TWI793255B - 半導體裝置的製造方法及膜狀接著劑 - Google Patents

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Abstract

本發明是有關於一種半導體裝置的製造方法，其包括：第一黏晶步驟，將第一半導體元件經由第一導線而電性連接於基板上；層壓步驟，於較第一半導體元件的面積更大的第二半導體元件的單面上，貼附150℃下的剪切彈性係數為1.5 MPa以下的膜狀接著劑；以及第二黏晶步驟，以膜狀接著劑覆蓋第一半導體元件的方式載置貼附有膜狀接著劑的第二半導體元件，並壓接膜狀接著劑，藉此而將第一導線及第一半導體元件埋入膜狀接著劑。

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膜狀接著劑。
已知有一種可獲得能夠填充因半導體裝置中的基板的配線、附設於半導體晶片的線(wire)等所產生的凹凸的線埋入型半導體裝置的接著片(例如專利文獻1及專利文獻2)。為了於凹凸填充時顯現高流動性，該接著片含有熱硬化性成分作為主成分。
近年來，此種線埋入型半導體裝置的動作的高速化受到重視。先前，將控制半導體裝置的動作的控制器晶片(controller chip)配置於積層的半導體元件的最上段，但為了實現動作的高速化，正在開發於最下段配置控制器晶片的半導體裝置的封裝技術。作為此種封裝的形態之一，使積層為多段的半導體元件中，壓接第二段的半導體元件時所使用的膜狀接著劑較厚，而於該膜狀接著劑內部埋入控制器晶片的封裝體受到矚目。對於用於此種用途的膜狀接著劑而言，要求可埋入控制器晶片、連接於控制器晶片的線、因基板表面的凹凸而產生的階差等的高流動性。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：國際公開第2005/103180號
專利文獻2：日本專利特開2009-120830號公報
然而，如專利文獻1及專利文獻2所記載的接著片般，若使用特徵為僅硬化前的流動性高的接著片，則存在伴隨半導體元件的薄型化，於硬化後半導體裝置整體容易翹曲的問題。另外，於使用該接著片的壓接時產生空隙的情況下，存在難以在先前的步驟內將其去除的問題。因此現狀為，為了確保所獲得的半導體裝置的連接可靠性，需要進一步的研究。再者，尤其是關於後者的空隙的去除，大致可藉由另行設置利用加壓烘箱等進行加熱及加壓的步驟而達成。然而，藉由步驟數的增加，與通用品種相比，前置時間(lead time)增加。
因此，本發明的目的在於提供一種能夠獲得抑制前置時間的增加、並且連接可靠性優異的半導體裝置的半導體裝置的製造方法。另外，本發明的目的在於提供一種該製造方法中可使用的膜狀接著劑。
本發明提供一種半導體裝置的製造方法，其包括：第一黏晶(die bond)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；層壓步驟，於較第一半導體元件的面積更大的第二半導體元件的單面上，貼附150℃下的剪切彈性係數為1.5MPa以下的膜狀接著劑；以及第二黏晶步驟，以膜狀接著劑覆蓋第一半 導體元件的方式載置貼附有膜狀接著劑的第二半導體元件，並壓接膜狀接著劑，藉此而將第一導線及第一半導體元件埋入膜狀接著劑。
根據本發明，能夠獲得抑制前置時間的增加，並且連接可靠性優異的半導體裝置。更具體而言，藉由使用150℃下的剪切彈性係數為1.5MPa以下的膜狀接著劑，尤其可利用作為後步驟的密封步驟來消除第二黏晶步驟中產生的空隙(孔隙)。藉此，無需另外的用於消除空隙的特別的製程，前置時間不會增加。
本發明中，所謂150℃下的剪切彈性係數是指藉由以下方式而獲得者：一邊以頻率1Hz對膜狀接著劑賦予5%的應變，一邊以5℃/分鐘的升溫速度自室溫升溫至125℃並保持1小時後，以5℃/分鐘的升溫速度進而升溫至150℃並保持45分鐘後，使用動態黏彈性測定裝置進行測定。
本發明中，較佳為膜狀接著劑的硬化後的170℃~190℃下的拉伸彈性係數為15MPa以下。藉由膜狀接著劑於硬化後為低彈性，而能夠於密封步驟時獲得良好的埋入性及應力緩和性。例如，於使用薄型的第二半導體元件的情況下，亦可抑制膜狀接著劑硬化後的半導體裝置的翹曲。藉此，容易獲得半導體裝置的應力得到緩和，顯示出良好的連接可靠性的半導體裝置。
本發明中，較佳為膜狀接著劑的80℃下的剪切黏度為15000Pa．s以下。藉此，容易獲得良好的埋入性。
本發明中，較佳為膜狀接著劑包含丙烯酸樹脂及環氧樹 脂。藉由併用熱塑性成分及熱硬化成分，而容易獲得良好的埋入性、熱硬化性及應力緩和性。
本發明中，較佳為丙烯酸樹脂包含重量平均分子量為10萬~50萬的第一丙烯酸樹脂、及重量平均分子量為60萬~100萬的第二丙烯酸樹脂，且以丙烯酸樹脂的總質量為基準，第一丙烯酸樹脂的含量為50質量%以上。藉由以所述方式擴展分子量分佈的幅度，應力緩和性提升，容易減少硬化後的基板的翹曲。另外，容易在維持成膜性及接著性的狀態下提升埋入性。
