WO2024024852A1 - 半導体装置の製造方法及びエキスパンドテープ - Google Patents

半導体装置の製造方法及びエキスパンドテープ Download PDF

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WO2024024852A1
WO2024024852A1 PCT/JP2023/027426 JP2023027426W WO2024024852A1 WO 2024024852 A1 WO2024024852 A1 WO 2024024852A1 JP 2023027426 W JP2023027426 W JP 2023027426W WO 2024024852 A1 WO2024024852 A1 WO 2024024852A1
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WO
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tape
adhesive layer
peeling
semiconductor
expanded
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PCT/JP2023/027426
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元雄 青山
昌貴 西田
Original Assignee
株式会社レゾナック
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26

Definitions

  • the present disclosure relates to a method for manufacturing a semiconductor device and an expanded tape.
  • WLP wafer level package
  • the WLP technology is characterized by assembling the wafer as it is, and dividing the wafer into individual pieces by dicing in the final process. This technology enables high productivity and high reliability because it is assembled (sealed) all at once at the wafer level.
  • a rewiring layer with a rewiring pattern made of polyimide, copper wiring, etc. is formed on the insulating film on the circuit surface of a semiconductor chip, and metal pads, solder balls, etc. are mounted on the rewiring to make connections. Configure the terminal bump.
  • WLP includes semiconductor packages that have the same package area as the semiconductor chip, such as WLCSP (Wafer Level Chip Scale Package) and FI-WLP (Fan In Wafer Level Package), and FO-WLP (Fan In Wafer Level Package).
  • WLCSP Wafer Level Chip Scale Package
  • FI-WLP Fe In Wafer Level Package
  • FO-WLP Fluor In Wafer Level Package
  • Out Wafer Level Package There are semiconductor packages whose package area is larger than the semiconductor chip area and whose terminals can be extended to the outside of the chip. These semiconductor packages are rapidly becoming smaller and thinner, and in order to ensure reliability, encapsulation is performed at the wafer level, and after protecting the periphery of the semiconductor chip, a rewiring layer is formed, Individualization and the like are performed for each package.
  • sealing is performed at the wafer level, and reliability is ensured by subsequent handling such as secondary mounting. Furthermore, in the field of packaging single-function semiconductors such as discrete semiconductors, sealing is performed at the wafer level in order to reduce cracks in the semiconductor chip during handling or stress applied to the pad periphery. Next, after the periphery of the semiconductor chip is protected, each package is separated into individual pieces and the next process (SMT process, etc.) is performed. Discrete semiconductors are often smaller than system LCIs, and in order to protect the semiconductor chip to a higher degree, it is particularly required to seal the semiconductor chip on five or six sides.
  • Patent Document 1 discloses a method of fixing a plurality of chips on an expandable tape, stretching the expandable tape to widen the interval between the semiconductor chips, and then peeling the expandable tape from the semiconductor chips, and the method. Expanding tapes that can be used are disclosed.
  • the distance between the semiconductor chips is not expanded only once, but after expanding the distance between the semiconductor chips, the distance between the semiconductor chips is expanded and then transferred to another expanding tape. It is conceivable to repeat the tape expansion process and the transfer process one or more times so as to widen the spacing between the semiconductor chips using an expanding tape. At this time, if the expanded tape at the transfer destination (another expanded tape) is the same as the expanded tape at the transfer source, there will be no difference in the stretching ratio during width expansion, so the spacing between semiconductor chips can be efficiently increased. is possible. However, when transferring between expanded tapes having the same adhesive strength, a transfer failure may occur in which the semiconductor chip is not transferred to the expanded tape at the transfer destination. If a transfer defect occurs, there is a concern that productivity will decrease.
  • an object of the present disclosure is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can sufficiently suppress transfer defects during transfer between the same expanded tapes when the tape expansion process and the transfer process are repeated one or more times. Main purpose.
  • the present inventors investigated to solve the above problem, and found that by using a predetermined expand tape and peeling off the transfer source expand tape at a predetermined angle, transfer defects during transfer between the same expand tapes could be avoided.
  • the inventors have discovered that it is possible to sufficiently suppress this phenomenon, and have completed the invention of the present disclosure.
  • the present disclosure provides the method for manufacturing a semiconductor device according to [1] or [2], and the expandable tape according to [3] or [4].
  • the first adhesion of the adhesive layer to the stainless steel plate measured at 25° C. with a peeling angle of 90° and a peeling speed of 300 mm/min was measured at 25° C. with a peeling angle of 180° and a peeling speed of 300 mm/min.
  • [3] Comprising a base film and an adhesive layer provided on the base film and containing a non-ultraviolet curable adhesive, measured at 25°C with a peel angle of 90° and a peel rate of 300 mm/min.
  • the first adhesive force of the adhesive layer to the stainless steel plate is greater than the second adhesive force of the adhesive layer to the stainless steel plate measured at 25°C, a peel angle of 180°, and a peel rate of 300 mm/min. It's also a big expandable tape.
  • [4] The expanded tape according to [3], wherein the first adhesive force is 1.2 N/25 mm or more.
  • the present inventors discovered that the first adhesive force of the expanded tape was greater than the second adhesive force, and that by peeling off the transfer source expand tape at a predetermined angle, the transfer destination expand tape and the semiconductor could be separated. It is speculated that this is because the adhesive force with the chip becomes greater than the adhesive force between the expanding tape that is the transfer source and the semiconductor chip, making it easier to transfer the semiconductor chip to the expanding tape that is the transfer destination.
  • a method for manufacturing a semiconductor device that can sufficiently suppress transfer defects during transfer between the same expanded tapes when the tape expansion process and transfer process are repeated one or more times. Further, according to the present disclosure, an expanded tape suitably used in such a method of manufacturing a semiconductor device is provided.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of an expanded tape.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device, and FIG. 2(a), FIG. 2(b), and FIG. 2(c) are diagrams showing each step.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device, and FIG. 3(a), FIG. 3(b), and FIG. 3(c) are diagrams showing each step. .
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device, and FIG. 4(a), FIG. 4(b), FIG. 4(c), and FIG. 4(d) each It is a figure showing a process.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device, and FIGS. 5(a) and 5(b) are diagrams showing each step.
  • a numerical range indicated using "-" indicates a range that includes the numerical values written before and after "-" as the minimum and maximum values, respectively.
  • the upper limit value or lower limit value described in one numerical range may be replaced with the upper limit value or lower limit value of another numerical range described step by step. good.
  • the upper limit or lower limit of the numerical range may be replaced with the value shown in the Examples.
  • the term “layer” includes a structure that is formed on the entire surface as well as a structure that is formed on a part of the layer when observed as a plan view.
  • the term “process” does not only refer to an independent process, but also refers to a process that cannot be clearly distinguished from other processes, as long as the intended effect of the process is achieved. included.
  • (meth)acrylate means acrylate or a methacrylate corresponding thereto.
  • a method for manufacturing a semiconductor device relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a semiconductor chip.
  • the method for manufacturing a semiconductor device includes a selection process, a preparation process, a tape expansion process, and a transfer separation process.
  • the tape is transferred to another expand tape (transfer destination expand tape), and finally transferred to a carrier.
  • the tape expansion process and the transfer process are repeated one or more times in this order using other expanding tapes until the process is completed.
  • the method for manufacturing a semiconductor device may further include, for example, the following steps. ⁇ Tension holding process to maintain the tension of the stretched expanded tape ⁇ Carrier transfer process to transfer multiple semiconductor chips onto a carrier
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of an expanded tape.
  • 2, 3, 4, and 5 are schematic cross-sectional views for explaining one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device.
  • the expanded tape 1 shown in FIG. 1 includes a base film 1a and an adhesive layer 1b provided on the base film 1a and containing a non-ultraviolet curable adhesive. Below, the structure of the expanded tape will be explained.
  • the base film 1a examples include polyester films such as polyethylene terephthalate films; - Polyolefin films such as olefin homopolymers, copolymers thereof, and ionomers of these homopolymers or copolymers; polyvinyl chloride films; polyimide films; and various plastic films such as urethane resin films.
  • the base film 1a is not limited to a single layer film, but may be a multilayer film obtained by combining two or more types of plastic films, or a multilayer film obtained by combining two or more types of plastic films of the same type.
  • the base film 1a may be a polyolefin film or a urethane resin film from the viewpoint of tensile stress and stretchability.
  • the base film 1a may contain various additives such as an antiblocking agent, if necessary.
