JP2015122427A - 半導体装置の製造方法及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 高信頼性の半導体装置を歩留まり良く製造可能な半導体装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】 本発明は、被着体上に固定された第1半導体素子を包埋し、かつ該第1半導体素子とは異なる第2半導体素子を被着体に固定するための接着フィルムを準備する工程、少なくとも1つの第1半導体素子を被着体上に固定する第1固定工程、及び前記接着フィルムにより、前記第1半導体素子を包埋しながら前記第1半導体素子とは異なる第2半導体素子を前記被着体に固定する第2固定工程を含み、前記第1半導体素子の平面視での面積が、前記第2半導体素子の平面視での面積の40%以下である半導体装置の製造方法である。
【選択図】 図3F
【解決手段】 本発明は、被着体上に固定された第1半導体素子を包埋し、かつ該第1半導体素子とは異なる第2半導体素子を被着体に固定するための接着フィルムを準備する工程、少なくとも1つの第1半導体素子を被着体上に固定する第1固定工程、及び前記接着フィルムにより、前記第1半導体素子を包埋しながら前記第1半導体素子とは異なる第2半導体素子を前記被着体に固定する第2固定工程を含み、前記第1半導体素子の平面視での面積が、前記第2半導体素子の平面視での面積の40%以下である半導体装置の製造方法である。
【選択図】 図3F
Description
本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。
従来、半導体装置の製造の際における基板や電極部材への半導体チップの固定には、銀ペーストが用いられている。かかる固定処理は、半導体チップ又はリードフレームにペースト状接着剤を塗工し、ペースト状接着剤を介して半導体チップを基板に搭載し、最後にペースト状接着剤層を硬化させて行っている。
しかしながら、ペースト状接着剤では塗工量や塗工形状等に大きなバラツキを生じて均一化が困難となったり、塗布に特殊装置や長時間を必要としたりする。このため、ダイシング工程で半導体ウェハを接着保持するとともに、マウント工程に必要なチップ固定用の接着フィルムをも付与するダイシング・ダイボンドフィルムが提案されている(特許文献1参照)。
この種のダイシング・ダイボンドフィルムは、ダイシングフィルム上にダイボンドフィルム(接着フィルム)が積層された構造を有している。また、ダイシングフィルムは支持基材上に粘着剤層が積層された構造である。このダイシング・ダイボンドフィルムは次のようにして使用される。すなわち、接着フィルムによる保持下に半導体ウェハ及び接着フィルムをダイシングした後、支持基材を延伸して半導体チップを接着フィルムと共に剥離しこれを個々に回収する。さらに、半導体チップを、接着フィルムを介して、BT基板やリードフレーム等の被着体に接着固定させる。半導体チップを多段階に積層する場合は、接着フィルムを介して固定した半導体チップ上に、さらに接着フィルム付きの半導体チップを接着固定する。
ところで、半導体装置及びそのパッケージの高機能化、薄型化、小型化がより一層求められている。その一策として、半導体素子をその厚さ方向に複数段に積層させて半導体素子の高密度集積化を図る3次元実装技術が開発されている。
一般的な3次元実装方法としては、基板等の被着体上に半導体素子を固定し、この最下段の半導体素子上に半導体素子を順次積層していく手順が採用されている。半導体素子間、及び半導体素子と被着体との間では、主にボンディングワイヤー(以下、「ワイヤー」ともいう。)にて電気的接続が図られている。また、半導体素子の固定にはフィルム状の接着剤が広く用いられている。
このような半導体装置では、複数の半導体素子の個々の作動の制御や、半導体素子間の通信の制御等を目的として、最上段の半導体素子の上に制御用の半導体素子(以下、「コントローラ」ともいう。)が配置される(特許文献2参照)。
コントローラも下段の半導体素子と同様、ワイヤーにより被着体との電気的接続が図られる。しかしながら、半導体素子の積層段数が多くなるにつれ、コントローラと被着体との距離が長くなり、電気的接続に必要なワイヤーも長くなる。その結果、半導体パッケージの通信速度が低下や外部要因(熱や衝撃等)によるワイヤーの不具合が生じて半導体パッケージの品質が低下したり、ワイヤーボンディング工程が複雑となって半導体装置製造の歩留まりが低下したりすることがある。
そこで、本願発明者らは、コントローラを被着体に固定するとともに、このコントローラを包埋しつつ他の半導体素子を固定可能な包埋用の接着フィルムを開発し、これらについて出願を行っている(本出願の出願時において未公開)。このような接着フィルムをダイシング・ダイボンドフィルムの接着フィルムとして用いることで、半導体装置の製造効率の向上と半導体装置の高品質化が可能となる。
しかしながら、被着体上にはコントローラ等の半導体素子が固定されている分、被着体の表面構造が複雑となり、被着体(及びその表面上の要素)と包埋用の接着フィルムとの間の密着性ないし半導体素子の包埋性が低下するおそれがある。その場合、両者間にボイドが発生してしまい、最終的に得られる半導体装置の信頼性の低下につながるおそれがある。
本発明は、前記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、高信頼性の半導体装置を歩留まり良く製造可能な半導体装置の製造方法を提供することにある。
本願発明者らは、前記従来の問題点を解決すべく鋭意検討した結果、下記構成とすることにより前記目的を達成できることを見出して、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、被着体上に固定された第1半導体素子を包埋し、かつ該第1半導体素子とは異なる第2半導体素子を被着体に固定するための接着フィルムを準備する工程、
少なくとも1つの第1半導体素子を被着体上に固定する第1固定工程、及び
前記接着フィルムにより、前記第1半導体素子を包埋しながら前記第1半導体素子とは異なる第2半導体素子を前記被着体に固定する第2固定工程
を含み、
前記第1半導体素子の平面視での面積が、前記第2半導体素子の平面視での面積の40%以下である半導体装置の製造方法である。
少なくとも1つの第1半導体素子を被着体上に固定する第1固定工程、及び
前記接着フィルムにより、前記第1半導体素子を包埋しながら前記第1半導体素子とは異なる第2半導体素子を前記被着体に固定する第2固定工程
を含み、
前記第1半導体素子の平面視での面積が、前記第2半導体素子の平面視での面積の40%以下である半導体装置の製造方法である。
当該製造方法では、第1半導体素子の平面視での面積を第2半導体素子の平面視での面積の40%以下としているので、第1半導体素子の外形状が、接着フィルムと被着体との密着性及び第1半導体素子の包埋性に及ぼす影響を最小限とすることができ、ボイドの発生を抑制して高信頼性の半導体装置を製造することができる。また、第1半導体素子の包埋の際には第1半導体素子の容積の分だけ接着フィルムが押し出され、第2半導体素子からはみ出す場合があるものの、第1半導体素子のサイズを所定範囲としているので、そのようなはみ出しを最小限に抑制することができる。
当該製造方法では、前記第1固定工程において、第1半導体素子固定用の第1接着フィルムにより前記第1半導体素子を前記被着体に固定してもよい。この場合、前記第1半導体素子と前記被着体とをボンディングワイヤーにより電気的に接続するワイヤーボンディング工程をさらに含むことが好ましい。