本發明中，較佳為膜狀接著劑包含無機填料及有機填料的至少一者。藉此，膜狀接著劑的操作性等進一步提升，並且可獲得更良好的剪切彈性係數、接著力等機械特性。
另外，本發明提供一種膜狀接著劑，其於第一半導體元件經由第一導線而電性連接於基板上，並且於第一半導體元件上壓接較第一半導體元件的面積更大的第二半導體元件而成的半導體裝置中，用於壓接第二半導體元件並且埋入第一導線及第一半導體元件，且150℃下的剪切彈性係數為1.5MPa以下。藉由使用本發明的膜狀接著劑，能夠獲得抑制前置時間的增加，並且連接可靠性優異的半導體裝置。
本發明的膜狀接著劑中，較佳為硬化後的170℃~190℃下的拉伸彈性係數為15MPa以下。
本發明的膜狀接著劑中，較佳為80℃下的剪切黏度為15000Pa．s以下。
本發明的膜狀接著劑較佳為包含丙烯酸樹脂及環氧樹脂。
本發明的膜狀接著劑中，較佳為丙烯酸樹脂包含重量平均分子量為10萬~50萬的第一丙烯酸樹脂、及重量平均分子量為60萬~100萬的第二丙烯酸樹脂，且以丙烯酸樹脂的總質量為基準，第一丙烯酸樹脂的含量為50質量%以上。
本發明的膜狀接著劑較佳為包含無機填料及有機填料的至少一者。
根據本發明，可提供一種能夠獲得抑制前置時間的增加、並且連接可靠性優異的半導體裝置的半導體裝置的製造方法。另外，根據本發明，可提供一種該製造方法中可使用的膜狀接著劑。
10:膜狀接著劑
14:基板
20:基材膜
30:覆蓋膜
40:基材膜
41:接著劑
42:樹脂(密封材)
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
200:半導體裝置
Wa:第一半導體元件
Waa:第二半導體元件
圖1是表示本發明的實施形態的膜狀接著劑的圖。
圖2是表示接著片的圖。
圖3是表示另一接著片的圖。
圖4是表示又一接著片的圖。
圖5是表示又一接著片的圖。
圖6是表示半導體裝置的圖。
圖7是表示本發明的實施形態的半導體裝置的製造方法的 圖。
圖8是表示圖7的後續步驟的圖。
圖9是表示圖8的後續步驟的圖。
圖10是表示圖9的後續步驟的圖。
圖11是表示圖10的後續步驟的圖。
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」。
(膜狀接著劑)
圖1是示意性表示本實施形態的膜狀接著劑10的剖面圖。膜狀接著劑10為熱硬化性，且是將經過半硬化(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而成者。
膜狀接著劑10的150℃下的剪切彈性係數為1.5MPa以下。就更容易獲得抑制前置時間的增加、並且連接可靠性優異的半導體裝置的觀點而言，剪切彈性係數較佳為1.2MPa以下，更佳為1.0MPa以下，進而佳為0.8MPa以下。剪切彈性係數的下限並無特別限定，就抑制過度的流動性的觀點而言，可設為0.01 MPa。再者，如下文所述，剪切彈性係數能夠藉由調整(a)成分~(f)成分的種類及量來進行調整。例如，作為用於降低150℃下的剪切彈性係數(設為1.5MPa以下)的指南，可列舉：增加(a1)成分的量、減少(a2)成分的量、降低(b)成分的重量平均分子量、減少(c)成分的量、減少(d)成分的量、減少(e)成分的量等，但並不限定於此。
膜狀接著劑10較佳為硬化後的170℃~190℃下的拉伸彈性係數為15MPa以下。就更容易獲得良好的埋入性及應力緩和性的觀點而言，拉伸彈性係數更佳為12MPa以下，進而佳為10MPa以下，特佳為8MPa以下。拉伸彈性係數的下限並無特別限定，就確保適度的接著性的觀點而言，可設為1MPa。拉伸彈性系數例如可將頻率設為10Hz，並使用動態黏彈性測定裝置進行測定。
膜狀接著劑10較佳為80℃下的剪切黏度為15000Pa．s以下。就容易獲得良好的埋入性的觀點而言，剪切黏度更佳為10000Pa．s以下，進而佳為9000Pa．s以下。剪切黏度的下限並無特別限定，就抑制過度的流動性的觀點而言，可設為1000Pa．s。剪切黏度例如可使用動態黏彈性測定裝置進行測定。
膜狀接著劑10的含有成分並無特別限定，例如可包含：(a)熱硬化性成分、(b)熱塑性成分、(c)無機填料、(d)有機填料、(e)硬化促進劑、(f)其他成分等。藉由調整該些(a)成分~(f)成分的種類及量，而可調整膜狀接著劑10的特性。
(a)熱硬化性成分
作為熱硬化性成分，可列舉熱硬化性樹脂。尤其就安裝半導體元件時所要求的耐熱性及耐濕性的觀點而言，作為熱硬化性成分，較佳為環氧樹脂、酚樹脂等。
例如，作為環氧樹脂，可使用含芳香環的環氧樹脂、含雜環的環氧樹脂、脂環式環氧樹脂等通常已知的環氧樹脂。另外，環氧樹脂可為多官能環氧樹脂。作為環氧樹脂，具體而言，例如可使用：雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚E型環氧樹脂、使該些雙酚型環氧樹脂改質而成的二官能環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、雙酚A酚醛清漆型環氧樹脂、茀改質環氧樹脂、三苯基甲烷型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、縮水甘油胺型環氧樹脂、萘改質環氧樹脂等。