  • the thickness of the base film 1a may be 50 to 500 ⁇ m, 60 to 400 ⁇ m, or 70 to 300 ⁇ m. When the thickness of the base film 1a is 50 ⁇ m or more, the stretchability tends to improve. When the thickness of the base film 1a is 500 ⁇ m or less, it tends to be possible to suppress problems such as easy occurrence of distortion and deterioration of handleability.
  • the base film may be subjected to chemical or physical surface treatment, if necessary, in order to improve adhesion with the adhesive layer.
  • surface treatments include corona treatment, chromic acid treatment, ozone exposure, flame exposure, high voltage electric shock exposure, and ionizing radiation treatment.
  • the adhesive layer 1b includes a non-ultraviolet curable adhesive.
  • a non-ultraviolet curable adhesive is a type of pressure-sensitive adhesive that exhibits constant tackiness under short-term pressure, and its tackiness does not vary significantly before and after irradiation with ultraviolet rays.
  • any conventionally known adhesive can be used without particular limitation, as long as it is an adhesive that can form an adhesive layer whose first adhesive strength is greater than the second adhesive strength.
  • Examples of non-ultraviolet curable adhesives include natural rubber-based, synthetic rubber-based, acrylic resin-based, polyvinyl ether resin-based, urethane resin-based, and silicone resin-based adhesives.
  • the thickness of the adhesive layer 1b may normally be 1 to 100 ⁇ m, and may be 2 to 50 ⁇ m or 5 to 40 ⁇ m. When the thickness of the adhesive layer 1b is 1 ⁇ m or more, sufficient adhesion to the semiconductor chip 2 can be ensured, so that scattering of the semiconductor chip can be more highly prevented during the tape expansion process. can. On the other hand, it is economically advantageous if the thickness of the adhesive layer 1b is 100 ⁇ m or less.
  • the thickness of the adhesive layer 1b may be 10 ⁇ m or more, and may be 20 to 50 ⁇ m or 30 to 50 ⁇ m. If the thickness of the adhesive layer 1b is 10 ⁇ m or more, no damage (cuts, etc.) will be caused to the base film 1a even if the semiconductor wafer is diced on the expanded tape 1 without using a dicing tape. In this case, the step of dicing the semiconductor wafer on the dicing tape and transferring it to the expanded tape 1 (laminating it) can be omitted.
  • the expanded tape 1 can be manufactured according to techniques well known in the art. For example, it can be manufactured according to the following method. First, a varnish containing components and a solvent constituting the adhesive layer is applied onto the protective film by a knife coating method, a roll coating method, a spray coating method, a gravure coating method, a bar coating method, a curtain coating method, etc. An adhesive layer is formed by removing the solvent (organic solvent).
  • the conditions for removing the solvent may be, for example, heating conditions at 50 to 200° C. for 0.1 to 90 minutes. The conditions for removing the solvent may be such that the solvent is removed until it becomes 1.5% by mass or less, as long as it does not affect void generation or viscosity adjustment in each step.
  • the produced adhesive layer-attached protective film and base film 1a are laminated under a temperature condition of 25 to 60°C so that the adhesive layer 1b and base film 1a face each other, thereby forming an expanded tape. 1 can be obtained.
  • the protective film is usually peeled off before use.
  • Examples of the protective film include A-63 (manufactured by Toyobo Film Solutions Co., Ltd., mold release agent: modified silicone type), A-31 (manufactured by Toyobo Film Solutions Co., Ltd., mold release treatment agent: Pt silicone type), etc. can be mentioned.
  • the thickness of the protective film is appropriately selected within a range that does not impair workability.
  • the thickness of the protective film may be 100 ⁇ m or less from an economical point of view.
  • the thickness of the protective film may be 10-75 ⁇ m or 25-50 ⁇ m.
  • the thickness of the protective film is 10 ⁇ m or more, problems such as tearing of the film during production of the expanded tape tend to be less likely to occur.
  • the thickness of the protective film is 75 ⁇ m or less, the protective film can be easily peeled off when using the expandable tape.
  • the first adhesive force of the adhesive layer 1b to the stainless steel plate measured at 25° C. at a peeling angle of 90° and a peeling speed of 300 mm/min, and 25
  • the second adhesive force of the adhesive layer 1b to the stainless steel plate was measured at a peel angle of 180° and a peel speed of 300 mm/min at °C, and the first adhesive force was larger than the second adhesive force.
  • the first adhesive force of the adhesive layer 1b to the stainless steel plate may be greater than the second adhesive force, for example, 1.2 N/25 mm or more.
  • the first adhesive strength is the 90° peel strength measured at 25° C. under the conditions of a 90° peeling angle and a peeling speed of 300 mm/min.
  • the 90° peel strength can be measured, for example, by the following method. First, an expanded tape is cut out with a width of 25 mm and a length of 100 mm, and the surface on the adhesive layer 1b side is attached to a stainless steel plate (stainless steel support plate), and this is used as a measurement sample.
  • the 90° peel strength can be measured by peeling off the adhesive layer 1b at a peeling rate of 300 mm/min.
  • the first adhesive force may be 1.3 N/25 mm or more or 1.5 N/25 mm or more.
  • the upper limit of the first adhesive force may be, for example, 3.0 N/25 mm or less, 2.5 N/25 mm or less, or 2.0 N/25 mm or less.
  • the second adhesive force of the adhesive layer 1b to the stainless steel plate may be smaller than the first adhesive force, for example, less than 1.2 N/25 mm.
  • the second adhesive strength is the 180° peel strength measured at 25° C. under the conditions of a peeling angle of 180° and a peeling speed of 300 mm/min.
  • the 180° peel strength can be measured in the same manner as the measurement of the 90° peel strength described above, except that the peel angle is changed from 90° to 180°.
  • the second adhesive force may be 1.1 N/25 mm or less or 1.0 N/25 mm or less.
  • the lower limit of the second adhesive force may be, for example, 0.1 N/25 mm or more, 0.3 N/25 mm or more, or 0.5 N/25 mm or more.
  • the difference between the first adhesive force and the second adhesive force may be, for example, 0.1 N/25 mm or more, 0.3 N/25 mm or more, or 0.5 N/25 mm or more.
  • the difference between the first adhesive force and the second adhesive force may be, for example, 1.0 N/25 mm or less.
  • the first adhesive force may be, for example, 1.1 times or more, 1.3 times or more, or 1.5 times or more as compared to the second adhesive force.
  • the first adhesive force may be, for example, 3.0 times or less than the second adhesive force.
  • a specific example of an expandable tape in which the first adhesive force is greater than the second adhesive force includes dicing expand film HAE-1720 (trade name, manufactured by Showa Denko Materials Co., Ltd.).
  • an expanded tape 1 a plurality of semiconductor chips 2 having a first main surface 2A and a second main surface 2B opposite to the first main surface 2A, and an adhesive of the expanded tape 1 are prepared.
  • a laminate 10 including a plurality of semiconductor chips 2 fixed on a layer 1b at a first main surface 2A is prepared.
  • the semiconductor chip 2 may have a circuit surface on which pads (circuits) 3 are provided.
  • the first main surface 2A of the semiconductor chip 2 opposite to the circuit surface is fixed to the expandable tape 1 (FIG. 2(a)).
  • the circuit surface on the second main surface 2B side of the chip 2 may be fixed to the expandable tape 1.
  • the laminate 10 is produced, for example, by laminating a semiconductor wafer on a dicing tape or the like, dicing it with a blade or laser to produce a plurality of individualized semiconductor chips, and transferring these to the expandable tape 1. be able to.
  • the dicing may be dicing using a blade, or may be stealth dicing in which a fragile layer is formed and expanded using a laser.
  • the laminate 10 may be produced by directly laminating the semiconductor wafer on the expanded tape 1, omitting the above transfer process, and dicing the semiconductor wafer using the above method. .
  • the initial interval between the semiconductor chips 2 is narrow, and for example, it may be 100 ⁇ m or less, 80 ⁇ m or less, or 60 ⁇ m. The following may be sufficient.
  • the initial distance between the semiconductor chips 2 may be 10 ⁇ m or more. If the initial interval between the semiconductor chips 2 is less than 10 ⁇ m, the expandable tape area between the plurality of semiconductor chips 2 will be small and it will be difficult to expand the width.
  • the size of the semiconductor chip 2 is not particularly limited, but may be, for example, 25 mm 2 (5 mm x 5 mm) or less, or 9 mm 2 (3 mm x 3 mm) or less.
