KR20170084016A - 밀봉용 시트 및 반도체 장치 - Google Patents

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지에 이이노
고지 시가
준 이시이
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 품질 및 신뢰성이 보다 향상된 반도체 장치를 제조하는 데 사용하는 것이 가능한 밀봉용 시트를 제공하는 것을 과제로 한다.
150℃에서 1시간 열 처리한 후의 샘플을 이용하여, 50℃의 N-메틸-2-피롤리돈에 3000초간 침지한 전후에서의 중량 변화가, 열 처리한 후를 기준으로 하여, 1 중량％ 이하인 밀봉용 시트.

Description

밀봉용 시트 및 반도체 장치{SEALING SHEET AND SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 밀봉용 시트 및 반도체 장치에 관한 것이다.
종래, 반도체 장치의 제조 방법으로서는, 기판 등에 고정된 1 또는 복수의 반도체 칩을 밀봉 수지로 밀봉한 후, 밀봉체를 반도체 장치 단위의 패키지가 되도록 다이싱한다고 하는 방법이 알려져 있다. 이러한 밀봉 수지로서는, 예컨대, 열 경화성 수지로 구성되는 밀봉용 시트가 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
한편, 최근, 반도체 장치의 소형화나 배선의 미세화는 점점 더 진행되는 경향에 있으며, 좁은 반도체 칩 영역(반도체 칩을 평면에서 보아 투시한 경우에, 반도체 칩과 중합되는 영역) 속에 보다 많은 I/O 패드나 비아를 배치하지 않으면 안 되고, 동시에 핀 밀도도 상승해 오고 있다. 또한 BGA(Ball Grid Array) 패키지에서는, 반도체 칩 영역 내에는 다수의 단자가 형성되어 있고, 다른 요소를 형성하기 위한 영역이 한정되어 있기 때문에, 반도체 패키지 기판 상에서 반도체 칩 영역의 외측까지 단자로부터 배선을 인출하는 방법이 취해지고 있다. 이와 같이 하여 제조되는 반도체 패키지는, FOWLP(팬 아웃 웨이퍼 레벨 패키지)라고 불리고 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2006-19714호 공보
FOWLP의 제조에 있어서는, 반도체 칩을 밀봉 수지로 밀봉한 후, 반도체 칩의 회로 형성면을 노출시키고, 이 회로 형성면에 배선을 형성한다(재배선 형성 공정). 이 재배선 형성 공정에서는, 여러 가지 종류의 유기 용제를 사용한다.
그러나, 종래의 밀봉 수지에서는, 재배선 형성 공정에서의 유기 용제에 수지가 용출되어 버리는 경우가 있었다. 그 때문에, 밀봉 수지의 표면이 거칠어져, 밀봉 수지면과 반도체 칩면에 걸쳐 재배선층을 균일하게 형성하는 것이 곤란해지는 경우가 있었다. 또한, 재배선 공정에 사용하는 유기 용제가 용출된 밀봉 수지에 의해 저하하여, 품질에 영향을 부여한다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 품질 및 신뢰성이 보다 향상된 반도체 장치를 제조하는 데 사용하는 것이 가능한 밀봉용 시트를 제공하는 데 있다. 또한, 상기 밀봉용 시트를 이용하여 제조된 반도체 장치를 제공하는 데 있다.
본원 발명자들은, 하기의 구성을 채용함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하여 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
즉, 본 발명은, 밀봉용 시트로서,
150℃에서 1시간 열 처리한 후의 샘플을 이용하여, 50℃의 N-메틸-2-피롤리돈에 3000초간 침지한 전후에서의 중량 변화가, 열 처리한 후를 기준으로 하여, 1 중량％ 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 밀봉용 시트에 따르면, 열 처리 후에는, N-메틸-2-피롤리돈에의 용출이 충분히 억제되어 있다. 재배선 공정에 있어서는, 여러 가지의 유기 용제가 사용되지만, 그 중에서도, 밀봉용 시트의 용출량이 많아지는 유기 용제가, N-메틸-2-피롤리돈이다. 따라서, N-메틸-2-피롤리돈에의 용출이 억제되어 있으면, 다른 유기 용제에의 용출도 억제되게 된다. 그 결과, 상기 밀봉용 시트를 이용하면, 재배선층의 형성을 균일하게 할 수 있는 등, 품질 및 신뢰성이 보다 향상된 반도체 장치를 제조하는 것이 가능해진다. 또한, 유기 용제에의 용출량이 적기 때문에, 유기 용제의 순도의 저하를 억제할 수 있다. 그 결과, 유기 용제의 교환의 빈도를 줄이는 것이 가능해진다.
상기 구성에 있어서는, 열 경화성 재료와 무기계 화합물을 포함하고, 상기 열 경화성 재료와 상기 무기계 화합물의 합계 함유량이, 전체의 95 중량％ 이상인 것이 바람직하다.
열 경화성 재료는, 열 처리에 의한 열 경화에 의해 가교하면, 유기 용제에 용출되기 어렵다. 또한, 무기계 화합물은, 유기 용제에 용출되기 어렵다. 따라서, 상기 열 경화성 재료와 상기 무기계 화합물의 합계 함유량이, 전체의 95 중량％ 이상이면, 유기 용제에 용출되기 쉬운 성분이 적다. 그 결과, 상기 밀봉용 시트를 이용하면, 품질 및 신뢰성이 더욱 향상된 반도체 장치를 제조하는 것이 가능해진다.
본 명세서에 있어서, 「열 경화성 재료」란, 열 경화에 관여하는 것을 말하며, 열 경화에 의한 가교 구조에 편입되는 것을 말한다. 즉, 관능기를 가지고 있고, 열 경화에 의한 가교 구조에 삽입되는 열 가소성 수지(예컨대, 관능기를 갖는 아크릴 수지)는, 「열 경화성 재료」에 포함된다. 단, 관능기를 가지고 있고, 열 경화에 의한 가교 구조에 삽입되는 열 가소성 수지라도, 관능기 함유율(모노머 유닛의 함유율)이 10％ 미만인 열 가소성 수지(예컨대, 관능기 함유율이 10％ 미만인 아크릴 수지)는, 가교 구조에 거의 기여하지 않기 때문에 「열 경화성 재료」에 포함되지 않는다.
본 발명에 따르면, 품질 및 신뢰성이 보다 향상된 반도체 장치를 제조하는 데 사용하는 것이 가능한 밀봉용 시트를 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 밀봉용 시트의 단면 모식도이다.
도 2는 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면 모식도이다.
도 3은 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면 모식도이다.
도 4는 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면 모식도이다.
도 5는 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면 모식도이다.
도 6은 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면 모식도이다.
도 7은 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면 모식도이다.
도 8은 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면 모식도이다.
도 9는 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 단, 본 발명은 이들 실시형태에만 한정되는 것이 아니다.
(밀봉용 시트)
도 1은 본 실시형태에 따른 밀봉용 시트(40)의 단면 모식도이다. 본 실시형태에 따른 밀봉용 시트(40)는, 1층으로 구성된다. 단, 본 발명에 있어서, 밀봉용 시트는, 이 예에 한정되지 않고, 2층 이상으로 구성되어도 좋다. 또한, 밀봉용 시트(40)는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 등의 박리 라이너(41) 상에 적층되어 있다. 단, 본 발명에 있어서, 밀봉용 시트는, 박리 라이너 등에 적층되지 않고, 단독이어도 좋다.
밀봉용 시트(40)는, FOWLP(팬 아웃 웨이퍼 레벨 패키지)의 형태의 반도체 장치의 제조에 이용할 수 있다. FOWLP의 제조에 있어서는, 반도체 칩을 밀봉 수지로 밀봉한 후, 반도체 칩의 회로 형성면을 노출시켜, 이 회로 형성면에 배선을 형성한다(재배선 형성 공정).