当該製造方法では、前記第1固定工程において、前記第1半導体素子を前記被着体にフリップチップ接続により固定することもできる。
当該製造方法において、前記第2半導体素子上に該第2半導体素子と同種又は異種の第3半導体素子を固定する第3固定工程をさらに含むことにより、半導体素子の多段積層が可能となり、高集積化された半導体装置を製造することができる。
当該製造方法では、前記接着フィルムの120℃における溶融粘度は、100Pa・S以上3000Pa・S以下であることが好ましい。これにより、当該接着フィルムによる第2半導体素子の被着体への固定の際に、第1半導体素子の当該接着フィルムへの包埋をより容易に行うことができる。なお、溶融粘度の測定方法は実施例の記載による。
本発明には、当該半導体装置の製造方法により得られる半導体装置も含まれる。
本発明の半導体装置の製造方法の実施形態について、図を参照しながら以下に説明する。ただし、図の一部又は全部において、説明に不要な部分は省略し、また説明を容易にするために拡大または縮小等して図示した部分がある。
[第1実施形態]
第1実施形態では、図1に示すように基材4上に粘着剤層3が積層されてなるダイシングフィルム5上に、包埋用の接着フィルム22が積層されたダイシング・ダイボンドフィルムの態様を例にして以下に説明する。本実施形態では、被着体と第1半導体素子との電気的接続をワイヤーボンディング接続により図っている。まず、接着フィルム及びこの接着フィルムを備えるダイシング・ダイボンドフィルムについて説明した後、該ダイシング・ダイボンドフィルムを用いる半導体装置の製造方法について説明する。
第1実施形態では、図1に示すように基材4上に粘着剤層3が積層されてなるダイシングフィルム5上に、包埋用の接着フィルム22が積層されたダイシング・ダイボンドフィルムの態様を例にして以下に説明する。本実施形態では、被着体と第1半導体素子との電気的接続をワイヤーボンディング接続により図っている。まず、接着フィルム及びこの接着フィルムを備えるダイシング・ダイボンドフィルムについて説明した後、該ダイシング・ダイボンドフィルムを用いる半導体装置の製造方法について説明する。
<接着フィルム>
接着フィルムの構成は特に限定されず、例えば接着フィルムの単層のみからなる接着フィルムや単層の接着フィルムを複数層積層した積層構造の接着フィルム、コア材料の片面又は両面に接着フィルムを形成した多層構造の接着フィルム等が挙げられる。ここで、前記コア材料としては、フィルム(例えばポリイミドフイルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム等)、ガラス繊維やプラスチック製不織繊維で強化された樹脂基板、シリコン基板又はガラス基板等が挙げられる。また、接着フィルムとダイシングシートとを一体にした一体型フィルムとして用いることもできる。
接着フィルムの構成は特に限定されず、例えば接着フィルムの単層のみからなる接着フィルムや単層の接着フィルムを複数層積層した積層構造の接着フィルム、コア材料の片面又は両面に接着フィルムを形成した多層構造の接着フィルム等が挙げられる。ここで、前記コア材料としては、フィルム(例えばポリイミドフイルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム等)、ガラス繊維やプラスチック製不織繊維で強化された樹脂基板、シリコン基板又はガラス基板等が挙げられる。また、接着フィルムとダイシングシートとを一体にした一体型フィルムとして用いることもできる。
接着フィルムは接着機能を有する層であり、その構成材料としては熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを併用したものが挙げられる。また、熱可塑性樹脂単独でも使用可能である。
(熱可塑性樹脂)
前記熱可塑性樹脂としては、天然ゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリプタジエン樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ボリイミド樹脂、6−ナイロンや6,6ナイロン等のポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、PETやPBT等の飽和ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂またはフッ素樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。これらの熱可塑性樹脂のうち、イオン性不純物が少なく耐熱性が高く、半導体素子の信頼性を確保できるアクリル樹脂が特に好ましい。
前記熱可塑性樹脂としては、天然ゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリプタジエン樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ボリイミド樹脂、6−ナイロンや6,6ナイロン等のポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、PETやPBT等の飽和ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂またはフッ素樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。これらの熱可塑性樹脂のうち、イオン性不純物が少なく耐熱性が高く、半導体素子の信頼性を確保できるアクリル樹脂が特に好ましい。
前記アクリル樹脂としては、特に限定されるものではなく、炭素数30以下、特に炭素数4〜18の直鎖若しくは分岐のアルキル基を有するアクリル酸又はメタクリル酸のエステルの1種又は2種以上を成分とする重合体等が挙げられる。前記アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、イソブチル基、アミル基、イソアミル基、ヘキシル基、ヘプチル基、シクロヘキシル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、イソノニル基、デシル基、イソデシル基、ウンデシル基、ラウリル基、トリデシル基、テトラデシル基、ステアリル基、オクタデシル基、又はエイコシル基等が挙げられる。
また、前記重合体を形成する他のモノマーとしては、特に限定されるものではなく、例えばアクリル酸、メタクリル酸、カルボキシエチルアクリレート、カルボキシペンチルアクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸若しくはクロトン酸等の様なカルボキシル基含有モノマー、無水マレイン酸若しくは無水イタコン酸等の様な酸無水物モノマー、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸6−ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸8−ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸10−ヒドロキシデシル、(メタ)アクリル酸12−ヒドロキシラウリル若しくは(4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル)−メチルアクリレート等の様なヒドロキシル基含有モノマー、スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アクリルアミドプロパンスルホン酸、スルホプロピル(メタ)アクリレート若しくは(メタ)アクリロイルオキシナフタレンスルホン酸等の様なスルホン酸基含有モノマー、又は2−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェート等の様な燐酸基含有モノマーが挙げられる。
