TW201938720A - 半導體裝置的製造方法及膜狀接著劑 - Google Patents

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Abstract

本發明的半導體裝置的製造方法包括：第一打線接合步驟，將第一半導體元件經由第一導線而電性連接於基板上；壓接步驟，將第二半導體元件經由具有熱硬化性的接著劑而壓接於所述基板；以及加熱加壓步驟，於加壓環境下對所述壓接步驟後的接著劑進行加熱，藉此而對所述接著劑進行硬化處理。藉由經過加熱加壓步驟，而將所述第一導線的至少一部分及所述第一半導體元件的至少一者埋入硬化處理後的接著劑中。硬化處理前的所述接著劑的120℃下的熔融黏度為1000 Pa·s～3000 Pa·s。

Description

半導體裝置的製造方法及膜狀接著劑
本發明是有關於一種半導體裝置的製造方法及其中可使用的膜狀接著劑。
隨著行動電話等的多功能化，將半導體元件積層為多段且加以高容量化的堆疊式多晶片封裝（Multi Chip Package，MCP）正在普及。於半導體元件的安裝中，廣泛使用膜狀接著劑來作為黏晶（die bonding）用的接著劑。作為使用膜狀接著劑的多段積層封裝體的一例，可列舉線埋入型的封裝體。其是藉由使用高流動的膜狀接著劑來進行壓接，而將與壓接側的半導體元件連接的導線，一邊利用接著劑覆蓋一邊壓接的封裝體，且搭載於行動電話、行動音訊（audio）設備用的存儲器封裝體等中。
作為所述堆疊式MCP等半導體裝置所要求的重要特性之一，可列舉連接可靠性。為了提升連接可靠性，正在進行考量耐熱性、耐濕性及耐回流性等特性的膜狀接著劑的開發。作為此種膜狀接著劑，例如專利文獻1中提出有一種接著片，其含有樹脂及填料，且厚度為10 μm～250 μm，所述樹脂包含高分子量成分、及以環氧樹脂為主成分的熱硬化性成分。另外，專利文獻2中提出有一種接著劑組成物，其含有：包含環氧樹脂與酚樹脂的混合物、及丙烯酸共聚物。
半導體裝置的連接可靠性很大程度上亦取決於是否可不在接著面產生空隙地安裝半導體元件。因此，正設法實現以可不產生空隙地壓接半導體元件的方式使用高流動的膜狀接著劑、或以可利用半導體元件的密封步驟來消除所產生的空隙的方式使用熔融黏度低的膜狀接著劑等。另外，專利文獻3中提出有一種黏度低且黏接強度低的接著片。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：國際公開第2005/103180號公報
專利文獻2：日本專利特開2002-220576號公報
專利文獻3：日本專利特開2009-120830號公報
[發明所欲解決之課題]
但最近於堆疊式MCP的製造中，有時於將半導體元件經由具有熱硬化性的接著劑而壓接於基板後，藉由於使用加壓烘箱等的加壓環境下進行加熱來實施接著劑的硬化處理。加壓烘箱為可對內部的環境進行加熱及加壓的裝置，於加壓烘箱中，接著劑一邊承受來自周圍氣體的壓力一邊得到加熱。藉此，可更有效果地減少或消除半導體元件的接著面的空隙。
然而，先前的接著膜並未設想在加壓烘箱中使用，因此於發生半導體元件的位置偏移、或導線等的埋入性不充分等方面尚有改善的餘地。
本發明是鑒於所述情況而成者，其目的在於提供一種於藉由加壓環境下的加熱來實施接著劑的硬化處理的情況下，導線等的埋入性亦優異，且能夠抑制半導體元件發生位置偏移的半導體裝置的製造方法及其中可使用的接著劑。
[解決課題之手段]
本發明的半導體裝置的製造方法包括：第一打線接合（wire bonding）步驟，將第一半導體元件經由第一導線而電性連接於基板上；壓接步驟，將第二半導體元件經由具有熱硬化性的接著劑而壓接於所述基板；以及加熱加壓步驟，於加壓環境下對所述壓接步驟後的接著劑進行加熱，藉此而對所述接著劑進行硬化處理。藉由經過所述加熱加壓步驟，而將所述第一導線的至少一部分及所述第一半導體元件的至少一者埋入硬化處理後的接著劑中。於所述半導體裝置的製造方法中，硬化處理前的所述接著劑的120℃下的熔融黏度為1000 Pa·s～3000 Pa·s。
本發明者等人獲得如下發現：為了藉由在加壓環境下加熱的熱硬化性接著劑來達成優異的埋入性，並且高度抑制經由該接著劑所積層的半導體元件的位置偏移，有用的是在加壓環境下加熱的過程中，接著劑不會過硬，而且不會過軟。並且，以各種溫度條件及接著劑的組成反覆進行評價試驗，結果發現，接著劑的120℃下的熔融黏度反映出在加壓環境下加熱時的接著劑的流動性，進而，於其特定的範圍（1000 Pa·s～3000 Pa·s）可達成優異的埋入性，且可高度抑制半導體元件的位置偏移，從而完成所述發明。因此，可獲得顯示出良好的連接可靠性的半導體裝置。
於所述半導體裝置的製造方法的所述加熱加壓步驟中，較佳為對所述接著劑，於0.1 MPa～1.0 MPa的加壓環境下，以60℃～175℃加熱5分鐘以上。藉由於所述條件下進行加熱加壓，而更容易獲得埋入性。
所述半導體裝置的製造方法亦可包括：於所述加熱加壓步驟後，於所述第二半導體元件上進而積層第三半導體元件的步驟。該情況下，可增加所獲得的半導體裝置的容量。
所述半導體裝置的製造方法亦可更包括：第二打線接合步驟，經由第二導線而將所述基板與所述第二半導體元件電性連接；以及利用樹脂來密封所述第二半導體元件的步驟。該情況下，所獲得的半導體裝置的可靠性進一步提高。
