TWI830861B - 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

本發明揭示一種用以將半導體元件與搭載所述半導體元件的支撐構件接著的膜狀接著劑。該膜狀接著劑含有熱硬化性樹脂成分與調平劑。

Description

膜狀接著劑、接著片以及半導體裝置及其製造方法
本發明是有關於一種膜狀接著劑、接著片以及半導體裝置及其製造方法。
近年來，將半導體元件（半導體晶片）積層為多段而成的堆疊式多晶片封裝（Multi Chip Package，MCP）正在普及，且以行動電話、行動聲頻機器用的記憶體半導體封裝等的形式進行搭載。另外，隨著行動電話等的多功能化，半導體封裝的高速化、高密度化、高積體化等亦在推進。伴隨於此，藉由使用銅作為半導體晶片電路的配線材料而實現高速化。另外，就提高對於複雜的搭載基板的連接可靠性、促進來自半導體封裝的排熱的觀點而言，正在使用以銅為原材料的引線框架（lead frame）等。
但是，就銅具有容易腐蝕的特性及低成本化的觀點而言，用以確保電路面的絕緣性的塗層材亦有被簡化的傾向，因此半導體封裝有難以確保電特性的傾向。特別是，積層多段半導體晶片的半導體封裝中，因腐蝕而產生的銅離子於接著劑內部移動，而有容易引起半導體晶片內或半導體晶片/半導體晶片間的電信號的損耗的傾向。
另外，就高功能化的觀點而言，大多將半導體元件連接於複雜的搭載基板，為了提高連接可靠性，而有較佳為以銅為原材料的引線框架的傾向。即便於此種情況下，亦存在由自引線框架產生的銅離子引起的電信號的損耗成為問題的情況。
進而，於使用以銅為原材料的構件的半導體封裝中，自該構件產生銅離子，引起電性不良情況的可能性高，有時無法獲得充分的耐高加速應力試驗（Highly Accelerated Stress Test，HAST）性。
就防止電信號的損耗等的觀點而言，正在對捕捉於半導體封裝內產生的銅離子的接著劑進行研究。例如，於專利文獻1中揭示有一種半導體裝置製造用的接著片，包括：熱塑性樹脂，具有環氧基且不具有羧基；以及有機系錯合物形成化合物，具有環原子中含有三級氮原子的雜環化合物並與陽離子形成錯合物。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2013-026566號公報
[發明所欲解決之課題] 然而，關於現有的接著劑，於抑制伴隨接著劑內的銅離子的移動的不良情況的方面並不充分，仍有改善的餘地。
因此，本發明的主要目的在於提供一種可充分抑制伴隨接著劑內的銅離子的移動的不良情況的膜狀接著劑。 [解決課題之手段]
本發明者等人進行了努力研究，結果發現藉由使用調平劑而可充分抑制伴隨接著劑內的銅離子的移動的不良情況，從而完成了本發明。
本發明的一方面提供一種膜狀接著劑，其為用以將半導體元件與搭載半導體元件的支撐構件接著的膜狀接著劑，且膜狀接著劑含有熱硬化性樹脂成分與調平劑。
藉由使用調平劑而可充分抑制接著劑內的銅離子的移動的理由未必確定，但本發明者等人認為原因在於：藉由調平劑介隔存在於接著劑表層中而可抑制接著劑表層中的銅離子的取入。
調平劑可為具有矽氧烷結構的化合物。
熱硬化性樹脂成分可包含熱硬化性樹脂、硬化劑及丙烯酸橡膠。
膜狀接著劑的厚度可為50 μm以下。
本發明的另一方面提供一種接著片，包括：基材；以及所述膜狀接著劑，設置於基材的其中一面上。基材可為切割帶。
本發明的另一方面提供一種半導體裝置，包括：半導體元件；支撐構件，搭載半導體元件；以及接著構件，設置於半導體元件及支撐構件之間，將半導體元件與支撐構件接著；並且接著構件為所述膜狀接著劑的硬化物。支撐構件可包含以銅為原材料的構件。
本發明的另一方面提供一種半導體裝置的製造方法，包括使用所述膜狀接著劑將半導體元件與支撐構件接著的步驟。
本發明的又一方面提供一種半導體裝置的製造方法，包括：將所述接著片的膜狀接著劑貼附於半導體晶圓的步驟；藉由將貼附有膜狀接著劑的半導體晶圓切斷來製作多個經單片化的帶有膜狀接著劑的半導體元件的步驟；以及將帶有膜狀接著劑的半導體元件接著於支撐構件的步驟。半導體裝置的製造方法亦可進而包括使用回流爐對接著於支撐構件的帶有膜狀接著劑的半導體元件進行加熱的步驟。 [發明的效果]
根據本發明，可提供一種能夠充分抑制伴隨接著劑內的銅離子的移動的不良情況的膜狀接著劑。另外，根據本發明，可提供一種使用此種膜狀接著劑的接著片及半導體裝置。進而，根據本發明，可提供一種使用膜狀接著劑或接著片的半導體裝置的製造方法。
以下，一邊適宜參照圖式，一邊對本發明的實施形態進行說明。其中，本發明並不限定於以下的實施形態。於以下的實施形態中，除特別注明的情況外，其構成要素（亦包括步驟等）並非必需。各圖中的構成要素的大小為概念性者，構成要素間的大小的相對關係並不限定於各圖所示者。