(熱硬化性樹脂)
前記熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、又は熱硬化性ポリイミド樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で又は2種以上併用して用いることができる。特に、半導体素子を腐食させるイオン性不純物等含有が少ないエポキシ樹脂が好ましい。また、エポキシ樹脂の硬化剤としてはフェノール樹脂が好ましい。
前記熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、又は熱硬化性ポリイミド樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で又は2種以上併用して用いることができる。特に、半導体素子を腐食させるイオン性不純物等含有が少ないエポキシ樹脂が好ましい。また、エポキシ樹脂の硬化剤としてはフェノール樹脂が好ましい。
前記エポキシ樹脂は、接着剤組成物として一般に用いられるものであれば特に限定は無く、例えばビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールS型、臭素化ビスフェノールA型、水添ビスフェノールA型、ビスフェノールAF型,ビフェニル型、ナフタレン型、フルオンレン型、フェノールノボラック型、オルソクレゾールノボラック型、トリスヒドロキシフェニルメタン型、テトラフェニロールエタン型等の二官能エポキシ樹脂や多官能エポキシ樹脂、又はヒダントイン型、トリスグリシジルイソシアヌレート型若しくはグリシジルアミン型等のエポキシ樹脂が用いられる。これらは単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。これらのエポキシ樹脂のうちノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン型樹脂又はテトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂が特に好ましい。これらのエポキシ樹脂は、硬化剤としてのフェノール樹脂との反応性に富み、耐熱性等に優れるからである。
さらに前記フェノール樹脂は、前記エポキシ樹脂の硬化剤として作用するものであり、例えば、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、クレゾールノボラック樹脂、tert−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン等が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。これらのフェノール樹脂のうちフェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂が特に好ましい。半導体装置の接続信頼性を向上させることができるからである。
前記エポキシ樹脂とフェノール樹脂の配合割合は、例えば、前記エポキシ樹脂成分中のエポキシ基1当量当たりフェノール樹脂中の水酸基が0.5〜2.0当量になるように配合することが好適である。より好適なのは0.8〜1.2当量である。すなわち、両者の配合割合が前記範囲を外れると、十分な硬化反応が進まず、エポキシ樹脂硬化物の特性が劣化し易くなるからである。
なお、本実施形態においては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びアクリル樹脂を含む接着フィルムが特に好ましい。これらの樹脂は、イオン性不純物が少なく耐熱性が高いので、半導体素子の信頼性を確保できる。この場合の好適な配合比は、アクリル樹脂成分100重量部に対して、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の混合量が100〜1300重量部である。
(架橋剤)
本実施形態の接着フィルムは、予めある程度架橋をさせておくため、作製に際し、重合体の分子鎖末端の官能基等と反応する多官能性化合物を架橋剤として添加させておくのがよい。これにより、高温下での接着特性を向上させ、耐熱性の改善を図ることができる。
本実施形態の接着フィルムは、予めある程度架橋をさせておくため、作製に際し、重合体の分子鎖末端の官能基等と反応する多官能性化合物を架橋剤として添加させておくのがよい。これにより、高温下での接着特性を向上させ、耐熱性の改善を図ることができる。
前記架橋剤としては、従来公知のものを採用することができる。特に、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、多価アルコールとジイソシアネートの付加物等のポリイソシアネート化合物がより好ましい。架橋剤の添加量としては、前記の重合体100重量部に対し、通常0.05〜7重量部が好ましい。架橋剤の量が7重量部より多いと、接着力が低下するので好ましくない。その一方、0.05重量部より少ないと、凝集力が不足するので好ましくない。また、このようなポリイソシアネート化合物と共に、必要に応じて、エポキシ樹脂等の他の多官能性化合物を一緒に含ませるようにしてもよい。
(無機充填剤)
また、本実施形態の接着フィルムには、その用途に応じて無機充填剤を適宜配合することができる。無機充填剤の配合は、導電性の付与や熱伝導性の向上、弾性率の調節等を可能とする。前記無機充填剤としては、例えば、シリカ、クレー、石膏、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化アルミナ、酸化ベリリウム、炭化珪素、窒化珪素等のセラミック類、アルミニウム、銅、銀、金、ニッケル、クロム、錫、亜鉛、パラジウム、半田などの金属、又は合金類、その他カーボンなどからなる種々の無機粉末が挙げられる。これらは単独で又は2種以上を併用して用いることができる。なかでも、シリカ、特に溶融シリ力が好適に用いられる。また、アルミニウム、銅、銀、金、ニッケル、クロム、錫、亜鉛等からなる導電性微粒子を添加して導電性接着フィルムとすることにより、静電気の発生を抑制することができる。なお、無機充填剤の平均粒径は0.1〜80μmの範囲内であることが好ましい。
また、本実施形態の接着フィルムには、その用途に応じて無機充填剤を適宜配合することができる。無機充填剤の配合は、導電性の付与や熱伝導性の向上、弾性率の調節等を可能とする。前記無機充填剤としては、例えば、シリカ、クレー、石膏、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化アルミナ、酸化ベリリウム、炭化珪素、窒化珪素等のセラミック類、アルミニウム、銅、銀、金、ニッケル、クロム、錫、亜鉛、パラジウム、半田などの金属、又は合金類、その他カーボンなどからなる種々の無機粉末が挙げられる。これらは単独で又は2種以上を併用して用いることができる。なかでも、シリカ、特に溶融シリ力が好適に用いられる。また、アルミニウム、銅、銀、金、ニッケル、クロム、錫、亜鉛等からなる導電性微粒子を添加して導電性接着フィルムとすることにより、静電気の発生を抑制することができる。なお、無機充填剤の平均粒径は0.1〜80μmの範囲内であることが好ましい。
