TW202214801A - 膜狀接著劑、接著片以及半導體裝置及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

揭示一種用於接著半導體元件與搭載半導體元件之支撐構件的膜狀接著劑。膜狀接著劑含有熱固性樹脂、固化劑及彈性體。彈性體包括滿足下述條件(i)及下述條件(ii)之彈性體。 條件(i):玻璃轉移溫度為12℃以上。 條件(ii):重量平均分子量為80萬以下。

Description

膜狀接著劑、接著片以及半導體裝置及其製造方法
本発明係有關一種膜狀接著劑、接著片以及半導體裝置及其製造方法。
近年來,已普及將半導體元件(半導體晶片)積層為多層而成之層疊式MCP(Multi Chip Package),作為行動電話、可攜式音頻設備用記憶體半導體封裝等而搭載。又,伴隨行動電話等的多功能化,亦推進半導體封裝的高速化、高密度化、高積體化等。
目前,作為半導體裝置之製造方法,一般使用如下的半導體晶圓背面貼附方式:在半導體晶圓的背面貼附膜狀接著劑及切晶帶,然後,在切割步驟中切斷半導體晶圓、膜狀接著劑及切晶帶的一部分。在這種方式中,在切割半導體晶圓時亦需要同時切斷膜狀接著劑,但在使用金剛石刀的一般切割方法中,由於同時切斷半導體晶圓和膜狀接著劑,需要減慢切斷速度,有可能導致成本上升。
另一方面,作為區分半導體晶圓的方法,例如對預定切斷線上的半導體晶圓內部照射雷射光而形成改質區域的方法等,透過實施容易區分半導體晶圓之步驟,然後藉由使外周部擴展(Expand)來切斷半導體晶圓的方法近年來被提出。(例如,專利文獻1)。該方法稱為隱形雷射切割(Stealth Dicing)。尤其在半導體晶圓的厚度較薄之情況下,隱形雷射切割具有減少崩裂(Chipping)等缺陷之效果,能夠期待提高產率之效果等。
[專利文獻1]日本特開2002-192370號
然而,由於膜狀接著劑柔軟且易於拉伸,因此具有難以藉由切晶帶的擴展而分割之傾向。為了提高基於膜狀接著劑的擴展(尤其,低溫(例如,-15℃~0℃的範圍)下的冷卻擴展)之分割性,需要增加切晶帶的擴展量,但由於增加擴展量,切晶帶的撓曲量亦增加,因此有可能對之後的輸送步驟等帶來不良影響。
本発明係鑑於上述情況而完成的,其主要目的在於,提供一種基於冷卻擴展之分割性優異的膜狀接著劑。
本発明的一方式提供一種用於接著半導體元件與搭載半導體元件之支撐構件的膜狀接著劑。膜狀接著劑含有熱固性樹脂、固化劑及彈性體。彈性體包括滿足下述條件(i)及下述條件(ii)之彈性體。這種膜狀接著劑能夠成為基於冷卻擴展之分割性優異的接著劑。 條件(i):玻璃轉移溫度為12℃以上。 條件(ii):重量平均分子量為80萬以下。
依據本發明人等的研究,發現在膜狀接著劑中,藉由使用特定的彈性體,具有能夠抑制膜狀接著劑的柔軟性之傾向。因此,本發明人等認為,藉由使用這種特定的彈性體,來抑制膜狀接著劑的柔軟性過度提高,作為結果,能夠提高冷卻擴展時膜狀接著劑的分割性。
膜狀接著劑可為如下之膜狀接著劑,其包括以下步驟:由膜狀接著劑準備截面積A(mm 2)的試樣之步驟;在-15℃~0℃範圍的低溫條件下藉由割斷試驗求出試樣的割斷功W(N・mm)、割斷強度P(N)及割斷伸長量L(mm)之步驟;求出由下述式(1)表示之割斷係數m之步驟;及求出由下述式(2)表示之割斷阻力R(N/mm 2)之步驟,且在以下條件下實施之分割性評價方法中,割斷係數m大於0且小於等於70,且割斷阻力R大於0N/mm 2且小於等於40N/mm 2。 m=W/[1000×(P×L)] (1) R=P/A (2) <條件> 試樣的寬度:5mm 試樣的長度:23mm 壓入夾具與試樣的相對速度:10mm/分鐘
膜狀接著劑還可以含有無機填料。
本発明的另一方式提供一種接著片,其具備:基材;及設置於基材的一個面上之上述膜狀接著劑。
本発明的另一方式提供一種半導體裝置,其具備:半導體元件;支撐構件,搭載半導體元件;及接著構件,設置於半導體元件及支撐構件之間,接著半導體元件與支撐構件,接著構件為上述膜狀接著劑的固化物。
本発明的另一方式提供一種半導體裝置之製造方法,其包括使用上述膜狀接著劑來接著半導體元件與支撐構件之步驟。
本発明的另一方式提供一種半導體裝置之製造方法,其包括:在半導體晶圓上貼附上述接著片的膜狀接著劑之步驟;藉由切斷貼附有膜狀接著劑之半導體晶圓,製作複數個單片化之附有膜狀接著劑之半導體元件之步驟;及將附有膜狀接著劑之半導體元件接著於支撐構件上之步驟。 [發明效果]
依據本発明,提供一種基於冷卻擴展之分割性優異的膜狀接著劑。又,依據本発明,提供一種使用這種膜狀接著劑之接著片及半導體裝置。此外,依據本発明,提供一種使用膜狀接著劑或接著片之半導體裝置之製造方法。
以下,適當參閱圖式對本發明的實施形態進行說明。然而,本發明並不限定於以下的實施形態。在以下的實施形態中,除了特別明示之情況以外,其構成要素(亦包括步驟等)不是必須的。各圖中的構成要素的大小為概念性的大小,構成要素之間的大小的相對關係並不限定於各圖所示之關係。
