KR20130064043A - 반도체 칩 접합용 접착 재료, 반도체 칩 접합용 접착 필름, 반도체 장치의 제조 방법, 및 반도체 장치 - Google Patents

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semiconductor
adhesive material
adhesive
semiconductor device
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고헤이 다케다
히데아키 이시자와
지즈루 김
무네히로 하타이
요시오 니시무라
히사토시 오카야마
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세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 필렛 형상을 볼록 형상이 되지 않도록 제어하여, 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제조할 수 있는 반도체 칩 접합용 접착 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은, 점탄성 측정 장치로 측정한 25 ℃ 전단 탄성률 Gr 이 1 × 106 Pa 이상, 레오미터로 측정한 땜납 융점까지의 최저 복소 점도 η*min 가 5 × 101 Pa·s 이하이며, 온도 140 ℃, 변형량 1 rad, 주파수 1 ㎐ 에서 측정한 복소 점도 η* (1 ㎐) 가 온도 140 ℃, 변형량 1 rad, 주파수 10 ㎐ 에서 측정한 복소 점도 η* (10 ㎐) 의 0.5 ∼ 4.5 배인 반도체 칩 접합용 접착 재료.

Description

반도체 칩 접합용 접착 재료, 반도체 칩 접합용 접착 필름, 반도체 장치의 제조 방법, 및 반도체 장치{ATTACHMENT MATERIAL FOR SEMICONDUCTOR CHIP BONDING, ATTACHMENT FILM FOR SEMICONDUCTOR CHIP BONDING, SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD, AND SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은, 필렛 형상을 볼록 형상이 되지 않도록 제어하여, 신뢰성 높은 반도체 장치를 제조할 수 있는 반도체 칩 접합용 접착 재료에 관한 것이다. 또, 본 발명은, 그 반도체 칩 접합용 접착 재료로 이루어지는 반도체 칩 접합용 접착 필름, 그 반도체 칩 접합용 접착 재료 또는 그 반도체 칩 접합용 접착 필름을 사용한 반도체 장치의 제조 방법, 및 그 반도체 장치의 제조 방법에 의해 얻어지는 반도체 장치에 관한 것이다.
최근, 점점 진전하는 반도체 장치의 소형화, 고집적화에 대응하기 위해서, 땜납 등으로 이루어지는 접속 단자 (범프) 를 갖는 반도체 칩을 사용한 플립 칩 실장이 다용되고 있다.
플립 칩 실장에 있어서는, 일반적으로 복수의 범프를 갖는 반도체 칩을, 범프를 개재하여 다른 반도체 칩 또는 기판에 접속한 후, 언더 필을 충전하는 방법이 이용되고 있다. 이러한 언더 필을 충전하는 방법에 있어서는, 언더 필의 경화 수축시, 또는 리플로우 시험 혹은 냉열 사이클 시험시, 예를 들어 반도체 칩과 기판 사이의 선팽창 계수의 차 등에서 기인하여, 언더 필의 계면 등에 응력이 집중하여 크랙이 발생하는 경우가 있다.
그래서, 크랙의 발생을 억제하기 위해서, 예를 들어 특허문헌 1 에는, 반도체 소자와, 그 반도체 소자를 탑재하는 기판과, 상기 반도체 소자에 형성된 회로 형성면을 봉지하는 봉지 수지를 구비하는 반도체 장치에 있어서, 반도체 소자의 외주 측면을 덮는 측면 피복부를 형성하는 것이 기재되어 있다. 이와 같은 반도체 소자의 외주 측면을 덮는 측면 피복부는, 일반적으로 필렛이라고 불리고 있다.
또한, 특허문헌 1 에 기재된 반도체 장치에 있어서는, 크랙의 발생을 보다 확실하게 억제하기 위해서, 측면 피복부의 회로 형성면으로부터의 높이를 소정 범위로 하는 것이 제안되어 있다.
또, 특허문헌 2 에는, 회로 기판과 반도체 칩 사이에 봉지 수지가 주입됨과 함께, 반도체 칩의 외주 측부에 봉지 수지가 부여되어 필렛부가 형성되어 이루어지는 특정한 플립 칩 반도체 패키지가 기재되어 있다. 특허문헌 2 에 기재된 플립 칩 반도체 패키지에 있어서, 필렛부는, 표면이 반도체 칩의 외주 측부의 상측 가장자리로부터 기판을 향하여 외방으로 연장되는 경사면을 이루는 구조를 가지고 있다.
또한, 특허문헌 2 에는, 경사면과 반도체 칩의 외주 측부가 이루는 경사각이 반도체 칩의 외주 측부의 상측 가장자리 근방에 있어서 50 도 이하임으로써, 응력 집중에 의한 크랙의 발생이 억제 혹은 저감되어 반도체 칩 파손이 억제되는 것이 기재되어 있다.
그러나, 종래의 방법에서는, 필렛을 형성하는 공정이 번잡하거나, 필렛의 형성에 의해서도 크랙의 발생이 충분히 억제되지 않거나 하는 것이 문제였다.
한편 최근, 반도체 칩의 소형화가 진행됨과 함께 범프간의 피치도 더욱 더 좁아지고 있고, 또 이들에 수반되어 반도체 칩끼리 또는 반도체 칩과 기판 사이의 갭도 더욱 더 좁아지고 있기 때문에, 언더 필이 충전되지 않거나, 또는 충전에 장시간을 필요로 하거나, 충전시에 공기가 말려 들어가기 쉬워 보이드가 발생하기 쉽거나 하는 것도 문제이다.
그래서, 예를 들어 접착제 또는 접착 필름에 의해 복수의 범프를 갖는 웨이퍼 상의 범프가 형성된 면에 접착제층을 형성한 후, 웨이퍼를 접착제층째 다이싱하여 각각의 반도체 칩으로 하고, 이것을 범프를 개재하여 다른 반도체 칩 또는 기판에 본딩하는 선 (先) 도포형의 실장 방법이 제안되어 있으며, 이러한 선도포형의 실장 방법에도 적용할 수 있고, 또한 크랙의 발생을 충분히 억제할 수 있는 새로운 접착제 또는 접착 필름이 요구되고 있다.
일본 공개특허공보 2000-40775호 국제 공개 제08/018557호 팜플렛
본 발명은, 필렛 형상을 볼록 형상이 되지 않도록 제어하여, 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제조할 수 있는 반도체 칩 접합용 접착 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명은, 그 반도체 칩 접합용 접착 재료로 이루어지는 반도체 칩 접합용 접착 필름, 그 반도체 칩 접합용 접착 재료 또는 그 반도체 칩 접합용 접착 필름을 사용한 반도체 장치의 제조 방법, 및 그 반도체 장치의 제조 방법에 의해 얻어지는 반도체 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 점탄성 측정 장치로 측정한 25 ℃ 전단 탄성률 Gr 이 1 × 106 Pa 이상, 레오미터로 측정한 땜납 융점까지의 최저 복소 점도 η*min 가 5 × 101 Pa·s 이하이며, 온도 140 ℃, 변형량 1 rad, 주파수 1 ㎐ 에서 측정한 복소 점도 η* (1 ㎐) 가 온도 140 ℃, 변형량 1 rad, 주파수 10 ㎐ 에서 측정한 복소 점도 η* (10 ㎐) 의 0.5 ∼ 4.5 배인 반도체 칩 접합용 접착 재료이다.