另外，本發明的接著劑可用於半導體裝置的製造製程中。所述製造製程包括以下步驟：經過在加壓環境下對所述接著劑進行加熱的硬化處理而呈如下狀態，即，將基板上的導線的至少一部分及半導體元件的至少一者埋入硬化處理後的所述接著劑中。所述接著劑的120℃下的熔融黏度為1000 Pa·s～3000 Pa·s。
所述接著劑於在加壓環境下加熱的過程中不會過硬，而且不會過軟，因此於半導體裝置的製造中的加熱加壓步驟中，可顯現良好的埋入性並且抑制半導體元件發生位置偏移。因此，可獲得顯示出良好的連接可靠性的半導體裝置。
所述接著劑的與塗佈有阻焊油墨的所述基板的硬化後的接著力較佳為1.0 MPa以上。該情況下，所獲得的半導體裝置的連接可靠性更良好。
[發明的效果]
根據本發明，可提供一種於藉由加壓環境下的加熱來實施接著劑的硬化處理的情況下，導線等的埋入性亦優異，且能夠抑制半導體元件發生位置偏移的半導體裝置的製造方法及其中可使用的接著劑。
以下，參照圖式來對本發明的較佳實施形態進行詳細說明。於以下的說明中，對相同或相當部分標註相同符號，並省略重複的說明。另外，上下左右等位置關係只要無特別說明，則是指基於圖式所示的位置關係者。進而，圖式的尺寸比率並不限於圖示的比率。再者，所謂本說明書中的「(甲基)丙烯酸」是指「丙烯酸」及與其相對應的「甲基丙烯酸」。
（半導體裝置的製造方法）
以下，對本實施形態的半導體裝置的製造方法進行說明。首先，如圖1所示，於基板14上的電路圖案94上壓接帶有接著劑41的第一半導體元件Wa，且經由第一導線88而將基板14上的電路圖案84與第一半導體元件Wa電性接合連接（第一打線接合步驟）。
其次，獲得圖2所示的帶有膜狀接著劑的半導體元件。首先，準備接著片，所述接著片於基材膜上積層有具有熱硬化性的膜狀接著劑10。關於膜狀接著劑10及接著片的製造方法，將於下文敘述。於半導體晶圓的單面上層壓接著片，並剝去基材膜，藉此而於半導體晶圓的單面貼附膜狀接著劑10。半導體晶圓的厚度例如為50 μm，尺寸例如為8吋，膜狀接著劑10的厚度例如為135 μm。並且，於將切割帶60貼合於膜狀接著劑10後，切割為7.5 mm見方，藉此而如圖2所示，獲得包括第二半導體元件Waa、及貼附於其上的膜狀接著劑10的帶有膜狀接著劑的半導體元件102（層壓步驟）。
層壓步驟較佳為於50℃～100℃下進行，更佳為於60℃～80℃下進行。若層壓步驟的溫度為50℃以上，則可獲得與半導體晶圓良好的密接性。若層壓步驟的溫度為100℃以下，則可抑制膜狀接著劑10於層壓步驟中過度流動，因而可防止引起厚度的變化等。
作為切割方法，例如可列舉：使用旋轉刀刃的方法（刀片切割）、藉由雷射而將膜狀接著劑或晶圓與膜狀接著劑兩者切斷的方法、以及常溫或冷卻條件下的伸展等通用的方法等。
並且，以膜狀接著劑10側朝向基板15的方式，將帶有接著膜的半導體元件102壓接於基板14，該基板14經由第一導線88而接合連接有第一半導體元件Wa。具體而言，如圖3所示，以膜狀接著劑10覆蓋第一半導體元件Wa的方式載置帶有膜狀接著劑的半導體元件102，繼而，如圖4所示，藉由使第二半導體元件Waa與膜狀接著劑10一併壓接於基板14而將第二半導體元件Waa固定於基板14（壓接步驟）。壓接步驟中較佳為將膜狀接著劑10於80℃～180℃、0.01 MPa～0.50 MPa的條件下壓接0.5秒～3.0秒。
於壓接步驟之後，將膜狀接著劑10於加壓環境下加熱（加熱加壓步驟）。如圖4所示，第二半導體元件Waa具有較第一半導體元件Wa更大的面積，膜狀接著劑10不僅將基板14上的第一導線88埋入，亦將第一半導體元件Wa埋入。本實施形態的半導體裝置的製造方法包括所述加熱加壓步驟，藉此而能夠亦將通常較導線更厚、埋入困難的半導體元件埋入。其原因在於，當於壓接步驟中暫時殘存有半導體元件與基板的接著面的空隙時，亦可藉由經過加熱加壓步驟而更確實地消除或減少空隙。進而，本實施形態中所使用的膜狀接著劑10於120℃下具有3000 Pa·s以下、較佳為2500 Pa·s以下的熔融黏度。藉此，於所述壓接步驟中可獲得良好的埋入性，於暫時殘存有空隙的情況下，於加熱加壓步驟中亦容易良好地消除或減少。另一方面，本實施形態中所使用的膜狀接著劑10於120℃下具有1000 Pa·s以上的熔融黏度。藉此，可抑制於加熱加壓步驟中半導體元件發生位置偏移。
於加熱加壓步驟中，加壓環境下的加熱例如可藉由將製造中的半導體裝置投入加壓烘箱中來進行。加壓烘箱中的加熱溫度例如為60℃～175℃，較佳為80℃～160℃、或100℃～150℃。加壓環境下的壓力例如為0.1 MPa～1.0 MPa，較佳為0.2 MPa～1.0 MPa、0.3 MPa～1.0 MPa、或0.5 MPa～1.0 MPa。加壓環境下的加熱例如進行5分鐘以上。藉由於所述條件下進行加熱加壓，而更容易獲得埋入性。
繼而，如圖5所示，於將基板14與第二半導體元件Waa經由第二導線98而電性連接後（第二打線接合步驟），如圖6所示，利用密封材42將電路圖案84、第二導線98及第二半導體元件Waa密封。藉由經過此種步驟而可製造半導體裝置200。