關於本說明書中的數值及其範圍亦相同,並不限制本發明。在本說明書中,使用“~”表示之數值範圍表示將記載於“~”前後之數值分別作為最小值及最大值包含之範圍。在本說明書中階段性地記載之數值範圍內,一個數值範圍所記載之上限值或下限值亦可以替換成其他階段性地記載之數值範圍的上限值或下限值。又,在本說明書中記載之數值範圍內,該數值範圍的上限值或下限值亦可以替換成實施例中所示之值。
在本說明書中,(甲基)丙烯酸酯係指丙烯酸酯或與其對應之甲基丙烯酸酯。關於(甲基)丙烯醯基、(甲基)丙烯酸共聚物等其他類似表述亦相同。
一實施形態之膜狀接著劑為用於接著半導體元件與搭載半導體元件之支撐構件的接著劑。膜狀接著劑含有熱固性樹脂(以下,有時稱為“(A)成分”。)、固化劑(以下,有時稱為“(B)成分”。)及彈性體(以下,有時稱為“(C)成分”。)。膜狀接著劑還可以含有無機填料(以下,有時稱為“(D)成分”。)。膜狀接著劑還可以含有偶合劑(以下,有時稱為“(E)成分”。)、固化促進劑(以下,有時稱為“(F)成分”。)及其他成分等。
膜狀接著劑能夠藉由將含有(A)成分、(B)成分及(C)成分以及依據需要添加之其他成分((D)成分、(E)成分、(F)成分及其他成分等)之接著劑組成物形成為膜狀來得到。膜狀接著劑(接著劑組成物)亦可經過半固化(B階段)狀態,在固化處理後能夠成為完全固化(C階段)狀態。
(A)成分:熱固性樹脂 從接著性的觀點而言,(A)成分亦可以為環氧樹脂。作為環氧樹脂,例如可舉出雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、雙酚A酚醛清漆型環氧樹脂、雙酚F酚醛清漆型環氧樹脂、茋型環氧樹脂、含三𠯤骨架環氧樹脂、含茀骨架環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、伸茬基(xylylene)型環氧樹脂、聯苯芳烷基(biphenyl aralkyl)型環氧樹脂、萘型環氧樹脂、多官能酚類、蒽等多環芳香族類的二環氧丙基醚化合物等。該等亦可以單獨使用一種或組合兩種以上來使用。該等之中,環氧樹脂亦可以為甲酚酚醛清漆型環氧樹脂。
環氧樹脂的環氧當量沒有特別限制,可以為90~300g/eq或110~290g/eq。
(B)成分:固化劑 (B)成分為作為(A)成分的固化劑發揮作用之成分。在(A)成分為環氧樹脂之情況下,(B)成分亦可以為能夠成為環氧樹脂的固化劑之酚樹脂。
酚樹脂只要係在分子內具有酚性羥基者,則能夠沒有特別限制地使用。作為酚樹脂,例如可舉出將苯酚、甲酚、間苯二酚、鄰苯二酚、雙酚A、雙酚F、苯基苯酚、胺基苯酚等酚類及/或α-萘酚、β-萘酚、二羥基萘等萘酚類與甲醛等具有醛基之化合物在酸性觸媒下進行縮合或共縮合而得到之酚醛清漆型酚樹脂、由烯丙基化雙酚A、烯丙基化雙酚F、烯丙基化萘二醇、苯酚酚醛清漆、苯酚等酚類及/或萘酚類與二甲氧基對二甲苯或雙(甲氧基甲基)聯苯合成之苯酚芳烷基樹脂、萘酚芳烷基樹脂、聯苯芳烷基型酚樹脂、苯基芳烷基型酚樹脂等。該等亦可以單獨使用一種或組合兩種以上來使用。該等之中,酚樹脂亦可以為苯基芳烷基型酚樹脂。
酚樹脂的羥基當量亦可以為70g/eq以上或70~300g/eq。當酚樹脂的羥基當量為70g/eq以上時,具有薄膜的儲存彈性模數進一步提高之傾向,當其為300g/eq以下時,能夠防止由發泡、釋氣等的產生引起之不良情況。
在(A)成分為環氧樹脂,(B)成分為酚樹脂之情況下,從固化性的觀點而言,環氧樹脂的環氧當量與酚樹脂的羥基當量之比(環氧樹脂的環氧當量/酚樹脂的羥基當量)可以為0.30/0.70~0.70/0.30、0.35/0.65~0.65/0.35、0.40/0.60~0.60/0.40或0.45/0.55~0.55/0.45。當該當量比為0.30/0.70以上時,具有得到更充分的固化性之傾向。當該當量比為0.70/0.30以下時,能夠防止黏度變得過高,能夠得到更充分的流動性。
相對於(A)成分、(B)成分及(C)成分的總量100質量份,(A)成分及(B)成分的合計含量可以為5~50質量份、10~40質量份或15~30質量份。當(A)成分及(B)成分的合計含量相對於(A)成分、(B)成分及(C)成分的總量100質量份為5質量份以上時,藉由交聯使彈性模數具有進一步提高之傾向。當(A)成分及(B)成分的合計含量相對於(A)成分、(B)成分及(C)成分的總量100質量份為50質量份以下時,具有薄膜操作性更優異的傾向。
(C)成分:彈性體 作為(C)成分,例如可舉出丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯亞胺樹脂、矽酮樹脂、丁二烯樹脂;該等樹脂的改質體等。該等亦可以單獨使用一種或組合兩種以上來使用。該等之中,(C)成分由於離子性雜質少且耐熱性更優異,更容易確保半導體裝置的連接可靠性,流動性更優異,因此亦可以為具有來自於(甲基)丙烯酸酯之構成單元作為主成分的丙烯酸樹脂(丙烯酸橡膠)。來自於(C)成分中的(甲基)丙烯酸酯之構成單元的含量以構成單元總量為基準,例如可以為70質量%以上、80質量%以上或90質量%以上。丙烯酸樹脂(丙烯酸橡膠)可以含有來自於具有環氧基、醇性羥基或酚性羥基、羧基等交聯性官能基之(甲基)丙烯酸酯之構成單元。
該等之中,(C)成分包含滿足條件(i)及條件(ii)之彈性體(以下,有時稱為“(C1)成分”。)。 條件(i):玻璃轉移溫度為12℃以上。 條件(ii):重量平均分子量為80萬以下。