이하, 본 발명을 상세히 서술한다.
통상, 접착제 또는 접착 필름을 이용하여, 미리 접착제층이 형성된 반도체 칩을 다른 반도체 칩 또는 기판에 본딩할 때, 필렛을 형성하고자 하면, 그 필렛의 단면도 형상은 도 2 에 나타내는 바와 같은 볼록 형상이 되기 쉽다. 그리고, 볼록 형상의 필렛에 있어서는, 반도체 칩의 측벽과 필렛이 이루는 각도가 70°이상이 되기 쉽다. 본 발명자들은, 이와 같은 볼록 형상의 필렛에 있어서는, 볼록부에 응력이 집중하여 반도체 칩의 박리 또는 균열이 발생하기 쉽고, 한편, 도 1 에 나타내는 바와 같은 비볼록 형상의 필렛을 형성함으로써, 응력의 집중을 억제하여 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제조할 수 있음을 알아냈다.
즉, 본 발명자들은, 반도체 칩 접합용 접착 재료의 25 ℃ 전단 탄성률 및 점도 특성을 소정 범위로 함으로써 비볼록 형상의 필렛을 형성할 수 있고, 이로써 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제조할 수 있음을 알아내고, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
본 명세서 중, 볼록 형상의 필렛이란, 필렛의 단면을 관찰한 경우에, 단부 (端部) 에 도 2 에 나타내는 바와 같은 역 U 자상의 부풀어오름부를 갖는 필렛을 의미한다. 한편, 비볼록 형상의 필렛이란, 필렛의 단면을 관찰한 경우에, 단부에 도 2 에 나타내는 바와 같은 역 U 자상의 부풀어오름부를 갖지 않는 필렛을 의미한다.
또한, 도 1 및 도 2 는, 반도체 칩 접합용 접착 재료 (3) 를 이용하고, 범프 (4) 를 개재하여 기판 (1) 상에 반도체 칩 (2) 을 본딩한 상태의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 1 은 비볼록 형상의 필렛을 형성한 상태를 나타내고, 도 2 는 볼록 형상의 필렛을 형성한 상태를 나타낸다.
상기 비볼록 형상은, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 반도체 칩의 측벽과 필렛이 이루는 각도 θ 가 70°미만인 것이 바람직하다.
본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료는, 점탄성 측정 장치로 측정한 25 ℃ 전단 탄성률 Gr 의 하한이 1 × 106 Pa 이다. 상기 점탄성 측정 장치로 측정한 25 ℃ 전단 탄성률 Gr 이 1 × 106 Pa 미만이면, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 재료에는 택이 생기기 쉬워, 예를 들어 다이싱시에 반도체 칩 접합용 접착 재료에 절삭 부스러기가 부착되는 등의 문제가 생긴다.
상기 점탄성 측정 장치로 측정한 25 ℃ 전단 탄성률 Gr 의 바람직한 하한은 3 × 106 Pa, 보다 바람직한 하한은 5 × 106 Pa 이다.
상기 점탄성 측정 장치로 측정한 25 ℃ 전단 탄성률 Gr 의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 바람직한 상한은 1 × 108 Pa 이다. 상기 점탄성 측정 장치로 측정한 25 ℃ 전단 탄성률 Gr 이 1 × 108 Pa 를 초과하면, 다이싱시에 반도체 칩 접합용 접착 재료의 일부가 벗겨져 날리는 경우가 있다.
상기 점탄성 측정 장치로 측정한 25 ℃ 전단 탄성률 Gr 의 보다 바람직한 상한은 5 × 107 Pa 이다.
본 명세서 중, 점탄성 측정 장치로 측정한 25 ℃ 전단 탄성률 Gr 이란, 본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료를 필름상으로 하여 측정한 값을 의미한다. 상기 점탄성 측정 장치로 25 ℃ 전단 탄성률 Gr 을 측정하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 동적 점탄성 측정 장치 DVA-200 (아이티 계측기사 제조) 등의 점탄성 측정 장치를 이용하여, 두께 600 ㎛, 폭 6 ㎜, 길이 10 ㎜ 의 필름을 전단 측정하는 방법 등을 들 수 있다.
본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료는, 레오미터로 측정한 땜납 융점까지의 최저 복소 점도 η*min 의 상한이 5 × 101 Pa·s 이다. 상기 레오미터로 측정한 땜납 융점까지의 최저 복소 점도 η*min 가 5 × 101 Pa·s 를 초과하면, 본딩시에 반도체 칩 접합용 접착 재료에 의해 땜납이 떼밀리기 쉬워져 안정적인 도통이 얻어지지 않는다.
상기 레오미터로 측정한 땜납 융점까지의 최저 복소 점도 η*min 의 바람직한 상한은 4.5 × 101 Pa·s, 보다 바람직한 상한은 4 × 101 Pa·s, 더욱 바람직한 상한은 3.0 × 101 Pa·s 이다.
상기 레오미터로 측정한 땜납 융점까지의 최저 복소 점도 η*min 의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 바람직한 하한은 5 × 10-1 Pa·s 이다. 상기 레오미터로 측정한 땜납 융점까지의 최저 복소 점도 η*min 가 5 × 10-1 Pa·s 미만이면, 본딩시에 물려 들어간 보이드가 접착제층에 남는 경우가 있다.
상기 레오미터로 측정한 땜납 융점까지의 최저 복소 점도 η*min 의 보다 바람직한 하한은 1 Pa·s 이다.
본 명세서 중, 레오미터로 측정한 땜납 융점까지의 최저 복소 점도 η*min 란, 본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료를 필름상으로 하여 측정한 값을 의미한다. 상기 레오미터로 땜납 융점까지의 최저 복소 점도 η*min 를 측정하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 STRESSTECH (REOLOGICA 사 제조) 등의 통상적인 레오미터를 이용하여, 샘플 두께 600 ㎛, 변형 제어 (1 rad), 주파수 10 ㎐, 승온 속도 20 ℃/min, 측정 온도 범위 60 ℃ 에서 300 ℃ 까지 측정을 실시하는 방법 등을 들 수 있다. 또한, 상기 땜납 융점은, 예를 들어 230 ∼ 320 ℃ 의 범위의 온도이다.
본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료는, 온도 140 ℃, 변형량 1 rad, 주파수 1 ㎐ 에서 측정한 복소 점도 η* (1 ㎐) 가 온도 140 ℃, 변형량 1 rad, 주파수 10 ㎐ 에서 측정한 복소 점도 η* (10 ㎐) 의 0.5 ∼ 4.5 배이다. 이와 같은 복소 점도의 비를 가짐으로써, 본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료는, 본딩시의 가열로 자중에 의해 비볼록 형상의 필렛을 형성할 수 있어, 얻어지는 반도체 장치의 신뢰성을 높일 수 있으며, 또 다이싱 등의 다른 공정에 적용되어도 문제를 야기시키는 경우가 없다.