關於本說明書中的數值及其範圍，亦同樣如此，且並不限制本發明。於本說明書中，使用「～」所表示的數值範圍表示包含「～」的前後所記載的數值分別作為最小值及最大值的範圍。於本說明書中階段性地記載的數值範圍內，一數值範圍所記載的上限值或下限值亦可替換成另一階段記載的數值範圍的上限值或下限值。另外，於本說明書中所記載的數值範圍內，該數值範圍的上限值或下限值亦可替換成實施例中所示的值。
於本說明書中，(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯或與其相對應的甲基丙烯酸酯。關於(甲基)丙烯醯基、(甲基)丙烯酸共聚物等其他的類似表述，亦同樣如此。
一實施形態的膜狀接著劑為用以將半導體元件與搭載半導體元件的支撐構件接著的膜狀接著劑，且膜狀接著劑含有熱硬化性樹脂成分與調平劑。
膜狀接著劑可藉由將含有（A）熱硬化性樹脂成分、（B）調平劑的接著劑組成物成形為膜狀而獲得。膜狀接著劑及接著劑組成物可為經過半硬化（B階段）狀態且於硬化處理後能夠成為完全硬化（C階段）狀態者。
於一實施形態中，（A）熱硬化性樹脂成分可為包含（A1）熱硬化性樹脂、（A2）硬化劑及（A3）彈性體者。
（A1）成分：熱硬化性樹脂 就接著性的觀點而言，（A1）成分可為環氧樹脂。環氧樹脂只要為分子內具有環氧基者則可並無特別限制地使用。作為環氧樹脂，例如可列舉：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、二苯乙烯型環氧樹脂、含三嗪骨架的環氧樹脂、含芴骨架的環氧樹脂、三苯酚甲烷型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、伸二甲苯基型環氧樹脂、聯苯芳烷基型環氧樹脂、萘型環氧樹脂、多官能苯酚類、蒽等多環芳香族類的二縮水甘油醚化合物等。該些可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。該些中，就膜的黏性、柔軟性等的觀點而言，（A1）成分可為甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂或雙酚A型環氧樹脂。
環氧樹脂的環氧當量並無特別限制，可為90 g/eq～300 g/eq或110 g/eq～290 g/eq。若環氧樹脂的環氧當量處於此種範圍內，則有可維持膜狀接著劑的整體強度（bulk intensity）並且確保流動性的傾向。
（A2）成分：硬化劑 （A2）成分可為能夠成為環氧樹脂的硬化劑的酚樹脂。酚樹脂只要為分子內具有酚性羥基者則可並無特別限制地使用。作為酚樹脂，例如可列舉：使苯酚、甲酚、間苯二酚（resorcin）、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的化合物於酸性觸媒下縮合或共縮合而獲得的酚醛清漆型酚樹脂；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)聯苯所合成的苯酚芳烷基樹脂、萘酚芳烷基樹脂等。該些可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。該些中，酚樹脂酚樹脂可為苯酚酚醛清漆型酚樹脂或萘酚芳烷基樹脂。
酚樹脂的羥基當量可為70 g/eq以上或70 g/eq～300 g/eq。若酚樹脂的羥基當量為70 g/eq以上，則有進一步提高膜的儲存彈性係數的傾向，若酚樹脂的羥基當量為300 g/eq以下，則可防止由發泡、逸氣等的產生引起的不良情況。
就硬化性的觀點而言，環氧樹脂的環氧當量與酚樹脂的羥基當量的比（環氧樹脂的環氧當量/酚樹脂的羥基當量）可為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。若該當量比為0.30/0.70以上，則有可獲得更充分的硬化性的傾向。若該當量比為0.70/0.30以下，則可防止黏度變得過高，可獲得更充分的流動性。
相對於（A）成分的總質量100質量份，（A1）成分及（A2）成分的合計含量可為5質量份～50質量份、10質量份～40質量份或15質量份～30質量份。若（A1）成分及（A2）成分的合計含量為5質量份以上，則有藉由交聯而提高彈性係數的傾向。若（A1）成分及（A2）成分的合計含量為50質量份以下，則有可維持膜操作性的傾向。
（A3）成分：彈性體 （A3）成分可為具有源自(甲基)丙烯酸酯的構成單元作為主成分的丙烯酸橡膠。關於（A3）成分中的源自(甲基)丙烯酸酯的構成單元的含量，以構成單元總量為基準，例如可為70質量%以上、80質量%以上或90質量%以上。丙烯酸橡膠可為包含源自具有環氧基、醇性或酚性羥基、羧基等交聯性官能基的(甲基)丙烯酸酯的構成單元者。