藉由本實施形態的製造方法而獲得的半導體裝置200中，將第一半導體元件Wa經由第一導線88而以打線接合方式連接於基板14上，並且於第一半導體元件Wa上，經由膜狀接著劑10而壓接較第一半導體元件Wa的面積更大的第二半導體元件Waa。另外，半導體裝置200中，將第一導線88及第一半導體元件Wa埋入膜狀接著劑10中。即，藉由本實施形態的製造方法而獲得的半導體裝置200為線及半導體元件埋入型的半導體裝置。另外，根據本實施形態的半導體裝置的製造方法，由膜狀接著劑10所實現的埋入性良好，不存在半導體元件的位置偏移，因此可獲得具有良好的連接可靠性的半導體裝置。
另外，半導體裝置200中，進而經由第二導線98而將基板14與第二半導體元件Waa電性連接，並且藉由密封材42而將第二半導體元件Waa密封。藉此，所獲得的半導體裝置的可靠性進一步提高。
第一半導體元件Wa的厚度例如為10 μm～170 μm，第二半導體元件Waa的厚度例如為20 μm～400 μm。膜狀接著劑10的厚度例如為20 μm～200 μm，較佳為30 μm～200 μm，更佳為40 μm～150 μm。埋入至膜狀接著劑10內部的第一半導體元件Wa為用以驅動半導體裝置200的控制器晶片。
基板14包括電路圖案84、電路圖案94分別於表面各形成有兩處的有機基板90。第一半導體元件Wa經由接著劑41而壓接於電路圖案94上，第二半導體元件Waa以覆蓋未壓接有第一半導體元件Wa的電路圖案94、第一半導體元件Wa、及電路圖案84的一部分的方式經由膜狀接著劑10而壓接於基板14。由基板14上的電路圖案84、電路圖案94所引起的凹凸的階差中埋入有膜狀接著劑10。並且，利用樹脂製的密封材42，將第二半導體元件Waa、電路圖案84及第二導線98密封。
（膜狀接著劑）
其次，關於本實施形態的接著劑，列舉膜狀接著劑為例來進行說明。膜狀接著劑可用於所述半導體裝置的製造方法中。圖7是示意性表示膜狀接著劑10的剖面圖。膜狀接著劑10為熱硬化性，且可藉由以下方式而製作，即，將經過半硬化（B階段）狀態，而於硬化處理後可呈完全硬化物（C階段）狀態的接著劑組成物成形為膜狀。
膜狀接著劑10於120℃下具有3000 Pa·s以下的熔融黏度。藉此，於壓接半導體元件時可獲得良好的埋入性，可於加壓烘箱中良好地消除或減少空隙。另一方面，膜狀接著劑10於120℃下具有1000 Pa·s以上的熔融黏度。藉此，可抑制加壓加熱步驟中的半導體元件的位置偏移的發生。所述熔融黏度的上限值可為2800 Pa·s、2500 Pa·s、或2200 Pa·s。所述熔融黏度的下限值可為1200 Pa·s、1500 Pa·s、或2000 Pa·s。
再者，熔融黏度是指下述情況下的測定值：使用先進流變擴展系統（Advanced Rheometric Expansion System，ARES）（TA儀器（TA Instruments）公司製造），一邊對膜狀接著劑10賦予5%的變形，一邊以5℃/分鐘的升溫速度升溫同時進行測定。
另外，膜狀接著劑10對塗佈有阻焊油墨（例如商品名：AUS308，太陽油墨製造（股）製造）的基板的硬化後的接著力較佳為1.0 MPa以上。該情況下，所獲得的半導體裝置的連接可靠性更良好。
膜狀接著劑10例如可含有（a）熱硬化性成分、（b）高分子量成分及（c）填料、以及視需要的（d）硬化促進劑及（e）偶合劑。所述熔融黏度的範圍例如可藉由調整（a）熱硬化性成分、（b）高分子量成分、（c）填料的種類及含量等而實現。
以膜狀接著劑10的總量為基準，膜狀接著劑10可含有20質量%～60質量%的（a）熱硬化性成分。
（a）熱硬化性成分可為熱硬化性樹脂，可為具有安裝半導體元件時所要求的耐熱性及耐濕性的環氧樹脂及酚樹脂等。
作為（a）成分的環氧樹脂，可列舉含芳香環的環氧樹脂、含脂肪族環的環氧樹脂、含雜環的環氧樹脂、及脂肪族線狀環氧樹脂等。（a）成分的環氧樹脂較佳為含芳香環的環氧樹脂。另外，（a）成分的環氧樹脂可為多官能環氧樹脂，亦可為二官能環氧樹脂。
作為含芳香環的環氧樹脂，可列舉下述通式（1）所表示的環氧樹脂。式（1）中，n表示0～5的整數。
[化1]
作為所述通式（1）以外的（a）成分的含芳香環的環氧樹脂，可使用雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、及雙酚E型環氧樹脂等，以及使該些改質而得的二官能環氧樹脂等。
進而，亦可併用以上所列舉的環氧樹脂以外的環氧樹脂來作為（a）熱硬化性成分。例如，可使用苯酚酚醛清漆型環氧樹脂或甲酚酚醛清漆型環氧樹脂等酚醛清漆型環氧樹脂、或者縮水甘油胺型環氧樹脂等。
作為（a）成分的酚樹脂，可使用含脂肪族環的酚樹脂、含雜環的酚樹脂、及脂肪族線狀酚樹脂等。
作為具體的酚樹脂，可列舉：迪愛生（DIC）（股）製造的芬萊特（Phenolite）KA、TD系列；三井化學股份有限公司製造的米萊斯（Mirex）XLC系列與XL系列（例如米萊斯（Mirex）XLC-LL）等。就耐熱性的觀點而言，酚樹脂可為投入85℃、85%RH的恆溫恆濕槽中48小時後的吸水率為2質量%以下，且利用熱重量分析儀（thermogravimetric analyzer，TGA）測定出的350℃下的加熱質量減少率（升溫速度：5℃/分鐘，環境：氮）小於5質量%者。
（a）熱硬化性成分可包含：（a1）軟化點為室溫以下或於室溫下為液體的環氧樹脂及軟化點為室溫以下或室溫下為液體的酚樹脂的至少一者（以下稱為（a1）成分）；以及（a2）軟化點高於室溫的環氧樹脂及軟化點高於室溫的酚樹脂的至少一者（以下稱為（a2）成分）。再者，本說明書中，室溫是指23℃。