상기 복소 점도 η* (1 ㎐) 가 상기 복소 점도 η* (10 ㎐) 의 0.5 배 미만이면, 본딩시에 반도체 칩 접합용 접착 재료의 유동성이 낮아져, 예를 들어 범프의 접촉이 방해받는 등의 문제가 생긴다. 상기 복소 점도 η* (1 ㎐) 가 상기 복소 점도 η* (10 ㎐) 의 4.5 배를 초과하면, 비볼록 형상의 필렛을 형성할 수 없고, 반도체 칩의 측벽과 필렛이 이루는 각도가 70°이상이 되면, 볼록부에 응력이 집중하여, 얻어지는 반도체 장치의 신뢰성이 저하된다.
본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료는, 상기 복소 점도 η* (1 ㎐) 가 상기 복소 점도 η* (10 ㎐) 의 0.7 배 이상인 것이 바람직하고, 0.9 배 이상인 것이 보다 바람직하고, 1.0 배 이상인 것이 더욱 바람직하고, 또 4.3 배 이하인 것이 바람직하고, 4.0 배 이하인 것이 보다 바람직하다.
본 명세서 중, 복소 점도 η* (1 ㎐) 및 상기 복소 점도 η* (10 ㎐) 란, 본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료를 필름상으로 하여 측정한 값을 의미한다. 상기 복소 점도 η* (1 ㎐) 및 상기 복소 점도 η* (10 ㎐) 를 측정하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 STRESSTECH (REOLOGICA 사 제조) 등의 통상적인 점도 측정 장치를 이용하여, 샘플 두께 600 ㎛, 변형 제어 (1 rad), 주파수 1 ㎐ 또는 10 ㎐, 온도 140 ℃ 에서 측정을 실시하는 방법 등을 들 수 있다.
본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료에 있어서, 상기 서술한 범위의 전단 탄성률 및 점도 특성을 달성하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 에폭시 화합물, 그 에폭시 화합물과 반응 가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물 (이하, 간단히 반응 가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물이라고도 한다), 및 필요에 따라 다른 첨가 성분을 적절히 배합함으로써, 전단 탄성률 및 점도 특성을 조정하는 방법이 바람직하다.
그 중에서도, 에폭시 화합물의 종류 및 배합량, 그리고 반응 가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물의 분자량 및 배합량을 제어함으로써, 반도체 칩 접합용 접착 재료에 있어서의 각 성분의 상호 작용 또는 분자 사슬의 얽힘을 최대한으로 저감시키는 것이 바람직하다. 또, 무기 충전재 등의 비용해성 성분을 첨가하는 경우에는, 에폭시 화합물 등에 대한 친화성을 높이거나, 무기 충전재의 입자경 및 배합량을 제어하거나 함으로써, 반도체 칩 접합용 접착 재료에 있어서의 응집 등의 네트워크 구조의 형성을 억제하는 것이 바람직하다.
상기 에폭시 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 연화점이 150 ℃ 이하인 에폭시 수지, 상온에서 액체 또는 결정성 고체인 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이러한 에폭시 화합물은, 단독으로 이용되어도 되고, 2 종 이상이 병용되어도 된다.
상기 연화점이 150 ℃ 이하인 에폭시 수지로서 예를 들어, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 비스페놀 A 노볼락 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐 페놀 노볼락 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 디시클로펜타디엔 페놀 노볼락형 에폭시 수지가 바람직하다.
상기 상온에서 액체 또는 결정성 고체인 에폭시 수지로서 예를 들어, 비스페놀 A 형, 비스페놀 F 형, 비스페놀 AD 형, 비스페놀 S 형 등의 비스페놀형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 레조르시놀형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 안트라센형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 플루오렌형 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 안트라센형 에폭시 수지가 바람직하다.
상기 반응 가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물을 함유함으로써, 본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료의 경화물은 인성 (靭性) 을 지녀 우수한 내충격성을 발현할 수 있다.
상기 반응 가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 아미노기, 우레탄기, 이미드기, 수산기, 카르복실기, 에폭시기 등을 갖는 고분자 화합물 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 에폭시기를 갖는 고분자 화합물이 바람직하다.
상기 에폭시기를 갖는 고분자 화합물을 함유함으로써, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 재료의 경화물은 우수한 인성을 발현한다. 즉, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 재료의 경화물은, 상기 에폭시 화합물에서 유래하는 우수한 기계적 강도, 내열성 및 내습성과, 상기 에폭시기를 갖는 고분자 화합물에서 유래하는 우수한 인성을 겸비함으로써, 높은 접합 신뢰성 및 접속 신뢰성을 발현할 수 있다.
상기 에폭시기를 갖는 고분자 화합물은, 말단 및/또는 측사슬 (팬던트 위치) 에 에폭시기를 갖는 고분자 화합물이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 에폭시기 함유 아크릴 고무, 에폭시기 함유 부타디엔 고무, 비스페놀형 고분자량 에폭시 수지, 에폭시기 함유 페녹시 수지, 에폭시기 함유 아크릴 수지, 에폭시기 함유 우레탄 수지, 에폭시기 함유 폴리에스테르 수지 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 에폭시기를 많이 함유하고, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 재료의 경화물이 우수한 기계적 강도, 내열성, 인성 등을 발현할 수 있는 점에서, 에폭시기 함유 아크릴 수지가 바람직하다. 이들 에폭시기를 갖는 고분자 화합물은, 단독으로 이용되어도 되고, 2 종 이상이 병용되어도 된다.
상기 에폭시기를 갖는 고분자 화합물, 특히 에폭시기 함유 아크릴 수지를 사용하는 경우, 그 에폭시기를 갖는 고분자 화합물의 중량 평균 분자량의 바람직한 상한은 20 만, 바람직한 하한은 1 만이다. 상기 중량 평균 분자량이 1 만 미만이면, 반도체 칩 접합용 접착 재료를 이용하여 필름을 제조할 때의 조막성 (造膜性) 이 불충분해져, 필름으로서 형상을 유지할 수 없는 경우가 있다. 상기 중량 평균 분자량이 20 만을 초과하면, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 재료에 있어서, 상기 서술한 범위의 전단 탄성률 및 복소 점도의 비를 달성할 수 없는 경우가 있다.
또, 상기 중량 평균 분자량이 1 만 미만이면, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 재료에는 저분자량 화합물이 많이 존재하기 때문에, 본딩시에 보이드가 발생하기 쉬워지는 경우가 있다.
상기 에폭시기를 갖는 고분자 화합물의 중량 평균 분자량의 보다 바람직한 상한은 15 만, 더욱 바람직한 상한은 10 만, 더욱 더 바람직한 상한은 5 만, 특히 바람직한 상한은 2 만이다.