  • the type of pad 3 on the circuit surface of the semiconductor chip 2 is not particularly limited as long as it can be formed on the circuit surface of the semiconductor chip 2, and even if it is a bump (protruding electrode) such as a copper bump or a solder bump, It may also be a relatively flat metal pad such as a Ni/Au plated pad.
  • the semiconductor chip 2 may be provided with a resin portion for protection from the outside, external terminals for electrically connecting the semiconductor element, and the like.
  • semiconductor chip includes a semiconductor package that is equipped with a resin part for protection from the outside, external terminals for electrically connecting a semiconductor element, and the like.
  • the semiconductor package produced at the substrate level is laminated onto a dicing tape or the like, and then diced with a blade or laser to obtain a plurality of individualized semiconductor chips.
  • the laminate 10 can be produced by transferring these onto an expandable tape.
  • tape expansion process In the tape expansion process, the distance between the plurality of semiconductor chips 2 fixed on the expandable tape 1 is widened by stretching the expandable tape 1 while heating it (FIG. 2(b)).
  • Examples of the method for stretching the expanded tape 1 include a push-up method and a tension method.
  • a push-up method after the expandable tape 1 is fixed, a stage having a predetermined shape is raised to stretch the expandable tape 1.
  • the tension method the expandable tape 1 is stretched by fixing the expandable tape 1 and then pulling it in a predetermined direction parallel to the installed expandable tape surface.
  • the push-up method may be used because it allows uniform spacing between semiconductor chips and the required (occupied) device area is small and compact.
  • the stretching conditions can be set as appropriate depending on the properties of the expanded tape 1.
  • the push-up amount may be 10 to 150 mm or 10 to 120 mm.
  • the amount of push-up is 10 mm or more, it is easy to widen the interval between the plurality of semiconductor chips, and when the amount of push-up is 150 mm or less, scattering or displacement of the semiconductor chips becomes difficult to occur.
  • the heating temperature (temperature during stretching) in the tape expanding process can be appropriately set depending on the properties of the expanded tape 1.
  • the temperature during stretching may be, for example, 25 to 200°C, 25 to 150°C, or 30 to 100°C. If the temperature at the time of stretching is 25°C or higher, it becomes easier to stretch the expanded tape 1, and if the temperature at the time of stretching is 200°C or lower, the semiconductor chip may be distorted or sagged due to thermal expansion or low elasticity of the expanded tape 1. Misalignment (separation between the expandable tape and the semiconductor chip), scattering of the semiconductor chip, etc. can be prevented to a higher degree.
  • the heating temperature in the tape expanding step can be, for example, 50°C.
  • the pushing-up speed can also be set appropriately depending on the properties of the expanded tape 1.
  • the thrusting speed may be, for example, 0.1 to 500 mm/sec, 0.1 to 300 mm/sec, or 0.1 to 200 mm/sec. When the thrusting speed is 0.1 mm/sec or more, productivity can be further improved. When the pushing-up speed is 500 mm/sec or less, peeling between the expanded tape and the semiconductor chip becomes difficult to occur.
  • the spacing between the plurality of semiconductor chips 2 after the tape expansion process is arbitrarily widened to an appropriate spacing in order to secure the necessary space for providing the rewiring pattern and connection terminal pads outside the area of the semiconductor chips 2.
  • the widening ratio of the tape expanding process may be, for example, more than 100% and less than 300% with respect to the interval between the plurality of semiconductor chips 2 before the tape expanding process.
  • the method of maintaining the tension of the expanded tape 1 is not particularly limited as long as the tension can be maintained and the spacing between the semiconductor chips can be prevented from returning to its original size.
  • Examples include a method of fixing using a fixing jig such as Grip Ring (manufactured by Techno Vision Co., Ltd.), a method of maintaining tension by heating the outer periphery of the expandable tape to shrink it (heat shrink), and the like.
  • the plurality of semiconductor chips 2 are bonded to another expandable tape of the same type as the expandable tape 1 so that the second main surfaces 2B (circuit surfaces of the semiconductor chips 2) of the plurality of semiconductor chips 2 are fixed.
  • 1' base film 1'a and adhesive layer 1'b) onto the adhesive layer 1'b (FIG. 3(a)), and onto the first main surface 2A of the plurality of semiconductor chips 2.
  • the expanded tape 1 is peeled off at a peeling angle exceeding 90° (FIG. 3(b)).
  • the transfer method is not particularly limited, but a roll laminator, a diaphragm laminator, a vacuum roll laminator, and a vacuum diaphragm laminator can be employed.
  • the transfer conditions can be appropriately set depending on the properties of the expanded tape 1 and the properties of the semiconductor chip 2.
  • the temperature condition may be, for example, 25 to 200°C, 25 to 150°C, or 25 to 100°C. If the temperature condition is 25°C or higher, it becomes easier to transfer the semiconductor chip 2 onto the expanded tape 1, and if the temperature condition is 200°C or lower, the expanded tape 1 may become distorted or sag due to thermal expansion, low elasticity, etc. Misalignment of the semiconductor chip 2 (separation between the expandable tape 1 and the semiconductor chip), scattering of the semiconductor chip 2, etc. due to this can be prevented to a higher degree.
  • the temperature conditions may be the same as those for the roll laminator described above.
  • the crimping time may be 5-300 seconds, 5-200 seconds or 5-100 seconds.
  • the pressure during crimping may be 0.1 to 3 MPa, 0.1 to 2 MPa, or 0.1 to 1 MPa.
  • the pressure during pressure bonding is 0.1 MPa or more, the semiconductor chip 2 is easily transferred to the expanded tape 1, and when the pressure during pressure bonding is 3 MPa or less, damage to the semiconductor chip 2 is reduced.
  • the expanded tape 1 is peeled off at a peeling angle exceeding 90° with respect to the first main surface 2A of the plurality of semiconductor chips 2.
  • the expanded tape 1 is peeled off from the first main surface 2A of the plurality of semiconductor chips 2 by, for example, pulling the expanded tape 1 in the pulling direction F via the peeling member 5.
  • the peeling angle is the angle ⁇ between the first main surface 2A of the semiconductor chip 2 (X(2A) in FIG. 2(b)) and the tensile direction F (X(F) in FIG. 2(b)).
  • angle ⁇ exceeds 90°, the adhesive force between the expanded tape 1' and the semiconductor chip 2 becomes greater than the adhesive force between the expanded tape 1 and the semiconductor chip 2, and the semiconductor chip 2 is transferred to the expanded tape 1'. It tends to be easier to
  • the angle ⁇ may be greater than or equal to 100°, greater than or equal to 110°, greater than or equal to 120°, greater than or equal to 130°, greater than or equal to 140°, or greater than or equal to 150°, and may be less than or equal to 180°.
  • the peeling speed when peeling the expanded tape 1 may be, for example, 1 to 1000 mm/min.
  • the peeling temperature when peeling off the expanded tape 1 can be set arbitrarily, and may be, for example, 25 to 200°C.
  • peeling the expanded tape 1 by heating the expanding tape 1' (the expanding tape at the transfer destination) and not heating the expanding tape 1 (the expanding tape at the transfer source), the expanding tape 1 and the semiconductor chip 2 are separated. It tends to peel off easily.
  • the tape expanding process and the transfer peeling process are repeated one or more times in this order.
  • the positional deviation of the semiconductor chip tends to increase.
  • the method for manufacturing a semiconductor device of the present disclosure which is characterized in that the tape expanding process and the transferring process are repeated one or more times in this order, the interval between semiconductor chips can be expanded in stages, and the semiconductor chips can be separated into individual pieces. Even when the interval between chips is expanded to a desired range of, for example, 300% or more of the initial interval between semiconductor chips, it is possible to sufficiently suppress misalignment of the semiconductor chips.
  • the plurality of semiconductor chips 2 are bonded to the expandable tape 1' and another expandable tape 1' of the same type so that the first main surfaces 2A of the plurality of semiconductor chips 2 are fixed.
  • ' substrate film 1''a and adhesive layer 1''b
  • the expanded tape 1' is peeled off at a peeling angle of more than 90° (FIG. 4(d)).
  • the peeling angle is the angle ⁇ between the second main surface 2B of the semiconductor chip 2 (X(2B) in FIG. 4(d)) and the tensile direction F (X(F) in FIG. 4(d)).
  • a preferred embodiment of the angle ⁇ may be similar to a preferred embodiment of the angle ⁇ .
  • a laminate 30 comprising an expanded tape 1'' and a plurality of semiconductor chips 2 fixed on the adhesive layer 1''b of the expanded tape 1'' at the first main surface 2A. can be obtained (Fig. 5(a)).