밀봉용 시트(40)는, 150℃에서 1시간 열 처리한 후의 샘플을 이용하여, 50℃의 N-메틸-2-피롤리돈에 3000초간 침지한 전후에서의 중량 변화가, 열 처리한 후를 기준으로 하여, 1 중량％ 이하이다. 상기 중량 변화는, 0.8 중량％ 이하나 0.6 중량％ 이하인 것이 바람직하고, 0.3 중량％ 이하인 것이 보다 바람직하며, 0.2 중량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 중량 변화는, 적을수록 바람직하지만, 예컨대, 0.01 중량％ 이상, 0.02 중량％ 이상이다. 상기 중량 변화가, 1 중량％ 이하이기 때문에, 열 경화 후에는, N-메틸-2-피롤리돈에의 용출이 충분히 억제되고 있다. 재배선 공정에 있어서는, 여러 가지의 유기 용제가 사용되지만, 그 중에서도, 밀봉용 시트의 용출량이 많아지는 유기 용제가, N-메틸-2-피롤리돈이다. 따라서, N-메틸-2-피롤리돈에의 용출이 억제되고 있으면, 다른 유기 용제에의 용출도 억제되게 된다. 그 결과, 상기 밀봉용 시트(40)를 이용하면, 재배선층의 형성을 균일하게 할 수 있는 등, 품질 및 신뢰성이 보다 향상된 반도체 장치를 제조하는 것이 가능해진다. 또한, 유기 용제에의 용출량이 적기 때문에, 유기 용제의 순도의 저하를 억제할 수 있다. 그 결과, 유기 용제의 교환의 빈도를 줄이는 것이 가능해진다.
상기 중량 변화를 1 중량％ 이하로 컨트롤하는 방법으로서는, 예컨대, 유기 용제에 용출되기 어려운 열 경화성 재료나 무기계 화합물의 함유량을 많게 하거나, 유기 용제에 용출될 가능성이 높은 열 가소성 수지의 함유량을 적게 하거나, 유기 용제에 대하여 용출되기 어려운 열 가소성 수지를 채용하거나 하는 방법을 들 수 있다.
중량 변화는, 실시예에 기재된 방법에 따른다.
밀봉용 시트(40)는, 150℃에서 1시간 열 처리한 후의 샘플을 이용하여, 60℃의 테트라히드로푸르푸릴알코올 75％ 수용액에 420초간 침지한 전후에서의 중량 변화가, 열 처리한 후를 기준으로서, 0.5 중량％ 이하인 것이 바람직하고, 0.4 중량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
밀봉용 시트(40)는, 150℃에서 1시간 열 처리한 후의 샘플을 이용하여, 22±3℃의 수산화테트라메틸암모늄(TMAH) 3％ 수용액에 200초간 침지한 전후에서의 중량 변화가, 열 처리한 후를 기준으로 하여, 0.4 중량％ 이하인 것이 바람직하고, 0.3 중량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
밀봉용 시트(40)는, 150℃에서 1시간 열 처리한 후의 샘플을 이용하여, 22±3℃의 수산화칼륨(KOH) 10％ 수용액에 90초간 침지한 전후에서의 중량 변화가, 열 처리한 후를 기준으로 하여, 0.1 중량％ 이하인 것이 바람직하고, 0.08 중량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
밀봉용 시트(40)는, 150℃에서 1시간 열 처리한 후의 샘플을 이용하여, 22±3℃의 프로필렌글리콜모노메틸에테르 80％ 수용액에 60초간 침지한 전후에서의 중량 변화가, 열 처리한 후를 기준으로 하여, 0.3 중량％ 이하인 것이 바람직하고, 0.2 중량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
밀봉용 시트(40)는, 150℃에서 1시간 열 처리한 후의 샘플을 이용하여, 22±3℃의 초산 10％ 수용액에 60초간 침지한 전후에서의 중량 변화가, 열 처리한 후를 기준으로 하여, 0.05 중량％ 이하인 것이 바람직하고, 0.04 중량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
밀봉용 시트(40)는, 150℃에서 1시간 열 처리한 후의 샘플을 이용하여, 125℃의 γ-부티로락톤(GBL)에 240초간 침지한 전후에서의 중량 변화가, 열 처리한 후를 기준으로 하여, 0.3 중량％ 이하인 것이 바람직하고, 0.2 중량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
밀봉용 시트(40)는, 150℃에서 1시간 열 처리한 후의 샘플을 이용하여, 40℃의 디메틸설폭시드(DMSO)에 600초간 침지한 전후에서의 중량 변화가, 열 처리한 후를 기준으로 하여, 0.1 중량％ 이하인 것이 바람직하고, 0.08 중량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
밀봉용 시트(40)는, 150℃에서 1시간 열 처리한 후의 샘플을 이용하여, 40℃의 시클로펜탄온에 1200초간 침지한 전후에서의 중량 변화가, 열 처리한 후를 기준으로 하여, 0.1 중량％ 이하인 것이 바람직하고, 0.08 중량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
밀봉용 시트(40)는, 150℃에서 1시간 열 처리한 후의 샘플을 이용하여, 22±3℃의 메틸에틸케톤에 600초간 침지한 전후에서의 중량 변화가, 열 처리한 후를 기준으로 하여, 0.01 중량％ 이하인 것이 바람직하고, 0.008 중량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
밀봉용 시트(40)는, 150℃에서 1시간 열 처리한 후의 샘플을 이용하여, 22±3℃의 아세톤에 600초간 침지한 전후에서의 중량 변화가, 열 처리한 후를 기준으로 하여, 0.01 중량％ 이하인 것이 바람직하고, 0.008 중량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
밀봉용 시트(40)는, 용도에 따라 비아가 형성되는 경우가 있다. 예컨대, FOWLP의 제조에 있어서 형성되는 경우가 있다. 또한, FOWLP의 제조에 한정되지 않고, 반도체 장치의 제조에 있어서는, 밀봉 수지에 비아가 형성되는 경우가 있다. 비아는, 예컨대, 먼저, 레이저 등으로 밀봉 수지에 비아용의 개구를 형성하고, 다음에, 상기 개구에 남겨진 수지 잔사를 디스미어액 등으로 씻어내는 등을 하고(디스미어 처리), 그 후, 상기 개구에 도전성 페이스트 등을 충전하여 형성할 수 있다.
일반적인 디스미어액으로서는, 과망간산나트륨이나 과망간산칼륨 등의 과망간산염과 강알칼리를 혼합한 수용액을 들 수 있다. 구체적으로, 이들 과망간산염과 강알칼리를 혼합한 수용액으로 이루어지는 디스미어액으로서는, 예컨대, 0.4 ㏖/L 정도의 과망간산염과 1N 정도의 강알칼리의 혼합 수용액으로 이루어지는 액을 들 수 있다.
밀봉용 시트(40)는, 150℃에서 1시간 열 처리한 후의 샘플을 이용하여, 80℃의 1 N(1 규정) 수산화나트륨(NaOH) 수용액에 600초간 침지한 전후에서의 중량 변화가, 열 처리한 후를 기준으로 하여, 0.25 중량％ 이하인 것이 바람직하고, 0.2 중량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
1N 수산화나트륨 수용액은, 디스미어액을 상정한 것이다. 상기 중량 변화가, 0.25 중량％ 이하이면, 열 경화 후의 밀봉용 시트(40)는, 디스미어액에 대한 용출이 억제되어 있다고 할 수 있다. 그 결과, 상기 밀봉용 시트(40)를 이용하면, 비아(쓰루 몰드 비아)를 적합하게 형성할 수 있다. 그 결과, 품질 및 신뢰성이 보다 향상된 반도체 장치를 제조하는 것이 가능해진다. 또한 디스미어액에의 용출량이 적기 때문에, 디스미어액의 순도의 저하를 억제할 수 있다. 그 결과, 디스미어액의 교환의 빈도를 줄이는 것이 가능해진다.
상기 중량 변화를 0.25 중량％ 이하로 컨트롤하는 방법으로서는, 예컨대, 디스미어액에 용출되기 어려운 열 경화성 재료나 무기계 화합물의 함유량을 많게 하거나, 디스미어액에 용출될 가능성이 높은 열 가소성 수지의 함유량을 적게 하거나, 디스미어액에 대하여 용출되기 어려운 열 가소성 수지를 채용하거나 하는 방법을 들 수 있다.
밀봉용 시트(40)는, 150℃에서 1시간 열 처리한 후의 샘플을 이용하여, 80℃의 1N(1 규정) 수산화칼륨(KOH) 수용액에 600초간 침지한 전후에서의 중량 변화가, 열 처리한 후를 기준으로 하여, 0.25 중량％ 이하인 것이 바람직하고, 0.2 중량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
1N 수산화칼륨 수용액은, 디스미어액을 상정한 것이다. 상기 중량 변화가, 0.25 중량％ 이하이면, 열 경화 후의 밀봉용 시트(40)는, 디스미어액에 대한 용출이 억제되고 있다고 할 수 있다. 그 결과, 상기 밀봉용 시트(40)를 이용하면, 비아(쓰루 몰드 비아)를 적합하게 형성할 수 있다. 그 결과, 품질 및 신뢰성이 보다 향상된 반도체 장치를 제조하는 것이 가능해진다. 또한 디스미어액에의 용출량이 적기 때문에, 디스미어액의 순도의 저하를 억제할 수 있다. 그 결과, 디스미어액의 교환의 빈도를 줄이는 것이 가능해진다.