作為（a1）成分及（a2）成分的環氧樹脂，可根據軟化點及室溫下的狀態而自所述環氧樹脂中選擇。另外，作為（a1）成分及（a2）成分的酚樹脂，可根據軟化點及室溫下的狀態而自所述酚樹脂中選擇。
為了使膜狀接著劑10的120℃下的熔融黏度為1000 Pa·s～3000 Pa·s，例如亦可藉由調整（a1）成分及（a2）成分的含量來實現。
於膜狀接著劑10包含環氧樹脂及酚樹脂兩者來作為（a）熱硬化性成分的情況下，環氧樹脂及酚樹脂較佳為以環氧基的數量相對於羥基的數量的比成為0.70/0.30～0.30/0.70的方式進行調配，更佳為以成為0.65/0.35～0.35/0.65的方式進行調配，進而佳為以成為0.60/0.40～0.40/0.60的方式進行調配，特佳為以成為0.60/0.40～0.50/0.50的方式進行調配。膜狀接著劑10中的環氧基的數量可作為所使用的環氧樹脂除以環氧當量所得的值而求出，羥基的數量可作為所使用的酚樹脂除以羥基當量所得的值而求出。藉由以處於所述範圍的方式進行調配，則所製作的膜狀接著劑容易具有硬化性，且抑制未硬化狀態下的膜狀接著劑的黏度變高，從而容易提升流動性。
另外，為了使與塗佈有阻焊油墨的基板的硬化後的接著力為1.0 MPa以上，例如可藉由減少（a2）成分的含量、增加（c）填料的含量、增加（d）硬化促進劑來進行調整。
以膜狀接著劑10的總量為基準，膜狀接著劑10可含有10質量%～40質量%的（b）高分子量成分。若（b）高分子量成分的含量為40質量%以下，則有晶粒安裝（die attach）時的熔融性提升，埋入性提升的傾向。另一方面，若（b）高分子量成分的含量為10質量%以上，則容易獲得成膜性。
（b）高分子量成分可為丙烯酸系樹脂，進而亦可為將丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯等具有環氧基或縮水甘油基作為交聯性官能基的官能性單體聚合而獲得，且具有-50℃～50℃的玻璃轉移溫度（Tg）的含環氧基的(甲基)丙烯酸共聚物等丙烯酸系樹脂。
作為此種樹脂，可使用含環氧基的(甲基)丙烯酸酯共聚物、及含環氧基的丙烯酸橡膠等，（b）成分亦可為含環氧基的丙烯酸橡膠。含環氧基的丙烯酸橡膠是將丙烯酸酯作為主成分，且主要包含丙烯酸丁酯與丙烯腈等的共聚物、及丙烯酸乙酯與丙烯腈等的共聚物等的具有環氧基的橡膠。
（b）高分子量成分的重量平均分子量可為30萬以上，亦可為50萬以上。另外，（b）高分子量成分的重量平均分子量可為100萬以下，亦可為80萬以下。若（b）高分子量成分的重量平均分子量為30萬以上，則有成膜性提升的傾向。若（b）高分子量成分的重量平均分子量為100萬以下，則可降低未硬化膜狀接著劑的剪切黏度，因而埋入性更良好。另外，存在未硬化膜狀接著劑的切削性得到改善，切割的品質變良好的情況。
（b）高分子量成分的玻璃轉移溫度（Tg）可為-50℃～50℃。若（b）高分子量成分的玻璃轉移溫度（Tg）為50℃以下，則膜狀接著劑10的柔軟性變良好。另一方面，若玻璃轉移溫度（Tg）為-50℃以上，則膜狀接著劑的柔軟性不會過高，因而在切割半導體晶圓時容易將膜狀接著劑10切斷。因此，可抑制因毛刺的產生而導致切割性惡化。
（b）高分子量成分的玻璃轉移溫度（Tg）可為-20℃～40℃，亦可為-10℃～30℃。該情況下，可顯現出：切割時容易將膜狀接著劑切斷而不易產生樹脂碎屑的方面、接著力與耐熱性高的方面、以及未硬化膜狀接著劑的高流動性。
為了顯現出高接著力，以總結構單元數為基準，（b）高分子量成分可含有1%～15%的具有交聯性官能基的結構單元。具有交聯性官能基的結構單元亦可認為是合成（b）高分子量成分時所使用的總材料單體數（莫耳數）中的官能性單體的數量。作為官能性單體，可列舉丙烯酸縮水甘油酯或甲基丙烯酸縮水甘油酯等，（b）高分子量成分所具有的交聯性官能基源自官能性單體的官能基。於官能性單體為丙烯酸縮水甘油酯或甲基丙烯酸縮水甘油酯的情況下，交聯性官能基為環氧基。
再者，作為（b）高分子量成分的交聯性官能基，不僅可列舉環氧基，亦可列舉醇性或酚性羥基、或者羧基等交聯性官能基。
重量平均分子量是利用凝膠滲透層析法（Gel Penetration Chromatography，GPC）且使用基於標準聚苯乙烯的校準曲線而得的聚苯乙烯換算值。玻璃轉移溫度（Tg）是指使用示差掃描熱量儀（Differential Scanning Calorimeter，DSC）（例如理學（股）製造的「Thermo Plus 2」）所測定出的值。
本發明中所使用的（b）高分子量成分亦能夠作為市售品來獲取。例如，可列舉長瀨化成（Nagase ChemteX）（股）製造的商品名「丙烯酸橡膠HTR-860P-3CSP」等。
就控制未硬化的膜狀接著劑的流動性與斷裂性、硬化後膜狀接著劑的拉伸彈性係數與接著力的觀點而言，以膜狀接著劑10的總量為基準，膜狀接著劑10可含有20質量%～50質量%的（c）填料。若（c）填料的含量為20質量%以上，則有未硬化膜狀接著劑的切割性改善，硬化後的接著力提升的傾向。另一方面，若（c）填料的含量為50質量%以下，則有未硬化膜狀接著劑的流動性提升，晶粒安裝時的埋入性改善的傾向。