  • the tape expanding process and the transfer peeling process are repeated using other expandable tapes of the same type as the expandable tapes 1, 1', 1'' until the tape is finally transferred to the carrier.
  • the repetition is 1 or more times (the total number of times the tape expansion process is performed is 2 or more times), 2 or more times (the total number of times the tape expansion process is performed is 3 or more times), 3 times or more (The total number of times the tape expansion process is performed is 4 or more times.), 4 times or more (The total number of times the tape expansion process is performed is 5 or more times.), or 5 times or more (The number of times the tape expansion process is performed is 5 times or more.) (The number of times the tape expanding process is performed is 11 times or less in total.) It may be performed 10 times or less (the number of times the tape expanding process is performed is 11 times or less in total).
  • carrier transfer process In the carrier transfer step, after the tape expansion step and the transfer separation step are repeated one or more times in this order, the plurality of semiconductor chips 2 are transferred from the expanded tape onto the carrier 6 (laminated). Finally, by peeling the expanded tape from the semiconductor chip 2, a semiconductor device 40 can be obtained (FIG. 5(b)).
  • the transfer method (laminate method) can be appropriately set depending on the properties of the expanded tape 1, the properties of the semiconductor chip 2, and the properties of the carrier 6.
  • the laminating method and transfer conditions (laminate conditions) in the carrier transfer step may be the same as those in the transfer peeling step.
  • the carrier 6 is not particularly limited as long as it can withstand the temperature and pressure during transfer (no damage to the chips, no change in chip spacing), and the ability to withstand the temperature and pressure during sealing.
  • the sealing temperature is 100 to 200°C
  • the film has heat resistance that can withstand that temperature range.
  • the coefficient of thermal expansion may be 100 ppm/°C or less, 50 ppm/°C or less, or 20 ppm/°C or less. If the coefficient of thermal expansion is large, problems such as misalignment of the semiconductor chip tend to occur. Further, the coefficient of thermal expansion may be 3 ppm/° C. or more, since distortion or warping occurs if the coefficient of thermal expansion is smaller than that of the semiconductor chip.
  • the material of the carrier 6 is not particularly limited, but includes silicon (wafer), glass, SUS, iron, Cu plates, glass epoxy substrates, and the like.
  • the thickness of the carrier 6 may be 100 to 5000 ⁇ m, 100 to 4000 ⁇ m, or 100 to 3000 ⁇ m. When the thickness of the carrier is 100 ⁇ m or more, handling properties tend to improve. It is economically advantageous if the carrier thickness is 5000 ⁇ m or less.
  • the carrier 6 may be composed of multiple layers. In addition to the layer imparted with heat resistance and handleability, the carrier 6 may be provided with a tackifying layer or a temporary fixing material layer laminated with a temporary fixing material from the viewpoint of imparting adhesion control. . These layers can be provided as desired, taking into consideration the adhesion of the semiconductor chip or the expanded tape.
  • the thickness is not particularly limited, but may be, for example, 1 to 300 ⁇ m, or 1 to 200 ⁇ m. When the thickness is 1 ⁇ m or more, sufficient adhesion to the semiconductor chip can be ensured. On the other hand, it is economically advantageous if the thickness is 300 ⁇ m or less.
  • the present inventors discovered that the first adhesive force of the expanded tape was greater than the second adhesive force, and that by peeling off the transfer source expand tape at a predetermined angle, the transfer destination expand tape and the semiconductor could be separated. It is speculated that this is because the adhesive force with the chip becomes greater than the adhesive force between the expanding tape that is the transfer source and the semiconductor chip, making it easier to transfer the semiconductor chip to the expanding tape that is the transfer destination.
  • Dicing expand film HAE-1720 (trade name, manufactured by Showa Denko Materials Co., Ltd.) was prepared as an expandable tape.
