JP2012104716A - 半導体加工用接着シート及び半導体チップの実装方法 - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
【解決手段】半導体ウエハを薄化した後、個片化して半導体チップとし、該半導体チップを基板又は他の半導体チップにフリップチップ実装する一連の工程において連続して用いられる半導体加工用接着シートであって、接着剤層と基材層とを有し、前記接着剤層は、エポキシ樹脂と硬化剤と無機充填材とを含有し、動的粘弾性測定装置により測定した−15〜10℃における貯蔵弾性率が40〜70MPaの範囲内にあり、70〜80℃における貯蔵弾性率が0.01〜0.2MPaの範囲内にある半導体加工用接着シート。
【選択図】なし
Description
まず、突起電極を有する半導体ウエハの突起電極を有する面に、バックグラインドテープと呼ばれる粘着テープを貼り合わせ、この状態で半導体ウエハを薄化する。薄化後、バックグラインドテープを剥離する。次いで、半導体ウエハを個片化して半導体チップとし、得られた半導体チップを、接着シート等を用いて基板又は他の半導体チップにフリップチップ実装する。
そこで、例えば特許文献1に記載のように、バックグラインドテープを剥離する代わりに、バックグラインドテープの接着剤層を半導体ウエハに残したまま基材部分を剥離し、接着剤層ごと半導体ウエハを個片化する方法が提案されている。このような方法において、半導体ウエハに残された接着剤層は半導体チップを実装する際の接着剤としても機能することから、ボイドを噛み込むことなく、半導体ウエハに対して充分に追従するように貼り合わされていることが重要となる。
これらの問題を解決するために、例えば、半導体ウエハに途中まで切り込みを入れた後、反対面を研磨することにより半導体ウエハを個片化する、いわゆる先ダイシング法や、レーザーを用いて半導体ウエハに改質領域を形成した後、半導体ウエハに貼り合わされた切り込みの入っていない接着シートをエキスパンドすることにより半導体ウエハを個片化する、いわゆるステルスダイシング法等が提案されている。
特許文献2には、同文献に記載の半導体用接着シートはエキスパンドによる個片化に優れることが記載されている。しかしながら、特許文献2に記載の半導体用接着シートはエキスパンド時の割裂性が充分ではなく、糸引き等が生じてしまうことがある。
以下、本発明を詳述する。
本発明者は、このような半導体加工用接着シートは、半導体ウエハを薄化した後、個片化して半導体チップとし、該半導体チップを基板又は他の半導体チップにフリップチップ実装する一連の工程において連続して用いられる半導体加工用接着シートとして好適であることを見出し、本発明を完成させるに至った。
上記接着剤層は、動的粘弾性測定装置により測定した−15〜10℃における貯蔵弾性率が40〜70MPaの範囲内にある。
このような貯蔵弾性率を有することで、上記接着剤層は、エキスパンド時の割裂性に優れる。従って、上記接着剤層を貼り合わせた半導体ウエハを個片化する際には、上記接着剤層にまで切り込みを入れなくても、半導体ウエハのみ、又は、半導体ウエハの厚み方向の一部のみにダイシングラインを形成した後で上記接着剤層と半導体ウエハとの積層体をエキスパンドすることにより、半導体ウエハを良好に個片化することができる。
上記接着剤層は、動的粘弾性測定装置により測定した−15〜10℃における貯蔵弾性率の範囲の好ましい下限が42MPa、好ましい上限が60MPaであり、より好ましい下限が45MPa、より好ましい上限が55MPaである。
このような貯蔵弾性率を有することで、上記接着剤層は、半導体ウエハに対する追従性に優れ、ボイドの噛み込みを抑制しながら半導体ウエハに良好に貼り合わされる。従って、上記接着剤層を貼り合わせた半導体ウエハを個片化し、得られた半導体チップを上記接着剤層を介して基板又は他の半導体チップに実装することにより、高い接合信頼性を実現することができる。
上記接着剤層は、動的粘弾性測定装置により測定した70〜80℃における貯蔵弾性率の範囲の好ましい下限が0.02MPa、好ましい上限が0.17MPaであり、より好ましい下限が0.03MPa、より好ましい上限が0.15MPaである。