就膜狀接著劑10的流動性的觀點而言，（c）填料的平均粒徑可為0.1 μm以上，亦可為0.1 μm～5.0 μm。此處，所謂「平均粒徑」，設為藉由雷射繞射式粒度分佈測定裝置，將丙酮作為溶劑進行分析時所獲得的值。
就B階段狀態下的膜狀接著劑的切割性的提升、膜狀接著劑的操作性的提升、導熱性的提升、熔融黏度的調整、觸變性的賦予、及接著力的提升等觀點而言，（c）填料可為無機填料，亦可為二氧化矽填料。
另外，以獲得良好的硬化性為目的，膜狀接著劑10亦可含有（d）硬化促進劑。關於膜狀接著劑10含有（d）硬化促進劑時的（d）硬化促進劑的含量，以膜狀接著劑10的總量為基準，可為0.01質量%～0.2質量%。
再者，就反應性的觀點而言，（d）硬化促進劑較佳為咪唑系的化合物。反應性過高的硬化促進劑有藉由膜狀接著劑的製造步驟中的加熱，不僅使剪切黏度上升，亦顯著引起經時的劣化的傾向。另一方面，關於反應性過低的硬化促進劑，於半導體裝置的製造步驟內的熱歷程中膜狀接著劑難以完全硬化，而以未硬化的狀態搭載於製品內，無法獲得充分的接著性，從而有可能使半導體裝置的連接可靠性惡化。
就提升接著性的觀點而言，除所述（a）成分～（d）成分以外，本實施形態的接著劑組成物亦可含有（e）偶合劑。作為偶合劑，可列舉：γ-脲基丙基三乙氧基矽烷、γ-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-苯基胺基丙基三甲氧基矽烷、及3-(2-胺基乙基)胺基丙基三甲氧基矽烷等。
（膜狀接著劑及接著片）
關於膜狀接著劑10，可將於基材膜上塗佈以上所述的接著劑組成物的清漆並加以乾燥而得的接著劑組成物用作接著片。具體而言，首先，將（a）成分～（c）成分與視需要的所述（d）硬化促進劑或（e）偶合劑等其他添加成分於有機溶劑中混合、混煉而製備清漆。
所述混合、混煉可使用通常的攪拌機、擂潰機、三輥磨機（three-rod roll mill）及球磨機（ball mill）等分散機，將該些適當組合而進行。所述乾燥只要為所使用的溶劑充分揮發的條件則並無特別限制，通常可於60℃～200℃下加熱0.1分鐘～90分鐘來進行。
用於製作所述清漆的有機溶劑只要為可將所述各成分均勻地溶解、混煉或分散者則可無限制地使用現有公知者。作為此種溶劑，例如可列舉：丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、及環己酮等酮系溶劑；二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮、甲苯、以及二甲苯等。就乾燥速度快、價格低的方面而言，較佳為使用甲基乙基酮、環己酮等。
所述基材膜並無特別限制，例如可列舉：聚酯膜、聚丙烯膜（定向聚丙烯（Oriented Polypropylene，OPP）膜等）、聚對苯二甲酸乙二酯膜、聚醯亞胺膜、聚醚醯亞胺膜、聚醚萘二甲酸酯膜、及甲基戊烯膜等。
其次，藉由將所獲得的清漆塗佈於基材膜上而形成清漆的層。其次，藉由加熱乾燥而將溶劑自清漆層去除，從而獲得接著片。其後，將基材膜自接著片去除，藉此而可獲得膜狀接著劑10。
作為製造厚膜的膜狀接著劑10的方法之一，可列舉將預先獲得的膜狀接著劑10與基材膜上所形成的膜狀接著劑10（接著片）貼合來進行製造的方法。
為了能夠充分填充第一半導體元件及半導體元件連接用的線、以及基板的配線電路等的凹凸，膜狀接著劑10的膜厚較佳為20 μm～200 μm。若膜厚為20 μm以上，則有可抑制接著力的下降的傾向，若為200 μm以下，則具有經濟性，此外可滿足半導體裝置的小型化的要求。本實施形態中，利用膜狀接著劑10將半導體元件埋入，因此膜狀接著劑10的膜厚更佳為50 μm～200 μm，進而佳為80 μm～200 μm，特佳為100 μm～200 μm。
如圖8所示，膜狀接著劑10可以如下的接著片100的形式來使用，所述接著片100是並不去除塗佈有清漆的基材膜而維持該狀態，並於基材膜20上積層膜狀接著劑10而成。
另外，如圖9所示，膜狀接著劑亦可以如下的接著片110的形式來使用，所述接著片110是在與設置有基材膜20的面為相反側的面設置覆蓋膜30而成。作為覆蓋膜30，例如可列舉聚對苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate，PET）膜、聚乙烯（polyethylene，PE）膜、及OPP膜等。
另外，膜狀接著劑亦可以將膜狀接著劑10積層於切割帶上的切割･黏晶一體型接著片的形式來使用。該情況下，半導體晶圓上的層壓步驟進行一次即可，就該方面而言能夠實現作業的效率化。
作為切割帶，例如可列舉：聚四氟乙烯膜、聚對苯二甲酸乙二酯膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚甲基戊烯膜、及聚醯亞胺膜等塑膠膜等。另外，亦可視需要而對切割帶進行底漆塗佈、UV處理、電暈放電處理、研磨處理、及蝕刻處理等表面處理。
進而，切割帶可為具有黏著性者，亦可為對所述塑膠膜賦予了黏著性者。另外，亦可於所述塑膠膜的單面設置黏著劑層。
作為此種切割･黏晶一體型接著片，可列舉圖10所示的接著片120及圖11所示的接著片130等。如圖10所示，接著片120具有如下結構：將於可確保施加有拉伸張力時的伸長率的基材膜40上設置有黏著劑層50的切割帶60作為支撐基材，且於切割帶60的黏著劑層50上設置有膜狀接著劑10。如圖11所示，接著片130於接著片120中，於膜狀接著劑10的表面設置有基材膜20。