前記無機充填剤の含有量は、接着フィルムを組成する成分(溶媒を除く。)の合計重量に対し10〜80重量%に設定することが好ましく、より好ましくは20〜60重量%である。
(熱硬化触媒)
接着フィルムの構成材料として熱硬化触媒を用いてもよい。その含有量としては、接着フィルムがアクリル樹脂、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂を含む場合、アクリル樹脂成分100重量部に対し0.01〜3重量部が好ましく、0.05〜1重量部がより好ましい。含有量を上記下限以上にすることにより、ダイボンディング時においては未反応であったエポキシ基同士を、後工程において重合させ、当該未反応のエポキシ基を低減ないしは消失させることができる。その結果、被着体上に半導体素子を接着固定させ剥離のない半導体装置の製造が可能になる。その一方、配合割合を上記上限以下にすることにより、硬化阻害の発生を防止することができる。
接着フィルムの構成材料として熱硬化触媒を用いてもよい。その含有量としては、接着フィルムがアクリル樹脂、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂を含む場合、アクリル樹脂成分100重量部に対し0.01〜3重量部が好ましく、0.05〜1重量部がより好ましい。含有量を上記下限以上にすることにより、ダイボンディング時においては未反応であったエポキシ基同士を、後工程において重合させ、当該未反応のエポキシ基を低減ないしは消失させることができる。その結果、被着体上に半導体素子を接着固定させ剥離のない半導体装置の製造が可能になる。その一方、配合割合を上記上限以下にすることにより、硬化阻害の発生を防止することができる。
前記熱硬化触媒としては特に限定されず、例えば、イミダゾール系化合物、トリフェニルフォスフィン系化合物、アミン系化合物、トリフェニルボラン系化合物、トリハロゲンボラン系化合物等が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。
前記イミダゾール系化合物としては、2−メチルイミダゾール(商品名;2MZ)、2−ウンデシルイミダゾール(商品名;C11Z)、2−ヘプタデシルイミダゾール(商品名;C17Z)、1?2−ジメチルイミダゾール(商品名;1.2DMZ)、2−エチル−4−メチルイミダゾール(商品名;2E4MZ)、2−フェニルイミダゾール(商品名;2PZ)、2−フェニル−4−メチルイミダゾール(商品名;2P4MZ)、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール(商品名;1B2MZ)、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール(商品名;1B2PZ)、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール(商品名;2MZ−CN)、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール(商品名;C11Z−CN)、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト(商品名;2PZCNS−PW)、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン(商品名;2MZ−A)、2,4−ジアミノ−6−[2’−ウンデシルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン(商品名;C11Z−A)、2,4−ジアミノ−6−[2’−エチル−4’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン(商品名;2E4MZ−A)、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加物(商品名;2MA−OK)、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール(商品名;2PHZ−PW)、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール(商品名;2P4MHZ−PW)等が挙げられる(いずれも四国化成(株)製)。
前記トリフェニルフォスフィン系化合物としては特に限定されず、例えば、トリフェニルフォスフィン、トリブチルフォスフィン、トリ(p−メチルフェニル)フォスフィン、トリ(ノニルフェニル)フォスフィン、ジフェニルトリルフォスフィン等のトリオルガノフォスフィン、テトラフェニルホスホニウムブロマイド(商品名;TPP−PB)、メチルトリフェニルホスホニウム(商品名;TPP−MB)、メチルトリフェニルホスホニウムクロライド(商品名;TPP−MC)、メトキシメチルトリフェニルホスホニウム(商品名;TPP−MOC)、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド(商品名;TPP−ZC)等が挙げられる(いずれも北興化学社製)。また、前記トリフェニルフォスフィン系化合物としては、エポキシ樹脂に対し実質的に非溶解性を示すものであることが好ましい。エポキシ樹脂に対し非溶解性であると、熱硬化が過度に進行するのを抑制することができる。トリフェニルフォスフィン構造を有し、かつエポキシ樹脂に対し実質的に非溶解性を示す熱硬化触媒としては、例えば、メチルトリフェニルホスホニウム(商品名;TPP−MB)等が例示できる。なお、前記「非溶解性」とは、トリフェニルフォスフィン系化合物からなる熱硬化触媒がエポキシ樹脂からなる溶媒に対し不溶性であることを意味し、より詳細には、温度10〜40℃の範囲において10重量%以上溶解しないことを意味する。
前記トリフェニルボラン系化合物としては特に限定されず、例えば、トリ(p−メチルフェニル)フォスフィン等が挙げられる。また、トリフェニルボラン系化合物としては、更にトリフェニルフォスフィン構造を有するものも含まれる。当該トリフェニルフォスフィン構造及びトリフェニルボラン構造を有する化合物としては特に限定されず、例えば、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート(商品名;TPP−K)、テトラフェニルホスホニウムテトラ−p−トリボレート(商品名;TPP−MK)、ベンジルトリフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート(商品名;TPP−ZK)、トリフェニルホスフィントリフェニルボラン(商品名;TPP−S)等が挙げられる(いずれも北興化学社製)。
前記アミノ系化合物としては特に限定されず、例えば、モノエタノールアミントリフルオロボレート(ステラケミファ(株)製)、ジシアンジアミド(ナカライテスク(株)製)等が挙げられる。
前記トリハロゲンボラン系化合物としては特に限定されず、例えば、トリクロロボラン等が挙げられる。
(他の添加剤)
なお、本実施形態の接着フィルムには、前記無機充填剤以外に、必要に応じて他の添加剤を適宜に配合することができる。他の添加剤としては、例えば灘燃剤、シランカップリング剤又はイオントラップ剤等が挙げられる。