（A3）成分的玻璃轉移溫度（Tg）可為-50℃～50℃或-30℃～30℃。若（A3）成分的Tg為-50℃以上，則有可防止接著劑的柔軟性變得過高的傾向。藉此，於晶圓切割時容易切斷膜狀接著劑，可防止毛邊（burr）的產生。若（A3）成分的Tg為50℃以下，則有可抑制接著劑的柔軟性的降低的傾向。藉此，在將膜狀接著劑貼附於晶圓時，有容易將空隙充分埋入的傾向。另外，可防止由晶圓的密接性的降低引起的切割時的碎化（chipping）。此處，玻璃轉移溫度（Tg）是指使用示差掃描熱量計（Differential Scanning Calorimeter，DSC）（例如，理學股份有限公司製造、Thermo Plus 2）測定而得的值。
（A3）成分的重量平均分子量（Mw）可為10萬～300萬或20萬～200萬。若（A3）成分的Mw處於此種範圍內，則可適當地控制膜形成性、膜狀時的強度、可撓性、黏性等，並且回流性優異，可提高埋入性。此處，Mw是指藉由凝膠滲透層析法（Gel Permeation Chromatography，GPC）進行測定，並使用基於標準聚苯乙烯的校準曲線進行換算而得的值。
作為（A3）成分的市售品，例如可列舉：SG-P3、SG-80H、HTR-860P-3CSP（均為長瀨化成（Nagase ChemteX）股份有限公司製造）。
相對於（A）成分的總質量100質量份，（A3）成分的含量可為50質量份～95質量份、60質量份～90質量份或70質量份～85質量份。若（A3）成分的含量處於此種範圍內，則有可進一步充分抑制接著劑內的銅離子的移動（透過）的傾向。
於其他實施形態中，（A）熱硬化性樹脂成分亦可為包含具有環氧基、醇性或酚性羥基、羧基等交聯性官能基的彈性體以及可與交聯性官能基反應的硬化劑者。作為具有交聯性官能基的彈性體及可與交聯性官能基反應的硬化劑的組合，例如可列舉具有環氧基的丙烯酸橡膠及酚樹脂的組合等。
（B）成分：調平劑（表面調整劑） 藉由膜狀接著劑含有（B）成分而可抑制接著劑表層的銅離子的組入。（B）成分只要為可調整膜狀接著劑的表面張力者則並無特別限制，可為具有矽氧烷結構的化合物（換言之，聚矽氧烷或矽酮）。作為此種（B）成分，例如可列舉：聚醚改質、聚酯改質、芳烷基改質、苯基改質等聚矽氧烷（矽酮）等。該些可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
作為具有矽氧烷結構的化合物的市售品，例如可列舉：BYK-307、BYK-310、BYK-333、BYK-377、BYK-378（均為商品名，日本畢克化學（BYK-CHEMIE JAPAN）股份有限公司製造）、KF-945、KF-6204（均為商品名，信越化學工業股份有限公司製造）等。
相對於（A）成分的總質量100質量份，（B）成分的含量可為0.1質量份～5.0質量份、0.15質量份～2.0質量份或0.2質量份～1.5質量份。若（B）成分的含量為0.1質量份以上，則有可進一步抑制接著劑表層的銅離子的取入的傾向。
膜狀接著劑（接著劑組成物）亦可進而含有（C）無機填料、（D）偶合劑、（E）硬化促進劑等。
（C）成分：無機填料 作為（C）成分，例如可列舉：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。該些可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。該些中，就調整熔融黏度的觀點而言，（C）成分可為二氧化矽。（C）成分的形狀並無特別限制，可為球狀。
就流動性的觀點而言，（C）成分的平均粒徑可為0.01 μm～1 μm、0.01 μm～0.8 μm或0.03 μm～0.5 μm。此處，平均粒徑是指藉由根據布厄特（Brunauer-Emmett-Teller，BET）比表面積進行換算而求出的值。
相對於（A）成分的總質量100質量份，（C）成分的含量可為0.1質量份～50質量份、0.1質量份～30質量份或0.1質量份～20質量份。
（D）成分：偶合劑 （D）成分可為矽烷偶合劑。作為矽烷偶合劑，例如可列舉：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。該些可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
（E）成分：硬化促進劑 （E）成分並無特別限定，可使用通常所使用者。作為（E）成分，例如可列舉：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。該些可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。該些中，就反應性的觀點而言，（E）成分可為咪唑類及其衍生物。