作為環氧樹脂，例如可列舉：新日化環氧製造股份有限公司製造的YDF系列及YDCN系列、普林泰科(Printec)股份有限公司製造的EPOX-MK系列及VG-3101L等。
另外，作為酚樹脂，例如可列舉：酚醛清漆型酚樹脂、新酚型酚樹脂、聯苯型酚樹脂、三苯基甲烷型酚樹脂、利用芳基取代酚環上的氫而成的改質酚樹脂等。再者，作為酚樹脂，就耐熱性的觀點而言，較佳為投入85℃、85%RH的恆溫恆濕槽中48小時後的吸水率為2質量%以下，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℃/min，環境：氮)小於5質量%者。
作為酚樹脂，例如可列舉迪愛生(DIC)股份有限公司製造的芬萊特(Phenolite)KA及TD系列、空氣水(AIR WATER)股份有限公司製造的HE系列等。
於併用環氧樹脂及酚樹脂來作為(a)熱硬化性成分的情況下，以環氧當量與羥基當量的當量比計，環氧樹脂及酚樹脂的調配比分別較佳為成為0.70/0.30~0.30/0.70，更佳為成為0.65/0.35~0.35/0.65，進而佳為成為0.60/0.40~0.40/0.60，特佳為成為0.60/0.40~0.50/0.50。藉由調配比為所述範圍內，容易獲得具有優異的硬化性、流動性等的膜狀接著劑10。
再者，就抑制硬化後的半導體裝置的翹曲的觀點而言，較佳為組合硬化速度不同的熱硬化性樹脂。具體而言，以上所例示的環氧樹脂及酚樹脂中，例如較佳為將(a1)軟化點為60℃以下或常溫下為液體者(只要為硬化後具有接著作用者則並無特別限定)、及(a2)軟化點超過60℃(常溫下為固體)者組合使用。再者，此處所謂的常溫是指5℃~35℃。
以(a)成分的總質量為基準，(a1)成分的含量較佳為10質量%~50質量%，更佳為20質量%~40質量%。藉此，容易兼具埋入性及切割(dicing)、拾取(pick-up)等製程適應性。
以(a)成分的總質量為基準，(a2)成分的含量較佳為10質量%以上，更佳為15質量%以上。藉此，容易調整製膜性、流動性、應力緩和性等。再者，(a2)成分的含量的上限並無特別限定，以(a)成分的總質量為基準，可設為90質量%。
(b)熱塑性成分
作為(b)熱塑性成分，較佳為併用具有交聯性官能基的單體比率高且分子量低的熱塑性成分、及具有交聯性官能基的單體比率低且分子量高的熱塑性成分。例如，(b)成分較佳為包含：(b1)相對於單體單元總量而含有5莫耳%~15莫耳%的具有交聯性官能基的單體單元、重量平均分子量為10萬~50萬且玻璃轉移溫度Tg為-50℃~50℃的熱塑性成分；及(b2)相對於單體單元總量而以1莫耳%~7莫耳%的比率含有具有交聯性官能基的單體單元、重量平均分子量為60萬~100萬且玻璃轉移溫度Tg為-50℃~50℃的熱塑性成分。
作為(b)成分，較佳為作為熱塑性樹脂的丙烯酸樹脂(丙烯酸系樹脂)，進而更佳為玻璃轉移溫度Tg為-50℃~50℃，且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的含環氧基的(甲基)丙烯酸酯共聚物等丙烯酸樹脂。
作為此種丙烯酸樹脂，可使用含環氧基的(甲基)丙烯酸酯共聚物、含環氧基的丙烯酸橡膠等，更佳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、丙烯酸乙酯與丙烯腈等的共聚物等的具有環氧基的丙烯酸橡膠。
再者，作為(b)成分的交聯性官能基，除環氧基以外，亦可列舉醇性或酚性羥基、羧基等交聯性官能基。
關於(b1)成分，就容易顯現高接著力、另外容易降低150℃下的剪切彈性係數的觀點而言，相對於單體單元總量，具有交聯性官能基的單體單元較佳為5莫耳%~15莫耳%，更佳為5莫耳%~10莫耳%。
關於(b2)成分，就容易抑制硬化後的彈性係數的過度上升的觀點而言，相對於單體單元總量，具有交聯性官能基的單體單元較佳為1莫耳%~7莫耳%，更佳為2莫耳%~5莫耳%。
(b1)成分(第一丙烯酸樹脂)的重量平均分子量較佳為10萬~50萬。若(b1)成分的重量平均分子量為10萬以上，則膜成膜性更良好，並且可進一步提高膜狀接著劑10的接著強度及耐熱性。若(b1)成分的重量平均分子量為50萬以下，則容易降低剪切黏度，因而膜狀接著劑10的埋入性更良好。
(b2)成分(第二丙烯酸樹脂)的重量平均分子量較佳為60萬~100萬。若(b2)成分的重量平均分子量為60萬以上，則藉由與(b1)成分併用而使成膜性提升的效果更加良好。若(b2)成分的重量平均分子量為100萬以下，則容易降低未硬化狀態的膜狀接著劑10的剪切黏度，因而埋入性更良好。另外，存在未硬化狀態的膜狀接著劑10的切削性得到改善，切割的品質變得更良好的情況。
重量平均分子量是藉由凝膠滲透層析法(Gel Penetration Chromatography，GPC)，使用基於標準聚苯乙烯的校準曲線而獲得的聚苯乙烯換算值。