關於條件(i),(C1)成分的玻璃轉移溫度(Tg)為12℃以上,亦可以為15℃以上、18℃以上或20℃以上。當(C1)成分的Tg為12℃以上時,能夠進一步提高膜狀接著劑的接著強度,進而具有能夠防止膜狀接著劑的柔軟性變得過高之傾向。因此,藉由使用這種(C1)成分,能夠提高冷卻擴展時膜狀接著劑的分割性。(C1)成分的Tg的上限沒有特別限制,例如可以為55℃以下、50℃以下、45℃以下、40℃以下、35℃以下、30℃以下或25℃以下。當(C1)成分的Tg為55℃以下時,具有能夠抑制膜狀接著劑的柔軟性下降之傾向。藉此,在將膜狀接著劑貼附於半導體晶圓上時,具有容易充分地埋入空隙之傾向。又,能夠防止由於與半導體晶圓的密接性下降而導致的切割時的崩裂。在此,玻璃轉移溫度(Tg)係指使用DSC(熱示差掃描量熱儀)(例如,Rigaku Corporation製造,Thermo Plus 2)進行測量之值。藉由調整構成(C1)成分之構成單元(在(C1)成分為丙烯酸樹脂(丙烯酸橡膠)之情況下,來自於(甲基)丙烯酸酯之構成單元)的種類及含量,能夠將(C1)成分的Tg調整到所期望的範圍。
關於條件(ii),(C1)成分的重量平均分子量(Mw)為80萬以下,亦可以為70萬以下、60萬以下、50萬以下、40萬以下或30萬以下。(C1)成分的Mw的下限沒有特別限制,例如可以為1萬以上、5萬以上或10萬以上。當(C1)成分的Mw在這個範圍內時,能夠適當地控制薄膜的冷卻擴展時的分割性、薄膜形成性、薄膜強度、撓性、黏性等,並且回焊性優異,能夠提高埋入性。在此,Mw係指利用凝膠滲透層析法(GPC)進行測量,使用基於標準聚苯乙烯之校準曲線換算之值。
(C1)成分的含量以(C)成分的總量為基準,可以為50~100質量%、70~100質量%、90~100質量%或95~100質量%。(C1)成分的含量以(C)成分的總量為基準,可以為100質量%。
除了(C1)成分以外,(C)成分還可以含有不滿足(C1)成分的要件之彈性體(以下,有時稱為“(C2)成分”。)。
(C2)成分的含量以(C)成分的總量為基準,可以為0~50質量%、0~30質量%、0~10質量%或0~5質量%。(C2)成分的含量以(C)成分的總量為基準,可以為0質量%。即,(C)成分亦可以不含有(C2)成分。
相對於(A)成分、(B)成分及(C)成分的總量100質量份,(C)成分的含量可以為50~95質量份、60~90質量份或70~85質量份。當(C)成分的含量在這個範圍內時,能夠得到更高彈性的薄膜,具有能夠進一步提高晶片剪力(die shear)強度之傾向。
(D)成分:無機填料 作為(D)成分,例如可舉出氫氧化鋁、氫氧化鎂、碳酸鈣、碳酸鎂、矽酸鈣、矽酸鎂、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁、氮化鋁、硼酸鋁晶鬚、氮化硼、二氧化矽等。該等亦可以單獨使用一種或組合兩種以上來使用。該等之中,從調整熔融黏度的觀點而言,(D)成分亦可以為二氧化矽。(D)成分的形狀沒有特別限制,可以為球狀。
從流動性的觀點而言,(D)成分的平均粒徑可以為0.01~1μm、0.01~0.5μm、0.01~0.3μm或0.01~0.1μm。在此,平均粒徑係指依據BET比表面積換算而求出之值。
相對於(A)成分、(B)成分及(C)成分的總量100質量份,(D)成分的含量可以為0.1質量份以上、1質量份以上、3質量份以上或5質量份以上,且可以為50質量份以下、30質量份以下、20質量份以下或15質量份以下。
(E)成分:偶合劑 (E)成分亦可以為矽烷偶合劑。作為矽烷偶合劑,例如可舉出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、3-(2-胺乙基)胺基丙基三甲氧基矽烷等。該等亦可以單獨使用一種或組合兩種以上來使用。
(F)成分:固化促進劑 (F)成分沒有特別限定,能夠使用一般使用之成分。作為(F)成分,例如可舉出咪唑類及其衍生物、有機磷系化合物、二級胺類、三級胺類、四級銨鹽等。該等亦可以單獨使用一種或組合兩種以上來使用。該等之中,從反應性的觀點而言,(F)成分可以為咪唑類及其衍生物。
作為咪唑類,例如可舉出2-甲基咪唑、1-芐基-2-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-甲基咪唑等。該等亦可以單獨使用一種或組合兩種以上來使用。
膜狀接著劑(接著劑組成物)還可以含有其他成分。作為其他成分,例如可舉出顏料、離子捕捉劑、抗氧化劑等。
相對於(A)成分、(B)成分及(C)成分的總量100質量份,(E)成分、(F)成分及其他成分的合計含量可以為0~30質量份。
圖1係表示膜狀接著劑的一實施形態之示意剖面圖。圖1所示之膜狀接著劑1(接著膜)為將接著劑組成物成形為膜狀者。膜狀接著劑1亦可以為半固化(B階段)狀態。這種膜狀接著劑1能夠藉由將接著劑組成物塗佈於支撐膜上而形成。在使用接著劑組成物的清漆(接著劑清漆)之情況下,將(A)成分、(B)成分及(C)成分以及依據需要添加之成分在溶劑中混合或混煉而製備接著劑清漆,將所得到之接著劑清漆塗佈於支撐膜上,加熱乾燥而去除溶劑,藉此能夠得到膜狀接著劑1。