また、上記接着剤層の貯蔵弾性率を上述した範囲内に調整する方法として、例えば、上記接着剤層の組成を調整する方法が好ましく、より具体的には、例えば、後述する無機充填材の種類、配合量等を調整する方法、上記接着剤層に後述する高分子化合物、ゴム粒子等を配合する方法等が挙げられる。
上記エポキシ樹脂は特に限定されないが、多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂を含有することが好ましい。上記多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂を含有することで、上記接着剤層の硬化物は、剛直で分子の運動が阻害されるため優れた機械的強度及び耐熱性を発現し、また、吸水性が低くなるため優れた耐湿性を発現する。
これらの多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂は、単独で用いられてもよく、2種類以上が併用されてもよく、また、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂等の汎用されるエポキシ樹脂と併用されてもよい。
上記一般式(1)で表される構造を有する化合物の配合量は、上記エポキシ樹脂中のより好ましい下限が5重量%、より好ましい上限が80重量%である。
上記高分子化合物を配合することで、上記接着剤層の貯蔵弾性率を上述した範囲内に調整しやすくなる。また、上記高分子化合物を配合することで、上記接着剤層の硬化物に可撓性を付与することができ、より高い接合信頼性を実現することができる。
上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物は特に限定されず、例えば、アミノ基、ウレタン基、イミド基、水酸基、カルボキシル基、エポキシ基等を有する高分子化合物が挙げられる。なかでも、エポキシ基を有する高分子化合物が好ましい。
上記接着剤層が、上記多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂と上記エポキシ基を有する高分子化合物とを含有する場合、上記接着剤層の硬化物は、上記多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂に由来する優れた機械的強度、耐熱性及び耐湿性と、上記エポキシ基を有する高分子化合物に由来する優れた可撓性とを有し、耐冷熱サイクル性、耐ハンダリフロー性、寸法安定性等に優れ、高い接合信頼性及び導通信頼性を実現することができる。
上記硬化剤は特に限定されず、例えば、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸等の加熱硬化型酸無水物系硬化剤、フェノール系硬化剤、アミン系硬化剤、ジシアンジアミド等の潜在性硬化剤、カチオン系触媒型硬化剤等が挙げられる。これらの硬化剤は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。なかでも、酸無水物系硬化剤が好ましい。
また、上記ビシクロ骨格を有する酸無水物は上記エポキシ樹脂に対する溶解性が高いことから、上記接着剤層の透明性をより向上させることができ、上記接着剤層を介して半導体チップを基板又は他の半導体チップに実装する際には、ボンディング装置のカメラによる半導体チップ上のパターン又は位置表示の認識が容易となる。
更に、上記ビシクロ骨格を有する酸無水物を用いることにより、上記接着剤層の硬化物が優れた機械的強度、耐熱性、電気特性等を発現することができる。
上記硬化剤の配合量は、上記接着剤層に含まれるエポキシ基の総量に対するより好ましい下限が70当量、より好ましい上限が100当量である。
上記硬化促進剤は特に限定されず、例えば、イミダゾール系硬化促進剤、3級アミン系硬化促進剤等が挙げられる。これらの硬化促進剤は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。なかでも、硬化速度、硬化物の物性等の調整をするための反応系の制御をしやすいことから、イミダゾール系硬化促進剤が好ましい。