상기 중량 변화를 0.25 중량％ 이하로 컨트롤하는 방법으로서는, 예컨대, 디스미어액에 용출되기 어려운 열 경화성 재료나 무기계 화합물의 함유량을 많게 하거나, 디스미어액에 용출될 가능성이 높은 열 가소성 수지의 함유량을 적게 하거나, 디스미어액에 대하여 용출되기 어려운 열 가소성 수지를 채용하거나 하는 방법을 들 수 있다.
밀봉용 시트(40)의 구성 재료는, 열 경화성 재료와 무기계 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 열 경화성 재료와 상기 무기계 화합물의 합계 함유량이, 밀봉용 시트(40)를 구성하는 재료 전체의 95 중량％ 이상인 것이 바람직하고, 94 중량％ 이상인 것이 보다 바람직하며, 93 중량％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 열 경화성 재료는, 열 처리에 의한 열 경화에 의해 가교하면, 유기 용제에 용출되기 어렵다. 또한, 무기계 화합물은, 유기 용제에 용출되기 어렵다. 따라서, 상기 열 경화성 재료와 상기 무기계 화합물의 합계 함유량이, 전체의 95 중량％ 이상이면, 유기 용제에 용출되기 쉬운 성분이 적다. 그 결과, 상기 밀봉용 시트(40)를 이용하면, 품질 및 신뢰성이 더욱 향상된 반도체 장치를 제조하는 것이 가능해진다.
상기 열 경화성 재료에는, 에폭시 수지 등의 열 경화성 수지 및 경화제가 포함된다. 상기 경화제는, 상기 열 경화성 수지의 경화제로서 기능하는 것이면, 특별히 한정되지 않지만, 페놀 수지가 바람직하다. 그 중에서도, 밀봉용 시트(40)는, 에폭시 수지 및 경화제로서의 페놀 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 양호한 열 경화성이 얻어진다.
상기 에폭시 수지로서는, 특별히 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 트리페닐메탄형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 변성 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 변성 비스페놀 F형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 페녹시 수지 등의 각종 에폭시 수지를 이용할 수 있다. 이들 에폭시 수지는 단독으로 이용하여도 좋고 2종 이상 병용하여도 좋다.
에폭시 수지의 경화 후의 인성 및 에폭시 수지의 반응성을 확보하는 관점에서는, 에폭시 당량 150∼250, 연화점 혹은 융점이 50℃∼130℃인 상온에서 고형인 것이 바람직하고, 그 중에서도, 신뢰성의 관점에서, 트리페닐메탄형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지가 보다 바람직하다.
상기 페놀 수지는, 에폭시 수지와의 사이에서 경화 반응을 생기하는 것이면 특별히 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 페놀노볼락 수지, 페놀아랄킬 수지, 비페닐아랄킬 수지, 디시클로펜타디엔형 페놀 수지, 크레졸노볼락 수지, 레졸 수지 등이 이용된다. 이들 페놀 수지은 단독으로 이용하여도 좋고, 2종 이상 병용하여도 좋다.
상기 페놀 수지로서는, 에폭시 수지와의 반응성의 관점에서, 수산기 당량이 70∼250, 연화점이 50℃∼110℃인 것을 이용하는 것이 바람직하고, 그 중에서 도경화 반응성이 높다고 하는 관점에서, 페놀노볼락 수지를 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 신뢰성의 관점에서, 페놀아랄킬 수지나 비페닐아랄킬 수지와 같은 저흡습성의 것도 적합하게 이용할 수 있다.
에폭시 수지와 페놀 수지의 배합 비율은, 경화 반응성이라고 하는 관점에서, 에폭시 수지 중의 에폭시기 1 당량에 대하여, 페놀 수지 중의 수산기의 합계가 0.7 당량∼1.5 당량이 되도록 배합하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.9 당량∼1.2 당량이다.
밀봉용 시트(40) 중의 에폭시 수지 및 페놀 수지의 합계 함유량은, 2.5 중량％ 이상이 바람직하고, 3.0 중량％ 이상이 보다 바람직하다. 2.5 중량％ 이상이면, 반도체 칩(53)에 대한 접착력이 양호하게 얻어진다. 밀봉용 시트(40) 중의 에폭시 수지 및 페놀 수지의 합계 함유량은, 13 중량％ 이하가 바람직하고, 8 중량％ 이하가 보다 바람직하다. 20 중량％ 이하이면, 흡습성을 저감할 수 있다.
밀봉용 시트(40)는, 열 가소성 수지를 실질적으로 포함하지 않는 것이 바람직하다. 단, 150℃에서 1시간 열 처리한 후의 샘플을 이용하여, 50℃의 N-메틸-2-피롤리돈에 3000초간 침지한 전후에서의 중량 변화가, 열 처리한 후를 기준으로 하여, 1 중량％ 이하로 할 수 있는 범위 내이면, 열 가소성 수지를 포함하고 있어도 좋다. 열 가소성 수지를 함유시킨 경우, 미경화 시의 핸들링성이나, 경화물의 저응력성이 얻어진다. 열 가소성 수지를 함유시키는 경우, 내용제성을 갖는 열 가소성 수지를 이용하는 것이 바람직하다.
상기 열 가소성 수지로서는, 천연 고무, 부틸 고무, 이소프렌 고무, 클로로프렌 고무, 에틸렌-초산비닐 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-아크릴산에스테르 공중합체, 폴리부타디엔 수지, 폴리카보네이트 수지, 열 가소성 폴리이미드 수지, 6-나일론이나 6,6-나일론 등의 폴리아미드 수지, 페녹시 수지, 아크릴 수지, PET나 PBT 등의 포화 폴리에스테르 수지, 폴리아미드이미드 수지, 불소 수지, 스티렌-이소부틸렌-스티렌 블록 공중합체 등을 들 수 있다.
열 가소성 수지를 함유시키는 경우, 내용제성을 갖는 열 가소성 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 내용제성을 갖는 열 가소성 수지로서는, 스티렌-이소부틸렌-스티렌 공중합체를 들 수 있다.
내용제성을 갖는 열 가소성 수지를 이용하는 경우, 열 가소성 수지의 함유량으로서는, 예컨대, 밀봉용 시트(40) 전체에 대하여, 바람직하게는, 3.5 중량％ 이하, 보다 바람직하게는 3.0 중량％ 이하를 들 수 있다.
또한, 열 가소성 수지로서 상기 내용제성을 갖는 열 가소성 수지 이외의 열 가소성 수지를 이용하는 경우, 열 가소성 수지의 함유량으로서는, 예컨대, 밀봉용 시트(40) 전체에 대하여, 바람직하게는, 1.0 중량％ 이하, 보다 바람직하게는 0.8 중량％ 이하를 들 수 있다.
밀봉용 시트(40)는, 무기 충전제를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 무기 충전제는, 본 발명의 「무기계 화합물」에 포함된다.
상기 무기 충전제는, 특별히 한정되는 것이 아니며, 종래 공지의 각종 충전제를 이용할 수 있고, 예컨대, 석영 유리, 탈크, 실리카(용융 실리카나 결정성 실리카 등), 알루미나, 질화알루미늄, 질화규소, 질화붕소의 분말을 들 수 있다. 이들은 단독으로 이용하여도 좋고, 2종 이상 병용하여도 좋다. 그 중에서도, 선팽창 계수를 양호하게 저감할 수 있다고 하는 이유에서, 실리카, 알루미나가 바람직하고, 실리카가 보다 바람직하다.
실리카로서는, 실리카 분말이 바람직하고, 용융 실리카 분말이 보다 바람직하다. 용융 실리카 분말로서는, 구형 용융 실리카 분말, 파쇄 용융 실리카 분말을 들 수 있지만, 유동성이라고 하는 관점에서, 구형 용융 실리카 분말이 바람직하다. 그 중에서도, 평균 입경이 0.1 ㎛∼35 ㎛의 범위인 것이 바람직하고, 10 ㎛∼30 ㎛의 범위인 것이 보다 바람직하며, 15 ㎛∼25 ㎛의 범위인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 평균 입경은, 예컨대, 모집단으로부터 임의로 추출되는 시료를 이용하여, 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정 장치를 이용하여 측정함으로써 도출할 수 있다.