支撐膜只要是能夠經受上述加熱乾燥之膜,則沒有特別限定,例如可以為聚酯膜、聚丙烯膜、聚對苯二甲酸乙二酯膜、聚醯亞胺膜、聚醚醯亞胺膜、聚萘二甲酸乙二酯膜、聚甲基戊烯膜等。基材2可以為組合兩種以上而成之多層膜,亦可以為表面被矽酮系、二氧化矽系等脫模劑等處理而成之基材。支撐膜的厚度例如可以為10~200μm或20~170μm。
混合或混煉使用通常的攪拌機、擂潰機、三輥機、球磨機等分散機,能夠適當組合它們來進行。
用於製備接著劑清漆之溶劑只要是能夠均勻地溶解、混煉或分散各成分者,則沒有限制,能夠使用以往公知的溶劑。作為這種溶劑,例如可舉出丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮等酮系溶劑、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯烷酮、甲苯、二甲苯等。從乾燥速度及價格的觀點而言,溶劑可以為甲基乙基酮或環己酮。
作為將接著劑清漆塗佈於支撐膜之方法,能夠使用公知的方法,例如可舉出刮刀塗佈法、輥塗法、噴塗法、凹版塗佈法、棒塗法及簾式塗佈法等。加熱乾燥只要是所使用之溶劑充分地揮發之條件,則沒有特別限制,能夠在50~150℃下加熱1~30分鐘來進行。
膜狀接著劑1的厚度亦可以為50μm以下、40μm以下、30μm以下、20μm以下或15μm以下。膜狀接著劑1的厚度下限沒有特別限制,例如可以為1μm以上。
在利用以下條件下實施割斷試驗結果的分割性評價方法(實施冷卻擴展之低溫條件(例如,-15℃~0℃的範圍)下的膜狀接著劑的分割性評價方法)中,膜狀接著劑1可以為割斷係數m大於0且小於等於70,且割斷阻力R大於0N/mm 2且小於等於40N/mm 2之膜狀接著劑。 <條件> 試樣的寬度:5mm 試樣的長度:23mm 壓入夾具與試樣的相對速度:10mm/分鐘
以下,對割斷試驗進行說明。割斷試驗被分類為抗折強度試驗,包括在試樣的兩端固定之狀態下將試樣的中央部壓入直至試樣斷裂之步驟。如圖2所示,試樣S在被一對試樣固定用夾具14夾持固定之狀態下用於割斷試驗。一對試樣固定用夾具14例如由具有充分強度之厚紙構成,在中央分別具有矩形開口14a。使用壓入夾具15對固定之狀態的試樣S的中央部施加荷重(參閱圖3)。
試樣S只要是切出評價對象的膜狀接著劑之試樣即可,亦可以不積層從膜狀接著劑切出之複數個接著劑片來製作試樣。即,試樣S的厚度亦可以與膜狀接著劑的厚度相同。試樣S的寬度(圖2中的Ws)例如為1~30mm,亦可以為3~8mm。只要依據測量裝置的狀況設定為適當的寬度即可。試樣S的長度(圖2中的Ls)例如為5~50mm,亦可以為10~30mm或6~9mm。試樣S的長度取決於試樣固定用夾具14的開口14a的尺寸。另外,試樣固定用夾具14的形狀及試樣S的尺寸只要能夠實施割斷試驗,亦可以為上述以外的形狀及尺寸。
壓入夾具15由具有圓錐狀的尖端部15a之圓柱狀構件構成。壓入夾具15的直徑(圖3中的R)例如為3~15mm,亦可以為5~10mm。尖端部15a的角度(圖3中的θ)例如為40~120°,亦可以為60~100°。
割斷試驗在設定為規定溫度之恆溫槽內實施。恆溫槽只要設定為-15℃~0℃範圍的恆定溫度(假定之冷卻擴展的溫度)即可。作為恆溫槽,例如能夠使用AETEC Co., Ltd.製造,TLF-R3-F-W-PL-S。使用自動立體測圖儀(例如,A&D Company製造的AZT-CA01,重量感測器50N,壓縮模式),得到割斷功W、割斷強度P及割斷伸長量L。
壓入夾具15與試樣S的相對速度例如為1~100mm/分鐘,亦可以為5~20mm/分鐘。若該相對速度過快,則具有無法充分地取得割斷過程的數據之傾向,若過慢,則具有應力緩和而難以割斷之傾向。壓入夾具15的壓入距離例如為1~50mm,亦可以為5~30mm。若壓入距離過短,則具有難以割斷之傾向。對於評價對象的膜狀接著劑,準備複數個試樣,進行複數次割斷試驗來確認試驗結果的穩定性為較佳。
圖4係表示割斷試驗結果的一例之曲線圖。如圖4所示,割斷功W為以縱軸為荷重,以橫軸為試樣S斷裂為止的壓入量製作曲線圖時所包圍之面積。割斷強度P為試樣S斷裂時的荷重。割斷伸長量L為試樣S斷裂時的試樣S的伸長量。割斷伸長量L可以依據試樣S斷裂時的壓入距離和試樣固定用夾具14的開口14a的寬度,使用三角函數計算。
依據藉由割斷試驗得到之割斷功W(N・mm)、割斷強度P(N)及割斷伸長量L(mm)的值,藉由式(1)及式(2)求出割斷係數m(無因次)及割斷阻力R(N/mm 2)。 m=W/[1000×(P×L)] (1) R=P/A (2)
依據本發明人等的研究,在以下條件下實施割斷試驗時,割斷係數m大於0且小於等於70,且割斷阻力R大於0N/mm 2且小於等於40N/mm 2之膜狀接著劑具有實際在隱形雷射切割中進行冷卻擴展時的分割性優異的傾向。 <條件> 試樣的寬度:5mm 試樣的長度:23mm 壓入夾具與試樣的相對速度:10mm/分鐘