상기 에폭시기를 갖는 고분자 화합물은, 단독으로 이용되어도 되고, 상이한 중량 평균 분자량을 갖는 2 종 이상이 병용되어도 된다. 예를 들어, 중량 평균 분자량이 5 만 이하인 고분자 화합물과, 중량 평균 분자량이 5 만을 초과하는 고분자 화합물이 병용되어도 된다. 이와 같은 경우, 상기 중량 평균 분자량이 5 만을 초과하는 고분자 화합물의 함유량은, 상기 에폭시 화합물과 상기 반응 가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물의 합계 100 중량부에서 차지하는 바람직한 상한이 20 중량부이다. 상기 중량 평균 분자량이 5 만을 초과하는 고분자 화합물의 함유량이 20 중량부를 초과하면, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 재료에 있어서, 상기 서술한 최저 복소 점도 및 복소 점도의 비가 지나치게 커지는 경우가 있다.
상기 에폭시기를 갖는 고분자 화합물, 특히 에폭시기 함유 아크릴 수지를 사용하는 경우, 그 에폭시기를 갖는 고분자 화합물의 에폭시 당량의 바람직한 하한은 200, 바람직한 상한은 1000 이다. 상기 에폭시 당량이 200 미만이면, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 재료의 경화물이 딱딱하여 부서지기 쉬워지는 경우가 있다. 상기 에폭시 당량이 1000 을 초과하면, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 재료의 경화물의 기계적 강도, 내열성 등이 불충분해지는 경우가 있다.
상기 반응 가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 상기 에폭시 화합물 100 중량부에 대한 바람직한 하한이 1 중량부, 바람직한 상한이 500 중량부이다. 상기 반응 가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물의 함유량이 1 중량부 미만이면, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 재료의 경화물은, 열에 의한 변형이 발생할 때, 인성이 불충분해져 접합 신뢰성이 떨어지는 경우가 있다. 상기 반응 가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물의 함유량이 500 중량부를 초과하면, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 재료에 있어서, 상기 서술한 복소 점도의 비가 지나치게 커지는 경우가 있고, 또 경화물의 내열성이 저하되는 경우가 있다.
상기 반응 가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물의 함유량은, 상기 서술한 범위의 복소 점도의 비를 달성하는 관점에서, 상기 에폭시 화합물 100 중량부에 대한 보다 바람직한 상한이 400 중량부이다.
본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료는, 경화제를 함유하는 것이 바람직하다.
상기 경화제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 아민계 경화제, 산 무수물 경화제, 페놀계 경화제 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 산 무수물 경화제가 바람직하다.
상기 산 무수물 경화제는 특별히 한정되지 않지만, 2 관능의 산 무수물 경화제가 바람직하다. 상기 2 관능의 산 무수물 경화제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 프탈산 유도체의 무수물, 무수 말레산 등을 들 수 있다.
또, 상기 경화제로서 3 관능 이상의 산 무수물 경화제 입자를 사용해도 된다. 상기 3 관능 이상의 산 무수물 경화제 입자는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 무수 트리멜리트산 등의 3 관능의 산 무수물로 이루어지는 입자, 무수 피로멜리트산, 무수 벤조페논테트라카르복실산, 메틸시클로헥센테트라카르복실산 무수물, 폴리아젤라인산 무수물 등의 4 관능 이상의 산 무수물로 이루어지는 입자 등을 들 수 있다.
상기 3 관능 이상의 산 무수물 경화제 입자의 평균 입자경은 특별히 한정되지 않지만, 바람직한 하한이 0.1 ㎛, 바람직한 상한이 5 ㎛ 이다. 상기 3 관능 이상의 산 무수물 경화제 입자의 평균 입자경이 0.1 ㎛ 미만이면, 경화제 입자의 응집이 생기고, 반도체 칩 접합용 접착 재료가 증점되어 볼록 형상의 필렛을 형성할 수 없는 경우가 있다. 상기 3 관능 이상의 산 무수물 경화제 입자의 평균 입자경이 5 ㎛ 를 초과하면, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 재료에 있어서, 경화시에 경화제 입자를 충분히 확산시킬 수 없어 경화 불량이 되는 경우가 있다.
본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료가 상기 경화제를 함유하는 경우, 상기 경화제의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 상기 에폭시 화합물과 상기 반응 가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물의 합계 100 중량부에 대한 바람직한 하한이 5 중량부, 바람직한 상한이 150 중량부이다. 상기 경화제의 함유량이 5 중량부 미만이면, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 재료가 충분히 경화되지 않는 경우가 있다. 상기 경화제의 함유량이 150 중량부를 초과하면, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 재료의 접속 신뢰성이 저하되는 경우가 있다.
상기 경화제의 함유량은, 상기 에폭시 화합물과 상기 반응 가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물의 합계 100 중량부에 대한 보다 바람직한 하한이 10 중량부, 보다 바람직한 상한이 140 중량부이다.
또, 상기 경화제가, 상기 2 관능의 산 무수물 경화제와 상기 3 관능 이상의 산 무수물 경화제 입자를 함유하는 경우, 이들 배합비는 특별히 한정되지 않지만, 상기 3 관능 이상의 산 무수물 경화제 입자의 함유량 (중량) 을 상기 2 관능의 산 무수물 경화제의 함유량 (중량) 으로 나눈 값 [= (3 관능 이상의 산 무수물 경화제 입자의 함유량)/(2 관능의 산 무수물 경화제의 함유량)] 의 바람직한 하한이 0.1, 바람직한 상한이 10 이다. 상기 값이 0.1 미만이면, 상기 3 관능 이상의 산 무수물 경화제 입자를 첨가하는 효과가 충분히 얻어지지 않는 경우가 있다. 상기 값이 10 을 초과하면, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 재료의 경화물이 부서지기 쉬워, 충분한 접착 신뢰성이 얻어지지 않는 경우가 있다. 상기 값의 보다 바람직한 하한은 0.2, 보다 바람직한 상한은 8 이다.
본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료는, 경화 촉진제를 함유해도 된다.
상기 경화 촉진제는 특별히 한정되지 않지만, 이미다졸 화합물이 바람직하다. 상기 이미다졸 화합물은 상기 에폭시 화합물과의 반응성이 높기 때문에, 상기 이미다졸 화합물을 함유함으로써, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 재료는 속경화성이 향상된다.
상기 이미다졸 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 이미다졸의 1 위치를 시아노에틸기로 보호한 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸, 이소시아누르산으로 염기성을 보호한 이미다졸 화합물 (상품명 「2MA-OK」, 시코쿠 화성 공업사 제조), 2,4-디아미노-6-[2＇-메틸이미다졸릴-(1＇)]-에틸-s-트리아진 (상품명 「2MZ-A」, 시코쿠 화성 공업사 제조), 2-페닐-4-메틸-5-하이드록시메틸이미다졸 (상품명 「2P4MHZ」, 시코쿠 화성 공업사 제조), 후지큐어 7000 (후지 화성 공업) 등을 들 수 있다. 이들 이미다졸 화합물은, 단독으로 이용되어도 되고, 2 종 이상이 병용되어도 된다.