作為咪唑類，例如可列舉：2-甲基咪唑、1-苄基-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。該些可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
膜狀接著劑（接著劑組成物）亦可進而含有其他成分。作為其他成分，例如可列舉：顏料、離子補捉劑、抗氧化劑等。
相對於（A）成分的總質量100質量份，（D）成分、（E）成分及其他成分的含量可為0質量份～30質量份。
圖1是表示膜狀接著劑的一實施形態的示意剖面圖。圖1所示的膜狀接著劑1（接著膜）為將接著劑組成物成形為膜狀而成者。膜狀接著劑1可為半硬化（B階段）狀態。此種膜狀接著劑1可藉由將接著劑組成物塗佈於支撐膜而形成。於使用接著劑組成物的清漆（接著劑清漆）的情況下，可藉由如下方式來形成膜狀接著劑1：將（A）成分及（B）成分以及視需要所添加的其他成分於溶劑中混合，將混合液混合或混煉而製備接著劑清漆，並將接著劑清漆塗佈於支撐膜，將溶劑加熱乾燥並加以去除。
支撐膜只要為可耐所述加熱乾燥者則並無特別限定，例如可為聚酯膜、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、聚醚萘二甲酸酯膜、聚甲基戊烯膜等。支撐膜可為將兩種以上組合而成的多層膜，亦可為表面經矽酮系、二氧化矽系等脫模劑等處理者。支撐膜的厚度例如可為10 μm～200 μm或20 μm～170 μm。
混合或混煉可使用通常的攪拌機、擂潰機、三輥磨機（three-rod roll mill）、球磨機（ball mill）等分散機，將該些適宜組合來進行。
用於製備接著劑清漆的溶劑只要為可將各成分均勻地溶解、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、環己酮等酮系溶媒；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。就乾燥速度快且價格低的方面而言，溶劑可為甲基乙基酮、環己酮等。
作為將接著劑清漆塗佈於支撐膜的方法，可使用公知的方法，例如可列舉：刮塗法、輥塗法、噴塗法、凹版塗佈法、棒塗法、簾塗法等。加熱乾燥的條件只要為所使用的溶劑充分揮發的條件則並無特別限制，可於50℃～150℃下加熱1分鐘～30分鐘來進行。
膜狀接著劑的厚度可為50 μm以下。若膜狀接著劑的厚度為50 μm以下，則半導體元件與搭載半導體元件的支撐構件的距離變近，因此有容易產生由銅離子引起的不良情況的傾向。本實施形態的膜狀接著劑可充分抑制接著劑內的銅離子的移動（透過），因此可將其厚度設為50 μm以下。膜狀接著劑1的厚度可為40 μm以下、30 μm以下、20 μm以下或15 μm以下。膜狀接著劑1的厚度的下限並無特別限制，例如可設為1 μm以上。
完全硬化（C階段）狀態下的膜狀接著劑1（即，膜狀接著劑的硬化物）的銅離子透過時間可為200分鐘以上，亦可為200分鐘以上、300分鐘以上或500分鐘以上。由銅離子引起的不良情況有於回流步驟等的高溫處理時容易產生的傾向。因此，藉由完全硬化（C階段）狀態為200分鐘以上，可預測更不易產生因銅離子而引起的不良情況。
圖2是表示接著片的一實施形態的示意剖面圖。圖2所示的接著片100包括：基材2；以及膜狀接著劑1，設置於基材2上。圖3是表示接著片的另一實施形態的示意剖面圖。圖3所示的接著片110包括：基材2；膜狀接著劑1，設置於基材2上；以及覆蓋膜（cover film）3，設置於膜狀接著劑1的與基材2相反的一側的面上。
基材2並無特別限制，可為基材膜。基材膜可為與所述支撐膜相同者。
覆蓋膜3用以防止膜狀接著劑的損傷或污染，例如可為聚乙烯膜、聚丙烯膜、表面剝離劑處理膜等。覆蓋膜3的厚度例如可為15 μm～200 μm或70 μm～170 μm。
接著片100、接著片110可與形成所述膜狀接著劑的方法同樣地藉由將接著劑組成物塗佈於基材膜而形成。將接著劑組成物塗佈於基材2的方法亦可與將所述接著劑組成物塗佈於支撐膜的方法相同。
接著片110可藉由進而使覆蓋膜3積層於膜狀接著劑1而獲得。
接著片100、接著片110亦可使用預先製作的膜狀接著劑來形成。於該情況下，接著片100可藉由使用輥層壓機、真空層壓機等於規定條件（例如，室溫（20℃）或加熱狀態）下進行層壓來形成。接著片100可連續製造，就效率優異的方面而言，亦可於加熱狀態下使用輥層壓機來形成。
接著片的另一實施形態是基材2為切割帶的切晶黏晶一體型接著片。若使用切晶黏晶一體型接著片，則對於半導體晶圓的層壓步驟為一次，因此可實現作業的效率化。