밀봉용 시트(40) 중의 상기 무기 충전제의 함유량은, 밀봉용 시트(40) 전체에 대하여, 75 중량％∼95 중량％인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 78 중량％∼95 중량％이다. 상기 무기 충전제의 함유량이 밀봉용 시트(40) 전체에 대하여 75 중량％ 이상이면, 열 팽창율이 낮게 억제됨으로써, 열 충격에 의한 기계적인 파괴를 억제할 수 있다. 그 결과, 한편, 상기 무기 충전제의 함유량이 밀봉용 시트(40) 전체에 대하여 95 중량％ 이하이면, 유연성, 유동성, 접착성이 보다 양호해진다.
밀봉용 시트(40)는, 실란 커플링제를 함유하고 있어도 좋다.
또한, 밀봉용 시트(40)는, 상기 무기 충전제로서, 실란 커플링제로 미리 표면 처리된 무기 충전제를 함유하고 있어도 좋다. 상기 실란 커플링제로서는 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 에폭시계 실란 커플링제를 들 수 있다. 구체적으로는, 예컨대, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있다.
밀봉용 시트(40)는, 경화 촉진제를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 경화 촉진제는, 본 발명의 「열 경화성 재료」에 포함된다.
상기 경화 촉진제로서는, 열 경화를 촉진시키는 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 밀봉용 시트(40)가 에폭시 수지와 경화제로서의 페놀 수지를 포함하는 경우, 에폭시 수지와 페놀 수지의 경화를 진행시키는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 트리페닐포스핀, 테트라페닐포스포늄테트라페닐보레이트 등의 유기 인계 화합물; 2-페닐-4,5-디히드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-히드록시메틸이미다졸 등의 이미다졸계 화합물; 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 혼련 시의 온도 상승에 의해서도 경화 반응이 급격하게 진행되지 않아, 밀봉용 시트(40)를 양호하게 제작할 수 있다고 하는 이유에서, 2-페닐-4,5-디히드록시메틸이미다졸이 바람직하다.
경화 촉진제의 함유량은, 에폭시 수지 및 페놀 수지의 합계 100 중량부에 대하여 0.1 중량부∼5 중량부가 바람직하다.
밀봉용 시트(40)는, 난연제 성분을 포함하고 있어도 좋다. 이에 의해, 부품 쇼트나 발열 등에 의해 발화되었을 때의, 연소 확대를 저감할 수 있다. 난연제 조성분으로서는, 예컨대 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 수산화철, 수산화칼슘, 수산화주석, 복합화 금속 수산화물 등의 각종 금속 수산화물; 포스파젠계 난연제 등을 이용할 수 있다. 상기 난연제 성분은, 본 발명의 「무기계 화합물」에 포함된다.
소량이라도 난연 효과를 발휘한다고 하는 관점에서, 포스파젠계 난연제에 포함되는 인 원소의 함유율은, 12 중량％ 이상인 것이 바람직하다.
밀봉용 시트(40) 중의 난연제 성분의 함유량은, 전체 유기 성분(무기 필러를 제외함) 중, 10 중량％ 이상이 바람직하고, 15 중량％ 이상이 보다 바람직하다. 10 중량％ 이상이면, 난연성이 양호하게 얻어진다. 밀봉용 시트(40) 중의 열 가소성 수지의 함유량은, 30 중량％ 이하가 바람직하고, 25 중량％ 이하가 보다 바람직하다. 30 중량％ 이하이면, 경화물의 물성 저하(구체적으로는, 유리 전이 온도나 고온 수지 강도 등의 물성의 저하)가 적은 경향이 있다.
밀봉용 시트(40)는, 실란 커플링제를 포함하고 있어도 좋다. 실란 커플링제로서는 특별히 한정되지 않고, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있다. 상기 실란 커플링제는, 본 발명의 「열 경화성 재료」에 포함된다.
밀봉용 시트(40) 중의 실란 커플링제의 함유량은, 0.1 중량％∼3 중량％가 바람직하다. 0.1 중량％ 이상이면, 경화물의 강도가 충분히 얻어져 흡수율을 낮게 할 수 있다. 3 중량％ 이하이면, 아웃 가스량을 낮게 할 수 있다.
밀봉용 시트(40)는, 착색되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 우수한 마킹성 및 외관성을 발휘시킬 수 있어, 부가 가치가 있는 외관의 반도체 장치로 할 수 있게 된다.
밀봉용 시트(40)를 착색할 때에는, 목적으로 하는 색에 따라, 색재(착색제)를 이용할 수 있다. 이러한 색재로서는, 흑계 색재, 청계 색재, 적계 색재 등의 각종 농색계 색재를 적합하게 이용할 수 있고, 특히 흑계 색재가 적합하다. 색재로서는, 안료, 염료 등 어느 것이어도 좋다. 색재는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 또한, 염료로서는, 산성 염료, 반응 염료, 직접 염료, 분산 염료, 카치온 염료 등의 어느 형태의 염료여도 이용하는 것이 가능하다. 또한, 안료도, 그 형태는 특별히 제한되지 않고, 공지의 안료로부터 적절하게 선택하여 이용할 수 있다. 상기 염료, 상기 안료는, 본 발명의 「무기계 화합물」에 포함된다.
또한, 밀봉용 시트(40)에는, 상기 각 성분 이외에 필요에 따라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 다른 첨가제를 적절하게 배합할 수 있다.
밀봉용 시트(40)의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 밀봉용 시트로서 사용하는 관점에서, 예컨대, 50 ㎛∼2000 ㎛이다.
밀봉용 시트(40)의 제조 방법은 특별히 한정되지 않지만, 밀봉용 시트(40)를 형성하기 위한 수지 조성물의 혼련물을 조제하고, 얻어진 혼련물을 코팅하는 방법이나, 얻어진 혼련물을 시트형으로 소성 가공하는 방법이 바람직하다. 이에 의해, 용제를 사용하지 않고 밀봉용 시트(40)를 제작할 수 있기 때문에, 반도체 칩(53)이 휘발한 용제에 의해 영향을 받는 것을 억제할 수 있다.
구체적으로는, 후술하는 각 성분을 믹싱 롤, 가압식 니이더, 압출기 등의 공지의 혼련기로 용융 혼련함으로써 혼련물을 조제하고, 얻어진 혼련물을 코팅 또는 소성 가공에 의해 시트형으로 한다. 혼련 조건으로서, 온도는, 전술한 각 성분의 연화점 이상인 것이 바람직하고, 예컨대 30℃∼150℃, 에폭시 수지의 열 경화성을 고려하면, 바람직하게는 40℃∼140℃, 더욱 바람직하게는 60℃∼120℃이다. 시간은, 예컨대 1분간∼30분간, 바람직하게는 5분간∼15분간이다.
혼련은, 감압 조건 하(감압 분위기 하)에서 행하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 탈기할 수 있으며, 혼련물에의 기체의 침입을 방지할 수 있다. 감압 조건 하의 압력은, 바람직하게는 0.1 ㎏/㎠ 이하, 보다 바람직하게는 0.05 ㎏/㎠ 이하이다. 감압 하의 압력의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 1×10-4 ㎏/㎠ 이상이다.
혼련물을 코팅하여 밀봉용 시트(40)를 형성하는 경우, 용융 혼련 후의 혼련물은, 냉각하는 일없이 고온 상태인 채로 코팅하는 것이 바람직하다. 코팅 방법으로서는 특별히 제한되지 않고, 바 코트법, 나이프 코트법, 슬롯 다이법 등을 들 수 있다. 코팅 시의 온도로서는, 전술한 각 성분의 연화점 이상이 바람직하고, 열 경화성 수지(에폭시 수지)의 열 경화성 및 성형성을 고려하면, 예컨대 40℃∼150℃, 바람직하게는 50℃∼140℃, 더욱 바람직하게는 70℃∼120℃이다.