また、上述のように上記常温で液状のイミダゾール化合物は、立体的に嵩高いビシクロ骨格を有する酸無水物と併用して使用されることが好ましい。これにより、上記接着剤層の貯蔵安定性及び熱安定性を高めることができる。
更に、上記常温で液状のイミダゾール化合物を用いることで、イミダゾール化合物を微小に粉砕する必要がなく、より容易に半導体加工用接着シートを製造することができる。
上記誘導体は特に限定されず、例えば、カルボン酸塩、イソシアヌル酸塩、リン酸塩、ホスホン酸塩等の塩、エポキシ化合物との付加物等が挙げられる。
上記常温で液状のイミダゾール化合物の配合量は、上記硬化剤100重量部に対するより好ましい下限が10重量部、より好ましい上限が30重量部である。
上記無機充填材の種類、配合量等を調整することで、上記接着剤層の貯蔵弾性率を上述した範囲内に調整することができる。更に、上記無機充填材を配合することで、上記接着剤層の硬化物の機械的強度を確保することができ、また、硬化物の線膨張率を低下させて、高い接合信頼性を実現することができる。
上記無機充填材は特に限定されず、例えば、シリカ粒子、ガラス粒子、アルミナ等が挙げられる。なかでも、上記接着剤層の貯蔵弾性率を上述した範囲内に調整することが容易であることから、シリカ粒子が好ましい。
上記無機充填材の平均粒子径のより好ましい下限は0.02μm、より好ましい上限は0.5μm、更に好ましい下限は0.05μm、更に好ましい上限は0.3μmである。
表面処理することで、上記無機充填材の凝集を抑制し、上記エポキシ樹脂等の樹脂との親和性を高めることができる。これにより、上記接着剤層を形成するための接着剤溶液の粘度の増大、並びに、流動性及び塗工性の低下を抑制することができ、半導体加工用接着シートを突起電極を有する半導体ウエハに貼り合わせる際には、半導体ウエハに対する追従性を向上させてボイドの噛み込みを抑制することができる。
上記アルコキシシランは特に限定されないが、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランが特に好ましい。
これらのカップリング剤は、単独で用いられてもよく、2種類以上が併用されてもよい。
上記ゴム粒子を配合することで、上記接着剤層の貯蔵弾性率を上述した範囲内に調整しやすくなる。
上記ゴム粒子は特に限定されず、例えば、アクリルゴム、シリコーンゴム等からなる粒子が好ましい。なかでも、上記接着剤層における分散性の観点から、アクリルゴムからなる粒子が好ましい。
なお、上述したように、本明細書中、平均粒子径とは、レーザー回折式粒度分布測定装置で測定することにより算出される平均粒子径を意味する。
上記接着剤層の厚みは、より好ましい下限が15μm、より好ましい上限が50μmである。
上記柔軟層を有することにより、半導体加工用接着シートは、上記接着剤層が半導体ウエハの突起電極の高さより薄い場合にも、突起電極の形状を変形させることなく突起電極に追従しやすくなる。従って、半導体加工用接着シートを貼り合わせた状態で突起電極を有する半導体ウエハを薄化する際には、突起電極を充分に保護しながら良好に半導体ウエハの薄化を行うことができる。
なお、本明細書中、(メタ)アクリレートとは、メタクリレートとアクリレートとの両方を意味し、(メタ)アクリル酸とは、メタクリル酸とアクリル酸との両方を意味する。
上記塗工する方法は特に限定されず、例えば、コンマコート、グラビアコート、キャスティング等を用いる方法が挙げられる。
このような本発明の半導体加工用接着シートは、半導体ウエハを薄化した後、個片化して半導体チップとし、該半導体チップを基板又は他の半導体チップにフリップチップ実装する一連の工程において連続して用いられる。
ここで、本発明の半導体加工用接着シートの接着剤層は、動的粘弾性測定装置により測定した70〜80℃における貯蔵弾性率が0.01〜0.2MPaの範囲内にあり、半導体ウエハに対する追従性に優れる。従って、上記工程では、ボイドの噛み込みを抑制しながら、半導体ウエハの突起電極を有する面と、本発明の半導体加工用接着シートの接着剤層とを良好に貼り合わせることができ、更に、後述する工程において上記接着剤層を介して半導体チップを基板又は他の半導体チップに実装することにより、高い接合信頼性を実現することができる。