作為基材膜40，可列舉關於切割帶所記載的所述塑膠膜。另外，作為黏著劑層50，例如可列舉包含液狀成分及高分子量成分且具有適度的黏接強度的樹脂組成物。藉由使將黏著劑層50塗佈於基材膜40上並加以乾燥、或者塗佈於PET膜等基材膜並加以乾燥而得的黏著劑層與基材膜40貼合，而能夠形成切割帶。黏接強度例如可藉由調整液狀成分的比率、高分子量成分的Tg而設定為所需的值。
於將接著片120及接著片130等切割･黏晶一體型接著片用於半導體裝置的製造的情況下，需要具有於切割時半導體元件不會飛散的黏著力，且於其後的拾取時可容易地自切割帶剝離。
該特性可藉由如上所述般調整黏著劑層的黏接強度、或利用光反應等來改變黏接強度而獲得，但若膜狀接著劑的黏著性過高，則有時拾取變困難。因此，較佳為適當調節膜狀接著劑10的黏接強度。作為其方法，例如可列舉利用如下情況的方法：若使膜狀接著劑10的室溫（25℃）下的流動上升，則有黏著強度及黏接強度亦上升的傾向；若使流動下降，則有黏著強度及黏接強度亦下降的傾向。
作為使流動上升的方法，例如可列舉增加作為塑化劑發揮功能的化合物的含量的方法等。作為使流動下降的方法，例如可列舉減少作為塑化劑發揮功能的化合物的含量的方法等。作為所述塑化劑，例如可列舉單官能的丙烯酸單體、單官能環氧樹脂、液狀環氧樹脂、及丙烯酸系樹脂等。
作為於切割帶60上積層膜狀接著劑10的方法，可列舉：整面塗佈以上所述的接著劑組成物的清漆並加以乾燥、或者藉由印刷而進行部分塗敷的方法、以及藉由壓製或熱輥層壓而將預先製作的膜狀接著劑10積層於切割帶60上的方法。本實施形態中，就可連續地製造、效率佳的方面而言，較佳為利用熱輥層壓的方法。
切割帶60的膜厚並無特別限制，可根據膜狀接著劑10的膜厚或切割･黏晶一體型接著片的用途，基於所屬技術領域中具有通常知識者的知識而適當地確定。若切割帶60的厚度為60 μm以上，則操作性變佳，而且可抑制因將藉由切割而單片化的半導體元件自切割帶60剝離的步驟中的擴展（expanding）而切割帶60破裂。另一方面，就經濟性與操作性佳的觀點而言，切割帶60的厚度較佳為180 μm以下。根據以上，切割帶60的膜厚較佳為60 μm～180 μm。
以上對本發明的半導體裝置的製造方法及其中所使用的接著劑的較佳實施形態進行了說明，但本發明未必限定於所述實施形態，亦可於不超出其主旨的範圍內進行適當變更。
於所述實施形態中對膜狀接著劑進行了說明，且對使用膜狀接著劑的半導體裝置的製造方法進行了說明，但膜狀接著劑未必需要為膜狀，只要為接著劑即可。即，膜狀接著劑亦可為液狀或膏狀等的接著劑。
圖6的半導體裝置200為將第一導線88及第一半導體元件Wa均埋入膜狀接著劑10中的線及半導體埋入型的半導體裝置，亦可不一定將第一半導體元件Wa埋入。即，半導體裝置200亦可為將第一導線88埋入膜狀接著劑10中的線埋入型的半導體裝置。另外，亦可並非將第一導線的全部埋入，只要將其至少一部分埋入即可。
於未將第一半導體元件Wa埋入膜狀接著劑10的情況下，就接著性高、而且可使半導體裝置200薄型化的方面而言，可為膜狀接著劑10的膜厚為30 μm～200 μm，且可為40 μm～150 μm，亦可為40 μm～100 μm，亦可為40 μm～80 μm。
半導體裝置200中，基板14為電路圖案84、電路圖案94於表面各形成有兩處的有機基板90，但基板14並不限定於此，亦可使用引線框架等金屬基板。
半導體裝置200於第一半導體元件Wa上積層有第二半導體元件Waa，具有半導體元件分成兩段積層的構成，但半導體裝置的構成並不限定於此。可於第二半導體元件Waa上進而積層第三半導體元件，亦可於第二半導體元件Waa上進而積層多個半導體元件。隨著所積層的半導體元件的數量增加，而可增加所獲得的半導體裝置的容量。
所述實施形態的半導體裝置的製造方法中，於壓接步驟前，準備於第二半導體元件Waa上貼附有膜狀接著劑10的帶有膜狀接著劑的半導體元件102，但若經由膜狀接著劑10來將第二半導體元件Waa壓接於基板14，則亦可不準備如上所述的帶有膜狀接著劑的半導體元件。
另外，所述實施形態的半導體裝置的製造方法中，於層壓步驟中，於半導體晶圓的單面層壓圖8所示的接著片100，並剝去基材膜20，藉此而貼附有膜狀接著劑10，但層壓時所使用的接著片並不限定於此。可代替接著片100而使用圖10及圖11所示的切割･黏晶一體型接著片120、接著片130。該情況下，當切割半導體晶圓時，無需另行貼附切割帶60。
另外，於層壓步驟中，亦可並非層壓半導體晶圓，而是使將半導體晶圓單片化而得的半導體元件層壓於接著片100。該情況下，可省略切割步驟。
[實施例]
以下，列舉實施例來對本發明進行更具體說明。然而，本發明並不限定於以下的實施例。
＜膜狀接著片的製作＞
（實施例1～實施例4及比較例1～比較例3）
於包含為表1所示的品名及組成比（單位：質量份）的作為（a）熱硬化性樹脂的環氧樹脂及酚樹脂、作為（c）填料的無機填料的組成物中，添加環己酮，進行攪拌混合。於其中添加表1所示的作為（b）高分子量成分的丙烯酸橡膠並進行攪拌，進而添加同樣於表1中示出的（e）偶合劑及（d）硬化促進劑來進行攪拌，直至各成分變得均勻，從而獲得清漆。
再者，表1中的各成分的記號是指下述者。
（環氧樹脂）