  • the 180° peel strength was measured in the same manner as the measurement of the 90° peel strength described above, except that the peel angle was changed from 90° to 180°.
  • the 180° peel strength was 0.8 N/25 mm.

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Abstract

半導体装置の製造方法が開示される。当該半導体装置の製造方法は、基材フィルムと非紫外線硬化型粘着剤を含む粘着剤層とを備え、ステンレス板に対する粘着剤層の90°ピール強度が180°ピール強度がよりも大きいエキスパンドテープ(テープ)を選定する工程A、テープと第一主面及び第二主面を有し、複数の半導体チップ(チップ)とを備える積層体を準備する工程B、テープを加熱しながら延伸することにより、複数のチップの間隔を拡幅する工程C、及び複数のチップをテープと同一種類の他のテープの粘着剤層上に転写し、複数のチップの第一主面に対して90°超の剥離角度でテープを剥離する工程Dを備える。工程C及び工程Dは1回以上繰り返される。

Description

半導体装置の製造方法及びエキスパンドテープ
 本開示は、半導体装置の製造方法及びエキスパンドテープに関する。
 近年、半導体装置の小型化、高機能化、及び高集積化に伴い、半導体の多ピン化、高密度化、及び配線の狭ピッチ化が進展している。そのため、ピン又は配線の微細化又は低誘電率化を目的としたlow-K層のような脆弱層が適用され、これに伴い高信頼性化技術が求められている。
 このような背景の中、高信頼性化、高生産化等が可能なウエハレベルパッケージ(Wafer Level Package:WLP)技術が進展している。WLP技術は、ウエハ状態のままで組立を行い、その最終工程でダイシングによってウエハを個片化することを特徴とする。ウエハレベルで一括に組立てる(封止を行う)ことから、高生産化及び高信頼性化が可能な技術である。WLP技術では、半導体チップの回路面の絶縁膜上にポリイミド、銅配線等で再配線パターンを形成した再配線層を形成し、その再配線上にメタルパッド、はんだボール等を搭載して、接続端子用バンプを構成する。
 WLPには、WLCSP(Wafer Level Chip Scale Package)、FI-WLP(Fan In Wafer Level Package)等の、半導体チップとパッケージ面積とが同程度の半導体パッケージと、FO-WLP(Fan Out Wafer Level Package)等の、パッケージ面積が半導体チップ面積よりも大きく、チップの外側まで端子を広げることができる半導体パッケージとがある。このような半導体パッケージでは、小型化及び薄型化が急速に進展しており、信頼性を確保するためにウエハレベルで封止が行われ、半導体チップ周辺を保護した後に、再配線層の形成、パッケージ毎の個片化等が行なわれる。
 このような半導体パッケージでは、上記のように、ウエハレベルでの封止が行われ、その後の二次実装等のハンドリングを行うことで信頼性を確保している。また、ディスクリート半導体等の単機能半導体の実装分野おいても、ハンドリングの際の半導体チップのクラック又はパッド周辺部にかかるストレス低減を目的に、ウエハレベルで封止が行われる。次いで、半導体チップ周辺が保護された後、パッケージ毎に個片化して次の工程(SMTプロセス等)が行われている。ディスクリート半導体は、システムLCIに比べて小型のものが多く、半導体チップをより高度に保護するため、半導体チップの五面又は六面封止の実施が特に求められている。
 このような半導体チップの側面を封止するためには、ウエハを個片化して半導体チップを作製した後に、半導体チップ同士の間隔を広げる必要がある。例えば、特許文献1では、複数のチップをエキスパンドテープ上に固定し、当該エキスパンドテープを延伸することにより、半導体チップの間隔を広げ、その後、半導体チップからエキスパンドテープを剥離する方法、及び当該方法に用いることができるエキスパンドテープが開示されている。
国際公開第2018/216621号
 ところで、エキスパンドテープを用いて半導体チップ同士の間隔を広げる場合においては、一回だけ半導体チップの間隔を広げるのではなく、半導体チップの間隔を広げた後に、他のエキスパンドテープに転写し、他のエキスパンドテープを用いて半導体チップの間隔を広げるように、テープエキスパンド工程及び転写工程を1回以上繰り返すことが考えられる。このとき、転写先のエキスパンドテープ(他のエキスパンドテープ)が、転写元のエキスパンドテープと同一であれば、拡幅時の延伸率に差異が生じないため、効率的に半導体チップ同士の間隔を広げることが可能である。しかし、同等の粘着力を有するエキスパンドテープ間の転写では、転写先のエキスパンドテープに半導体チップが転写されない転写不良が発生することがある。転写不良が発生してしまうと、生産性の低下が懸念される。
 そこで、本開示は、テープエキスパンド工程及び転写工程を1回以上繰り返す場合において、同一エキスパンドテープ間での転写時の転写不良を充分に抑制することが可能な半導体装置の製造方法を提供することを主な目的とする。
 本発明者らが上記課題を解決すべく検討したところ、所定のエキスパンドテープを用いて、転写元のエキスパンドテープを所定の角度で引き剥がすことにより、同一エキスパンドテープ間での転写時の転写不良を充分に抑制することが可能であることを見出し、本開示の発明を完成するに至った。
 本開示は、[1]又は[2]に記載の半導体装置の製造方法、及び、[3]又は[4]に記載のエキスパンドテープを提供する。
[1]半導体チップを有する半導体装置の製造方法であって、基材フィルムと、前記基材フィルム上に設けられた、非紫外線硬化型粘着剤を含む粘着剤層とを備えるエキスパンドテープであって、25℃において剥離角度90°及び剥離速度300mm/分の条件で測定されるステンレス板に対する前記粘着剤層の第一の粘着力が、25℃において剥離角度180°及び剥離速度300mm/分の条件で測定されるステンレス板に対する前記粘着剤層の第二の粘着力よりも大きいエキスパンドテープを選定する選定工程と、前記エキスパンドテープと、第一の主面及び前記第一の主面とは反対側の第二の主面を有する複数の半導体チップであって、前記エキスパンドテープの前記粘着剤層上に前記第一の主面で固定化された、複数の前記半導体チップとを備える積層体を準備する準備工程と、前記エキスパンドテープを加熱しながら延伸することにより、前記エキスパンドテープ上に固定された複数の前記半導体チップの間隔を拡幅するテープエキスパンド工程と、前記複数の半導体チップの前記第二の主面が固定化されるように、複数の前記半導体チップを前記エキスパンドテープと同一種類の他のエキスパンドテープの粘着剤層上に転写し、複数の前記半導体チップの前記第一の主面に対して90°を超える剥離角度で前記エキスパンドテープを剥離する転写剥離工程とを備え、前記テープエキスパンド工程及び前記転写剥離工程がこの順に1回以上繰り返される、半導体装置の製造方法。
[2]前記第一の粘着力が、1.2N/25mm以上である、[1]に記載の半導体装置の製造方法。
[3]基材フィルムと、前記基材フィルム上に設けられた、非紫外線硬化型粘着剤を含む粘着剤層とを備え、25℃において剥離角度90°及び剥離速度300mm/分の条件で測定されるステンレス板に対する前記粘着剤層の第一の粘着力が、25℃において剥離角度180°及び剥離速度300mm/分の条件で測定されるステンレス板に対する前記粘着剤層の第二の粘着力よりも大きい、エキスパンドテープ。
[4]前記第一の粘着力が、1.2N/25mm以上である、[3]に記載のエキスパンドテープ。
 所定のエキスパンドテープを用いて、転写元のエキスパンドテープを所定の角度で引き剥がすことにより、同一エキスパンドテープ間での転写時の転写不良を充分に抑制することができる理由は、必ずしも定かではないが、本発明者らは、エキスパンドテープの第一の粘着力が第二の粘着力よりも大きいこと、そして、転写元のエキスパンドテープを所定の角度で引き剥がすことにより、転写先のエキスパンドテープと半導体チップとの粘着力が、転写元のエキスパンドテープと半導体チップとの粘着力よりも大きくなり、転写先のエキスパンドテープに半導体チップを転写し易くなるためであると推察している。
 本開示によれば、テープエキスパンド工程及び転写工程を1回以上繰り返す場合において、同一エキスパンドテープ間での転写時の転写不良を充分に抑制することが可能な半導体装置の製造方法が提供される。また、本開示によれば、このような半導体装置の製造方法に好適に用いられるエキスパンドテープが提供される。
図1は、エキスパンドテープの一実施形態を示す模式断面図である。 図2は、半導体装置の製造方法の一実施形態を説明するための模式断面図であり、図2(a)、図2(b)、及び図2(c)は各工程を示す図である。 図3は、半導体装置の製造方法の一実施形態を説明するための模式断面図であり、図3(a)、図3(b)、及び図3(c)は各工程を示す図である。 図4は、半導体装置の製造方法の一実施形態を説明するための模式断面図であり、図4(a)、図4(b)、図4(c)、及び図4(d)は各工程を示す図である。 図5は、半導体装置の製造方法の一実施形態を説明するための模式断面図であり、図5(a)及び図5(b)は各工程を示す図である。
 以下、図面を参照しながら本実施形態について詳細に説明する。ただし、本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素(ステップ等も含む)は、特に明示した場合を除き、必須ではない。同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。各図における構成要素の大きさは概念的なものであり、構成要素間の大きさの相対的な関係は各図に示されたものに限定されない。