본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료가 상기 경화 촉진제를 함유하는 경우, 상기 경화 촉진제의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 상기 에폭시 화합물과 상기 반응 가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물의 합계 100 중량부에 대한 바람직한 하한이 0.3 중량부, 바람직한 상한이 8 중량부이다. 상기 경화 촉진제의 함유량이 0.3 중량부 미만이면, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 재료가 충분히 경화되지 않는 경우가 있다. 상기 경화 촉진제의 함유량이 8 중량부를 초과하면, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 재료에 있어서, 미반응의 경화 촉진제가 접착 계면으로 스며 나옴으로써 접합 신뢰성이 저하되는 경우가 있다.
본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료는, 무기 충전재를 함유해도 된다.
상기 무기 충전재를 함유함으로써, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 재료의 경화물의 선팽창률을 저하시킬 수 있고, 접합된 반도체 칩에 대한 응력의 발생 및 땜납 등의 도통 부분의 크랙 발생을 양호하게 방지할 수 있다.
상기 무기 충전재는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 흄드 실리카, 콜로이달 실리카 등의 실리카, 알루미나, 질화 알루미늄, 질화 붕소, 질화 규소, 유리 파우더, 유리 프릿 등을 들 수 있다.
상기 무기 충전재는, 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소 함유기를 표면에 갖는 것이 바람직하다.
상기 무기 충전재가 상기 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소 함유기를 표면에 가짐으로써, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 재료에 있어서, 상기 무기 충전재의 배합량이 증가해도 최저 복소 점도의 상승을 저감시킬 수 있다. 또, 상기 서술한 범위의 복소 점도의 비를 달성하는 것도 용이해진다. 또한, 반도체 칩 접합용 접착 재료에 상기 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소 함유기를 표면에 갖는 무기 충전재를 배합함으로써, 얻어지는 반도체 장치의 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소 함유기를 표면에 갖지 않는 무기 충전재라도, 배합량을 조정하거나 다른 성분과의 배합비를 조정하거나 함으로써 상기 서술한 범위의 최저 복소 점도 및 복소 점도의 비를 달성할 수 있으면 사용할 수 있다.
상기 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소 함유기는 특별히 한정되지 않지만, 헥실기, 메틸기, 페닐기 등이 바람직하다. 상기 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소 함유기는, 예를 들어 상기 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소 함유기를 골격 중에 갖는 실란 커플링제 등의 커플링제를 이용하여, 상기 무기 충전재에 표면 처리를 실시함으로써 도입할 수 있다.
상기 무기 충전재로서 입자상의 무기 충전재를 사용하는 경우, 평균 입자경의 바람직한 하한은 1 ㎚, 바람직한 상한은 5 ㎛ 이다. 상기 입자상의 무기 충전재의 평균 입자경이 1 ㎚ 미만이면, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 재료에 있어서 상기 무기 충전재의 응집이 생기기 쉽고, 상기 서술한 범위의 복소 점도의 비를 달성할 수 없어, 볼록 형상의 필렛을 형성하기 쉬운 반도체 칩 접합용 접착 재료가 얻어지는 경우가 있다. 상기 입자상의 무기 충전재의 평균 입자경이 5 ㎛ 를 초과하면, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 재료를 이용하여 압접합할 때에, 전극간에 상기 무기 충전재가 물려 들어가는 경우가 있다.
상기 입자상의 무기 충전재의 평균 입자경의 보다 바람직한 하한은 5 ㎚, 보다 바람직한 상한은 3 ㎛ 이며, 특히 바람직한 하한은 10 ㎚, 특히 바람직한 상한은 1 ㎛ 이다.
본 명세서 중, 평균 입자경이란, 레이저 회절/산란식 입자경 분포 측정 장치로 측정되는 ％적산 직경이 50 ％ 인 입자경을 의미한다.
본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료가 상기 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소 함유기를 표면에 갖는 무기 충전재를 함유하는 경우, 상기 무기 충전재의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 상기 에폭시 화합물과 상기 반응 가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물의 합계 100 중량부에 대한 바람직한 하한은 5 중량부, 바람직한 상한은 500 중량부이다. 상기 무기 충전재의 함유량이 5 중량부 미만이면, 상기 무기 충전재를 첨가하는 효과를 거의 얻을 수 없는 경우가 있다. 상기 무기 충전재의 함유량이 500 중량부를 초과하면, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 재료의 경화물의 선팽창률은 저하되기는 하지만, 동시에 전단 탄성률이 상승하여 비볼록 형상의 필렛을 형성할 수 없는 경우가 있다. 이로써, 접합된 반도체 칩에 대한 응력 및 땜납 등의 도통 부분의 크랙이 발생하기 쉬워지는 경우가 있다.
상기 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소 함유기를 표면에 갖는 무기 충전재의 함유량은, 상기 에폭시 화합물과 상기 반응 가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물의 합계 100 중량부에 대한 보다 바람직한 하한은 10 중량부, 보다 바람직한 상한은 400 중량부, 더욱 바람직한 하한은 15 중량부, 더욱 바람직한 상한은 300 중량부이다.
또, 본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료가 상기 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소 함유기를 표면에 갖지 않는 무기 충전재를 함유하는 경우, 상기 무기 충전재의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 상기 에폭시 화합물과 상기 반응 가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물의 합계 100 중량부에 대한 바람직한 하한은 5 중량부, 바람직한 상한은 200 중량부이다.
또, 본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료가 상기 평균 입자경이 10 ㎚ 이하인 무기 충전재를 함유하는 경우, 상기 무기 충전재의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 표면 처리의 유무에 관계없이, 상기 에폭시 화합물과 상기 반응 가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물의 합계 100 중량부에 대하여 50 중량부 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료는, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내에서 희석제를 함유해도 된다.
상기 희석제는 특별히 한정되지 않지만, 반도체 칩 접합용 접착 재료의 가열 경화시에 경화물에 도입되는 반응성 희석제가 바람직하다. 그 중에서도, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 재료의 접착 신뢰성을 악화시키지 않기 위해서, 1 분자 중에 2 이상의 관능기를 갖는 반응성 희석제가 보다 바람직하다.
상기 1 분자 중에 2 이상의 관능기를 갖는 반응성 희석제로서, 예를 들어, 지방족형 에폭시, 에틸렌옥사이드 변성 에폭시, 프로필렌옥사이드 변성 에폭시, 시클로헥산형 에폭시, 디시클로펜타디엔형 에폭시, 페놀형 에폭시 등을 들 수 있다.
본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료가 상기 희석제를 함유하는 경우, 상기 희석제의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 상기 에폭시 화합물과 상기 반응 가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물의 합계 100 중량부에 대한 바람직한 하한은 1 중량부, 바람직한 상한은 300 중량부이다. 상기 희석제의 함유량이 1 중량부 미만이면, 상기 희석제를 첨가하는 효과를 거의 얻을 수 없는 경우가 있다. 상기 희석제의 함유량이 300 중량부를 초과하면, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 재료의 경화물이 딱딱하여 부서지기 쉬워지기 때문에, 접착 신뢰성이 떨어지는 경우가 있다.