如上所述,割斷係數m(無因次)可以為大於0且小於等於70,亦可以為10~60或15~55。割斷係數m為與低溫條件下的膜狀接著劑的延伸性有關的參數。當割斷係數m大於70時,由於膜狀接著劑過度的延伸性,具有基於冷卻擴展之分割性不充分之傾向。另外,當割斷係數m大於等於15時,具有應力傳播性良好之傾向。割斷阻力R可以為大於0N/mm 2且小於等於40N/mm 2,亦可以為大於0N/mm 2且小於等於35N/mm 2或1~30N/mm 2。當割斷阻力R大於40N/mm 2時,由於膜狀接著劑過度的強度,具有基於冷卻擴展之分割性不充分之傾向。另外,當割斷阻力R大於等於20N/mm 2時,具有藉由在冷卻擴展中良好的應力傳播而得到更優異的基於冷卻擴展之分割性之傾向。割斷係數m及割斷阻力R在上述範圍內之膜狀接著劑能夠較佳地用於隱形雷射切割。割斷係數m及割斷阻力R在上述範圍內之膜狀接著劑能夠適用於實施冷卻擴展之半導體裝置的製造程序。
圖5係表示接著片的一實施形態之示意剖面圖。圖5所示之接著片100具備基材2和設置於基材2上之膜狀接著劑1。圖6係表示接著片的另一實施形態之示意剖面圖。圖6所示之接著片110具備基材2、設置於基材2上之膜狀接著劑1及設置於膜狀接著劑1的與基材2相反一側的面之覆蓋膜3。
基材2能夠使用與上述支撐膜相同的基材。
覆蓋膜3用於防止膜狀接著劑的損傷或污染,例如可以為聚乙烯膜、聚丙烯膜、表面剝離劑處理膜等。覆蓋膜膜3的厚度例如可以為15~200μm或70~170μm。
接著片100、110與形成上述膜狀接著劑之方法同樣地,能夠藉由將接著劑組成物(接著劑清漆)塗佈於基材2上而形成。將接著劑組成物塗佈於基材2上之方法可以與將上述接著劑組成物(接著劑清漆)塗佈於支撐膜上之方法相同。
接著片110還能夠藉由在膜狀接著劑1上積層覆蓋膜3而得到。
接著片100、110能夠使用預先製作之膜狀接著劑來形成。此時,接著片100能夠藉由使用輥層壓機、真空層壓機等在規定條件(例如,室溫(20℃)或加熱狀態)下層壓在基材2上而形成。由於能夠連續地製造,且效率優異,因此接著片100亦可以在加熱狀態下使用輥層壓機形成。
接著片的另一實施形態係基材2為切晶帶之切割晶粒接合一體型接著片。圖7係表示接著片的另一實施形態之示意剖面圖。圖7所示之接著片120(切割晶粒接合一體型接著片)具備切晶帶8和設置於切晶帶8上之膜狀接著劑1。當使用切割晶粒接合一體型接著片時,對半導體晶圓的層壓步驟為1次,因此能夠實現作業的效率化。
在一實施形態中,切晶帶8具備基材膜7和設置於基材膜7上之黏著劑層6。
作為基材膜7,例如可舉出聚四氟乙烯膜、聚對苯二甲酸乙二酯膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚甲基戊烯膜、聚醯亞胺膜等塑膠膜等。該等基材膜7亦可以依據需要進行底漆塗佈、UV處理、電暈放電處理、研磨處理、蝕刻處理等表面處理。
黏著劑層6只要在切割時具有半導體元件不飛散之充分的黏著力,在其後半導體元件的拾取步驟中具有不損傷半導體元件之程度的低黏著力,則沒有特別限制,能夠在切晶帶的領域中使用以往公知的黏著劑層。黏著劑層6亦可以為感壓型或放射線固化型中的任一種。
從經濟性及薄膜操作性的觀點而言,切晶帶8(基材膜7及黏著劑層6)的厚度可以為60~150μm或70~130μm。
接著片120(切割晶粒接合一體型接著片)例如能夠藉由將切晶帶8的黏著劑層6和膜狀接著劑1貼合而得到。
膜狀接著劑及接著片可以用於半導體裝置的製造,且可以用於包括如下步驟之半導體裝置的製造:在將膜狀接著劑及切晶帶在0℃~90℃下貼合於半導體晶圓或已經單片化之半導體元件(半導體晶片)上後,藉由基於旋轉刀片、雷射或拉伸的分割得到附有膜狀接著劑之半導體元件後,將該附有膜狀接著劑之半導體元件接著於有機基板、引線框或其他半導體元件上。
作為半導體晶圓,例如可舉出單晶矽、多晶矽、各種陶瓷、砷化鎵等化合物半導體等。
膜狀接著劑及接著片能夠作為用於將IC、LSI等半導體元件與42合金引線框、銅引線框等引線框;聚醯亞胺樹脂、環氧樹脂等塑膠膜;在玻璃不織布等基材中含浸、固化聚醯亞胺樹脂、環氧樹脂等塑膠而成之材料;氧化鋁等陶瓷等半導體搭載用支撐構件等貼合之接著劑使用。
在積層複數個半導體元件而成之結構的Stacked-PKG中,膜狀接著劑及接著片亦較佳地被用作於接著半導體元件與半導體元件的接著劑。此時,其中一個半導體元件成為搭載半導體元件之支撐構件。
膜狀接著劑及接著片例如亦能夠用作保護倒裝晶片型半導體裝置之半導體元件背面的保護片、密封倒裝晶片型半導體裝置之半導體元件表面與被接著體之間的密封片等。
以下,使用圖式對使用膜狀接著劑製造之半導體裝置進行具體說明。另外,近年來提出了各種結構的半導體裝置,本實施形態之膜狀接著劑的用途並不限定於以下說明之結構的半導體裝置。
圖8係表示半導體裝置的一實施形態之示意剖面圖。圖8所示之半導體裝置200具備半導體元件9、搭載半導體元件9之支撐構件10及設置於半導體元件9及支撐構件10之間並接著半導體元件9與支撐構件10之接著構件(膜狀接著劑的固化物1c)。半導體元件9的連接端子(未圖示)經由導線11與外部連接端子(未圖示)電連接,並由密封材料12密封。