なお、本実施形態の接着フィルムには、前記無機充填剤以外に、必要に応じて他の添加剤を適宜に配合することができる。他の添加剤としては、例えば灘燃剤、シランカップリング剤又はイオントラップ剤等が挙げられる。
前記難燃剤としては、例えば、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、臭素化エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは、単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。
前記シランカップリング剤としては、例えば、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。これらの化合物は、単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。
前記イオントラップ剤としては、例えばハイドロタルサイト類、水酸化ビスマス等が挙げられる。これらは、単独で、又は2種以上を併用することができる。
前記接着フィルムの120℃における溶融粘度は、第1半導体素子の包埋性を有する限り特に限定されないものの、その上限は3000Pa・S以下が好ましく、2000Pa・S以下がより好ましく、1500Pa・S以下がさらに好ましい。一方、前記溶融粘度の下限は100Pa・S以上が好ましく、200Pa・S以上がより好ましく、500Pa・S以上がさらに好ましい。溶融粘度の上限を上記範囲とすることにより、接着フィルム22による第2半導体素子12の被着体1への固定の際に、第1半導体素子11の接着フィルム22への包埋をより容易に行うことができる。また、溶融粘度の下限を上記範囲とすることにより、接着フィルム22による第2半導体素子12の被着体1への固定の際に、接着フィルム22の第2半導体素子12からのはみ出しを抑制することができる。
熱硬化前の接着フィルムの25℃における貯蔵弾性率は、10MPa以上10000MPa以下が好ましく、50MPa以上7000MPa以下がより好ましく、100MPa以上5000MPa以下がさらに好ましい。上記上限の採用により、半導体ウェハに対する良好な接着性を発揮することができる。同時に、上記下限の採用により、ダイシング後の隣接する接着フィルム同士での再接着を防ぐことができる。このように25℃における貯蔵弾性率を上記範囲とすることで、接着フィルムとしての接着性とピックアップ性を良好することができる。
なお、貯蔵弾性率の測定方法は以下の手順で行う。熱硬化前の接着フィルムについて、粘弾性測定装置(レオメトリックス社製:形式:RSA−II)を用いて25℃における貯蔵弾性率を測定する。より詳細には、厚さ120μmの接着フィルムを切断してサンプルサイズを長さ30mm×幅10mmとし、測定試料をフィルム引っ張り測定用治具にセットし−30〜100℃の温度域で周波数1.0Hz、歪み0.025%、昇温速度10℃/minの条件下で測定し、25℃での測定値を読み取ることにより求める。
<ダイシングフィルム>
上記ダイシングフィルムとしては、例えば基材4上に粘着剤層3を積層したものが挙げられる。接着フィルム22は、粘着剤層3上に積層される。また図2に示すように、半導体ウェハ貼り付け部分22a(図1参照)にのみ接着フィルム22’を形成した構成であってもよい。
上記ダイシングフィルムとしては、例えば基材4上に粘着剤層3を積層したものが挙げられる。接着フィルム22は、粘着剤層3上に積層される。また図2に示すように、半導体ウェハ貼り付け部分22a(図1参照)にのみ接着フィルム22’を形成した構成であってもよい。
(基材)
上記基材4はダイシング・ダイボンドフィルム10、10’の強度母体となるものである。例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、ランダム共重合ポリプロピレン、ブロック共重合ポリプロピレン、ホモポリプロレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル(ランダム、交互)共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−ヘキセン共重合体、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、全芳香族ポリアミド、ポリフェニルスルフイド、アラミド(紙)、ガラス、ガラスクロス、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、セルロース系樹脂、シリコーン樹脂、金属(箔)、紙等が挙げられる。粘着剤層3が紫外線硬化型である場合、基材4は紫外線に対し透過性を有するものが好ましい。
上記基材4はダイシング・ダイボンドフィルム10、10’の強度母体となるものである。例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、ランダム共重合ポリプロピレン、ブロック共重合ポリプロピレン、ホモポリプロレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル(ランダム、交互)共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−ヘキセン共重合体、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、全芳香族ポリアミド、ポリフェニルスルフイド、アラミド(紙)、ガラス、ガラスクロス、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、セルロース系樹脂、シリコーン樹脂、金属(箔)、紙等が挙げられる。粘着剤層3が紫外線硬化型である場合、基材4は紫外線に対し透過性を有するものが好ましい。
また基材4の材料としては、上記樹脂の架橋体等のポリマーが挙げられる。上記プラスチックフィルムは、無延伸で用いてもよく、必要に応じて一軸又は二軸の延伸処理を施したものを用いてもよい。延伸処理等により熱収縮性を付与した樹脂シートによれば、ダイシング後にその基材4を熱収縮させることにより粘着剤層3と接着フィルム22との接着面積を低下させて、半導体チップの回収の容易化を図ることができる。
基材4の表面は、隣接する層との密着性、保持性等を高めるため、慣用の表面処理、例えば、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の化学的又は物理的処理、下塗剤(例えば、後述する粘着物質)によるコーティング処理を施すことができる。
基材4は、同種又は異種のものを適宜に選択して使用することができ、必要に応じて数種をブレンドしたものを用いることができる。また、基材4には、帯電防止能を付与するため、上記の基材1上に金属、合金、これらの酸化物等からなる厚さが30〜500Å程度の導電性物質の蒸着層を設けることができる。基材4は単層又は2種以上の複層でもよい。
基材4の厚さは、特に制限されず適宜に決定できるが、一般的には5〜200μm程度である。
なお、基材4には、本発明の効果等を損なわない範囲で、各種添加剤(例えば、着色剤、充填剤、可塑剤、老化防止剤、酸化防止剤、界面活性剤、難燃剤等)が含まれていてもよい。
(粘着剤層)
粘着剤層3の形成に用いる粘着剤は、接着フィルム3を剥離可能に制御できるものであれば特に制限されない。例えば、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤等の一般的な感圧性接着剤を用いることができる。上記感圧性接着剤としては、半導体ウェハやガラス等の汚染をきらう電子部品の超純水やアルコール等の有機溶剤による清浄洗浄性などの点から、アクリル系ポリマーをベースポリマーとするアクリル系粘着剤が好ましい。