혼련물을 소성 가공하여 밀봉용 시트(40)를 형성하는 경우, 용융 혼련 후의 혼련물은, 냉각하는 일없이 고온 상태인 채로 소성 가공하는 것이 바람직하다. 소성 가공 방법으로서는 특별히 제한되지 않고, 평판 프레스법, T 다이 압출법, 스크류 다이 압출법, 롤 압연법, 롤 혼련법, 인플레이션 압출법, 공압출법, 캘린더 성형법 등을 들 수 있다. 소성 가공 온도로서는 전술한 각 성분의 연화점 이상이 바람직하고, 에폭시 수지의 열 경화성 및 성형성을 고려하면, 예컨대 40℃∼150℃, 바람직하게는 50℃∼140℃, 더욱 바람직하게는 70℃∼120℃이다.
또한, 밀봉용 시트(40)는, 적당한 용제에 밀봉용 시트(40)를 형성하기 위한 수지 등을 용해, 분산시켜 바니시를 조정하고, 이 바니시를 코팅하여 얻을 수도 있다.
밀봉용 시트(40)는, 예컨대, 하기의 반도체 장치의 제조 방법에 사용할 수 있다.
반도체 칩이 가고정용 시트 상에 가고정된 적층체를 준비하는 공정 A와,
반도체 칩이 회로 형성면을 접합면으로 하여, 가고정용 시트 상에 가고정된 적층체를 준비하는 공정 A와,
밀봉용 시트를 준비하는 공정 B와,
상기 반도체 칩을 상기 밀봉용 시트에 매립하여, 상기 반도체 칩이 상기 밀봉용 시트에 매립된 밀봉체를 형성하는 공정 C와,
상기 공정 C 후, 상기 밀봉용 시트를 열 경화시키는 공정 D와,
상기 공정 D 후, 상기 가고정용 시트를 상기 밀봉체로부터 박리하는 공정 E와,
상기 공정 E 후, 상기 밀봉체의 상기 회로 형성면측에 재배선을 형성하는 공정 F를 적어도 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
도 2∼도 9는 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면 모식도이다.
[적층체 준비 공정]
도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법에서는, 먼저, 반도체 칩(53)이 가고정용 시트(60) 상에 가고정된 적층체(50)를 준비한다(공정 A).
본 실시형태에서는, 가고정용 시트(60) 상에 복수의 반도체 칩(53)이 가고정되어 있는 경우에 대해서 설명하지만, 본 발명에 있어서 가고정용 시트에 가고정되는 반도체 칩의 수는, 특별히 한정되지 않는다.
가고정용 시트(60)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 통상, 강도 모체가 되는 지지체(61) 상에 적층한 형태로 사용된다. 가고정용 시트(60)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 지지체(61)의 전체면에 접착되어 있어도 좋고, 지지체(61)의 일부에만 접착되어, 지지체(61)의 일부가 노출되어 있어도 좋다.
(가고정용 시트)
가고정용 시트(60)로서는, 발포제를 함유하는 열 팽창성 점착제층을 채용할 수 있다. 발포제를 함유하는 열 팽창성 점착제층에 관해서는, 예컨대, 일본 특허 공개 제2009-040930호 공보 등에 상세하게 기재되어 있기 때문에, 이하에서는 간단하게 설명한다. 또한, 가고정용 시트(60)로서는, 이미드기를 가지고, 또한, 적어도 일부에 에테르 구조를 갖는 디아민에 유래하는 구성 단위를 갖는 열 박리 시트를 채용할 수도 있다. 이미드기를 가지고, 또한, 적어도 일부에 에테르 구조를 갖는 디아민에 유래하는 구성 단위를 갖는 열 박리 시트에 관해서는, 일본 특허 공개 제2013-153122호 공보 등에 상세하게 기재되어 있기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
(열 팽창성 점착제층)
열 팽창성 점착제층은, 폴리머 성분과, 발포제를 포함하는 점착제 조성물에 의해 형성할 수 있다. 폴리머 성분(특히 베이스 폴리머)으로서는, 아크릴계 폴리머를 적합하게 이용할 수 있다.
상기 아크릴 폴리머의 중량 평균 분자량은, 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 35만∼100만, 더욱 바람직하게는 45만∼80만 정도이다.
또한, 열 팽창성 점착제층에는, 점착력을 조정하기 위해, 외부 가교제를 적절하게 이용할 수도 있다. 외부 가교 방법의 구체적 수단으로서는, 폴리이소시아네이트 화합물, 에폭시 화합물, 아지리딘 화합물, 멜라민계 가교제 등의 소위 가교제를 첨가하여 반응시키는 방법을 들 수 있다. 외부 가교제를 사용하는 경우, 그 사용량은, 가교하여야 하는 베이스 폴리머와의 밸런스에 따라, 또한, 점착제로서의 사용 용도에 따라 적절하게 결정된다. 외부 가교제의 사용량은, 일반적으로는, 상기 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여, 20 중량부 이하(바람직하게는 0.1 중량부∼10 중량부)이다.
열 팽창성 점착제층은, 전술한 바와 같이, 열 팽창성을 부여하기 위한 발포제를 함유하고 있다. 그 때문에, 가고정용 시트(60)로서의 열 팽창성 점착제층 상에 밀봉체(58)가 형성된 상태로(도 5 참조), 임의의 때에 가고정용 시트(60)를 적어도 부분적으로 가열하여, 그 가열된 가고정용 시트(60)의 부분에 함유되어 있는 발포제를 발포 및/또는 팽창시킴으로써, 가고정용 시트(60)가 적어도 부분적으로 팽창하고, 이 가고정용 시트(60)의 적어도 부분적인 팽창에 의해, 그 팽창한 부분에 대응한 점착면[밀봉체(58)와의 계면]이 요철형으로 변형되어, 그 가고정용 시트(60)와 밀봉체(58)의 접착 면적이 감소하고, 이에 의해, 양자간의 접착력이 감소하여, 밀봉체(58)를 가고정용 시트(60)로부터 박리시킬 수 있다(도 6 참조).
(발포제)
열 팽창성 점착제층에 있어서 이용되고 있는 발포제로서는, 특별히 제한되지 않고, 공지의 발포제로부터 적절하게 선택할 수 있다. 발포제는 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 발포제로서는, 열 팽창성 미소구(微小球)를 적합하게 이용할 수 있다.
(열 팽창성 미소구)
열 팽창성 미소구로서는, 특별히 제한되지 않고, 공지의 열 팽창성 미소구(여러 가지의 무기 계열 팽창성 미소구나, 유기 계열 팽창성 미소구 등)에서 적절하게 선택할 수 있다. 열 팽창성 미소구로서는, 혼합 조작이 용이한 관점 등에서, 마이크로 캡슐화되어 있는 발포제를 적합하게 이용할 수 있다. 이러한 열 팽창성 미소구로서는, 예컨대, 이소부탄, 프로판, 펜탄 등의 가열에 의해 용이하게 가스화하여 팽창하는 물질을, 탄성을 갖는 껍데기 내에 내포시킨 미소구 등을 들 수 있다. 상기 껍데기는, 열 용융성 물질이나 열 팽창에 의해 파괴되는 물질로 형성되는 경우가 많다. 상기 껍데기를 형성하는 물질로서, 예컨대, 염화비닐리덴-아크릴로니트릴 공중합체, 폴리비닐알코올, 폴리비닐부티랄, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리염화비닐리덴, 폴리술폰 등을 들 수 있다.
본 실시형태에서는, 열 팽창성 점착제층에는, 각종 첨가제(예컨대, 착색제, 증점제, 증량제, 충전제, 점착 부여제, 가소제, 노화 방지제, 산화 방지제, 계면 활성제, 가교제 등)가 포함되어 있어도 좋다.
(지지체)
지지체(61)는, 가고정용 시트(60)의 강도 모체가 되는 박판형 부재이다. 지지체(61)의 재료로서는 취급성이나 내열성 등을 고려하여 적절하게 선택하면 좋고, 예컨대 SUS 등의 금속 재료, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르술폰 등의 플라스틱 재료, 유리나 실리콘 웨이퍼 등을 이용할 수 있다. 이들 중에서도, 내열성이나 강도, 재이용 가능성 등의 관점에서, SUS 플레이트가 바람직하다.
지지체(61)의 두께는 목적으로 하는 강도나 취급성을 고려하여 적절하게 선택할 수 있고, 바람직하게는 100 ㎛∼5000 ㎛이며, 보다 바람직하게는 300 ㎛∼2000 ㎛이다.