圖9係表示半導體裝置的另一實施形態之示意剖面圖。在圖9所示之半導體裝置210中,第一層半導體元件9a藉由接著構件(膜狀接著劑的固化物1c)與形成有端子13之支撐構件10接著,在第一層半導體元件9a上進一步藉由接著構件(膜狀接著劑的固化物1c)接著第二層半導體元件9b。第一層半導體元件9a及第二層半導體元件9b的連接端子(未圖示)經由導線11與外部連接端子電連接,並由密封材料12密封。如此,本實施形態之膜狀接著劑亦能夠較佳地使用於層疊複數個半導體元件之結構的半導體裝置。
圖8及圖9所示之半導體裝置(半導體封裝)例如藉由使膜狀接著劑存在於半導體元件與支撐構件之間或半導體元件與半導體元件之間,將該等加熱壓接而接著兩者,其後,依據需要經過導線接合步驟、利用密封材料的密封步驟、包括利用焊料的回焊之加熱熔融步驟等而得到。加熱壓接步驟中的加熱溫度通常為20~250℃,荷重通常為0.1~200N,加熱時間通常為0.1~300秒鐘。
作為使膜狀接著劑存在於半導體元件與支撐構件之間或半導體元件與半導體元件之間的方法,如上所述,可以為在預先製作附有膜狀接著劑之半導體元件後,將其貼附於支撐構件或半導體元件之方法。
接著,對使用圖7所示之切割晶粒接合一體型接著片時,其半導體裝置之製造方法的一實施形態進行說明。另外,基於切割晶粒接合一體型接著片的半導體裝置之製造方法並不限定於以下說明之半導體裝置之製造方法。
首先,將半導體晶圓壓接於接著片120(切割晶粒接合一體型接著片)中的膜狀接著劑1上,將其保持接著並固定(安裝步驟)。本步驟亦可以在利用壓接輥等按壓機構按壓的同時進行。
接著,進行半導體晶圓的切割。藉此,將半導體晶圓切斷為規定的尺寸,製造複數個單片化之附有膜狀接著劑的半導體元件(半導體晶片)。切割例如能夠從半導體晶圓的電路面側按照常規方法進行。又,在本步驟中,例如能夠採用到切晶帶為止進行切削之稱為全切割的切斷方式、藉由在半導體晶圓上進行半切削並冷卻拉伸而分割的方式及利用雷射的切斷方式等。作為在本步驟中使用之切割裝置,沒有特別限定,能夠使用以往公知的裝置。
為了剝離接著固定於切割晶粒接合一體型接著片之半導體元件,進行半導體元件的拾取。作為拾取的方法沒有特別限定,能夠採用以往公知的各種方法。例如,可舉出利用針從切割晶粒接合一體型接著片側頂起各個半導體元件,利用拾取裝置拾取被頂起之半導體元件的方法等。
在此,在黏著劑層為放射線(例如,紫外線)固化型之情況下,在對該黏著劑層照射放射線後進行拾取。藉此,黏著劑層對膜狀接著劑的黏著力下降,半導體元件的剥離變得容易。其結果,能夠不損傷半導體元件地進行拾取。
接著,將藉由切割形成之附有膜狀接著劑的半導體元件經由膜狀接著劑接著於用於搭載半導體元件之支撐構件上。接著可以藉由壓接進行。作為晶粒接合的條件,沒有特別限定,能夠依據需要適當設定。具體而言,例如能夠在晶粒接合溫度80~160℃、接合荷重5~15N、接合時間1~10秒的範圍內進行。
依據需要,亦可以設置使膜狀接著劑熱固化之步驟。藉由上述接著步驟使接著支撐構件與半導體元件之膜狀接著劑熱固化,藉此能夠更牢固地接著固定。在進行熱固化之情況下,亦可以同時施加壓力使其固化。本步驟中的加熱溫度能夠依據膜狀接著劑的構成成分而適當變更。加熱溫度例如可以為60~200℃。另外,溫度或壓力亦可以在階段性變更的同時進行。
接著,進行利用接合導線將支撐構件的端子部(內部引線)的尖端與半導體元件上的電極墊(electrode pad)電連接之導線接合步驟。作為接合導線,例如使用金線、鋁線、銅線等。進行導線接合時的溫度可以在80~250℃或80~220℃的範圍內。加熱時間可以為數秒~數分鐘。亦可以在上述溫度範圍內加熱之狀態下,藉由併用基於超聲波的振動能量和基於施加加壓的壓接能量來進行結線。
接著,進行利用密封樹脂密封半導體元件之密封步驟。本步驟是為了保護搭載於支撐構件上之半導體元件或接合導線而進行。本步驟藉由利用模具成形密封用樹脂來進行。作為密封樹脂,例如可以為環氧系樹脂。藉由密封時的熱及壓力埋入基板及殘渣,能夠防止由接著界面中的氣泡引起之剥離。
接著,在後固化步驟中,在密封步驟中使固化不足的密封樹脂完全固化。在密封步驟中,即使在膜狀接著劑未熱固化之情況下,在本步驟中,亦能夠在固化密封樹脂的同時使膜狀接著劑熱固化而接著固定。本步驟中的加熱溫度能夠依據密封樹脂的種類而適當設定,例如可以在165~185℃的範圍內,加熱時間可以為0.5~8小時左右。
接著,使用回焊爐對接著於支撐構件上之附有膜狀接著劑的半導體元件進行加熱。在本步驟中,在本步驟中,樹脂密封之半導體裝置亦可以表面安裝於支撐構件上。作為表面安裝的方法,例如可舉出預先將焊料供給到印刷配線板上之後,利用溫風等加熱熔融,進行焊接之回焊等。作為加熱方法,例如可舉出熱風回焊、紅外線回焊等。又,加熱方法可以對整體進行加熱,亦可以對局部進行加熱。加熱溫度例如可以在240~280℃的範圍內。 [實施例]
以下,依據實施例對本発明進行具體說明,但本発明並不限定於該等。
[膜狀接著劑的製作] (實施例1~6及比較例1) <接著劑清漆的製備> 以表1所示之成分及含量(單位:質量份),將環己酮加入到由(A)成分、(B)成分及(D)成分組成之組成物中,進行攪拌混合。向其中加入(C)成分((C1)成分或(C2)成分)進行攪拌,進一步加入(E)成分及(F)成分,攪拌至各成分變得均勻,從而製備接著劑清漆。另外,表1所示之(C)成分的數值係指固體成分的質量份。