粘着剤層3の形成に用いる粘着剤は、接着フィルム3を剥離可能に制御できるものであれば特に制限されない。例えば、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤等の一般的な感圧性接着剤を用いることができる。上記感圧性接着剤としては、半導体ウェハやガラス等の汚染をきらう電子部品の超純水やアルコール等の有機溶剤による清浄洗浄性などの点から、アクリル系ポリマーをベースポリマーとするアクリル系粘着剤が好ましい。
上記アクリル系ポリマーとしては、アクリル酸エステルを主モノマー成分として用いたものが挙げられる。上記アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル(例えば、メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、イソプロピルエステル、ブチルエステル、イソブチルエステル、s−ブチルエステル、t−ブチルエステル、ペンチルエステル、イソペンチルエステル、ヘキシルエステル、ヘプチルエステル、オクチルエステル、2−エチルヘキシルエステル、イソオクチルエステル、ノニルエステル、デシルエステル、イソデシルエステル、ウンデシルエステル、ドデシルエステル、トリデシルエステル、テトラデシルエステル、ヘキサデシルエステル、オクタデシルエステル、エイコシルエステル等のアルキル基の炭素数1〜30、特に炭素数4〜18の直鎖状又は分岐鎖状のアルキルエステル等)及び(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステル(例えば、シクロペンチルエステル、シクロヘキシルエステル等)の1種又は2種以上を単量体成分として用いたアクリル系ポリマー等が挙げられる。なお、(メタ)アクリル酸エステルとはアクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルをいい、本発明の(メタ)とは全て同様の意味である。
上記アクリル系ポリマーは、凝集力、耐熱性などの改質を目的として、必要に応じ、上記(メタ)アクリル酸アルキルエステル又はシクロアルキルエステルと共重合可能な他のモノマー成分に対応する単位を含んでいてもよい。このようなモノマー成分として、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、カルボキシエチル(メタ)アクリレート、カルボキシペンチル(メタ)アクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸などのカルボキシル基含有モノマー;無水マレイン酸、無水イタコン酸などの酸無水物モノマー;(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸6−ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸8−ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸10−ヒドロキシデシル、(メタ)アクリル酸12−ヒドロキシラウリル、(4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル)メチル(メタ)アクリレートなどのヒドロキシル基含有モノマー;スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アクリルアミドプロパンスルホン酸、スルホプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルオキシナフタレンスルホン酸などのスルホン酸基含有モノマー;2−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェートなどのリン酸基含有モノマー;アクリルアミド、アクリロニトリルなどがあげられる。これら共重合可能なモノマー成分は、1種又は2種以上使用できる。これら共重合可能なモノマーの使用量は、全モノマー成分の40重量%以下が好ましい。
さらに、上記アクリル系ポリマーは、架橋させるため、多官能性モノマーなども、必要に応じて共重合用モノマー成分として含むことができる。このような多官能性モノマーとして、例えば、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレートなどがあげられる。これらの多官能性モノマーも1種又は2種以上用いることができる。多官能性モノマーの使用量は、粘着特性等の点から、全モノマー成分の30重量%以下が好ましい。
上記アクリル系ポリマーは、単一モノマー又は2種以上のモノマー混合物を重合に付すことにより得られる。重合は、溶液重合、乳化重合、塊状重合、懸濁重合等の何れの方式で行うこともできる。清浄な被着体への汚染防止等の点から、低分子量物質の含有量が小さいのが好ましい。この点から、アクリル系ポリマーの数平均分子量は、好ましくは30万以上、さらに好ましくは40万〜300万程度である。
また、上記粘着剤には、ベースポリマーであるアクリル系ポリマー等の数平均分子量を高めるため、外部架橋剤を適宜に採用することもできる。外部架橋方法の具体的手段としては、ポリイソシアネート化合物、エポキシ化合物、アジリジン化合物、メラミン系架橋剤などのいわゆる架橋剤を添加し反応させる方法があげられる。外部架橋剤を使用する場合、その使用量は、架橋すべきベースポリマーとのバランスにより、さらには、粘着剤としての使用用途によって適宜決定される。一般的には、上記ベースポリマー100重量部に対して、10重量部程度以下、さらには0.1〜10重量部配合するのが好ましい。さらに、粘着剤には、必要により、上記成分のほかに、従来公知の各種の粘着付与剤、老化防止剤などの添加剤を用いてもよい。
粘着剤層3は放射線硬化型粘着剤により形成することができる。放射線硬化型粘着剤は、紫外線等の放射線の照射により架橋度を増大させてその粘着力を容易に低下させることができる。例えば、図2に示す粘着剤層3の部分3aのみに放射線照射することにより、部分3bとの粘着力の差を設けることができる。
また、接着フィルム22’に合わせて、放射線硬化型粘着剤層3を硬化させることにより、粘着力が著しく低下した部分3aを容易に形成できる。硬化し、粘着力の低下した部分3aに接着フィルム22’が貼り付けられているため、部分3aと接着フィルム22’との界面は、ピックアップ時に容易に剥がれる性質を有する。一方、放射線を照射していない部分は十分な粘着力を有しており、部分3bを形成する。
上述の通り、図1に示すダイシング・ダイボンドフィルム10の粘着剤層3において、未硬化の放射線硬化型粘着剤により形成されている上記部分3bは接着フィルム22と粘着し、ダイシングする際の保持力を確保できる。このように放射線硬化型粘着剤は、半導体チップを基板等の被着体に固定するための接着フィルム22を、接着・剥離のバランスよく支持することができる。図2に示すダイシング・ダイボンドフィルム10’の粘着剤層3においては、上記部分3bがウェハリングを固定することができる。
放射線硬化型粘着剤は、炭素−炭素二重結合等の放射線硬化性の官能基を有し、かつ粘着性を示すものを特に制限なく使用することができる。放射線硬化型粘着剤としては、例えば、上記アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤等の一般的な感圧性粘着剤に、放射線硬化性のモノマー成分やオリゴマー成分を配合した添加型の放射線硬化性粘着剤を例示できる。