(가고정용 시트의 형성 방법)
가고정용 시트(60)는, 지지체(61) 상에 가고정용 시트(60)를 형성함으로써 얻어진다. 가고정용 시트(60)로서 열 팽창성 점착제층을 채용하는 경우, 열 팽창성 점착제층은, 예컨대, 점착제와, 발포제(열 팽창성 미소구 등)와, 필요에 따라 용매나 그 외의 첨가제 등을 혼합하여, 시트형의 층으로 형성하는 관용의 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 구체적으로는, 예컨대, 점착제, 발포제(열 팽창성 미소구 등) 및 필요에 따라 용매나 그 외의 첨가제를 포함하는 혼합물을, 지지체(61) 상에 도포하는 방법, 적당한 세퍼레이터(박리지 등) 상에 상기 혼합물을 도포하여 열 팽창성 점착제층을 형성하고, 이것을 지지체(61) 상에 전사[이착(移着)]하는 방법 등에 따라, 열 팽창성 점착제층을 형성할 수 있다.
(열 팽창성 점착제층의 열 팽창 방법)
본 실시형태에서는, 열 팽창성 점착제층은, 가열에 의해 열 팽창시킬 수 있다. 가열 처리 방법으로서는, 예컨대, 핫 플레이트, 열풍 건조기, 근적외선 램프, 에어 드라이어 등의 적절한 가열 수단을 이용하여 행할 수 있다. 가열 처리 시의 가열 온도는, 열 팽창성 점착제층 중의 발포제(열 팽창성 미소구 등)의 발포 개시 온도(열 팽창 개시 온도) 이상이면 좋지만, 가열 처리의 조건은, 발포제(열 팽창성 미소구 등)의 종류 등에 의한 접착 면적의 감소성, 지지체, 반도체 칩을 포함하는 밀봉체 등의 내열성, 가열 방법(열 용량, 가열 수단 등) 등에 따라 적절하게 설정할 수 있다. 일반적인 가열 처리 조건으로서는, 온도 100℃∼250℃에서, 1초간∼90초간(핫 플레이트 등) 또는 5분간∼15분간(열풍 건조기 등)이다. 또한, 가열 처리는 사용 목적에 따라 적절한 단계로 행할 수 있다. 또한, 가열 처리 시의 열원으로서는, 적외선 램프나 가열수를 이용할 수 있는 경우도 있다.
(중간층)
본 실시형태에서는, 가고정용 시트(60)와 지지체(61) 사이에, 밀착력의 향상이나 가열 후의 박리성의 향상 등을 목적으로 한 중간층이 마련되어 있어도 좋다(도시하지 않음).
적층체 준비 공정에서는, 상기 가고정용 시트(60) 상에 복수의 반도체 칩(53)을 그 회로 형성면(53a)이 가고정용 시트(60)에 대향하도록 배치하여, 가고정한다(도 2 참조). 반도체 칩(53)의 가고정에는, 플립 칩 본더나 다이 본더 등의 공지의 장치를 이용할 수 있다.
반도체 칩(53)의 배치의 레이아웃이나 배치수는, 가고정용 시트(60)의 형상이나 사이즈, 목적으로 하는 패키지의 생산수 등에 따라 적절하게 설정할 수 있고, 예컨대, 복수행이며, 또한 복수열의 매트릭스형으로 정렬시켜 배치할 수 있다. 이상, 적층체 준비 공정의 일례를 나타내었다.
[밀봉용 시트를 준비하는 공정]
또한, 본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 밀봉용 시트(40)를 준비한다(공정 B).
[밀봉용 시트와 적층체를 배치하는 공정]
밀봉용 시트를 준비하는 공정의 후, 도 3에 나타내는 바와 같이, 하측 가열판(62) 상에 적층체(50)를 반도체 칩(53)이 가고정된 면을 위로 하여 배치하며, 적층체(50)의 반도체 칩(53)이 가고정된 면 상에 밀봉용 시트(40)를 배치한다. 이 공정에 있어서는, 하측 가열판(62) 상에 먼저 적층체(50)를 배치하고, 그 후, 적층체(50) 상에 밀봉용 시트(40)를 배치하여도 좋으며, 적층체(50) 상에 밀봉용 시트(40)를 먼저 적층하고, 그 후, 적층체(50)와 밀봉용 시트(40)가 적층된 적층물을 하측 가열판(62) 상에 배치하여도 좋다.
[밀봉체를 형성하는 공정]
다음에, 도 4에 나타내는 바와 같이, 하측 가열판(62)과 상측 가열판(64)에 의해 열 프레스하여, 반도체 칩(53)을 밀봉용 시트(40)에 매립하여, 반도체 칩(53)이 밀봉용 시트(40)에 매립된 밀봉체(58)를 형성한다(공정 C). 밀봉용 시트(40)는, 반도체 칩(53) 및 그에 부수되는 요소를 외부 환경으로부터 보호하기 위한 밀봉 수지로서 기능하게 된다. 이에 의해, 가고정용 시트(60) 상에 가고정되어 있는 반도체 칩(53)이 밀봉용 시트(40)에 매립된 밀봉체(58)가 얻어진다.
반도체 칩(53)을 밀봉용 시트(40)에 매립할 때의 열 프레스 조건으로서는, 가고정용 시트(60)로부터 밀봉용 시트(40)가 비어져 나오지 않는 범위 내이면 특별히 한정되지 않지만, 온도가, 예컨대, 40℃∼100℃, 바람직하게는 50℃∼90℃이며, 압력이, 예컨대, 0.1 ㎫∼10 ㎫, 바람직하게는 0.5 ㎫∼8 ㎫이고, 시간이, 예컨대 0.3분간∼10분간, 바람직하게는 0.5분간∼5분간이다. 이에 의해, 반도체 칩(53)이 밀봉용 시트(40)에 매립된 반도체 장치를 얻을 수 있다. 또한, 밀봉용 시트(40)의 반도체 칩(53) 및 가고정용 시트(60)에의 밀착성 및 추종성의 향상을 고려하면, 감압 조건 하에서 프레스하는 것이 바람직하다.
상기 감압 조건으로서는, 압력이, 예컨대, 0.1 ㎪∼5 ㎪, 바람직하게는 0.1 ㎩∼100 ㎩이며, 감압 유지 시간(감압 개시부터 프레스 개시까지의 시간)이, 예컨대, 5초∼600초이며, 바람직하게는 10초∼300초이다.
[박리 라이너 박리 공정]
다음에, 박리라이너(41)를 박리한다(도 5 참조).
[열 경화 공정]
다음에, 밀봉용 시트(40)를 열 경화시킨다(공정 D). 구체적으로는, 예컨대, 가고정용 시트(60) 상에 가고정되어 있는 반도체 칩(53)이 밀봉용 시트(40)에 매립된 밀봉체(58) 전체를 가열한다.
열 경화 처리의 조건으로서, 가열 온도가 바람직하게는 100℃ 이상, 보다 바람직하게는 120℃ 이상이다. 한편, 가열 온도의 상한이, 바람직하게는 200℃ 이하, 보다 바람직하게는 180℃ 이하이다. 가열 시간이, 바람직하게는 10분 이상, 보다 바람직하게는 30분 이상이다. 한편, 가열 시간의 상한이, 바람직하게는 180분 이하, 보다 바람직하게는 120분 이하이다. 또한, 필요에 따라 가압하여도 좋고, 바람직하게는 0.1 ㎫ 이상, 보다 바람직하게는 0.5 ㎫ 이상이다. 한편, 상한은 바람직하게는 10 ㎫ 이하, 보다 바람직하게는 5 ㎫ 이하이다.
[열 팽창성 점착제층 박리 공정]
다음에, 도 6에 나타내는 바와 같이, 가고정용 시트(60)를 밀봉체(58)로부터 박리한다(공정 E). 구체적으로는, 가고정용 시트(60)를 열 팽창시킴으로써, 가고정용 시트(60)와 밀봉체(58) 사이에서 박리를 행한다. 혹은, 지지체(61)와 가고정용 시트(60)의 계면에서 박리를 행하고, 그 후, 가고정용 시트(60)와 밀봉체(58)의 계면에서 열 팽창에 의한 박리를 행한다고 하는 순서도 적합하게 채용할 수 있다. 어느 경우라도, 가고정용 시트(60)를 가열하여 열 팽창시켜 그 점착력을 저하시킴으로써, 가고정용 시트(60)와 밀봉체(58)의 계면에서의 박리를 용이하게 행할 수 있다. 특히, 열 팽창성 점착제층은, 상기 열 경화 공정에서의 가열에서는 박리되지 않고, 이 열 팽창성 점착제층 박리 공정에서의 가열에 있어서 박리되는 구성인 것이 바람직하다.