另外,表1所示之各成分係指下述成分。
(A)成分:熱固性樹脂 (A-1)YDCN-700-10(商品名,NIPPON STEEL & SUMIKIN CHEMICAL CO., LTD .製造,鄰甲酚酚醛清漆型環氧樹脂,環氧當量:209g/eq)
(B)成分:固化劑 (B-1)HE-100C-30(商品名,AIR WATER INC.製造,苯基芳烷基型酚樹脂,羥基當量:174g/eq,軟化點77℃)
(C)成分:彈性體 (C1)成分:滿足條件(i)及條件(ii)之彈性體 在(C1-1)丙烯酸橡膠溶液(SG-P3(商品名,Nagase ChemteX Corporation製造,丙烯酸橡膠的甲基乙基酮溶液)中的丙烯酸橡膠中,變更該丙烯酸橡膠的構成單元的一部分之丙烯酸橡膠的溶液,丙烯酸橡膠的實測Tg:20℃,丙烯酸橡膠的重量平均分子量:80萬) 在(C1-2)丙烯酸橡膠溶液(SG-P3(商品名,Nagase ChemteX Corporation製造,丙烯酸橡膠的甲基乙基酮溶液)中的丙烯酸橡膠中,變更該丙烯酸橡膠的構成單元的一部分之丙烯酸橡膠的溶液,丙烯酸橡膠的實測Tg:25℃,丙烯酸橡膠的重量平均分子量:80萬) 在(C1-3)丙烯酸橡膠溶液(SG-P3(商品名,Nagase ChemteX Corporation製造,丙烯酸橡膠的甲基乙基酮溶液)中的丙烯酸橡膠中,變更該丙烯酸橡膠的構成單元的一部分之丙烯酸橡膠的溶液,丙烯酸橡膠的實測Tg:12℃,丙烯酸橡膠的重量平均分子量:50萬) 在(C1-4)丙烯酸橡膠溶液(SG-P3(商品名,Nagase ChemteX Corporation製造,丙烯酸橡膠的甲基乙基酮溶液)中的丙烯酸橡膠中,變更該丙烯酸橡膠的構成單元的一部分之丙烯酸橡膠的溶液,丙烯酸橡膠的實測Tg:20℃,丙烯酸橡膠的重量平均分子量:50萬) 在(C1-5)丙烯酸橡膠溶液(SG-P3(商品名,Nagase ChemteX Corporation製造,丙烯酸橡膠的甲基乙基酮溶液)中的丙烯酸橡膠中,變更該丙烯酸橡膠的構成單元的一部分之丙烯酸橡膠的溶液,丙烯酸橡膠的實測Tg:20℃,丙烯酸橡膠的重量平均分子量:20萬) (C2)成分:(C1)成分以外的彈性體 在(C2-1)丙烯酸橡膠溶液(SG-P3(商品名,Nagase ChemteX Corporation製造,丙烯酸橡膠的甲基乙基酮溶液)中的丙烯酸橡膠中,變更該丙烯酸橡膠的構成單元的一部分之丙烯酸橡膠的溶液,丙烯酸橡膠的實測Tg:3℃,丙烯酸橡膠的重量平均分子量:80萬)
(D)成分:無機填料 (D-1)R972(商品名,NIPPON AEROSIL CO., LTD.製造,二氧化矽粒子,平均粒徑:0.016μm)
(E)成分:偶合劑 (E-1)A-189(商品名,Nippon Unicar Company Limited製造,γ-巰基丙基三甲氧基矽烷) (E-2)A-1160(商品名,Nippon Unicar Company Limited製造,γ-脲基丙基三乙氧基矽烷)
(F)成分:固化促進劑 (F-1)2PZ-CN(商品名,SHIKOKU CHEMICALS CORPORATION製造,1-氰基乙基-2-苯基咪唑)
<膜狀接著劑的製作> 將所製作之接著劑清漆用100篩目的過濾器過濾,並進行真空消泡。作為基材,準備實施了厚度38μm的脫模處理之聚對苯二甲酸乙二酯膜(PET)膜,將真空消泡後的接著劑清漆塗佈於PET膜上。將所塗佈之接著劑清漆在90℃下加熱乾燥5分鐘,接著在130℃下加熱乾燥5分鐘即分兩階段加熱乾燥,得到了B階段狀態的實施例1~3及比較例1的膜狀接著劑。在膜狀接著劑中,依據接著劑清漆的塗佈量,將膜狀接著劑的厚度調整為10μm。
<膜狀接著劑的基於冷卻擴展之分割性評價> 從實施例1~6及比較例1的膜狀接著劑分別切出接著劑片(寬度5mm×長度100mm)。將接著劑片固定於一對夾具(厚紙)上,並且去除從夾具露出之接著劑片的部位。藉此,得到了評價對象的試樣(寬度5mm×長度23mm)。在設定為規定溫度條件之恆溫槽(AETEC Co., Ltd.製造,TLF-R3-F-W-PL-S)內實施了割斷試驗。即,使用自動立體測圖儀(A&D Company製造,AZT-CA01,重量感測器50N)在壓縮模式、速度10mm/分鐘、壓入距離5mm的條件下實施割斷試驗,求出了膜狀接著劑斷裂時的割斷功W、割斷強度P及割斷伸長量L。藉由上述式(1)及式(2),計算出割斷係數m及割斷阻力R。另外,對各實施例及各比較例實施了8次以上的割斷試驗。將結果示於表1中。表1中記載之值為藉由複數次割斷試驗得到之結果的平均值。
為了確認分割性評價與冷卻擴展時的分割性匹配,分別製作具備實施例1~6及比較例1的膜狀接著劑作為接著劑層之切割晶粒接合一體型膜,在以下條件下評價了接著劑層(膜狀接著劑)的分割性。 ・矽晶圓的厚度:30μm ・藉由隱形雷射切割單片化之晶片尺寸:縱10mm×橫10mm ・冷卻擴展的溫度:與實施例及比較例的割斷試驗的恆溫槽相同的溫度 ・利用擴展用環的頂起:10mm ・評價基準:對利用擴展用環頂起後的矽晶圓照射了光。將光通過相鄰之附有接著劑片之晶片之間者(矽晶圓及接著劑層被分割者)評價為“A”,將具有光不通過之區域者(矽晶圓及接著劑層未被分割者)評價為“B”。將結果示於表1中。