YDF-8170C：（商品名，東都化成（股）製造，雙酚F型環氧樹脂，環氧當量為159，常溫下為液體）。
VG-3101L:（商品名，普林泰科（Printec）（股）製造，多官能環氧樹脂，環氧當量為210，軟化點為39℃～46℃）。
YDCN-700-10：（商品名，東都化成（股）製造，甲酚酚醛清漆型環氧樹脂，環氧當量為210，軟化點為75℃～85℃）。
HP-7200：（商品名，DIC（股）製造，含二環戊二烯的環氧樹脂，環氧當量為247，軟化點為55℃～65℃）。
（酚樹脂）
PSM-4326：（商品名，群榮化學工業（股）製造，羥基當量為105，軟化點為118℃～122℃）。
米萊斯（Mirex）XLC-LL：（商品名，三井化學（股）製造，酚樹脂，羥基當量為175，軟化點為77℃，吸水率為1質量%，加熱質量減少率為4質量%）。
（丙烯酸橡膠）
丙烯酸橡膠HTR-860P-3CSP：（商品名，長瀨化成（股）製造，重量平均分子量為80萬，具有縮水甘油基官能基的結構單元的比率為3%，Tg：-7℃）。
丙烯酸橡膠HTR-860P-30B-CHN：（商品名，長瀨化成（股）製造，重量平均分子量為23萬，具有縮水甘油基官能基的結構單元的比率為8%，Tg：-7℃）。
（無機填料）
SC2050-HLG：（商品名，雅都瑪（Admatechs）（股）製造，二氧化矽填料分散液，平均粒徑為0.50 μm）。
艾羅西爾（Aerosil）R972：（商品名，日本艾羅西爾（Aerosil）（股）製造，二氧化矽，平均粒徑為0.016 μm）。
（硬化促進劑）
固唑（Curezol）2PZ-CN：（商品名，四國化成工業（股）製造，1-氰基乙基-2-苯基咪唑）。
（偶合劑）
A-1160：（商品名，GE東芝（股）製造，γ-脲基丙基三乙氧基矽烷）。
A-189：（商品名，GE東芝（股）製造，γ-巰基丙基三甲氧基矽烷）。
[表1]
其次，利用100目的過濾器對所獲得的清漆進行過濾，並進行真空脫泡。將真空脫泡後的清漆塗佈於作為基材膜且已實施脫模處理的厚度38 μm的聚對苯二甲酸乙二酯（PET）膜上。以90℃下5分鐘、繼而140℃下5分鐘的兩階段對所塗佈的清漆進行加熱乾燥。如此而獲得於作為基材膜的PET膜上具有處於B階段狀態的厚度60 μm的膜狀接著劑的接著片。於60℃下層壓該接著片，藉此而獲得包括厚度120 μm的膜狀接著劑的接著片。
＜各種物性的評價＞
對於所獲得的接著片的膜狀接著劑，依照下述方法來進行熔融黏度、利用加壓烘箱進行加熱及加壓後的埋入性及半導體元件的位置偏移、接著強度、以及耐回流性的評價。
[熔融黏度]
膜狀接著劑的熔融黏度可藉由利用下述方法測定剪切黏度而進行評價。準備多片所述接著片，將該些於60℃下層壓，並使膜狀接著劑以厚度成為約300 μm的方式積層於基材膜上。將基材膜自所積層的膜狀接著劑剝離去除，於厚度方向上將其衝壓為10 mm見方，藉此而獲得10 mm見方、厚度300 μm的四邊形的積層體。於動態黏彈性測定裝置ARES（TA儀器公司製造）上安置直徑8 mm的圓形鋁板夾具，進而於其中安置所衝壓的膜狀接著劑的積層體。其後，一邊於35℃下賦予5%的應變，一邊以5℃/分鐘的升溫速度升溫至150℃同時進行測定，並記錄120℃下的熔融黏度的值。將測定結果示於表2中。
[利用加壓烘箱進行加熱及加壓後的埋入性]
藉由下述方法來對膜狀接著劑的利用加壓烘箱進行加熱及加壓後的埋入性進行評價。將以上所獲得的接著片的膜狀接著劑（厚度120 μm）於70℃下貼附於厚度50 μm的半導體晶圓（8吋）。其次，將該等切割為7.5 mm見方，獲得帶有膜狀接著劑的半導體元件（第二半導體元件）。另外，將切割･黏晶一體型膜（商品名：HR-9004-10，日立化成（股）製造，厚度為10 μm）於70℃下貼附於厚度50 μm的半導體晶圓（8吋）。其次，將該等切割為3.0 mm見方而獲得晶片。將單片化的帶有HR-9004-10的晶片（第一半導體元件）於130℃、0.20 MPa、2秒鐘的條件下壓接於表面凹凸最大為6 μm的評價用基板，於120℃下加熱2小時而半硬化。
其次，於以該方式獲得的第一半導體元件上配置所述帶有膜狀接著劑的半導體元件，將其於120℃、0.20 MPa、2秒鐘的條件下壓接。此時，以將之前所壓接的帶有HR-9004-10的晶片配置於所述帶有膜狀接著劑的半導體元件的中央的方式進行位置對準。將所獲得的樣品投入加壓烘箱，將加壓烘箱中的壓力設定為0.7 MPa，以3℃/分鐘的升溫速度自35℃升溫至140℃，於140℃下加熱30分鐘。利用超音波影像裝置SAT（日立建機製造，編號FS200II，探針：25 MHz）對以該方式獲得的評價樣品進行分析，確認埋入性。埋入性的評價基準如下。將評價結果示於表2中。
A：空隙的比例小於5%。
B：空隙的比例為5%以上。
[利用加壓烘箱進行加熱及加壓後的半導體元件的位置偏移]
當製作與所述利用加壓烘箱進行加熱及加壓後的埋入性評價相同的評價樣品時，獲取利用加壓烘箱進行加熱及加壓前後的晶片整體的圖像，藉由顯微鏡解析來測量利用加壓烘箱進行加熱及加壓前後的位置偏移。評價基準如下。將評價結果示於表2中。
A：利用加壓烘箱進行加熱及加壓後的位置偏移小於10 μm。
B：利用加壓烘箱進行加熱及加壓後的位置偏移為10 μm以上。
[接著強度]