[밀봉용 시트를 연삭하는 공정]
다음에, 필요에 따라, 도 7에 나타내는 바와 같이, 밀봉체(58)의 밀봉용 시트(40)를 연삭하여 반도체 칩(53)의 이면(53c)을 표출시킨다. 밀봉용 시트(40)를 연삭하는 방법으로서는, 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 고속 회전하는 지석을 이용하는 그라인딩법을 들 수 있다.
(재배선 형성 공정)
다음에, 밀봉체(58)의 반도체 칩(53)의 회로 형성면(53a)에 재배선(69)을 형성하는 재배선 형성 공정(공정 F)을 행한다. 재배선 형성 공정에서는, 상기 가고정용 시트(60)의 박리 후, 상기 노출된 반도체 칩(53)과 접속하는 재배선(69)을 밀봉체(58) 상에 형성한다(도 8 참조).
재배선의 형성 방법으로서는, 예컨대, 노출되어 있는 반도체 칩(53) 상에 진공 성막법 등의 공지의 방법을 이용하여 금속 시드층을 형성하고, 세미 애더티브법 등의 공지의 방법에 따라, 재배선(69)을 형성할 수 있다.
재배선 공정에 있어서는, 여러 가지의 유기 용제가 사용되지만, 본 실시형태에서 사용하는 밀봉용 시트(40)는, 150℃에서 1시간 열 처리 경화한 후의 샘플을 이용하여, 50℃의 N-메틸-2-피롤리돈에 3000초간 침지한 전후에서의 중량 변화가, 열 처리한 후를 기준으로 하여, 1 중량％ 이하이다. 그 때문에, 밀봉용 시트(40)는, 각종 유기 용제에의 용출이 억제되고 있다. 따라서, 재배선을 형성하는 측의 면은, 균일해진다. 그 결과, 재배선(69)의 형성을 균일하게 할 수 있다.
이러한 후에, 재배선(69) 및 밀봉체(58) 상에 폴리이미드나 PBO 등의 절연층을 형성하여도 좋다.
또한, 필요에 따라, 밀봉용 시트(40)에 비아를 형성하여도 좋다. 예컨대, 먼저, 레이저 등으로 열 경화 후의 밀봉용 시트(40)에 비아용의 개구를 형성하고, 다음에, 상기 개구에 남겨진 수지 잔사를 디스미어액 등으로 씻어내는 등을 하고(디스미어 처리), 그 후, 상기 개구에 도전성 페이스트 등을 충전하여 비아를 형성한다.
(범프 형성 공정)
계속해서, 형성한 재배선(69) 상에 범프(67)를 형성하는 범핑 가공을 행하여도 좋다(도 8 참조). 범핑 가공은, 땜납 볼이나 땜납 도금 등 공지의 방법으로 행할 수 있다.
(다이싱 공정)
마지막으로, 반도체 칩(53), 밀봉용 시트(40) 및 재배선(69) 등의 요소로 이루어지는 적층체의 다이싱을 행한다(도 9 참조). 이에 의해, 칩 영역의 외측에 배선을 인출한 반도체 장치(59)를 얻을 수 있다.
실시예
이하, 본 발명에 관하여 실시예를 이용하여 상세하게 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 넘지 않는 한, 이하의 실시예에 한정되는 것이 아니다. 또한, 각 예 중, 부는 특기가 없는 한 모두 중량 기준이다.
<밀봉용 시트의 제작>
실시예, 비교예에서 사용한 성분 및 배합비에 대해서 설명한다.
[성분]
에폭시 수지 A: 신닛테츠카가쿠(주)샤 제조의 YSLV-80XY(비스페놀 F형 에폭시 수지, 에폭시 당량 190 g/eq.)
에폭시 수지 B: 미츠비시카가쿠샤 제조의 에피코트 828(에폭시 당량 190 g/eq.)
에폭시 수지 C: 미츠비시카가쿠샤 제조의 YX4000H(에폭시 당량 192 g/eq., 비페닐형 에폭시 수지)
페놀 수지 A: 메이와카세이샤 제조의 MEH-7851-SS(비페닐아랄킬 골격을 갖는 페놀 수지, 수산기 당량 200 g/eq.)
열 가소성 수지 A: 가네카샤 제조의 SIBSTAR 072T(스티렌-이소부틸렌-스티렌 공중합체)
열 가소성 수지 B: 나가세켐텍스샤 제조의 SG-28GM(아크릴산부틸-아크릴로니트릴메타크릴산글리시딜 공중합체, 글리시딜기 함유의 모노머 유닛의 함유 비율: 7％ 정도)(본 명세서에서의 「열 경화성 재료」에 포함되지 않는다.)
필러 A: 덴키카가쿠코교샤 제조의 FB-9454FC(용융 구형 실리카 분말, 평균 입자경 17.6 ㎛)
필러 B: 애드마텍스샤 제조의 SE2050(평균 입자경 0.5 ㎛)
필러 C: 애드마텍스샤 제조의 SO-25R(평균 입자경 0.5 ㎛)을 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(신에츠카가쿠샤 제조의 제품명: KBM-403)으로 표면 처리한 것. 무기 충전제(SO-25R)의 480 중량부에 대하여 1.5 중량부의 실란 커플링제로 표면 처리.
카본 블랙(안료): 미츠비시카가쿠샤 제조의 #20(입자경 50 ㎚)
경화 촉진제: 시코쿠카세이코교샤 제조의 2PHZ-PW(2-페닐-4,5-디히드록시메틸이미다졸)
(실시예 1∼3, 비교예 1)
표 1에 기재된 배합비에 따라, 각 성분을 배합하고, 롤 혼련기에 의해 60℃∼120℃, 10분간, 감압 조건 하(0.01 ㎏/㎠)에서 용융 혼련하여, 혼련물을 조제하였다. 계속해서, 얻어진 혼련물을, 평판 프레스법에 따라, 시트형으로 형성한 후, 미리 정해진 크기로 컷트하였다. 이에 의해, 세로 50 ㎜, 가로 15 ㎜, 두께 500 ㎛의 밀봉용 시트로 하였다.
Figure pct00001
(N-메틸-2-피롤리돈에 침지한 전후에서의 중량 변화의 측정)
먼저, 실시예 및 비교예에 따른 밀봉용 시트를, 150℃에서 1시간 열 처리하였다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 전의 중량)을 측정하였다. 다음에, 50℃의 N-메틸-2-피롤리돈에 침지한 상태로 3000초간 정치하였다. 실온(23℃)에서, 초순수로 3분간의 세정을 2회 행한 후, 150℃에서 30분간 건조시켰다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 후의 중량)을 측정하였다.
중량 변화는, 하기 식에 따라 구하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
(중량 변화(중량％))=[1-((침지 후의 중량)/(침지 전의 중량))]×100
(테트라히드로푸르푸릴알코올에 침지한 전후에서의 중량 변화의 측정)
먼저, 실시예 및 비교예에 따른 밀봉용 시트를, 150℃에서 1시간 열 처리하였다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 전의 중량)을 측정하였다. 다음에, 60℃의 테트라히드로푸르푸릴알코올 75％ 수용액(와코쥰야쿠 가부시키가이샤 제조의 테트라히드로푸르푸릴알코올을 75％ 수용액에 희석한 것)에 침지한 상태로 420초간 정치하였다. 실온(23℃)에서, 초순수로 3분간의 세정을 2회 행한 후, 150℃에서 30분간 건조시켰다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 후의 중량)을 측정하였다.
중량 변화는, 하기 식에 따라 구하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
(중량 변화(중량％))=[1-((침지 후의 중량)/(침지 전의 중량))]×100
(수산화테트라메틸암모늄에 침지한 전후에서의 중량 변화의 측정)
먼저, 실시예 및 비교예에 따른 밀봉용 시트를, 150℃에서 1시간 열 처리하였다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 전의 중량)을 측정하였다. 다음에, 22±3℃의 수산화테트라메틸암모늄(TMAH) 3％ 수용액(도쿄카세이코교 가부시키가이샤 제조, 3％ 수용액)에 침지한 상태로 200초간 정치하였다. 실온(23℃)에서, 초순수로 3분간의 세정을 2회 행한 후, 150℃에서 30분간 건조시켰다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 후의 중량)을 측정하였다.