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。另外，切割帶視需要亦可進行底塗塗佈、紫外線（ultraviolet，UV）處理、電暈放電處理、研磨處理、蝕刻處理等表面處理。切割帶可為具有黏著性者。此種切割帶可為對所述塑膠膜賦予黏著性而成者，亦可為將黏著劑層設置於所述塑膠膜的單面而成者。黏著劑層可為感壓型或放射線硬化型的任一者，只要為具有切割時不使半導體元件飛散的充分的黏著力且具有於其後的半導體元件的拾取步驟中不損傷半導體元件的程度的低黏著力者，則並無特別限制，可使用先前公知者。
就經濟性及膜的操作性的觀點而言，切割帶的厚度可為60 μm～150 μm或70 μm～130 μm。
作為此種切晶黏晶一體型接著片，例如可列舉具有圖4所示的構成者、具有圖5所示的構成者等。圖4是表示接著片的另一實施形態的示意剖面圖。圖5是表示接著片的又一實施形態的示意剖面圖。圖4所示的接著片120依序包括切割帶7、黏著劑層6及膜狀接著劑1。圖5所示的接著片130包括：切割帶7；以及膜狀接著劑1，設置於切割帶7上。
接著片120例如可藉由如下方式來獲得：將黏著劑層6設置於切割帶7上，進而使膜狀接著劑1積層於黏著劑層6上。接著片130例如可藉由將切割帶7與膜狀接著劑1貼合來獲得。
膜狀接著劑及接著片可為用於製造半導體裝置者，亦可為包括如下步驟的半導體裝置的製造中所使用者：將膜狀接著劑及切割帶於0℃～90℃下貼合於半導體晶圓或已經單片化的半導體元件（半導體晶片）後，藉由利用旋轉刀、雷射或伸長的分割而獲得帶有膜狀接著劑的半導體元件後，將該帶有膜狀接著劑的半導體元件接著於有機基板、引線框架或其他半導體元件上。
作為半導體晶圓，例如可列舉：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可用作用以將積體電路（Integrated Circuit，IC）、大規模積體電路（Large Scale Integration circuit，LSI）等半導體元件與45合金引線框架、銅引線框架等引線框架；聚醯亞胺樹脂、環氧樹脂等的塑膠膜；使玻璃不織布等基材含浸聚醯亞胺樹脂、環氧樹脂等塑膠並加以硬化而成者；氧化鋁等陶瓷等半導體搭載用支撐構件等貼合的黏晶用接著劑。
膜狀接著劑及接著片亦可較佳地用作於堆疊多個半導體元件而成的結構的疊層封裝（Stacked-PKG）中用以將半導體元件與半導體元件接著的接著劑。於該情況下，另一半導體元件成為搭載半導體元件的支撐構件。
膜狀接著劑及接著片例如亦可用作對倒裝晶片（flip chip）型半導體裝置的半導體元件的背面進行保護的保護片、用以對倒裝晶片型半導體裝置的半導體元件的表面與被黏著體之間進行密封的密封片等。
使用圖式對使用膜狀接著劑所製造的半導體裝置進行具體說明。再者，近年來，提出了各種結構的半導體裝置，本實施形態的膜狀接著劑的用途並不限定於以下所說明的結構的半導體裝置。
圖6是表示半導體裝置的一實施形態的示意剖面圖。圖6所示的半導體裝置200包括：半導體元件9；支撐構件10，搭載半導體元件9；以及接著構件（膜狀接著劑的硬化物1c），設置於半導體元件9及支撐構件10之間，將半導體元件9與支撐構件10接著。半導體元件9的連接端子（未圖示）經由導線11而與外部連接端子（未圖示）電性連接，並由密封材12密封。
圖7是表示半導體裝置的另一實施形態的示意剖面圖。於圖7所示的半導體裝置210中，第一段的半導體元件9a藉由接著構件（膜狀接著劑的硬化物1c）而接著於形成有端子13的支撐構件10，於第一段的半導體元件9a上進而藉由接著構件（膜狀接著劑的硬化物1c）而接著第二段的半導體元件9b。第一段的半導體元件9a及第二段的半導體元件9b的連接端子（未圖示）經由導線11而與外部連接端子電性連接，並由密封材12密封。如此，本實施形態的膜狀接著劑亦可較佳地用於重疊多個半導體元件的結構的半導體裝置。
圖6及圖7所示的半導體裝置（半導體封裝）例如可藉由如下方式來獲得：使膜狀接著劑介隔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，將該些加熱壓接而使兩者接著，其後，視需要經過打線接合（wire bonding）步驟、利用密封材的密封步驟、包括利用焊料的回流的加熱熔融步驟等。加熱壓接步驟中的加熱溫度通常為20℃～250℃，負荷通常為0.1 N～200 N，加熱時間通常為0.1秒～300秒。
作為使膜狀接著劑介隔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，可為：如上所述，預先製作帶有膜狀接著劑的半導體元件後，貼附於支撐構件或半導體元件的方法。
支撐構件可為包含以銅為原材料的構件者。本實施形態的半導體裝置藉由膜狀接著劑的硬化物1c而將半導體元件與支撐構件接著，因此即便於使用以銅為原材料的構件作為半導體裝置的構成構件的情況下，亦可減低自該構件產生的銅離子的影響，可充分抑制因銅離子而引起的電性不良情況的產生。