上記研磨する方法は特に限定されず、従来公知の方法を用いることができ、例えば、市販の研削装置(例えば、Disco社製の「DFG8540」等)を用いて、2400rpmの回転で3〜0.2μm/sの研削量の条件にて研削を行い、最終的にはCMPで仕上げる方法等が挙げられる。
上記工程では、本発明の半導体加工用接着シートの接着剤層には切り込みを入れず、上記半導体ウエハのみ、又は、上記半導体ウエハの厚み方向の一部のみにダイシングラインを形成する。
上記半導体ウエハの裏面からダイシングラインを形成することにより、ブレードダイシングの場合には、本発明の半導体加工用接着シートの接着剤層によるダイシングソーの汚染を抑制するとともに、本発明の半導体加工用接着シートの接着剤層の変形、剥がれ等を抑制することができ、また、ステルスダイシングの場合には、本発明の半導体加工用接着シートの接着剤層側からレーザー光を照射した場合にレーザー光の入射が妨げられることを防止することができる。
更に、上記半導体ウエハの裏面からダイシングラインを形成することにより、本発明の半導体加工用接着シートの接着剤層の切削屑が半導体チップ実装後の信頼性に悪影響を及ぼすことを防止することができる。
ここで、本発明の半導体加工用接着シートの接着剤層は、動的粘弾性測定装置により測定した−15〜10℃における貯蔵弾性率が40〜70MPaの範囲内にあり、エキスパンド時の割裂性に優れる。従って、上記工程では、本発明の半導体加工用接着シートの接着剤層にまで切り込みを入れなくても、上記半導体ウエハのみ、又は、上記半導体ウエハの厚み方向の一部のみにダイシングラインを形成した後で本発明の半導体加工用接着シートの接着剤層と上記半導体ウエハとの積層体をエキスパンドすることにより、上記半導体ウエハを良好に個片化することができる。
上記ダイシングテープは、上記半導体ウエハの裏面、即ち、本発明の半導体加工用接着シートの接着剤層が貼り合わされた面とは反対側の面に貼り合わされて用いられる。上記ダイシングテープをエキスパンドすることで、上記半導体ウエハに水平方向の力が働き、これにより、本発明の半導体加工用接着シートの接着剤層もエキスパンドすることができる。
なお、本発明の半導体チップの実装方法は、基板上に半導体チップを実装する場合と、基板上に実装されている1以上の半導体チップ上に、更に半導体チップを実装する場合との両方を含む。
(1)半導体加工用接着シートの製造
表1の組成に従って、下記に示す材料をメチルエチルケトンに加えて固形分濃度が50重量%となるように調整し、ホモディスパーを用いて攪拌混合することにより、接着剤層を形成するための接着剤溶液を調製した。得られた接着剤溶液を、基材層としての厚み25μmの離型処理したPETフィルム上にアプリケーター(テスター産業社製)を用いて塗工し、100℃5分で乾燥させることにより、厚み40μmの接着剤層と厚み25μmの基材層とを有する半導体加工用接着シートを得た。
・G−017581(エポキシ基含有アクリル樹脂、日油社製)
・G−2050−LM(エポキシ基含有アクリル樹脂、日油社製)
・SK−2−88(エポキシ基含有アクリル樹脂、新中村化学工業社製)
(エポキシ樹脂)
・HP−7200(ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、DIC社製)
・EXA−4710(ナフタレン型エポキシ樹脂、DIC社製)
(硬化促進剤)
・フジキュア7000(常温で液状のイミダゾール化合物、富士化成工業社製)
(硬化剤)
・YH−309(酸無水物系硬化剤、JER社製)
(無機充填材)
・YA050C−MJF(フェニルトリメトキシシラン表面処理球状シリカ、平均粒子径0.05μm、アドマテックス社製)
・SE−1050−SPT(フェニルトリメトキシシラン表面処理球状シリカ、平均粒子径0.3μm、アドマテックス社製)
(ゴム粒子)
・AC−4030(アクリルゴム型コアシェル粒子、平均粒子径0.5μm、ガンツ化成社製)
・J−5800(アクリルゴム型コアシェル粒子、平均粒子径1μm、三菱レイヨン社製)
(シランカップリング剤)
・KBM―573(フェニルアミノシラン、信越化学工業社製)