 本開示における数値及びその範囲についても同様であり、本開示を制限するものではない。本明細書において「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
 本明細書において「層」との語は、平面図として観察したときに、全面に形成されている形状の構造に加え、一部に形成されている形状の構造も包含される。また、本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。
 本明細書において、(メタ)アクリレートは、アクリレート又はそれに対応するメタクリレートを意味する。(メタ)アクリル共重合体等の他の類似表現についても同様である。
 本明細書に例示する各成分及び材料は、特に断らない限り、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用して使用してもよい。
[半導体装置の製造方法]
 一実施形態の半導体装置の製造方法は、半導体チップを有する半導体装置の製造方法に関する。当該半導体装置の製造方法は、選定工程と、準備工程と、テープエキスパンド工程と、転写剥離工程とを備える。
 本実施形態の半導体装置の製造方法では、エキスパンドテープ(転写元のエキスパンドテープ)を用いたテープエキスパンド工程の後、他のエキスパンドテープ(転写先のエキスパンドテープ)に転写され、最終的にキャリアに転写されるまでに、さらに他のエキスパンドテープを用いて、テープエキスパンド工程及び転写工程がこの順に1回以上繰り返される。
 半導体装置の製造方法は、例えば、以下の工程をさらに備えていてもよい。
・延伸されたエキスパンドテープのテンションを保持するテンション保持工程
・キャリアに、複数の半導体チップを転写するキャリア転写工程
 図1は、エキスパンドテープの一実施形態を示す模式断面図である。図2、図3、図4、及び図5は、半導体装置の製造方法の一実施形態を説明するための模式断面図である。
(選定工程)
 選定工程では、エキスパンドテープの中から、所定の条件を満たすエキスパンドテープを選定する。図1で示されるエキスパンドテープ1は、基材フィルム1aと、基材フィルム1a上に設けられた、非紫外線硬化型粘着剤を含む粘着剤層1bとを備える。以下では、エキスパンドテープの構成について説明する。
 基材フィルム1aとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム等のポリエステル系フィルム;ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリビニルアセテートフィルム、ポリ-4-メチルペンテン-1等のα-オレフィンの単独重合体及びそれらの共重合体、これらの単独重合体又は共重合体のアイオノマーなどのポリオレフィン系フィルム;ポリ塩化ビニルフィルム;ポリイミドフィルム;ウレタン樹脂フィルムなどの各種プラスチックフィルムが挙げられる。基材フィルム1aは、単層のフィルムに限らず、プラスチックフィルムを2種以上組み合わせて得られる多層のフィルム又は同種のプラスチックフィルムを2以上組み合わせて得られる多層のフィルムであってもよい。
 基材フィルム1aは、引張応力及び延伸性の観点から、ポリオレフィン系フィルム又はウレタン樹脂フィルムであってよい。基材フィルム1aは、必要に応じて、ブロッキング防止剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。
 基材フィルム1aの厚さは、50~500μm、60~400μm、又は70~300μmであってよい。基材フィルム1aの厚さが50μm以上であると、延伸性が向上する傾向にある。基材フィルム1aの厚さが500μm以下であると、歪みが発生し易くなったり、取り扱い性が低下したりするといった不具合を抑制することができる傾向にある。
 基材フィルムが多層のフィルムである場合、基材フィルム全体の厚さが上記範囲内となるように調整することが好ましい。基材フィルムは、粘着剤層との密着性を向上させるために、必要に応じて、化学的又は物理的に表面処理を施したものであってもよい。表面処理としては、例えば、コロナ処理、クロム酸処理、オゾン暴露、火炎暴露、高圧電撃暴露、イオン化放射線処理等が挙げられる。
 粘着剤層1bは、非紫外線硬化型粘着剤を含む。非紫外線硬化型粘着剤は、短時間の加圧で一定の粘着性を示す感圧型粘着剤の一種であり、紫外線の照射前後で粘着性が大きく変動しない粘着剤である。非紫外線硬化型粘着剤は、第一の粘着力が第二の粘着力よりも大きい粘着剤層を形成することができる粘着剤であれば、従来公知の粘着剤を特に制限なく用いることができる。非紫外線硬化型粘着剤としては、例えば、天然ゴム系、合成ゴム系、アクリル樹脂系、ポリビニルエーテル樹脂系、ウレタン樹脂系、シリコーン樹脂系等の粘着剤が挙げられる。
 粘着剤層1bの厚さは、通常、1~100μmであってよく、2~50μm又は5~40μmであってもよい。粘着剤層1bの厚さが1μm以上であると、半導体チップ2との充分な粘着力を確保することができるため、テープエキスパンド工程の際に半導体のチップの飛散をより高度に防止することができる。一方、粘着剤層1bの厚さが100μm以下であると、経済的に有利である。
 また、粘着剤層1bの厚さは、10μm以上であってよく、20~50μm又は30~50μmであってもよい。粘着剤層1bの厚さが10μm以上であると、ダイシングテープを用いずに、エキスパンドテープ1上で半導体ウエハをダイシングしても基材フィルム1aにダメージ(切り込み等)が入らないため、準備工程において、ダイシングテープ上で半導体ウエハをダイシングしてエキスパンドテープ1に転写する(ラミネートする)工程を省略することができる。
 エキスパンドテープ1は、当技術分野で周知の技術に沿って製造することができる。例えば、以下の方法に従って製造することができる。まず、保護フィルムの上に、ナイフコート法、ロールコート法、スプレーコート法、グラビアコート法、バーコート法、カーテンコート法等によって粘着剤層を構成する成分及び溶媒を含むワニスを塗工し、溶媒(有機溶媒)を除去することによって粘着剤層を形成する。溶媒を除去する条件は、例えば、50~200℃で0.1~90分間の加熱条件であってよい。溶媒を除去する条件は、各工程でのボイド発生又は粘度調整に影響がないのであれば、溶媒が1.5質量%以下となるまで除去する条件であってよい。次いで、作製した粘着剤層付保護フィルムと基材フィルム1aとを、25~60℃の温度条件下で、粘着剤層1bと基材フィルム1aとが対向するように積層することによって、エキスパンドテープ1を得ることができる。エキスパンドテープを使用する際には、通常、保護フィルムを剥がしてから使用する。
 保護フィルムとしては、例えば、A-63(東洋紡フイルムソリューション株式会社製、離型処理剤:変性シリコーン系)、A-31(東洋紡フイルムソリューション株式会社製、離型処理剤:Pt系シリコーン系)等が挙げられる。
 保護フィルムの厚さは、作業性を損なわない範囲で適宜選択される。保護フィルムの厚さは、経済的な観点から、100μm以下であってよい。保護フィルムの厚さは、10~75μm又は25~50μmであってよい。保護フィルムの厚さが10μm以上であると、エキスパンドテープの作製時にフィルムが破れる等の不具合が起こり難い傾向にある。また、保護フィルムの厚さが75μm以下であると、エキスパンドテープの使用時に保護フィルムを容易に剥離することができる。
 選定工程では、このような構成を備えるエキスパンドテープにおいて、25℃において剥離角度90°及び剥離速度300mm/分の条件で測定されるステンレス板に対する粘着剤層1bの第一の粘着力、並びに、25℃において剥離角度180°及び剥離速度300mm/分の条件で測定されるステンレス板に対する粘着剤層1bの第二の粘着力を測定し、第一の粘着力が第二の粘着力よりも大きい、エキスパンドテープを選定する。
 ステンレス板に対する粘着剤層1bの第一の粘着力は、第二の粘着力よりも大きく、例えば、1.2N/25mm以上であってよい。ここで、第一の粘着力は、25℃において剥離角度90°及び剥離速度300mm/分の条件で測定される90°ピール強度である。90°ピール強度は、例えば、以下の方法によって測定することができる。まず、エキスパンドテープを幅25mm×長さ100mmで切り出し、粘着剤層1b側の面をステンレス板(ステンレス製支持板)に貼り付け、これを測定試料とする。次いで、測定試料のステンレス板(ステンレス製支持板)側を固定した状態で、引張試験機(株式会社島津製作所製、オートグラフAGS-1000)を用いて、測定温度25℃、剥離角度90°、及び剥離速度300mm/分の条件で粘着剤層1bを引き剥がすことによって、90°ピール強度を測定することができる。第一の粘着力は、1.3N/25mm以上又は1.5N/25mm以上であってよい。第一の粘着力の上限は、例えば、3.0N/25mm以下、2.5N/25mm以下、又は2.0N/25mm以下であってよい。
 ステンレス板に対する粘着剤層1bの第二の粘着力は、第一の粘着力より小さく、例えば、1.2N/25mm未満であってよい。ここで、第二の粘着力は、25℃において剥離角度180°及び剥離速度300mm/分の条件で測定される180°ピール強度である。180°ピール強度は、剥離角度90°を剥離角度180°に変更する以外は、上記の90°ピール強度の測定と同様にして測定することができる。第二の粘着力は、1.1N/25mm以下又は1.0N/25mm以下であってよい。第二の粘着力の下限は、例えば、0.1N/25mm以上、0.3N/25mm以上、又は0.5N/25mm以上であってよい。
 第一の粘着力と第二の粘着力との差は、例えば、0.1N/25mm以上、0.3N/25mm以上、又は0.5N/25mm以上であってよい。第一の粘着力と第二の粘着力との差は、例えば、1.0N/25mm以下であってよい。
 第一の粘着力は、第二の粘着力に対して、例えば、1.1倍以上、1.3倍以上、又は1.5倍以上であってよい。第一の粘着力は、第二の粘着力に対して、例えば、3.0倍以下であってよい。