【表1】
  實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6 比較例1
(A) (A-1) 11 11 11 11 11 11 11
(B) (B-1) 9 9 9 9 9 9 9
(C) (C1) (C1-1)Tg:20℃,Mw:80萬 70 - - - - - -
(C1-2)Tg:25℃,Mw:80萬   70 - - - - -
(C1-3)Tg:12℃,Mw:50萬 - - 70 - - - -
(C1-4)Tg:20℃,Mw:50萬 - - - 70 - - -
(C1-5)Tg:20℃,Mw:20萬 - - - - 70 70 -
(C2) (C2-1)Tg:3℃,Mw:80萬 - - - - - - 70
(D) (D-1) 8 8 8 8 8 - 8
(E) (E-1) 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
(E-2) 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
(F) (F-1) 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02
割斷係數m(無因次) 70 50 70 50 40 50 110
割斷阻力R(N/mm 2 40 35 40 30 25 30 80
基於冷卻擴展之分割性評價 A A A A A A B
如表1所示,實施例1~6的膜狀接著劑的割斷係數m為小於等於70,且割斷阻力R為小於等於40N/mm 2,基於冷卻擴展之分割性評價為“A”。與此相對,比較例1的膜狀接著劑的割斷係數m大於70,且割斷阻力R大於40N/mm 2,基於冷卻擴展之分割性評價為“B”。從該等結果可以確認,本発明的膜狀接著劑的基於冷卻擴展之分割性優異。
1:膜狀接著劑 2:基材 3:覆蓋膜 6:黏著劑層 7:基材膜 8:切晶帶 9,9a,9b:半導體元件 10:支撐構件 11:導線 12:密封材料 13:端子 14:試樣固定用夾具 14a:開口 15:壓入夾具 15a:尖端部 100,110,120:接著片 200,210:半導體裝置 S:試樣
圖1係表示膜狀接著劑的一實施形態之示意剖面圖。 圖2係示意性地表示固定於夾具之狀態的試樣之立體圖。 圖3係示意性地表示藉由壓入夾具對試樣施加荷重之狀態之剖面圖。 圖4係示意性地表示割斷試驗結果的一例之曲線圖。 圖5係表示接著片的一實施形態之示意剖面圖。 圖6係表示接著片的另一實施形態之示意剖面圖。 圖7係表示接著片的另一實施形態之示意剖面圖。 圖8係表示半導體裝置的一實施形態之示意剖面圖。 圖9係表示半導體裝置的另一實施形態之示意剖面圖。
1:膜狀接著劑

Claims (8)

  1. 一種膜狀接著劑,其用於接著半導體元件與搭載前述半導體元件之支撐構件, 前述膜狀接著劑含有熱固性樹脂、固化劑及彈性體, 前述彈性體包括滿足下述條件(i)及下述條件(ii)之彈性體: 條件(i):玻璃轉移溫度為12℃以上; 條件(ii):重量平均分子量為80萬以下。
  2. 如請求項1所述之膜狀接著劑,其包括以下步驟: 由前述膜狀接著劑準備截面積A(mm 2)的試樣之步驟; 在-15℃~0℃的範圍的低溫條件下藉由割斷試驗求出前述試樣的割斷功W(N・mm)、割斷強度P(N)及割斷伸長量L(mm)之步驟; 求出由下述式(1)表示之割斷係數m之步驟;及 求出由下述式(2)表示之割斷阻力R(N/mm 2)之步驟, 且在以下條件下實施之分割性評價方法中,割斷係數m大於0且小於等於70,並且割斷阻力R大於0N/mm 2且小於等於40N/mm 2, m=W/[1000×(P×L)] (1), R=P/A (2), <條件>: 試樣的寬度:5mm, 試樣的長度:23mm, 壓入夾具與試樣的相對速度:10mm/分鐘。
  3. 如請求項1或請求項2所述之膜狀接著劑,其中 前述膜狀接著劑還含有無機填料。
  4. 一種接著片,其具備: 基材;及 設置於前述基材的一個面上之請求項1至3之任一項所述之膜狀接著劑。
  5. 如請求項4所述之接著片,其中 前述基材為切晶帶。
  6. 一種半導體裝置,其具備: 半導體元件; 支撐構件,搭載前述半導體元件;及 接著構件,設置於前述半導體元件及前述支撐構件之間,接著前述半導體元件與前述支撐構件, 前述接著構件為請求項1至請求項3之任一項所述之膜狀接著劑的固化物。
  7. 一種半導體裝置之製造方法,其包括使用請求項1至請求項3之任一項所述之膜狀接著劑來接著半導體元件與支撐構件之步驟。
  8. 一種半導體裝置之製造方法,其包括: 在半導體晶圓上貼附請求項4或請求項5所述之接著片的前述膜狀接著劑之步驟; 藉由切斷貼附有前述膜狀接著劑之前述半導體晶圓,製作複數個單片化之附有膜狀接著劑的半導體元件之步驟;及 將前述附有膜狀接著劑的半導體元件接著於支撐構件上之步驟。
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