另外，(b1)成分及(b2)成分的玻璃轉移溫度Tg較佳為-50℃~50℃。若玻璃轉移溫度Tg為50℃以下，則膜狀接著劑10的柔軟性更良好。另一方面，若玻璃轉移溫度Tg為-50℃以上，則膜狀接著劑10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，容易抑制因毛刺的產生而導致切割性惡化。
(b)成分整體的玻璃轉移溫度Tg較佳為-20℃~40℃，更佳為-10℃~30℃。藉此，在切割時膜狀接著劑10容易切斷，因而不易產生樹脂碎屑，容易提高膜狀接著劑10的接著力與耐熱性，另外容易顯現未硬化狀態的膜狀接著劑10的高流動性。
玻璃轉移溫度Tg可使用熱示差掃描熱量儀(例如理學股份有限公司製造的「Thermo Plus 2」)進行測定。
(b)成分亦能夠作為市售品來獲取。例如，作為(b1)成分，可列舉丙烯酸橡膠HTR-860P-30B-CHN(商品名，長瀨化成(Nagase ChemteX)股份有限公司製造)等。該化合物為具有縮水甘油基部位作為交聯性的部位，且將包含丙烯酸衍生物的丙烯酸橡膠作為基體樹脂的化合物，重量平均分子量為23萬，玻璃轉移溫度Tg為-70℃。另外，作為(b2)成分，可列舉丙烯酸橡膠HTR-860P-3CSP(商品名，長瀨化成股份有限公司製造)等。
以(b)成分(丙烯酸樹脂)的總質量為基準，(b1)成分(第一丙烯酸樹脂)的含量較佳為50質量%以上，更佳為70質量%以上。藉此，容易獲得良好的埋入性、應力緩和性、製膜性、 接著性等。再者，(b1)成分的含量的上限並無特別限定，以(b)成分的總質量為基準，可設為90質量%。
以(b)成分的總質量為基準，(b2)成分的含量較佳為10質量%以上，更佳為30質量%以上。藉此，容易調整製膜性、接著性、彈性係數等。再者，(b2)成分的含量的上限並無特別限定，以(b)成分的總質量為基準，可設為50質量%。
當將(a)成分設為100質量份時，(b)成分的含量較佳為20質量份~160質量份，更佳為50質量份~120質量份。藉由(b)成分的含量為所述下限值以上，而容易獲得良好的製膜性、埋入性、接著性、應力緩和性等。另一方面，藉由(b)成分的含量為所述上限值以下，而容易獲得良好的製膜性、埋入性等。
(c)無機填料
作為(c)成分，就B階段狀態下的膜狀接著劑10的切割性的提升、膜狀接著劑10的操作性的提升、導熱性的提升、剪切黏度(熔融黏度)的調整、觸變性的賦予、接著力的提升等觀點而言，較佳為二氧化矽填料等。
以提升未硬化狀態的膜狀接著劑10的切割性、充分顯現硬化後的接著力為目的，(c)成分較佳為包含平均粒徑不同的兩種以上的填料。(c)成分例如較佳為包含：(c1)以提升未硬化狀態的膜狀接著劑10的切割性為目的的平均粒徑為0.2μm以上的第一填料；及(c2)以充分顯現硬化後的接著力為目的的平均粒徑小於0.2μm的第二填料。
平均粒徑設為使用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。關於第一填料及第二填料的平均粒徑，於利用粒度分佈測定裝置進行分析的情況下，在可判別包含各個填料的程度內，更佳為其差大。
以(c)成分的總質量為基準，(c1)成分的含量較佳為30質量%以上。藉由(c1)成分的含量為30質量%以上，而容易抑制膜的斷裂性的惡化、未硬化狀態的膜狀接著劑10的流動性的惡化。再者，(c1)成分的含量的上限並無特別限定，以(c)成分的總質量為基準，可設為95質量%。
以(c)成分的總質量為基準，(c2)成分的含量較佳為5質量%以上。藉由(c2)成分的含量為5質量%以上，而容易提升硬化後的接著力。再者，就確保適度的流動性的觀點而言，以(c)成分的總質量為基準，(c2)成分的含量的上限可設為30質量%。
當將(a)成分設為100質量份時，(c)成分的含量較佳為10質量份~90質量份。藉由(c)成分的含量為所述下限值以上，而有容易抑制未硬化狀態的膜狀接著劑10的切割性的惡化、硬化後的接著力的下降的傾向。另一方面，藉由(c)成分的含量為所述上限值以下，而有容易抑制未硬化狀態的膜狀接著劑10的流動性的下降、硬化後的彈性係數的上升的傾向。
(d)有機填料
作為(d)成分，就膜狀接著劑10的切割性的提升、膜狀接 著劑10的操作性的提升、剪切黏度(熔融黏度)的調整、接著力的提升、硬化後的應力緩和性等觀點而言，較佳為苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，PMMA)改質橡膠填料、矽酮改質橡膠填料等。就容易充分顯現硬化後的接著力的觀點而言，(d)成分的平均粒徑較佳為0.2μm以下。
當將(c)成分設為100質量份時，(d)成分的含量較佳為0質量份~50質量份。
(e)硬化促進劑
以獲得良好的硬化性為目的，較佳為使用(e)硬化促進劑。作為(e)成分，就反應性的觀點而言，較佳為咪唑系的化合物。再者，若(e)成分的反應性過高，則有藉由膜狀接著劑10的製造步驟中的加熱，不僅剪切黏度容易上升，亦容易引起經時的劣化的傾向。另一方面，若(e)成分的反應性過低，則有膜狀接著劑10的硬化性容易降低的傾向。若膜狀接著劑10未充分硬化便搭載於製品內，則無法獲得充分的接著性，而有可能使半導體裝置的連接可靠性惡化。