此處，作為以銅為原材料的構件，例如可列舉引線框架、配線、導線、放熱材等，即便於將銅用於任一構件的情況下，亦可減低銅離子的影響。
繼而，對使用圖4所示的切晶黏晶一體型接著片時的半導體裝置的製造方法的一實施形態進行說明。再者，利用切晶黏晶一體型接著片的半導體裝置的製造方法並不限定於以下所說明的半導體裝置的製造方法。
首先，將半導體晶圓壓接於接著片200（切晶黏晶一體型接著片）中的膜狀接著劑1，並將其接著保持並加以固定（貼裝步驟）。可一邊利用壓接輥等按壓機構進行按壓一邊進行本步驟。
繼而，進行半導體晶圓的切割。藉此，以規定的尺寸切斷半導體晶圓，從而製造多個經單片化的帶有膜狀接著劑的半導體元件（半導體晶片）。例如可自半導體晶圓的電路面側依據常規方法來進行切割。另外，本步驟中，例如可採用：進行切入直至切割帶的被稱為全切的切斷方式；藉由於半導體晶圓上切入一半切口並進行冷卻化拉伸來分割的方式；利用雷射的切斷方式等。作為本步驟中所使用的切割裝置，並無特別限定，可使用先前公知者。
為了將接著固定於切晶黏晶一體型接著片的半導體元件剝離，進行半導體元件的拾取。作為拾取的方法，並無特別限定，可採用現有公知的各種方法。例如，可列舉：利用頂針將各個半導體元件自切晶黏晶一體型接著片側頂起，並利用拾取裝置來拾取經頂起的半導體元件的方法等。
此處，於黏著劑層為放射線（例如，紫外線）硬化型的情況下，在對該黏著劑層照射放射線後進行拾取。藉此，黏著劑層相對於膜狀接著劑的黏著力降低，從而容易剝離半導體元件。其結果，可不損傷半導體元件地進行拾取。
繼而，將藉由切割而形成的帶有膜狀接著劑的半導體元件介隔膜狀接著劑而接著於用以搭載半導體元件的支撐構件。接著可藉由壓接來進行。作為黏晶的條件，並無特別限定，可視需要適宜設定。具體而言，例如可於黏晶溫度80℃～160℃、黏合負荷5 N～15 N、黏合時間1秒～10秒的範圍內進行。
視需要，亦可設置使膜狀接著劑熱硬化的步驟。使藉由所述接著步驟而將支撐構件與半導體元件接著的膜狀接著劑熱硬化，藉此可更牢固地進行接著固定。於進行熱硬化的情況下，可同時施加壓力來進行硬化。本步驟中的加熱溫度可根據膜狀接著劑的構成成分來適宜變更。加熱溫度例如可為60℃～200℃。再者，可一邊階段性地變更溫度或壓力一邊進行。
繼而，進行利用接合線將支撐構件的端子部（內引線）的前端與半導體元件上的電極墊電性連接的打線接合步驟。作為接合線，例如可使用金線、鋁線、銅線等。進行打線接合時的溫度可為80℃～250℃或80℃～220℃的範圍內。加熱時間可為幾秒～幾分鐘。可於在所述溫度範圍內進行加熱的狀態下，藉由併用利用超音波的振動能量與利用施加加壓的壓接能量來進行結線。
繼而，進行利用密封樹脂來密封半導體元件的密封步驟。本步驟是為了保護搭載於支撐構件的半導體元件或接合線而進行。本發明是藉由利用模具將密封用的樹脂成型來進行。作為密封樹脂，例如可為環氧系的樹脂。藉由密封時的熱及壓力而將基板及殘渣埋入，從而可防止接著界面處的氣泡引起的剝離。
繼而，於後硬化步驟中，使於密封步驟中硬化不足的密封樹脂完全硬化。即便於在密封步驟中未將膜狀接著劑熱硬化的情況下，亦可於本步驟中與密封樹脂的硬化同時使膜狀接著劑熱硬化而進行接著固定。本步驟中的加熱溫度可根據密封樹脂的種類來適宜設定，例如可為165℃～185℃的範圍內，加熱時間可為0.5小時～8小時左右。
繼而，使用回流爐對接著於支撐構件的帶有膜狀接著劑的半導體元件進行加熱。本步驟中，亦可於支撐構件上表面安裝經樹脂密封的半導體裝置。作為表面安裝的方法，例如可列舉：於印刷配線板上預先供給焊料後，藉由溫風等而進行加熱熔融，並進行焊接的回流焊接等。作為加熱方法，例如可列舉熱風回流、紅外線回流等。另外，加熱方法可為對整體進行加熱的方法，亦可為對局部進行加熱的方法。加熱溫度例如可為240℃～280℃的範圍內。
於將半導體元件積層為多層的情況下，打線接合步驟等熱歷程變多，由存在於膜狀接著劑與半導體元件的界面的氣泡引起的對於剝離的影響變大。然而，本實施形態的膜狀接著劑藉由使用特定丙烯酸橡膠而有凝聚力降低、埋入性提高的傾向。因此，於半導體裝置內不易捲入氣泡，可容易使密封步驟中的氣泡擴散，可防止接著界面處的氣泡引起的剝離。 [實施例]
以下，基於實施例而對本發明進行具體說明，但本發明並不限定於該些。
[膜狀接著劑的製作] （實施例1～實施例3及比較例1） ＜接著劑清漆的製備＞ 以表1所示的品名及組成比（單位：質量份），向包含作為（A1）熱硬化性樹脂的環氧樹脂、作為（A2）硬化劑的酚樹脂及（C）無機填料的組成物中添加環己酮並加以攪拌混合。向其中添加表1所示的作為（A3）彈性體的丙烯酸橡膠並加以攪拌，進而，添加表1所示的（D）偶合劑、（E）硬化促進劑及（B）調平劑，並進行攪拌，直至各成分變得均勻，從而製備接著劑清漆。再者，表1所示的（A3）成分及（C）成分的數值是指固體成分的質量份。