 第一の粘着力が第二の粘着力よりも大きいエキスパンドテープの具体例としては、ダイシングエキスパンドフィルムHAE-1720(商品名、昭和電工マテリアルズ株式会社製)等が挙げられる。
(準備工程)
 準備工程では、エキスパンドテープ1と、第一の主面2A及び第一の主面2Aとは反対側の第二の主面2Bを有する複数の半導体チップ2であって、エキスパンドテープ1の粘着剤層1b上に第一の主面2Aで固定化された、複数の半導体チップ2とを備える積層体10を準備する。また、半導体チップ2は、パッド(回路)3が設けられた回路面を有していてもよい。図2では、半導体チップ2の回路面とは反対側の第一の主面2Aがエキスパンドテープ1に固定されている態様を示しているが(図2(a))、積層体10は、半導体チップ2の第二の主面2B側の回路面がエキスパンドテープ1に固定されている態様であってもよい。
 積層体10は、例えば、ダイシングテープ等に半導体ウエハをラミネートした後、ブレード又はレーザーでダイシングして複数の個片化された半導体チップを作製し、これらをエキスパンドテープ1に転写することにより作製することができる。
 ダイシングは、ブレードによるダイシングであってもよく、レーザーで脆弱層を形成してエキスパンドするステルスダイシングであってもよい。また、生産性を向上させる観点から、積層体10は、上記の転写プロセスを省略してエキスパンドテープ1に半導体ウエハを直接ラミネートして、上記の方法で半導体ウエハをダイシングして作製してもよい。
 生産性向上及び低コスト化の観点から、初期の半導体チップ2同士の間隔(テープエキスパンド工程前の半導体チップ同士の間隔)は狭い方が好ましく、例えば、100μm以下であってよく、80μm以下又は60μm以下であってもよい。ダイシングによる半導体ウエハの切削は、初期の半導体チップ2同士の間隔が広いと、半導体ウエハに無駄が生じることから、狭い方が低コスト化の観点で好ましい。半導体チップ2同士の間隔を拡幅する際に、半導体チップ2へのストレスを避ける観点から、初期の半導体チップ2同士の間隔は10μm以上であってよい。初期の半導体チップ2同士の間隔が10μm未満であると、複数の半導体チップ2の間のエキスパンドテープ領域が少なく拡幅し難い傾向にある。
 半導体チップ2のサイズは、特に限定されないが、例えば、25mm(5mm×5mm)以下であってよく、9mm(3mm×3mm)以下であってもよい。
 半導体チップ2の回路面上のパッド3の種類は、半導体チップ2の回路面に形成され得るものであれば特に限定されず、銅バンプ、はんだバンプ等のバンプ(突起電極)であっても、Ni/Auめっきパッド等の比較的平坦な金属パッドであってもよい。
 半導体チップ2は、外部から保護する樹脂部分、半導体素子を電気的に接続するための外部端子等が備えられていてもよい。
 本明細書において、半導体チップとの用語には、外部から保護する樹脂部分、半導体素子を電気的に接続するための外部端子等が備えられた半導体パッケージが包含される。準備工程において半導体パッケージを用いる場合、例えば、ダイシングテープ等に、基板レベルで作製された半導体パッケージをラミネートした後、ブレード又はレーザーでダイシングして複数の個片化された半導体チップを得た後、これらをエキスパンドテープに転写することにより積層体10を作製することができる。
(テープエキスパンド工程)
 テープエキスパンド工程では、エキスパンドテープ1を加熱しながら延伸することにより、エキスパンドテープ1上に固定された複数の半導体チップ2同士の間隔を拡幅する(図2(b))。
 エキスパンドテープ1の延伸方法としては、例えば、突き上げ方式、引張り方式等が挙げられる。突き上げ方式では、エキスパンドテープ1を固定後、所定の形をしたステージが上昇することでエキスパンドテープ1が引き伸ばされる。引張り方式では、エキスパンドテープ1を固定後、設置したエキスパンドテープ面と平行に所定の方向に引っ張ることで、エキスパンドテープ1が引き伸ばされる。半導体チップの間隔を均一に引き伸ばせる点、及び、必要な(占有する)装置面積が小さくてコンパクトである点から、突き上げ方式であってよい。
 延伸条件は、エキスパンドテープ1の性状に応じて適宜設定することができる。例えば、突き上げ方式を採用した場合の突き上げ量(引張り量)は、10~150mm又は10~120mmであってよい。突き上げ量が10mm以上であると、複数の半導体チップの間隔を拡幅し易く、突き上げ量が150mm以下であると、半導体チップの飛散又は位置ずれが起こり難くなる。
 テープエキスパンド工程の加熱温度(延伸時の温度)は、エキスパンドテープ1の性状に応じて適宜設定することができる。延伸時の温度は、例えば、25~200℃であってよく、25~150℃又は30~100℃であってもよい。延伸時の温度が25℃以上であると、エキスパンドテープ1を延伸し易くなり、延伸時の温度が200℃以下であると、エキスパンドテープ1の熱膨張若しくは低弾性化による歪み又はたるみによる半導体チップの位置ずれ(エキスパンドテープと半導体チップとの間の剥離)、半導体チップの飛散等をより高度に防止することができる。テープエキスパンド工程の加熱温度は、例えば、50℃とすることができる。
 突き上げ速度もまたエキスパンドテープ1の性状に応じて適宜設定することができる。突き上げ速度は、例えば、0.1~500mm/秒であってよく、0.1~300mm/秒又は0.1~200mm/秒であってもよい。突き上げ速度が0.1mm/秒以上であると、生産性をより向上させることができる。突き上げ速度が500mm/秒以下であると、エキスパンドテープと半導体チップとの間の剥離が生じ難くなる。
 テープエキスパンド工程後の複数の半導体チップ2同士の間隔は、半導体チップ2の領域外に再配線パターン及び接続端子用パッドを設けるための必要なスペースを確保するために適した間隔まで任意に拡幅する。テープエキスパンド工程の拡幅率は、テープエキスパンド工程前の複数の半導体チップ2同士の間隔に対して、例えば、100%超300%未満であってよい。
(テンション保持工程)
 テンション保持工程では、延伸されたエキスパンドテープ1を、固定用ジグ4を用いて固定することにより、エキスパンドテープ1のテンションを保持する(図2(c))。これにより、延伸されたエキスパンドテープ1が元の状態に戻ることを防ぐことができる。
 エキスパンドテープ1のテンションを保持する方法は、テンションが保持され、半導体チップの間隔が元に戻らないようにできるのであれば特に制限されない。例えば、グリップリング(株式会社テクノビジョン製)等の固定用ジグを用いて固定する方法、エキスパンドテープの外周部を加熱して収縮させて(ヒートシュリンク)テンションを保持する方法等が挙げられる。
(転写剥離工程)
 転写剥離工程では、複数の半導体チップ2の第二の主面2B(半導体チップ2の回路面)が固定化されるように、複数の半導体チップ2をエキスパンドテープ1と同一種類の他のエキスパンドテープ1’(基材フィルム1’a及び粘着剤層1’b)の粘着剤層1’b上に転写し(図3(a))、複数の半導体チップ2の第一の主面2Aに対して90°を超える剥離角度でエキスパンドテープ1を剥離する(図3(b))。
 転写方法(ラミネート方法)は、特に制限されないが、ロールラミネータ、ダイヤフラム式ラミネータ、真空ロールラミネータ、真空ダイヤフラム式ラミネータを採用することができる。
 転写条件(ラミネート条件)は、エキスパンドテープ1の性状及び半導体チップ2の性状によって適宜設定することができる。例えば、ロールラミネータを用いる場合、温度条件は、例えば、25~200℃であってよく、25~150℃又は25~100℃であってもよい。温度条件が25℃以上であると、半導体チップ2をエキスパンドテープ1に転写し易くなり、温度条件が200℃以下であると、エキスパンドテープ1の熱膨張、低弾性化等に基づく、歪み又はたるみによる半導体チップ2の位置ずれ(エキスパンドテープ1と半導体チップとの間の剥離)、半導体チップ2の飛散等をより高度に防止することができる。ダイヤフラム式のラミネータを用いる場合、温度条件に関しては、上記のロールラミネータと同様であってよい。圧着時間は、5~300秒であってよく、5~200秒又は5~100秒であってよい。圧着時間が5秒以上であると、半導体チップ2がエキスパンドテープ1に転写し易く、圧着時間が300秒以下であると、生産性を向上させることができる。圧着時の圧力は、0.1~3MPaであってよく、0.1~2MPa又は0.1~1MPaであってよい。圧着時の圧力が0.1MPa以上であると、半導体チップ2がエキスパンドテープ1に転写し易く、圧着時の圧力が3MPa以下であると、半導体チップ2へのダメージが軽減される。
 続いて、複数の半導体チップ2の第一の主面2Aに対して90°を超える剥離角度でエキスパンドテープ1を剥離する。エキスパンドテープ1の剥離は、例えば、剥離用部材5を介して、エキスパンドテープ1を引張方向Fの方に引っ張ることによって、複数の半導体チップ2の第一の主面2Aからエキスパンドテープ1を剥離することができる。ここで、剥離角度は、半導体チップ2の第一の主面2A(図2(b)におけるX(2A))と引張方向F(図2(b)におけるX(F))との角度αである。角度αが90°を超えることにより、エキスパンドテープ1’と半導体チップ2との粘着力が、エキスパンドテープ1と半導体チップ2との粘着力よりも大きくなり、エキスパンドテープ1’に半導体チップ2が転写され易くなる傾向にある。角度αは、100°以上、110°以上、120°以上、130°以上、140°以上、又は150°以上であってよく、180°以下又は180°未満であってよい。
 エキスパンドテープ1を剥離する際の剥離速度は、例えば、1~1000mm/分であってよい。エキスパンドテープ1を剥離する際の剥離温度は、任意に設定することができ、例えば、25~200℃であってよい。なお、エキスパンドテープ1を剥離する際においては、エキスパンドテープ1’(転写先のエキスパンドテープ)を加熱し、エキスパンドテープ1(転写元のエキスパンドテープ)を加熱しないことで、エキスパンドテープ1と半導体チップ2とを剥離し易い傾向にある。
