 개재시켜 가고착하는 가고착 공정과, 가열 공정을 거치지 않고, 와이어본딩을 하는 와이어본딩 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법에서 사용하는 접착 시트로서,
    상기 접착 시트의 피착체에 대한 가고착시의 전단 접착력은 80~250℃의 온도 범위 내에서 0.2~10㎫인 것
    을 특징으로 하는 접착 시트.
  2. 반도체 소자를 피착체 상에 접착 시트를 개재시켜 가고착하는 가고착 공정과,
    가열 공정을 거치지 않고, 와이어본딩을 하는 와이어본딩 공정
    을 갖되,
    상기 접착 시트로서, 피착체에 대한 가고착시의 전단 접착력은 80~250℃의 온도 범위 내에서 0.2~10㎫인 것을 사용하는 반도체 장치의 제조 방법에 의해 얻어지는
    반도체 장치.
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