（A）熱硬化性樹脂成分 （A1）熱硬化性樹脂 （A1-1）YDCN-700-10（商品名，新日鐵住金化學股份有限公司製造，鄰甲酚酚醛清漆型環氧樹脂，環氧當量：209 g/eq） （A2）硬化劑 （A2-1）PSM4326（商品名，群榮化學工業股份有限公司製造，苯酚酚醛清漆樹脂，羥基當量：105 g/eq） （A3）彈性體 （A3-1）SG-P3（商品名，長瀨化成（Nagase ChemteX）股份有限公司製造，具有環氧基的丙烯酸橡膠的甲基乙基酮溶液，丙烯酸橡膠的重量平均分子量：85萬）
（B）調平劑 （B1）BYK-333（商品名，日本畢克化學（BYK-CHEMIE JAPAN）股份有限公司製造，聚醚改質聚二甲基矽氧烷）
（C）無機填料 （C1）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0.50 μm）
（D）偶合劑 （D1）A-189（商品名，日本尤尼卡（Nippon Unicar）股份有限公司製造，γ-巰基丙基三甲氧基矽烷） （D2）A-1160（商品名，日本尤尼卡（Nippon Unicar）股份有限公司製造，γ-脲基丙基三乙氧基矽烷）
（E）硬化促進劑 （E1）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）
＜膜狀接著劑的製作＞ 利用100目（mesh）的過濾器過濾所製作的接著劑清漆，並進行真空脫泡。準備厚度38 μm的實施了脫模處理的聚對苯二甲酸乙二酯（Polyethylene Terephthalate，PET）膜作為基材膜，將真空脫泡後的接著劑清漆塗佈於PET膜上。以90℃下5分鐘、繼而130℃下5分鐘這兩階段對所塗佈的接著劑清漆進行加熱乾燥，從而獲得處於B階段狀態的實施例1～實施例3及比較例1的膜狀接著劑。於膜狀接著劑中，根據接著劑清漆的塗佈量而調整為厚度成為10 μm。
[銅離子透過時間的測定] ＜A液的製備＞ 使無水硫酸銅（II）2.0 g溶解於蒸餾水1020 g中，進行攪拌，直至硫酸銅完全溶解，從而製備銅離子濃度以Cu元素換算計為濃度500 mg/kg的硫酸銅水溶液。將所獲得的硫酸銅水溶液設為A液。
＜B液的製備＞ 使無水硫酸鈉1.0 g溶解於蒸餾水1000 g中，進行攪拌，直至硫酸鈉完全溶解。向其中進而添加1000 g的N-甲基-2-吡咯啶酮（N-Methyl-2-Pyrrolidone，NMP）並加以攪拌。其後，進行空氣冷卻，直至成為室溫，從而獲得硫酸鈉水溶液。將所獲得的溶液設為B液。
＜銅離子透過時間的測定＞ 將處於B階段狀態的實施例1～實施例3及比較例1的膜狀接著劑進而於170℃下加熱乾燥1小時，從而製作處於C階段狀態的實施例1～實施例3及比較例1的膜狀接著劑。將處於C階段狀態的實施例1～實施例3及比較例1的膜狀接著劑（厚度：10 μm）分別切取成直徑約3 cm的圓狀。繼而，準備兩枚厚度1.5 mm、外徑約3 cm、內徑1.8 cm的矽襯墊片。利用兩枚矽襯墊片夾持切取成圓狀的膜狀接著劑，並利用容積50 mL的兩個玻璃製單元的凸緣部夾持所述矽襯墊片，並利用橡膠帶加以固定。
繼而，向其中一玻璃製單元中注入50 g的A液後，向另一玻璃製單元中注入50 g的B液。於各單元中插入作為碳電極的火星碳（Mars Carbon）（施泰特勒（STAEDTLER）有限合資公司製造，Φ2 mm/130 mm）。將A液側設為陽極，將B液側設為陰極，並將陽極與直流電源（A&D股份有限公司製造，直流電源裝置AD-9723D）連接。另外，將陰極與直流電源經由電流計（三和電氣計器股份有限公司製造，數位萬用電表（Degital multimeter）PC-720M）串聯連接。室溫下，以施加電壓24.0 V施加電壓，自施加後再開始電流值的測量。進行測定，直至電流值超過5 μA，將電流值成為1 μA的時間設為銅離子透過時間。將結果示於表1中。本評價中，可以說透過時間越長，越可抑制銅離子的移動（透過）。
[硬化後晶片剪切強度的測定] ＜半導體裝置的製作＞ 準備切割帶（日立化成股份有限公司製造，厚度110 μm），並貼附處於B階段狀態的實施例1～實施例3及比較例1的膜狀接著劑（厚度10 μm），從而製作具備切割帶及膜狀接著劑的切晶黏晶一體型接著片。於平台溫度70℃下將400 μm厚的半導體晶圓層壓於切晶黏晶一體型接著片的膜狀接著劑側而製作切割樣品。
使用全自動切片機DFD-6361（迪斯考（DISCO）股份有限公司製造）來切斷所獲得切割樣品。關於切斷，以使用兩枚刀片的階梯式剪切方式來進行，並使用切割刀片ZH05-SD3500-N1-xx-DD及ZH05-SD4000-N1-xx-BB（均為迪斯考（DISCO）股份有限公司製造）。切斷條件設為刀片轉速4000 rpm、切斷速度50 mm/sec、晶片尺寸5 mm×5 mm。關於切斷，以半導體晶圓殘留200 μm左右的方式進行第一階段的切斷，繼而，以於切割帶切入20 μm左右的切口的方式進行第二階段的切割。