藉由含有(e)成分，膜狀接著劑10的硬化性進一步提升。另一方面，於(e)成分的含量過多的情況下，有藉由膜狀接著劑10的製造步驟中的加熱，不僅剪切黏度容易上升，亦容易引起經時的劣化的傾向。就此種觀點而言，當將(a)成分設為100質量份時，(e)成分的含量較佳為0質量份~0.20質量份。
(f)其他成分
就接著性提升的觀點而言，除所述成分以外，亦可進而使用適量的本技術領域中可使用的其他成分。作為此種成分，例如可列舉偶合劑。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、3-(2-胺基乙基)胺基丙基三甲氧基矽烷等。
(膜狀接著劑)
膜狀接著劑10例如可藉由以下步驟而獲得：藉由將包含所述成分的接著劑組成物的清漆塗佈於基材膜上而形成清漆的層的步驟、藉由加熱乾燥而自清漆的層去除溶劑的步驟、將基材膜去除的步驟。
清漆可將包含所述成分的接著劑組成物在有機溶劑中混合、混煉等來製備。混合及混練可使用通常的攪拌機、擂潰機、三輥磨機、球磨機等分散機。該些機器可適當組合來使用。清漆的塗佈例如可藉由缺角輪塗佈機、模塗機等來進行。清漆的加熱乾燥條件只要為所使用的有機溶劑充分揮發的條件則並無特別限制，例如可設為於60℃~200℃下加熱0.1分鐘~90分鐘。
作為有機溶劑，只要為可將所述成分均勻地溶解、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、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、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(聚對苯二甲酸乙二酯膜等)、聚丙烯膜(定向聚丙烯(Oriented PolyPropylene，OPP)膜等)、聚醯亞胺膜、聚醚醯亞胺膜、聚醚萘二甲酸酯膜、甲基戊烯膜等。
為了將第一導線及第一半導體元件、以及基板的配線電路等的凹凸充分埋入，膜狀接著劑10的厚度較佳為20μm~200μm。另外，藉由厚度為20μm以上，而容易獲得充分的接著力，藉由為200μm以下，而容易滿足半導體裝置的小型化的要求。就此種觀點而言，膜狀接著劑10的厚度更佳為30μm~200μm，進而佳為40μm~150μm。
作為獲得厚的膜狀接著劑10的方法，可列舉將膜狀接著劑10彼此貼合的方法。
(接著片)
如圖2所示，接著片100為於基材膜20上具有膜狀接著劑10者。接著片100可藉由在獲得膜狀接著劑10的步驟中，不去除基材膜20而獲得。
如圖3所示，接著片110為於接著片100的與基材膜20為相反側的面上進而具有覆蓋膜30者。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、OPP膜等。
膜狀接著劑10亦可積層於切割帶上。藉由使用由此而獲得的切割．黏晶一體型接著片，可一次性進行半導體晶圓上的層 壓步驟，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、聚醯亞胺膜等塑膠膜等。亦可視需要而對切割帶進行底塗處理、UV處理、電暈放電處理、研磨處理、蝕刻處理等表面處理。
切割帶較佳為具有黏著性者。作為此種切割帶，可列舉對所述塑膠膜賦予黏著性者、於所述塑膠膜的單面設置有黏著劑層者。
作為此種切割．黏晶一體型接著片，可列舉圖4所示的接著片120及圖5所示的接著片130。如圖4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5所示，接著片130具有在接著片120中，於膜狀接著劑10的表面進而設置有基材膜20的結構。
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，黏著劑層50例如可使用包含液狀成分及熱塑性成分且具有適度的黏接強度的樹脂組成物來形成。為了獲得切割帶60，可列舉：將該樹脂組成物塗佈於基材膜40上並加以乾燥而形成黏著劑層50的方法；將暫時形成於PET膜等其他膜上的黏著劑層50與基材膜40貼合的方法等。
作為於切割帶60上積層膜狀接著劑10的方法，可列 舉：將所述接著劑組成物的清漆直接塗佈於切割帶60上並加以乾燥的方法；將清漆網版印刷至切割帶60上的方法；預先製作膜狀接著劑10，並藉由壓製、熱輥層壓而將其積層於切割帶60上的方法等。就可連續地製造、效率佳的方面而言，較佳為藉由熱輥層壓進行積層。
切割帶60的厚度並無特別限制，可根據膜狀接著劑10的厚度或切割．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。再者，藉由切割帶60的厚度為60μm以上，而有容易抑制操作性的降低、由擴展(expanding)所致的破裂等的傾向。另一方面，藉由切割帶的厚度為180μm以下，而容易兼具經濟性與操作性的優點。
(半導體裝置)