配合する放射線硬化性のモノマー成分としては、例えば、ウレタンオリゴマー、ウレタン(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリストールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリストールモノヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレートなどがあげられる。また放射線硬化性のオリゴマー成分はウレタン系、ポリエーテル系、ポリエステル系、ポリカーボネート系、ポリブタジエン系など種々のオリゴマーがあげられ、その重量平均分子量が100〜30000程度の範囲のものが適当である。放射線硬化性のモノマー成分やオリゴマー成分の配合量は、上記粘着剤層の種類に応じて、粘着剤層の粘着力を低下できる量を、適宜に決定することができる。一般的には、粘着剤を構成するアクリル系ポリマー等のベースポリマー100重量部に対して、例えば5〜500重量部、好ましくは40〜150重量部程度である。
また、放射線硬化型粘着剤としては、上記説明した添加型の放射線硬化性粘着剤のほかに、ベースポリマーとして、炭素−炭素二重結合をポリマー側鎖または主鎖中もしくは主鎖末端に有するものを用いた内在型の放射線硬化性粘着剤があげられる。内在型の放射線硬化性粘着剤は、低分子成分であるオリゴマー成分等を含有する必要がなく、または多くは含まないため、経時的にオリゴマー成分等が粘着剤在中を移動することなく、安定した層構造の粘着剤層を形成することができるため好ましい。
上記炭素−炭素二重結合を有するベースポリマーは、炭素−炭素二重結合を有し、かつ粘着性を有するものを特に制限なく使用できる。このようなベースポリマーとしては、アクリル系ポリマーを基本骨格とするものが好ましい。アクリル系ポリマーの基本骨格としては、上記例示したアクリル系ポリマーがあげられる。
上記アクリル系ポリマーへの炭素−炭素二重結合の導入法は特に制限されず、様々な方法を採用できるが、炭素−炭素二重結合はポリマー側鎖に導入するのが分子設計が容易である。例えば、予め、アクリル系ポリマーに官能基を有するモノマーを共重合した後、この官能基と反応しうる官能基および炭素−炭素二重結合を有する化合物を、炭素−炭素二重結合の放射線硬化性を維持したまま縮合または付加反応させる方法があげられる。
これら官能基の組合せの例としては、カルボン酸基とエポキシ基、カルボン酸基とアジリジル基、ヒドロキシル基とイソシアネート基などがあげられる。これら官能基の組合せのなかでも反応追跡の容易さから、ヒドロキシル基とイソシアネート基との組合せが好適である。また、これら官能基の組み合わせにより、上記炭素−炭素二重結合を有するアクリル系ポリマーを生成するような組合せであれば、官能基はアクリル系ポリマーと上記化合物のいずれの側にあってもよいが、上記の好ましい組み合わせでは、アクリル系ポリマーがヒドロキシル基を有し、上記化合物がイソシアネート基を有する場合が好適である。この場合、炭素−炭素二重結合を有するイソシアネート化合物としては、例えば、メタクリロイルイソシアネート、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート、m−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネートなどがあげられる。また、アクリル系ポリマーとしては、上記例示のヒドロキシ基含有モノマーや2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、ジエチレングルコールモノビニルエーテルのエーテル系化合物などを共重合したものが用いられる。
上記内在型の放射線硬化性粘着剤は、上記炭素−炭素二重結合を有するベースポリマー(特にアクリル系ポリマー)を単独で使用することができるが、特性を悪化させない程度に上記放射線硬化性のモノマー成分やオリゴマー成分を配合することもできる。放射線硬化性のオリゴマー成分等は、通常ベースポリマー100重量部に対して30重量部の範囲内であり、好ましくは0〜10重量部の範囲である。
上記放射線硬化型粘着剤には、紫外線等により硬化させる場合には光重合開始剤を含有させることが好ましい。光重合開始剤としては、例えば、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、α−ヒドロキシ−α,α´−ジメチルアセトフェノン、2−メチル−2−ヒドロキシプロピオフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンなどのα−ケトール系化合物;メトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフエノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)−フェニル]−2−モルホリノプロパン−1などのアセトフェノン系化合物;ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、アニソインメチルエーテルなどのベンゾインエーテル系化合物;ベンジルジメチルケタールなどのケタール系化合物;2−ナフタレンスルホニルクロリドなどの芳香族スルホニルクロリド系化合物;1−フェニル−1,2―プロパンジオン−2−(O−エトキシカルボニル)オキシムなどの光活性オキシム系化合物;ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、3,3′−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノンなどのベンゾフェノン系化合物;チオキサンソン、2−クロロチオキサンソン、2−メチルチオキサンソン、2,4−ジメチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、2,4−ジクロロチオキサンソン、2,4−ジエチルチオキサンソン、2,4−ジイソプロピルチオキサンソンなどのチオキサンソン系化合物;カンファーキノン;ハロゲン化ケトン;アシルホスフィノキシド;アシルホスフォナートなどがあげられる。光重合開始剤の配合量は、粘着剤を構成するアクリル系ポリマー等のベースポリマー100重量部に対して、例えば0.05〜20重量部程度である。
粘着剤層3を放射線硬化型粘着剤により形成する場合には、部分3aの粘着力<部分3bの粘着力、となるように粘着剤層3の一部を放射線照射するのが好ましい。図2のダイシング・ダイボンドフィルムでは、例えば、被着体としてSUS304板(#2000研磨)に対する関係で、部分3aの粘着力<部分3bの粘着力、となるようにする。
上記粘着剤層3に上記部分3aを形成する方法としては、基材4に放射線硬化型の粘着剤層3を形成した後、上記部分3aに部分的に放射線を照射し硬化させる方法が挙げられる。部分的な放射線照射は、半導体ウェハ貼り付け部分22aに対応する粘着剤層3の部分3a以外の部分3b等に対応するパターンを形成したフォトマスクを介して行うことができる。また、スポット的に紫外線を照射し硬化させる方法等が挙げられる。放射線硬化型の粘着剤層3の形成は、セパレータ上に設けたものを基材4上に転写することにより行うことができる。部分的な放射線硬化はセパレータ上に設けた放射線硬化型の粘着剤層3に行うこともできる。