상기 희석제의 함유량은, 상기 에폭시 화합물과 상기 반응 가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물의 합계 100 중량부에 대한 보다 바람직한 하한이 5 중량부, 보다 바람직한 상한이 200 중량부이다.
본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료는, 필요에 따라 무기 이온 교환체를 함유해도 된다. 상기 무기 이온 교환체 중, 시판품으로서, 예를 들어 IXE 시리즈 (토아 합성사 제조) 등을 들 수 있다. 본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료가 상기 무기 이온 교환체를 함유하는 경우, 상기 무기 이온 교환체의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료 중의 바람직한 하한이 1 중량％, 바람직한 상한이 10 중량％ 이다.
본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료는, 그 외에 필요에 따라, 블리드 방지제, 실란 커플링제, 이미다졸 실란 커플링제 등의 접착성 부여제, 증점제 등의 첨가제를 함유해도 된다.
본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료를 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 상기 에폭시 화합물, 상기 반응 가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물, 상기 경화제, 상기 무기 충전재 등을 소정량 배합하여 혼합하는 방법 등을 들 수 있다.
상기 혼합하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 호모디스퍼, 만능 믹서, 밴버리 믹서, 니더 등을 이용하여 혼합하는 방법 등을 들 수 있다.
본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료의 용도는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 웨이퍼 또는 반도체 칩을 다른 웨이퍼, 다른 반도체 칩 또는 기판에 실장할 때에 사용된다. 그 중에서도, 본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료는 플립 칩 실장에 사용되는 것이 바람직하고, 전극 접합 후에 언더 필을 충전하는 플립 칩 실장보다 웨이퍼, 반도체 칩 또는 기판에 접착제층을 미리 탑재하는 플립 칩 실장에 사용되는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료는, 필렛 형상을 볼록 형상이 되지 않도록 할 수 있기 때문에, 본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료를 사용함으로써 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제조할 수 있다. 본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료를 사용한 반도체 장치의 제조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료에 용제를 첨가하여 조제한 접착제 용액을 웨이퍼에 도포하고, 상기 용제를 건조시켜 필름화하는 방법 등을 들 수 있다. 이와 같은 반도체 장치의 제조 방법도 또한 본 발명 중의 하나이다.
상기 용제로서 예를 들어, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 등의 120 ∼ 250 ℃ 정도의 비점을 갖는 중비점 용제 또는 고비점 용제 등을 들 수 있다. 본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료에 용제를 첨가하여 조제한 접착제 용액을 웨이퍼에 도포하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 스핀 코트, 스크린 인쇄 등을 들 수 있다.
또, 본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료를 사용한 반도체 장치의 제조 방법으로서, 본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료가 용제를 함유하지 않는 경우에는, 예를 들어 본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료를 웨이퍼에 도포하여, B 스테이지화제 또는 노광에 의해 필름화하는 방법 등도 들 수 있다.
본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료로 이루어지는 반도체 칩 접합용 접착 필름도 또한 본 발명 중의 하나이다.
본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 필름의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 바람직한 하한은 2 ㎛, 바람직한 상한은 500 ㎛ 이다. 상기 두께가 2 ㎛ 미만이면, 이물질의 혼입에 의해 평활한 필름이 얻어지지 않는 경우가 있다. 상기 두께가 500 ㎛ 를 초과하면, 얻어지는 반도체 칩 접합용 접착 필름 중에 용제가 잔류하기 쉬워, 압접합시 및 경화시에 기포가 발생하는 경우가 있다.
본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 필름을 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 상기 에폭시 화합물, 상기 반응 가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물, 상기 경화제, 상기 무기 충전재, 용제 등을 소정량 배합하여 혼합하고, 접착제 용액을 조제한 후, 필름화하는 방법 등을 들 수 있다.
상기 혼합하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 호모디스퍼, 만능 믹서, 밴버리 믹서, 니더 등을 이용하여 혼합하는 방법 등을 들 수 있다. 상기 필름화하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 용제로서 메틸에틸케톤 등의 저비점 용제를 이용하고, 다이 코터, 바 코터, 그라비아 코터, 슬릿 코터 등을 사용하여 상기 접착제 용액을 세퍼레이터 상에 도공한 후, 가열 등에 의해 용제를 건조시키는 방법 등을 들 수 있다.
본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 필름의 용도는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 웨이퍼 또는 반도체 칩을 다른 웨이퍼, 다른 반도체 칩 또는 기판에 실장할 때에 사용된다. 그 중에서도, 본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 필름은 플립 칩 실장에 사용되는 것이 바람직하고, 전극 접합 후에 언더 필을 충전하는 플립 칩 실장보다 웨이퍼, 반도체 칩 또는 기판에 접착제층을 미리 탑재하는 플립 칩 실장에 사용되는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 필름은, 필렛 형상을 볼록 형상이 되지 않도록 제어할 수 있기 때문에, 본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 필름을 사용함으로써 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제조할 수 있다.
본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 필름을 사용한 반도체 장치의 제조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 필름을 라미네이트에 의해 웨이퍼 또는 반도체 칩에 공급하는 방법, 본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 필름을 반도체 칩의 칩 사이즈에 맞추어 재단하여, 다른 반도체 칩 또는 기판에 공급하는 방법 등을 들 수 있다. 이와 같은 반도체 장치의 제조 방법도 또한 본 발명 중의 하나이다.
본 발명의 반도체 장치의 제조 방법에 의해 얻어지는 반도체 장치로서, 반도체 칩과, 다른 반도체 칩 또는 기판이 접착제층을 개재하여 본딩되어 있고, 상기 반도체 칩의 측벽을 타고 오르는 필렛이 형성되어 있고, 상기 반도체 칩의 측벽과 상기 필렛이 이루는 각도가 70°미만인 반도체 장치도 또한 본 발명 중의 하나이다.
상기 반도체 칩의 측벽과 상기 필렛이 이루는 각도가 70°이상이면, 볼록부에 응력이 집중하여 반도체 장치의 신뢰성이 저하된다.
본 발명에 의하면, 필렛 형상을 볼록 형상이 되지 않도록 제어하여, 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제조할 수 있는 반도체 칩 접합용 접착 재료를 제공할 수 있다. 또, 본 발명에 의하면, 그 반도체 칩 접합용 접착 재료로 이루어지는 반도체 칩 접합용 접착 필름, 그 반도체 칩 접합용 접착 재료 또는 그 반도체 칩 접합용 접착 필름을 사용한 반도체 장치의 제조 방법, 및 그 반도체 장치의 제조 방법에 의해 얻어지는 반도체 장치를 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료를 이용하여 기판 상에 반도체 칩을 본딩하고, 비볼록 형상의 필렛을 형성한 상태의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2 는 종래의 반도체 칩 접합용 접착 재료를 이용하여 기판 상에 반도체 칩을 본딩하고, 볼록 형상의 필렛을 형성한 상태의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 3 은 본 발명의 반도체 칩 접합용 접착 재료를 이용하여 기판 상에 반도체 칩을 본딩하고, 반도체 칩의 측벽과 필렛이 이루는 각도 θ 가 70°미만인 필렛을 형성한 상태의 일례를 나타내는 단면도이다.