 このようにして、エキスパンドテープ1’と、エキスパンドテープ1’の粘着剤層1’b上に第二の主面2B(半導体チップ2の回路面)で固定化された、複数の半導体チップ2とを備える積層体20を得ることができる(図3(c))。
 テープエキスパンド工程及び転写剥離工程がこの順に1回以上繰り返される。本発明者らの検討によると、エキスパンドテープを用いて、1回に大きい拡幅率(例えば、1回当たり300%以上の拡幅率)に拡幅しようとすると、半導体チップの位置ずれが大きくなる傾向にあることが見出された。テープエキスパンド工程及び転写工程をこの順に1回以上繰り返すことを特徴とする本開示の半導体装置の製造方法によれば、段階的に半導体チップの間隔を拡張することができ、個片化された半導体チップの間隔を、初期の半導体チップの間隔に対して、例えば、300%以上の目的とする範囲に拡張する場合であっても、半導体チップの位置ずれを充分に抑制することが可能となる。
 1回目の繰り返しにおけるテープエキスパンド工程では、エキスパンドテープ1’を加熱しながら延伸することにより、エキスパンドテープ1’上に固定された複数の半導体チップ2同士の間隔を拡幅する(図4(a)、図4(b))。
 1回目の繰り返しにおける転写剥離工程では、複数の半導体チップ2の第一の主面2Aが固定化されるように、複数の半導体チップ2をエキスパンドテープ1’と同一種類の他のエキスパンドテープ1’’(基材フィルム1’’a及び粘着剤層1’’b)の粘着剤層1’’b上に転写し(図4(c))、複数の半導体チップ2の第二の主面2Bに対して90°を超える剥離角度でエキスパンドテープ1’を剥離する(図4(d))。ここで、剥離角度は、半導体チップ2の第二の主面2B(図4(d)におけるX(2B))と引張方向F(図4(d)におけるX(F))との角度βである。角度βの好ましい態様は、角度αの好ましい態様と同様であってよい。
 このようにして、エキスパンドテープ1’’と、エキスパンドテープ1’’の粘着剤層1’’b上に第一の主面2Aで固定化された、複数の半導体チップ2とを備える積層体30を得ることができる(図5(a))。
 テープエキスパンド工程及び転写剥離工程の繰り返しは、最終的にキャリアに転写されるまでに、エキスパンドテープ1,1’,1’’と同一種類の他のエキスパンドテープを用いてされる。繰り返しは、1回以上(テープエキスパンド工程の実施回数が合計で2回以上である。)であり、2回以上(テープエキスパンド工程の実施回数が合計で3回以上である。)、3回以上(テープエキスパンド工程の実施回数が合計で4回以上である。)、4回以上(テープエキスパンド工程の実施回数が合計で5回以上である。)、又は5回以上(テープエキスパンド工程の実施回数が合計で6回以上である。)実施されるものであってよく、10回以下(テープエキスパンド工程の実施回数が合計で11回以下である。)実施されるものであってよい。
(キャリア転写工程)
 キャリア転写工程では、テープエキスパンド工程及び転写剥離工程がこの順に1回以上繰り返された後に、キャリア6に、エキスパンドテープから複数の半導体チップ2を転写する(ラミネートする)。最後に、エキスパンドテープを半導体チップ2から剥離することによって、半導体装置40を得ることができる(図5(b))。
 転写方法(ラミネート方法)は、エキスパンドテープ1の性状、半導体チップ2の性状、及びキャリア6の性状によって適宜設定することができる。キャリア転写工程のラミネート方法及び転写条件(ラミネート条件)は、転写剥離工程のラミネート方法及びラミネート条件と同様であってよい。
 キャリア6は、転写時の温度及び圧力に耐えられること(チップが破損しないこと、チップ間隔が変わらないこと)、また、封止時の温度及び圧力にも耐えられることができれば特に制限されない。例えば、封止温度が100~200℃の場合、その温度領域に耐え得る耐熱性を有していることが好ましい。また、熱膨張率は、100ppm/℃以下、50ppm/℃以下、又は20ppm/℃以下であってよい。熱膨張率が大きいと半導体チップの位置ずれ等の不具合が発生し易い傾向にある。また、熱膨張率は、半導体チップよりも熱膨張率が小さいと歪み又は反りが生じるため、3ppm/℃以上であってよい。
 キャリア6の材質としては、特に制限はないが、シリコン(ウエハ)、ガラス、SUS、鉄、Cu等の板、ガラスエポキシ基板などが挙げられる。
 キャリア6の厚さは、100~5000μmであってよく、100~4000μm又は100~3000μmである。キャリアの厚さが100μm以上であると、取り扱い性が向上する傾向にある。キャリアの厚さが5000μm以下であると、経済的に有利である。
 キャリア6は、複数の層から構成されていてもよい。キャリア6は、耐熱性及び取り扱い性が付与された層に加えて、密着力制御を付与する観点から、粘着性付与層又は仮固定材がラミネートされた仮固定材層が設けられていてもよい。これらの層は、半導体チップ又はエキスパンドテープの密着力を考慮して、任意に設けることができる。複数の層から構成される場合、その厚さは特に制限されないが、例えば、1~300μmであってよく、1~200μmであってもよい。厚さが1μm以上であると、半導体チップとの充分な粘着力を確保することが可能である。一方、厚さが300μm以下であると、経済的に有利である。
 本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、テープエキスパンド工程及び転写工程を1回以上繰り返す場合において、同一エキスパンドテープ間での転写時の転写不良を充分に抑制することが可能となる。所定のエキスパンドテープを用いて、転写元のエキスパンドテープを所定の角度で引き剥がすことにより、同一エキスパンドテープ間での転写時の転写不良を充分に抑制することができる理由は、必ずしも定かではないが、本発明者らは、エキスパンドテープの第一の粘着力が第二の粘着力よりも大きいこと、そして、転写元のエキスパンドテープを所定の角度で引き剥がすことにより、転写先のエキスパンドテープと半導体チップとの粘着力が、転写元のエキスパンドテープと半導体チップとの粘着力よりも大きくなり、転写先のエキスパンドテープに半導体チップを転写し易くなるためであると推察している。
 以下、実施例により本開示について説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。
[エキスパンドテープの準備]
 エキスパンドテープとして、ダイシングエキスパンドフィルムHAE-1720(商品名、昭和電工マテリアルズ株式会社製)を準備した。
[第一の粘着力(90°ピール強度)の測定]
 まず、エキスパンドテープを幅25mm×長さ100mmで切り出し、粘着剤層1b側の面をステンレス板(ステンレス製支持板)に貼り付け、これを測定試料とした。次いで、測定試料のステンレス板(ステンレス製支持板)側を固定した状態で、引張試験機(株式会社島津製作所製、オートグラフAGS-1000)を用いて、測定温度25℃、剥離角度90°、及び剥離速度300mm/分の条件で粘着剤層1bを引き剥がすことによって、90°ピール強度を測定した。90°ピール強度は、1.6N/25mmであった。
[第二の粘着力(180°ピール強度)の測定]
 180°ピール強度は、剥離角度90°を剥離角度180°に変更する以外は、上記の90°ピール強度の測定と同様にして測定した。180°ピール強度は、0.8N/25mmであった。
 1,1’,1’’…エキスパンドテープ、1a,1’a,1’’a…基材フィルム、1b,1’b,1’’b…粘着剤層、2…半導体チップ、2A…第一の主面、2B…第二の主面、3…パッド(回路)、4…固定用ジグ、5…剥離用部材、6…キャリア、10,20,30…積層体、40…半導体装置。

Claims (4)

  1.  半導体チップを有する半導体装置の製造方法であって、
     基材フィルムと、前記基材フィルム上に設けられた、非紫外線硬化型粘着剤を含む粘着剤層とを備えるエキスパンドテープであって、25℃において剥離角度90°及び剥離速度300mm/分の条件で測定されるステンレス板に対する前記粘着剤層の第一の粘着力が、25℃において剥離角度180°及び剥離速度300mm/分の条件で測定されるステンレス板に対する前記粘着剤層の第二の粘着力よりも大きいエキスパンドテープを選定する選定工程と、
     前記エキスパンドテープと、第一の主面及び前記第一の主面とは反対側の第二の主面を有する複数の半導体チップであって、前記エキスパンドテープの前記粘着剤層上に前記第一の主面で固定化された、複数の前記半導体チップとを備える積層体を準備する準備工程と、
     前記エキスパンドテープを加熱しながら延伸することにより、前記エキスパンドテープ上に固定された複数の前記半導体チップの間隔を拡幅するテープエキスパンド工程と、
     前記複数の半導体チップの前記第二の主面が固定化されるように、複数の前記半導体チップを前記エキスパンドテープと同一種類の他のエキスパンドテープの粘着剤層上に転写し、複数の前記半導体チップの前記第一の主面に対して90°を超える剥離角度で前記エキスパンドテープを剥離する転写剥離工程と、
    を備え、
     前記テープエキスパンド工程及び前記転写剥離工程がこの順に1回以上繰り返される、
     半導体装置の製造方法。
  2.  前記第一の粘着力が、1.2N/25mm以上である、
     請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  3.  基材フィルムと、前記基材フィルム上に設けられた、非紫外線硬化型粘着剤を含む粘着剤層とを備え、
     25℃において剥離角度90°及び剥離速度300mm/分の条件で測定されるステンレス板に対する前記粘着剤層の第一の粘着力が、25℃において剥離角度180°及び剥離速度300mm/分の条件で測定されるステンレス板に対する前記粘着剤層の第二の粘着力よりも大きい、
     エキスパンドテープ。
  4.  前記第一の粘着力が、1.2N/25mm以上である、
     請求項3に記載のエキスパンドテープ。
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