藉由下述方法來測定膜狀接著劑的晶片剪切強度（接著強度）。首先，將以上所獲得的接著片的膜狀接著劑（厚度120 μm）於70℃下貼附於厚度400 μm的半導體晶圓。其次，將該等切割為5.0 mm見方，獲得帶有膜狀接著劑的半導體元件。將單片化的帶有膜狀接著劑的半導體元件的膜狀接著劑側，於120℃、0.1 MPa、5秒鐘的條件下熱壓接於塗佈有阻焊油墨（商品名：AUS308，太陽油墨製造（股）製造）的基板上，獲得樣品。其後，將所獲得的樣品的接著劑於120℃下加熱2小時、於170℃下加熱3小時而使其硬化。進而，將接著劑硬化後的樣品於85℃、60%RH條件下放置168小時。其後，將樣品於25℃、50%RH條件下放置30分鐘，並於250℃下測定晶片剪切強度，將其作為接著強度。將測定結果示於表2中。
[耐回流性]
藉由下述方法來對膜狀接著劑的耐回流性進行評價。以與所述利用加壓烘箱進行加熱及加壓後的埋入性的評價中獲得的評價樣品相同的方式，製作評價樣品。使用模製用密封材（日立化成（股）製造，商品名：CEL-9750ZHF10），將所獲得的評價樣品於175℃、6.7 MPa、90秒的條件下以樹脂密封，並於175℃、5小時的條件下使密封材硬化而獲得封裝體。
準備24個所述封裝體，將該些暴露於由電子器件工業聯合會（Joint Electron Device Engineering Council，JEDEC）所規定的環境下（水準3、30℃、60%RH、192小時）來進行吸濕。繼而，使吸濕後的封裝體於紅外（infrared，IR）回流爐（260℃、最高溫度265℃）中經過三次。評價基準如下。將評價結果示於表2中。
A：封裝體的破損或厚度的變化、或者膜狀接著劑與半導體元件的界面處的剝離等一個亦未觀察到。
B：封裝體的破損或厚度的變化、或者膜狀接著劑與半導體元件的界面處的剝離等觀察到一個以上。
[表2]
如根據表2所示的結果而可知般，確認到：與比較例1～比較例3的接著片相比，實施例1～實施例4的接著片的埋入性優異且不存在半導體元件的位置偏移，耐回流性亦優異。
10‧‧‧膜狀接著劑
14‧‧‧基板
20、40‧‧‧基材膜
30‧‧‧覆蓋膜
41‧‧‧接著劑
42‧‧‧密封材（樹脂）
50‧‧‧黏著劑層
60‧‧‧切割帶
84、94‧‧‧電路圖案
88‧‧‧第一導線
90‧‧‧有機基板
98‧‧‧第二導線
100、110、120、130‧‧‧接著片
102‧‧‧帶有膜狀接著劑的半導體元件
200‧‧‧半導體裝置
Wa‧‧‧第一半導體元件
Waa‧‧‧第二半導體元件
圖1是表示本發明的一實施形態的半導體裝置的製造方法的剖面圖。
圖2是表示圖1的後續步驟的圖。
圖3是表示圖2的後續步驟的圖。
圖4是表示圖3的後續步驟的圖。
圖5是表示圖4的後續步驟的圖。
圖6是表示圖5的後續步驟的圖。
圖7是表示本發明的一實施形態的接著劑的剖面圖。
圖8是表示使用本發明的一實施形態的接著劑而獲得的接著片的一例的剖面圖。
圖9是表示使用本發明的一實施形態的接著劑而獲得的接著片的另一例的剖面圖。
圖10是表示使用本發明的一實施形態的接著劑而獲得的接著片的又一例的剖面圖。
圖11是表示使用本發明的一實施形態的接著劑而獲得的接著片的又一例的剖面圖。

Claims (6)

  1. 一種半導體裝置的製造方法，其包括： 第一打線接合步驟，將第一半導體元件經由第一導線而電性連接於基板上； 壓接步驟，將第二半導體元件經由具有熱硬化性的接著劑而壓接於所述基板；以及 加熱加壓步驟，於加壓環境下對所述壓接步驟後的接著劑進行加熱，藉此而對所述接著劑進行硬化處理， 所述硬化處理前的接著劑的120℃下的熔融黏度為1000 Pa·s～3000 Pa·s，並且藉由經過所述加熱加壓步驟，而將所述第一導線的至少一部分及所述第一半導體元件的至少一者埋入硬化處理後的接著劑中。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的半導體裝置的製造方法，其中於所述加熱加壓步驟中，對所述接著劑，於0.1 MPa～1.0 MPa的加壓環境下，以60℃～175℃加熱5分鐘以上。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的半導體裝置的製造方法，其包括：於所述加熱加壓步驟後，於所述第二半導體元件上進而積層第三半導體元件的步驟。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的半導體裝置的製造方法，其更包括： 第二打線接合步驟，經由第二導線而將所述基板與所述第二半導體元件電性連接；以及 利用樹脂來密封所述第二半導體元件的步驟。
  5. 一種膜狀接著劑，其為用於半導體裝置的製造製程中的接著劑，且 120℃下的熔融黏度為1000 Pa·s～3000 Pa·s， 所述製造製程包括以下步驟：經過在加壓環境下對所述接著劑進行加熱的硬化處理而呈如下狀態，即，將基板上的導線的至少一部分及半導體元件的至少一者埋入硬化處理後的所述接著劑中。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的接著劑，其與塗佈有阻焊油墨的所述基板的硬化後的接著力為1.0 MPa以上。
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