이하에 실시예를 들어 본 발명의 양태를 더욱 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에만 한정되지 않는다.
(실시예 1 ∼ 31 및 비교예 1 ∼ 18)
표 1 ∼ 5 의 조성에 따라, 호모디스퍼를 이용하여 하기에 나타내는 각 재료를 교반 혼합하여, 접착제 용액을 조제하였다. 어플리케이터에 의해 접착제 용액을 이형 처리된 펫 필름 상에 도공하고, 용제를 건조시켜 100 ㎛ 두께의 반도체 칩 접합용 접착 필름을 얻었다.
(1) 에폭시 화합물
·비페닐형 에폭시 수지 (상품명 「YX-4000」, 재팬 에폭시 레진사 제조)
·비스페놀 A 형 에폭시 수지 (상품명 「1004AF」, 재팬 에폭시 레진사 제조)
·디시클로펜타디엔형 에폭시 수지 (상품명 「HP-7200HH」, DIC 사 제조)
·디시클로펜타디엔형 에폭시 수지 (상품명 「EP-4088S」, 아데카사 제조)
(2) 반응 가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물
·글리시딜기 함유 아크릴 수지 (중량 평균 분자량 20 만, 상품명 「G-2050M」, 니치유사 제조),
·글리시딜기 함유 아크릴 수지 (중량 평균 분자량 2 만, 상품명 「G-0250SP」, 니치유사 제조)
·글리시딜기 함유 아크릴 수지 (중량 평균 분자량 8 천, 상품명 「G-0130S」, 니치유사 제조)
·글리시딜기 함유 아크릴 화합물 (중량 평균 분자량 10 만, 상품명 「G-1010S」, 니치유사 제조)
(3) 경화제
·트리알킬테트라하이드로 무수 프탈산 (상품명 「YH-306」, JER 사 제조)
(4) 경화 촉진제
·2,4-디아미노-6-[2＇-메틸이미다졸릴-(1＇)]-에틸-s-트리아진 이소시아누르산 부가염 (상품명 「2MA-OK」, 시코쿠 화성 공업사 제조)
(5) 무기 충전재
·표면 페닐 처리 무기 필러 (실리카) (상품명 「SE-1050-SPT」, 아도마텍스사 제조, 평균 입자경 300 ㎚)
·표면 페닐 처리 무기 필러 (실리카) (상품명 「SE-2050-SPJ」, 아도마텍스사 제조, 평균 입자경 500 ㎚)
·표면 페닐 처리 무기 필러 (실리카) (상품명 「SS-01」, 토쿠야마사 제조, 평균 입자경 100 ㎚)
·표면 페닐 처리 무기 필러 (실리카) (상품명 「YA050-MJF」, 아도마텍스사 제조, 평균 입자경 50 ㎚)
·표면 무처리 무기 필러 (실리카) (상품명 「SE-1050」, 아도마텍스사 제조, 평균 입자경 300 ㎚)
·표면 무처리 무기 필러 (실리카) (상품명 「SE-2050」, 아도마텍스사 제조, 평균 입자경 500 ㎚)
·표면 무처리 무기 필러 (실리카) (상품명 「QS-40」, 토쿠야마사 제조, 평균 입자경 7 ㎚)
·표면에 CH3-Si-O-기를 갖는 실리카 입자 (상품명 「MT-10」, 토쿠야마사 제조, 평균 입자경 15 ㎚)
·표면에 CH3-Si-O-기를 갖는 실리카 입자 (상품명 「SE-2050-STJ」, 아도마텍스사 제조, 평균 입자경 500 ㎚)
·표면에 CH3-Si-O-기를 갖는 실리카 입자 (상품명 「SE-1050-STT」, 아도마텍스사 제조, 평균 입자경 300 ㎚)
·표면 헥사메틸디실라잔 처리 무기 필러 (실리카) (상품명 「HM-20L」, 토쿠야마사 제조, 평균 입자경 12 ㎚)
·표면 실리콘 오일 처리 무기 필러 (실리카) (상품명 「PM-20L」, 토쿠야마사 제조, 평균 입자경 12 ㎚)
·표면 에폭시실란 처리 무기 필러 (실리카) (상품명 「SE-1050-SET」, 아도마텍스사 제조, 평균 입자경 300 ㎚)
·표면 메타크릴 처리 무기 필러 (실리카) (상품명 「SE-1050-SMT」, 아도마텍스사 제조, 평균 입자경 300 ㎚)
(6) 기타
실란 커플링제 (상품명 「KBM-573」, 신에츠 화학 공업사 제조)
용제 메틸에틸케톤 (MEK, 와코 순약 공업사 제조)
＜평가＞
실시예 및 비교예에서 얻어진 반도체 칩 접합용 접착 필름에 대하여, 이하의 평가를 실시하였다.
결과를 표 1 ∼ 5 에 나타낸다.
(1) 25 ℃ 전단 탄성률 Gr 의 측정
얻어진 반도체 칩 접합용 접착 필름에 대하여, 동적 점탄성 측정 장치 (DVA-200, 아이티 계측기사 제조) 를 이용하여, 두께 600 ㎛, 폭 6 ㎜, 길이 10 ㎜ 의 반도체 칩 접합용 접착제 필름에 대하여, -20 ℃ 에서 80 ℃ 까지 전단 측정함으로써, 25 ℃ 전단 탄성률 Gr (MPa) 을 구하였다.
(2) 땜납 융점까지의 최저 복소 점도 η*min 의 측정
얻어진 반도체 칩 접합용 접착 필름에 대하여, 레오미터 (STRESSTECH, REOLOGICA 사 제조) 를 이용하여, 샘플 두께 600 ㎛, 변형 제어 (1 rad), 주파수 10 ㎐, 승온 속도 20 ℃/min, 측정 온도 범위 60 ℃ 에서 300 ℃ 까지 측정을 실시하여, 측정 중에 가장 복소 점도가 저하된 값을 땜납 융점까지의 최저 복소 점도 η*min (Pa·s) 로 하였다.
(3) {복소 점도 η* (1 ㎐)}/{복소 점도 η* (10 ㎐)} 의 측정
얻어진 반도체 칩 접합용 접착 필름에 대하여, STRESSTECH (REOLOGICA 사 제조) 를 이용하여, 샘플 두께 600 ㎛, 변형 제어 (1 rad), 주파수 1 ㎐ 또는 10 ㎐, 온도 140 ℃ 에서 측정을 실시함으로써, {복소 점도 η* (1 ㎐)}/{복소 점도 η* (10 ㎐)} 의 값을 구하였다.