圖6是表示半導體裝置的剖面圖。如圖6所示，半導體裝置200是於第一半導體元件Wa上層疊第二半導體元件Waa而成的半導體裝置。詳細而言，是將第一階段的第一半導體元件Wa經由第一導線88而電性連接於基板14，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的面積更大的第二階段的第二半導體元件Waa，藉此而將第一導線88及第一半導體元件Wa埋入膜狀接著劑10中而成的線埋入型的半導體裝置。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。
第一半導體元件Wa的厚度為10μm~170μm，第二半導體元件Waa的厚度為20μm~400μm。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所引起的凹凸被膜狀接著劑10埋入。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。
(半導體裝置的製造方法)
半導體裝置可藉由如下半導體裝置的製造方法而製造，所述製造方法包括：第一黏晶步驟，將第一半導體元件經由第一導線而電性連接於基板上；層壓步驟，於較第一半導體元件的面積更大的第二半導體元件的單面上，貼附150℃下的剪切彈性係數為1.5MPa以下的膜狀接著劑；以及第二黏晶步驟，以膜狀接著劑覆蓋第一半導體元件的方式載置貼附有膜狀接著劑的第二半導體元件，並壓接膜狀接著劑，藉此而將第一導線及第一半導體元件埋入膜狀接著劑。以下，以半導體裝置200的製造程序為例來進行具體說明。
首先，如圖7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電性連接(第一黏晶步驟)。
其次，於半導體晶圓(例如8吋尺寸)的單面上層壓接著片100，並剝去基材膜20，藉此而於半導體晶圓的單面貼附膜狀接著劑10。並且，於將切割帶60貼合於膜狀接著劑10後，切割為規定尺寸(例如7.5mm見方)，並將切割帶60剝離，藉此而如圖8所示，獲得貼附有膜狀接著劑10的第二半導體元件Waa(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的良好的密接性。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，可列舉：使用旋轉刀刃進行刀片切割的方法、藉由雷射而將膜狀接著劑10或晶圓與膜狀接著劑10兩者切斷的方法、以及常溫或冷卻條件下的伸展等通用的方法等。
並且，將貼附有膜狀接著劑10的第二半導體元件Waa壓接於經由第一導線88而連接有第一半導體元件Wa的基板14。具體而言，如圖9所示，以膜狀接著劑10覆蓋第一半導體元件Wa的方式載置貼附有膜狀接著劑10的第二半導體元件Waa，繼 而，如圖10所示，藉由使第二半導體元件Waa壓接於基板14而將第二半導體元件Waa固定於基板14(第二黏晶步驟)。第二黏晶步驟較佳為將膜狀接著劑10於80℃~180℃、0.01MPa~0.50MPa的條件下壓接0.5秒~3.0秒。
繼而，如圖11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，於170℃~180℃、5MPa~8MPa的條件下，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整體密封(密封步驟)。藉由經過此種步驟而可製造半導體裝置200。
如上所述，半導體裝置200可使用如下膜狀接著劑來製造，所述膜狀接著劑於第一半導體元件經由第一導線而電性連接於基板上，並且於第一半導體元件上壓接較第一半導體元件的面積更大的第二半導體元件而成的半導體裝置中，用於壓接第二半導體元件並且埋入第一導線及第一半導體元件，且150℃下的剪切彈性係數為1.5MPa以下。藉由使用150℃下的剪切彈性係數為1.5MPa以下的膜狀接著劑，尤其可利用作為後步驟的密封步驟來消除第二黏晶步驟中產生的空隙。藉此，無需另外的用於消除空隙的特別的製程，可抑制前置時間的增加。
以上，對本發明的較佳實施形態進行了說明，但本發明並不一定限定於所述實施形態。例如，亦可如下所述在不脫離其主旨的範圍內進行適當變更。
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。
本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2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4及圖5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。
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。
(實施例1~實施例2及比較例1~比較例3)