繼而，將藉由切斷而獲得的半導體晶片熱壓接於阻焊劑（solder resist）（太陽控股（Taiyo Holdings）股份有限公司，商品名：AUS-308）上。壓接條件設為溫度120℃、時間1秒、壓力0.1 MPa。繼而，將藉由壓接而獲得的樣品放入乾燥機中，於170℃下硬化1小時。使壓接於阻焊劑的半導體晶片硬化，並利用萬能黏結強度試驗機（bond tester）（諾信先進技術（Nordson Advance Technology）股份有限公司製造，商品名：系列4000）在鉤掛半導體晶片的同時進行拉伸，藉此測定半導體晶片與阻焊劑的硬化後晶片剪切強度。關於測定條件，將平台溫度設為250℃。將結果示於表1中。
[表1]
  比較例1 實施例1 實施例2 實施例3
（A）成分 （A1） （A1-1） 11 11 11 11
（A2） （A2-1） 6 6 6 6
（A3） （A3-1） 73 73 73 73
（B）成分 （B1） - 0.25 0.5 1.0
（C）成分 （C1） 8 8 8 8
（D）成分 （D1） 0.4 0.4 0.4 0.4
（D2） 1.2 1.2 1.2 1.2
（E）成分 （E1） 0.02 0.02 0.02 0.02
銅離子透過時間（分鐘） C階段 @1 μA 180 321 923 878
硬化後晶片剪切強度（MPa） 250℃ 2.0 2.0 2.0 2.0
如表1所示，實施例1～實施例3的膜狀接著劑與比較例1的膜狀接著劑相比，銅離子不易透過。推測其原因在於：藉由調平劑而接著劑的表面張力降低，可抑制接著劑表層的銅離子的取入。
根據以上所述，確認到：本發明的膜狀接著劑可充分抑制伴隨接著劑內的銅離子的移動的不良情況。
1:膜狀接著劑 1c:膜狀接著劑的硬化物 2:基材 3:覆蓋膜 6:黏著劑層 7:切割帶 9、9a、9b:半導體元件 10:支撐構件 11:導線 12:密封材 13:端子 100、110、120、130:接著片 200、210:半導體裝置
圖1是表示膜狀接著劑的一實施形態的示意剖面圖。 圖2是表示接著片的一實施形態的示意剖面圖。 圖3是表示接著片的另一實施形態的示意剖面圖。 圖4是表示接著片的另一實施形態的示意剖面圖。 圖5是表示接著片的又一實施形態的示意剖面圖。 圖6是表示半導體裝置的一實施形態的示意剖面圖。 圖7是表示半導體裝置的另一實施形態的示意剖面圖。
1:膜狀接著劑

Claims (10)

  1. 一種膜狀接著劑，其為用以將半導體元件與搭載所述半導體元件的支撐構件接著的膜狀接著劑，且所述膜狀接著劑含有熱硬化性樹脂成分、調平劑與無機填料，所述熱硬化性樹脂成分包含熱硬化性樹脂、硬化劑及彈性體，相對於所述熱硬化性樹脂、所述硬化劑及所述彈性體的總質量100質量份，所述熱硬化性樹脂及所述硬化劑的合計含量為15質量份~30質量份，所述彈性體的含量為70質量份~85質量份，所述調平劑的含量為0.2質量份~1.5質量份，所述無機填料的含量為0.1質量份~20質量份。
  2. 如請求項1所述的膜狀接著劑，其中所述調平劑為具有矽氧烷結構的化合物。
  3. 如請求項1或請求項2所述的膜狀接著劑，其中所述膜狀接著劑的厚度為50μm以下。
  4. 一種接著片，包括：基材；以及如請求項1至請求項3中任一項所述的膜狀接著劑，設置於所述基材的其中一面上。
  5. 如請求項4所述的接著片，其中所述基材為切割帶。
  6. 一種半導體裝置，包括： 半導體元件；支撐構件，搭載所述半導體元件；以及接著構件，設置於所述半導體元件及所述支撐構件之間，將所述半導體元件與所述支撐構件接著；並且所述接著構件為如請求項1至請求項3中任一項所述的膜狀接著劑的硬化物。
  7. 如請求項6所述的半導體裝置，其中所述支撐構件包含以銅為原材料的構件。
  8. 一種半導體裝置的製造方法，其包括使用如請求項1至請求項3中任一項所述的膜狀接著劑將半導體元件與支撐構件接著的步驟。
  9. 一種半導體裝置的製造方法，包括：將如請求項4或請求項5所述的接著片的所述膜狀接著劑貼附於半導體晶圓的步驟；藉由將貼附有所述膜狀接著劑的所述半導體晶圓切斷來製作多個經單片化的帶有膜狀接著劑的半導體元件的步驟；以及將所述帶有膜狀接著劑的半導體元件接著於支撐構件的步驟。
  10. 如請求項9所述的半導體裝置的製造方法，其進而包括使用回流爐對接著於所述支撐構件的所述帶有膜狀接著劑的半導體元件進行加熱的步驟。
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