(4) 필렛의 단면 형상
얻어진 반도체 칩 접합용 접착 필름을, 땜납 볼 (높이 85 ㎛) 이 150 ㎛ 간격으로 칩 전체면에 3136 개 형성된 풀 어레이의 TEG 칩 (10 ㎜ × 10 ㎜ × 두께 725 ㎛) 에 라미네이트한 후, 칩 사이즈에 맞추어 반도체 칩 접합용 접착 필름을 재단하여, 수지가 부착된 TEG 칩을 얻었다. 이어서, 얻어진 수지가 부착된 TEG 칩의 땜납과 데이지 체인이 되도록 배선된 땜납 프리코트가 가해진 유리 에폭시 TEG 기판에, 스테이지 온도 120 ℃, 헤드 온도 140 ℃ 20 초, 280 ℃ 5 초, 헤드압 100N 으로 수지가 부착된 TEG 칩을 플립 칩 본딩하였다. 그 후, 190 ℃ 30 분 동안 포스트큐어 (후경화) 를 실시하여, 적층체를 얻었다.
얻어진 적층체를 냉간 수지로 매립한 후, 칩 변의 중앙 부근 부분까지 단면 연마를 실시하여, TEG 칩의 측벽과 필렛이 이루는 각도 (필렛 각도) 를 측정하였다.
(5) 리플로우 시험
상기 (4) 에서 얻어진 적층체에 대하여, 미리 도통 저항값 (이하, 초기 저항으로 한다) 을 측정해 두고, 60 ℃, 60 ％RH 로 40 시간 흡습시키고, 피크 온도 260 ℃ 의 리플로우 오븐에 3 회 통과시켜 리플로우 시험을 실시한 후, 다시 도통 저항값을 측정하였다. 리플로우 시험 후의 도통 저항값이 초기 저항값에서 10 ％ 이상 변화된 경우를 불량으로 하고, 8 개의 적층체를 제작하여 불량 개수를 평가하였다.
(6) 냉열 사이클 시험 1
상기 (5) 에서 리플로우 시험을 실시한 적층체에 대하여, -55 ∼ 125 ℃ (30 분/1 사이클), 1000 사이클의 냉열 사이클 시험을 실시한 후, 도통 저항값을 측정하였다. 냉열 사이클 시험 후의 도통 저항값이 초기 저항값에서 10 ％ 이상 변화된 경우를 불량으로 하고, 8 개의 적층체를 제작하여 불량 개수를 평가하였다.
불량 개수가 0 개인 경우를 ○, 1 개인 경우를 △, 2 개 이상인 경우를 × 로 하였다.
(7) 냉열 사이클 시험 2
상기 (5) 에서 리플로우 시험을 실시한 적층체에 대하여, -55 ∼ 125 ℃ (30 분/1 사이클), 3000 사이클의 냉열 사이클 시험을 실시한 후, 도통 저항값을 측정하였다. 냉열 사이클 시험 후의 도통 저항값이 초기 저항값에서 10 ％ 이상 변화된 경우를 불량으로 하고, 8 개의 적층체를 제작하여 불량 개수를 평가하였다.
불량 개수가 2 개 이하인 경우를 ◎, 3 ∼ 4 개인 경우를 ○, 5 ∼ 6 개인 경우를 △, 7 개 이상인 경우를 × 로 하였다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
Figure pct00005
산업상 이용가능성
본 발명에 의하면, 필렛 형상을 볼록 형상이 되지 않도록 제어하여, 신뢰성이 높은 반도체 장치를 제조할 수 있는 반도체 칩 접합용 접착 재료를 제공할 수 있다. 또, 본 발명에 의하면, 그 반도체 칩 접합용 접착 재료로 이루어지는 반도체 칩 접합용 접착 필름, 그 반도체 칩 접합용 접착 재료 또는 그 반도체 칩 접합용 접착 필름을 사용한 반도체 장치의 제조 방법, 및 그 반도체 장치의 제조 방법에 의해 얻어지는 반도체 장치를 제공할 수 있다.
1 기판
2 반도체 칩
3 반도체 칩 접합용 접착 재료
4 범프

Claims (9)

  1. 점탄성 측정 장치로 측정한 25 ℃ 전단 탄성률 Gr 이 1 × 106 Pa 이상, 레오미터로 측정한 땜납 융점까지의 최저 복소 점도 η*min 가 5 × 101 Pa·s 이하이며, 온도 140 ℃, 변형량 1 rad, 주파수 1 ㎐ 에서 측정한 복소 점도 η* (1 ㎐) 가 온도 140 ℃, 변형량 1 rad, 주파수 10 ㎐ 에서 측정한 복소 점도 η* (10 ㎐) 의 0.5 ∼ 4.5 배인 것을 특징으로 하는 반도체 칩 접합용 접착 재료.
  2. 제 1 항에 있어서,
    에폭시 화합물, 및 상기 에폭시 화합물과 반응 가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물을 함유하고, 상기 에폭시 화합물과 반응 가능한 관능기를 갖는 고분자 화합물의 중량 평균 분자량이 5 만 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 칩 접합용 접착 재료.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    웨이퍼, 반도체 칩 또는 기판에 접착제층을 미리 탑재하는 플립 칩 실장에 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 접합용 접착 재료.
  4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 기재된 반도체 칩 접합용 접착 재료를 사용한 반도체 장치의 제조 방법으로서,
    제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 기재된 반도체 칩 접합용 접착 재료에 용제를 첨가하여 조제한 접착제 용액을 웨이퍼에 도포하고, 상기 용제를 건조시켜 필름화하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 기재된 반도체 칩 접합용 접착 재료에 용제를 첨가하여 조제한 접착제 용액을 스핀 코트 또는 스크린 인쇄에 의해 웨이퍼에 도포하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 기재된 반도체 칩 접합용 접착 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 접합용 접착 필름.
  7. 제 6 항에 기재된 반도체 칩 접합용 접착 필름을 사용한 반도체 장치의 제조 방법으로서,
    제 6 항에 기재된 반도체 칩 접합용 접착 필름을 라미네이트에 의해 웨이퍼 또는 반도체 칩에 공급하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제 6 항에 기재된 반도체 칩 접합용 접착 필름을 사용한 반도체 장치의 제조 방법으로서,
    제 6 항에 기재된 반도체 칩 접합용 접착 필름을 반도체 칩의 칩 사이즈에 맞추어 재단하여, 다른 반도체 칩 또는 기판에 공급하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제 4 항, 제 5 항, 제 7 항 또는 제 8 항에 기재된 반도체 장치의 제조 방법에 의해 얻어지는 반도체 장치로서,
    반도체 칩과 다른 반도체 칩 또는 기판이 접착제층을 개재하여 본딩되어 있고,
    상기 반도체 칩의 측벽을 타고 오르는 필렛이 형성되어 있고,
    상기 반도체 칩의 측벽과 상기 필렛이 이루는 각도가 70°미만인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
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