依照表1(單位：質量份)，分別秤量作為熱硬化性樹脂的環 氧樹脂及酚樹脂、以及無機填料而獲得組成物，進而添加環己酮進行攪拌混合。於其中添加作為熱塑性樹脂的丙烯酸橡膠並攪拌後，進而加入偶合劑及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中的各成分的品名是指以下者。
(環氧樹脂)
YDF-8170C：(商品名，新日化環氧製造股份有限公司製造，雙酚F型環氧樹脂：環氧當量為159、常溫下為液體、重量平均分子量約為310)
R710：(商品名，普林泰科股份有限公司製造，雙酚E型環氧樹脂：環氧當量為170、常溫下為液體、重量平均分子量約為340)
YDCN-700-10：(商品名，新日化環氧製造股份有限公司製造，鄰甲酚酚醛清漆型環氧樹脂：環氧當量為210、軟化點為75℃~85℃)
VG-3101L：(商品名，普林泰科股份有限公司製造，多官能環氧樹脂：環氧當量為210、軟化點為39℃~46℃)
(酚樹脂)
HE100C-30：(商品名，空氣水股份有限公司製造，酚樹脂：羥基當量為175、軟化點為79℃、吸水率為1質量%、加熱質量減少率為4質量%)
HE200C-10：(商品名，空氣水股份有限公司製造，酚樹脂：羥基當量為200、軟化點為65℃~76℃、吸水率為1質量%、加熱質量減少率為4質量%)
HE910-10：(商品名，空氣水股份有限公司製造，酚樹脂：羥基當量為101、軟化點為83℃、吸水率為1質量%、加熱質量減少率為3質量%)。
(無機填料)
SC2050-HLG：(商品名，雅都瑪(Admatechs)股份有限公司製造，二氧化矽填料分散液：平均粒徑為0.50μm)
SC1030-HJA：(商品名，雅都瑪股份有限公司製造，二氧化矽填料分散液：平均粒徑為0.25μm)
艾羅西爾(Aerosil)R972：(商品名，日本艾羅西爾(Aerosil)股份有限公司製造，二氧化矽：平均粒徑為0.016μm)。
(丙烯酸橡膠)
HTR-860P-3CSP：(樣品名，長瀨化成股份有限公司製造，丙烯酸橡膠：重量平均分子量為80萬、縮水甘油基官能基單體比率為3莫耳%、Tg為12℃)
HTR-860P-30B-CHN：(樣品名，長瀨化成股份有限公司製造，丙烯酸橡膠：重量平均分子量為23萬、縮水甘油基官能基單體比率為8莫耳%、Tg為-7℃)
(偶合劑)
A-189：(商品名，日本邁圖高新材料(Momentive Performance Materials Japan)有限責任公司製造，γ-巰基丙基三甲氧基矽烷)
A-1160：(商品名，日本邁圖高新材料有限責任公司製造，γ-脲基丙基三乙氧基矽烷)
(硬化促進劑)
固唑(Curezol)2PZ-CN：(商品名，四國化成工業股份有限公司製造，1-氰基乙基-2-苯基咪唑)
Figure 108103014-A0305-02-0027-1
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聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜(厚度38μm)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PET膜上具有處於B階段狀態的厚度60μm的膜狀接著劑的接著片。
<各種物性的評價>
如下所述對所獲得的膜狀接著劑進行評價。將評價結果示於表2中。
[剪切彈性係數測定]
將基材膜自膜狀接著劑剝離去除，於厚度方向上衝壓為10mm見方。將其準備多片並加以貼合，藉此而獲得10mm見方、厚度360μm的膜狀接著劑的評價用樣品。於動態黏彈性裝置ARES(日本TA儀器股份有限公司製造)上安置直徑8mm的圓形鋁板夾具，利用該夾具來夾入所述評價用樣品。其後，一邊以頻率1Hz對評價用樣品賦予5%的應變，一邊以5℃/分鐘的升溫速度自室溫(30℃)升溫至125℃並保持1小時後，以5℃/分鐘的升溫速度進而升溫至150℃並保持45分鐘。並且，記錄150℃下的剪切彈性係數的值。
[剪切黏度測定]
以與剪切彈性係數測定相同的方式，一邊以頻率1Hz對評價用樣品賦予5%的應變，一邊以5℃/分鐘的升溫速度自室溫(30℃)升溫至140℃，測定剪切黏度。並且，記錄80℃下的測定值。
[硬化後的拉伸彈性係數測定]
將基材膜自膜狀接著劑剝離去除後，將膜狀接著劑切為4mm寬、長30mm。將其於120℃下加熱2小時、於170℃下加熱3小時，獲得使膜狀接著劑硬化的評價用樣品。其後，將評價用樣品安置於動態黏彈性裝置(製品名：羅吉爾(Rheogel)-E4000，UMB股份有限公司製造)，並施加拉伸負荷，於頻率10Hz、昇溫速度3℃/分鐘的條件下測定拉伸彈性係數。並且，記錄170℃~190℃下的測定值。
[壓接後埋入性評價]
將接著片的膜狀接著劑貼合兩片而使厚度為120μm，並將其於70℃下貼附於厚度100μm的半導體晶圓(8吋)。其次，將該等切割為7.5mm見方，獲得帶有接著片的半導體元件。