得られた半導体加工用接着シートの接着剤層を、厚みが約600μmになるよう積層した後、3mm×24mmのサイズに切り取ることで試験用サンプルを作製した。この試験用サンプルについて、動的粘弾性測定装置(VDA−200、アイティー計測制御社製)を用いて、周波数10Hz、昇温速度10℃/minの条件で−50℃から130℃まで貯蔵弾性率を測定し、−15〜10℃及び70〜80℃における貯蔵弾性率を求めた。
実施例及び比較例で得られた半導体加工用接着シートについて、以下の評価を行った。結果を表1に示した。
半導体加工用接着シートの接着剤層を、80℃で厚み50μmの半導体ウエハにラミネートした。半導体加工用接着シートを貼り合わせた半導体ウエハ面において、ボイドの噛み込みがなく、接着剤のはみ出しもなかった場合を◎、一部ボイドがあった場合、又は、一部接着剤のはみ出しがあった場合を○、ボイドが多くあり、接着剤のはみ出しがあった場合を×として評価した。
半導体加工用接着シートを、80℃で厚み50μmの半導体ウエハにラミネートした後、基材層を剥離した。半導体ウエハに対して、半導体加工用接着シートが貼り合わされた面とは反対側の面(裏面)から約10μm切り残す程度にブレードダイシングを行い、半導体ウエハの厚み方向の一部のみにダイシングラインを形成した。次いで、半導体ウエハを冷却した後、エキスパンダー装置(UH130−12、ULTRON SYSTEM,Inc社製)を用いて、エキスパンド速度8mm/sec、エキスパンド量10mm、温度0℃の条件でエキスパンドすることにより半導体ウエハを個片化して、半導体チップとした。
接着剤層の糸引き(引きちぎれのカス)も、接着剤層の半導体ウエハからの剥離もなく、接着剤層と半導体ウエハとが同時に切断されて得られた半導体チップが95%以上であった場合を◎とし、90%以上95%未満であった場合を○とし、90%未満であった場合を×として割裂性を評価した。また、接着剤層の糸引き(引きちぎれのカス)も、接着剤層の半導体ウエハからの剥離もなく、接着剤層と半導体ウエハとが同時に切断されて得られた半導体チップが90%以上ではあるが、接着剤層又は半導体ウエハに割れ又は欠けが発生していた場合も×とした。
直径20cm、厚み750μmであり、表面に平均高さ40μm、直径110μmの球形のAg−Snハンダボールを100μmピッチで多数有する半導体ウエハを用意した。半導体加工用接着シートの接着剤層を、ラミネーター(ATM−812M、タカトリ社製)を用いて、真空下(1torr)、80℃、10秒間の条件で半導体ウエハのハンダボールを有する面に貼り付けた。
上記(2)割裂性1(ブレードダイシング)の場合と同様の基準にて、割裂性を評価した。
Claims (2)
- 半導体ウエハを薄化した後、個片化して半導体チップとし、該半導体チップを基板又は他の半導体チップにフリップチップ実装する一連の工程において連続して用いられる半導体加工用接着シートであって、
接着剤層と基材層とを有し、
前記接着剤層は、エポキシ樹脂と硬化剤と無機充填材とを含有し、動的粘弾性測定装置により測定した−15〜10℃における貯蔵弾性率が40〜70MPaの範囲内にあり、70〜80℃における貯蔵弾性率が0.01〜0.2MPaの範囲内にある
ことを特徴とする半導体加工用接着シート。 - 請求項1記載の半導体加工用接着シートを用いた半導体チップの実装方法であって、
突起電極を有する半導体ウエハの突起電極を有する面と、前記半導体加工用接着シートの接着剤層とを70〜80℃で貼り合わせる工程と、
前記半導体ウエハの突起電極を有する面とは反対側の面を研磨して、前記半導体ウエハを薄化する工程と、
前記半導体ウエハのみ、又は、前記半導体ウエハの厚み方向の一部のみにダイシングラインを形成する工程と、
前記半導体ウエハを、−15〜10℃で前記半導体加工用接着シートの接着剤層と前記半導体ウエハとの積層体をエキスパンドすることにより個片化して、半導体チップとする工程と、
前記半導体チップを、接着剤層を介して基板又は他の半導体チップにフリップチップ実装する工程とを有する
ことを特徴とする半導体チップの実装方法。
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