중량 변화는, 하기 식에 따라 구하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
(중량 변화(중량％))=[1-((침지 후의 중량)/(침지 전의 중량))]×100
(수산화칼륨에 침지한 전후에서의 중량 변화의 측정)
먼저, 실시예 및 비교예에 따른 밀봉용 시트를, 150℃에서 1시간 열 처리하였다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 전의 중량)을 측정하였다. 다음에, 22±3℃의 수산화칼륨(KOH) 10％ 수용액(와코쥰야쿠 가부시키가이샤 제조, 10％ 수용액)에 침지한 상태로 90초간 정치하였다. 실온(23℃)에서, 초순수로 3분간의 세정을 2회 행한 후, 150℃에서 30분간 건조시켰다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 후의 중량)을 측정하였다.
중량 변화는, 하기 식에 따라 구하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
(중량 변화(중량％))=[1-((침지 후의 중량)/(침지 전의 중량))]×100
(프로필렌글리콜모노메틸에테르에 침지한 전후에서의 중량 변화의 측정)
먼저, 실시예 및 비교예에 따른 밀봉용 시트를, 150℃에서 1시간 열 처리하였다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 전의 중량)을 측정하였다. 다음에, 22±3℃의 프로필렌글리콜모노메틸에테르 80％ 수용액(와코쥰야쿠 가부시키가이샤 제조, 80％ 수용액)에 침지한 상태로 60초간 정치하였다. 실온(23℃)에서, 초순수로 3분간의 세정을 2회 행한 후, 150℃에서 30분간 건조시켰다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 후의 중량)을 측정하였다.
중량 변화는, 하기 식에 따라 구하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
(중량 변화(중량％))=[1-((침지 후의 중량)/(침지 전의 중량))]×100
(초산에 침지한 전후에서의 중량 변화의 측정)
먼저, 실시예 및 비교예에 따른 밀봉용 시트를, 150℃에서 1시간 열 처리하였다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 전의 중량)을 측정하였다. 다음에, 22±3℃의 초산 10％ 수용액(와코쥰야쿠 가부시키가이샤 제조, 10％ 수용액)에 침지한 상태로 60초간 정치하였다. 실온(23℃)에서, 초순수로 3분간의 세정을 2회 행한 후, 150℃에서 30분간 건조시켰다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 후의 중량)을 측정하였다.
중량 변화는, 하기 식에 따라 구하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
(중량 변화(중량％))=[1-((침지 후의 중량)/(침지 전의 중량))]×100
(γ-부티로락톤에 침지한 전후에서의 중량 변화의 측정)
먼저, 실시예 및 비교예에 따른 밀봉용 시트를, 150℃에서 1시간 열 처리하였다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 전의 중량)을 측정하였다. 다음에, 125℃의 γ-부티로락톤(GBL)(도쿄카세이코교 가부시키가이샤 제조)에 침지한 상태로 240초간 정치하였다. 실온(23℃)에서, 초순수로 3분간의 세정을 2회 행한 후, 150℃에서 30분간 건조시켰다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 후의 중량)을 측정하였다.
중량 변화는, 하기 식에 따라 구하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
(중량 변화(중량％))=[1-((침지 후의 중량)/(침지 전의 중량))]×100
(디메틸술폭시드에 침지한 전후에서의 중량 변화의 측정)
먼저, 실시예 및 비교예에 따른 밀봉용 시트를, 150℃에서 1시간 열 처리하였다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 전의 중량)을 측정하였다. 다음에, 40℃의 디메틸술폭시드(DMSO)(와코쥰야쿠 가부시키가이샤 제조)에 침지한 상태로 600초간 정치하였다. 실온(23℃)에서, 초순수로 3분간의 세정을 2회 행한 후, 150℃에서 30분간 건조시켰다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 후의 중량)을 측정하였다.
중량 변화는, 하기 식에 따라 구하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
(중량 변화(중량％))=[1-((침지 후의 중량)/(침지 전의 중량))]×100
(시클로펜탄온에 침지한 전후에서의 중량 변화의 측정)
먼저, 실시예 및 비교예에 따른 밀봉용 시트를, 150℃에서 1시간 열 처리하였다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 전의 중량)을 측정하였다. 다음에, 40℃의 시클로펜탄온(와코쥰야쿠 가부시키가이샤 제조)에 침지한 상태로 1200초간 정치하였다. 실온(23℃)에서, 초순수로 3분간의 세정을 2회 행한 후, 150℃에서 30분간 건조시켰다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 후의 중량)을 측정하였다.
중량 변화는, 하기 식에 따라 구하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
(중량 변화(중량％))=[1-((침지 후의 중량)/(침지 전의 중량))]×100
(메틸에틸케톤에 침지한 전후에서의 중량 변화의 측정)
먼저, 실시예 및 비교예에 따른 밀봉용 시트를, 150℃에서 1시간 열 처리하였다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 전의 중량)을 측정하였다. 다음에, 22±3℃의 메틸에틸케톤(와코쥰야쿠 가부시키가이샤 제조)에 침지한 상태로 600초간 정치하였다. 실온(23℃)에서, 초순수로 3분간의 세정을 2회 행한 후, 150℃에서 30분간 건조시켰다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 후의 중량)을 측정하였다.
중량 변화는, 하기 식에 따라 구하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
(중량 변화(중량％))=[1-((침지 후의 중량)/(침지 전의 중량))]×100
(아세톤에 침지한 전후에서의 중량 변화의 측정)
먼저, 실시예 및 비교예에 따른 밀봉용 시트를, 150℃에서 1시간 열 처리하였다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 전의 중량)을 측정하였다. 다음에, 22±3℃의 아세톤(와코쥰야쿠 가부시키가이샤 제조)에 침지한 상태로 600초간 정치하였다. 실온(23℃)에서, 초순수로 3분간의 세정을 2회 행한 후, 150℃에서 30분간 건조시켰다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 후의 중량)을 측정하였다.
중량 변화는, 하기 식에 따라 구하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
(중량 변화(중량％))=[1-((침지 후의 중량)/(침지 전의 중량))]×100
(1N 수산화나트륨 수용액에 침지한 전후에서의 중량 변화의 측정)
먼저, 실시예 및 비교예에 따른 밀봉용 시트를, 150℃에서 1시간 열 처리하였다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 전의 중량)을 측정하였다. 다음에, 80℃의 1N(1 규정) 수산화나트륨(NaOH) 수용액에 침지한 상태로 600초간 정치하였다. 실온(23℃)에서, 초순수로 3분간의 세정을 2회 행한 후, 150℃에서 30분간 건조시켰다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 후의 중량)을 측정하였다.
중량 변화는, 하기 식에 따라 구하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
(중량 변화(중량％))=[1-((침지 후의 중량)/(침지 전의 중량))]×100
(1N 수산화칼륨 수용액에 침지한 전후에서의 중량 변화의 측정)
먼저, 실시예 및 비교예에 따른 밀봉용 시트를, 150℃에서 1시간 열 처리하였다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 전의 중량)을 측정하였다. 다음에, 80℃의 1N(1 규정) 수산화칼륨(KOH) 수용액에 침지한 상태로 600초간 정치하였다. 실온(23℃)에서, 초순수로 3분간의 세정을 2회 행한 후, 150℃에서 30분간 건조시켰다. 그 후, 데시케이터 내에서 실온으로 복귀시켜, 중량(침지 후의 중량)을 측정하였다.
중량 변화는, 하기 식에 따라 구하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
(중량 변화(중량％))=[1-((침지 후의 중량)/(침지 전의 중량))]×100
Figure pct00002
40: 밀봉용 시트 50: 적층체
53: 반도체 칩 58: 밀봉체
59: 반도체 장치 60: 가고정용 시트

Claims (4)

150℃에서 1시간 열 처리한 후의 샘플을 이용하여, 50℃의 N-메틸-2-피롤리돈에 3000초간 침지한 전후에서의 중량 변화가, 열 처리한 후를 기준으로 하여, 1 중량％ 이하인 것을 특징으로 하는 밀봉용 시트.
제1항에 있어서,
열 경화성 재료와 무기계 화합물을 포함하고,
상기 열 경화성 재료와 상기 무기계 화합물의 합계 함유량이, 전체의 95 중량％ 이상인 것을 특징으로 하는 밀봉용 시트.
제2항에 있어서,
열 가소성 재료로서 스티렌-이소부틸렌계 블록 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉용 시트.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 밀봉용 시트를 이용하여 제조된 반도체 장치.
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