另一方面，將切割．黏晶一體型膜(日立化成股份有限公司製造，HR-9004-10(厚度10μm))於70℃下貼附於厚度50μm的半導體晶圓(8吋)。其次，將該等切割為3.0mm見方，獲得帶有所述一體型膜的晶片。將帶有一體型膜的晶片於120℃、0.20MPa、2秒鐘的條件下壓接於表面凹凸最大為6μm的評價用基板後，於120℃下加熱2小時而使一體型膜半硬化。藉此而獲得帶有晶片的基板。
將帶有接著片的半導體元件於120℃、0.20MPa、2秒鐘的條件下壓接於所獲得的帶有晶片的基板。此時，以之前所壓接的晶片位於帶有接著片的半導體元件的正中間的方式進行對位。對於所獲得的結構體，以與剪切彈性係數測定相同的方式，於125℃下加熱1小時、於150℃下加熱45分鐘。
對於加熱後自然放置冷卻至室溫的結構體，利用超音波C-SCAN圖像診斷裝置(因賽特(Insight)股份有限公司製造，產品編號IS350、探針：75MHz)進行分析，確認壓接後埋入性。藉由以下基準來評價壓接後埋入性。
○：空隙面積相對於壓接膜的比例小於10%。
×：空隙面積相對於壓接膜的比例為10%以上。
[密封後空隙埋入性評價]
使用模製用密封材(日立化成股份有限公司製造，商品名：CEL-9700HF)，將壓接後埋入性評價中所獲得的結構體的半導體元件等的搭載面密封。密封時使用模製成形機MH-705-1(山田尖端科技(APIC YAMADA)股份有限公司製造)，密封條件設為175℃、6.9MPa、120秒。以與壓接後埋入性評價相同的方式分析所獲得的密封樣品，進行密封後空隙埋入性的評價。評價基準如下。
○：空隙面積相對於壓接膜的比例小於5%。
×：空隙面積相對於壓接膜的比例為5%以上。
[翹曲量的評價]
以與壓接後埋入性評價相同的方式製作結構體。對該結構體於170℃下加熱3小時，使膜狀接著劑硬化後，利用表面粗糙度計，以8mm的程度測定半導體元件的對角線方向上的高低差。將所獲得的測定值的最大值與最小值的差記錄為結構體的翹曲量。
Figure 108103014-A0305-02-0030-2
10‧‧‧膜狀接著劑

Claims (12)

  1. 一種半導體裝置的製造方法，其包括：第一黏晶步驟，將第一半導體元件經由第一導線而電性連接於基板上；層壓步驟，於較所述第一半導體元件的面積更大的第二半導體元件的單面上，貼附150℃下的剪切彈性係數為1.5MPa以下的膜狀接著劑；以及第二黏晶步驟，以所述膜狀接著劑覆蓋所述第一半導體元件的方式載置貼附有所述膜狀接著劑的第二半導體元件，並壓接所述膜狀接著劑，藉此而將所述第一導線及所述第一半導體元件埋入所述膜狀接著劑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的半導體裝置的製造方法，其中所述膜狀接著劑的硬化後的170℃~190℃下的拉伸彈性係數為15MPa以下。
  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，其中所述膜狀接著劑的80℃下的剪切黏度為15000Pa．s以下。
  4. 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，其中所述膜狀接著劑包含丙烯酸樹脂及環氧樹脂。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的半導體裝置的製造方法，其中所述丙烯酸樹脂包含重量平均分子量為10萬~50萬的第一丙烯酸樹脂、及重量平均分子量為60萬~100萬的第二丙烯酸 樹脂，且以丙烯酸樹脂的總質量為基準，所述第一丙烯酸樹脂的含量為50質量%以上。
  6. 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，其中所述膜狀接著劑包含無機填料及有機填料的至少一者。
  7. 一種膜狀接著劑，其於第一半導體元件經由第一導線而電性連接於基板上，並且於所述第一半導體元件上壓接較所述第一半導體元件的面積更大的第二半導體元件而成的半導體裝置中，用於壓接所述第二半導體元件並且埋入所述第一導線及所述第一半導體元件，且150℃下的剪切彈性係數為1.5MPa以下。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的膜狀接著劑，其硬化後的170℃~190℃下的拉伸彈性係數為15MPa以下。
  9. 如申請專利範圍第7項或第8項所述的膜狀接著劑，其80℃下的剪切黏度為15000Pa．s以下。
  10. 如申請專利範圍第7項或第8項所述的膜狀接著劑，其包含丙烯酸樹脂及環氧樹脂。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的膜狀接著劑，其中所述丙烯酸樹脂包含重量平均分子量為10萬~50萬的第一丙烯酸樹脂、及重量平均分子量為60萬~100萬的第二丙烯酸樹脂，且以丙烯酸樹脂的總質量為基準，所述第一丙烯酸樹脂的含量為50質量%以上。
  12. 如申請專利範圍第7項或第8項所述的膜狀接著劑， 其包含無機填料及有機填料的至少一者。
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