また、粘着剤層3を放射線硬化型粘着剤により形成する場合には、基材4の少なくとも片面の、半導体ウェハ貼り付け部分22aに対応する部分3a以外の部分の全部又は一部が遮光されたものを用い、これに放射線硬化型の粘着剤層3を形成した後に放射線照射して、半導体ウェハ貼り付け部分22aに対応する部分3aを硬化させ、粘着力を低下させた上記部分3aを形成することができる。遮光材料としては、支持フィルム上でフォトマスクになりえるものを印刷や蒸着等で作成することができる。かかる製造方法によれば、効率よく本発明のダイシング・ダイボンドフィルム10を製造可能である。
なお、放射線照射の際に、酸素による硬化阻害が起こる場合は、放射線硬化型の粘着剤層3の表面よりなんらかの方法で酸素(空気)を遮断するのが望ましい。例えば、上記粘着剤層3の表面をセパレータで被覆する方法や、窒素ガス雰囲気中で紫外線等の放射線の照射を行う方法等が挙げられる。
粘着剤層3の厚さは、特に限定されないが、チップ切断面の欠け防止や接着層の固定保持の両立性等の観点から1〜50μm程度であるのが好ましい。好ましくは2〜30μm、さらには好ましくは5〜25μmである。
なお、粘着剤層3には、本発明の効果等を損なわない範囲で、各種添加剤(例えば、着色剤、増粘剤、増量剤、充填剤、粘着付与剤、可塑剤、老化防止剤、酸化防止剤、界面活性剤、架橋剤等)が含まれていてもよい。
(接着フィルムの製造方法)
本実施形態に係る接着フィルムは、例えば、次の通りにして作製される。まず、接着フィルム形成用の接着剤組成物を調製方法する。調製方法としては特に限定されず、例えば、接着フィルムの項で説明した熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、他の添加剤等を容器に投入して、有機溶媒に溶解させ、均一になるように攪拌することによって接着剤組成物溶液として得ることができる。
本実施形態に係る接着フィルムは、例えば、次の通りにして作製される。まず、接着フィルム形成用の接着剤組成物を調製方法する。調製方法としては特に限定されず、例えば、接着フィルムの項で説明した熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、他の添加剤等を容器に投入して、有機溶媒に溶解させ、均一になるように攪拌することによって接着剤組成物溶液として得ることができる。
上記有機溶媒としては、接着フィルムを構成する成分を均一に溶解、混練又は分散できるものであれば制限はなく、従来公知のものを使用することができる。このような溶媒としては、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、トルエン、キシレン等が挙げられる。乾燥速度が速く、安価で入手できる点でメチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどを使用することが好ましい。
上記のようにして調製した接着剤組成物溶液をセパレータ上に所定厚みとなるように塗布して塗布膜を形成した後、該塗布膜を所定条件下で乾燥させる。セパレータとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン、ポリプロピレンや、フッ素系剥離剤、長鎖アルキルアクリレート系剥離剤等の剥離剤により表面コートされたプラスチックフィルムや紙等が使用可能である。また、塗布方法としては特に限定されず、例えば、ロール塗工、スクリーン塗工、グラビア塗工等が挙げられる。また、乾燥条件としては、例えば乾燥温度70〜160℃、乾燥時間1〜5分間の範囲内で行われる。これにより、本実施形態に係る接着フィルムが得られる。
(ダイシング・ダイボンドフィルムの製造方法)
ダイシング・ダイボンドフィルム10、10’は、例えばダイシングフィルム及び接着フィルムを別々に作製しておき、最後にこれらを貼り合わせることにより作成することができる。具体的には、以下のような手順に従って作製することができる。
ダイシング・ダイボンドフィルム10、10’は、例えばダイシングフィルム及び接着フィルムを別々に作製しておき、最後にこれらを貼り合わせることにより作成することができる。具体的には、以下のような手順に従って作製することができる。
まず、基材4は、従来公知の製膜方法により製膜することができる。当該製膜方法としては、例えばカレンダー製膜法、有機溶媒中でのキャスティング法、密閉系でのインフレーション押出法、Tダイ押出法、共押出し法、ドライラミネート法等が例示できる。
次に、粘着剤層形成用の粘着剤組成物を調製する。粘着剤組成物には、粘着剤層の項で説明したような樹脂や添加物等が配合されている。調製した粘着剤組成物を基材4上に塗布して塗布膜を形成した後、該塗布膜を所定条件下で乾燥させ(必要に応じて加熱架橋させて)、粘着剤層3を形成する。塗布方法としては特に限定されず、例えば、ロール塗工、スクリーン塗工、グラビア塗工等が挙げられる。また、乾燥条件としては、例えば乾燥温度80〜150℃、乾燥時間0.5〜5分間の範囲内で行われる。また、セパレータ上に粘着剤組成物を塗布して塗布膜を形成した後、上記乾燥条件で塗布膜を乾燥させて粘着剤層3を形成してもよい。その後、基材4上に粘着剤層3をセパレータと共に貼り合わせる。これにより、基材4及び粘着剤層3を備えるダイシングフィルムが作製される。
続いて、ダイシングフィルムからセパレータを剥離し、接着フィルムと粘着剤層とが貼り合わせ面となる様にして両者を貼り合わせる。貼り合わせは、例えば圧着により行うことができる。このとき、ラミネート温度は特に限定されず、例えば30〜50℃が好ましく、35〜45℃がより好ましい。また、線圧は特に限定されず、例えば0.1〜20kgf/cmが好ましく、1〜10kgf/cmがより好ましい。次に、接着フィルム上のセパレータを剥離し、本実施の形態に係るダイシング・ダイボンドフィルムが得られる。
<半導体装置の製造方法>
本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、上述の包埋用の接着フィルムを備えるダイシング・ダイボンドフィルムを準備するとともに、第1固定工程及び第1ワイヤーボンディング工程を経て、少なくとも1つの第1半導体素子が実装(固定)された被着体を予め準備しておき(被着体準備工程)、この第1半導体素子を、ダイシング及びピックアップを経た接着フィルムにより、前記第1半導体素子を包埋しながら前記第1半導体素子とは異なる第2半導体素子を前記被着体に固定する。図3A〜3F及び図3H〜3Iは、それぞれ本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。図3Gは、図3Fに示す第1半導体素子及び第2半導体素子の一部透視平面図である。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、上述の包埋用の接着フィルムを備えるダイシング・ダイボンドフィルムを準備するとともに、第1固定工程及び第1ワイヤーボンディング工程を経て、少なくとも1つの第1半導体素子が実装(固定)された被着体を予め準備しておき(被着体準備工程)、この第1半導体素子を、ダイシング及びピックアップを経た接着フィルムにより、前記第1半導体素子を包埋しながら前記第1半導体素子とは異なる第2半導体素子を前記被着体に固定する。図3A〜3F及び図3H〜3Iは、それぞれ本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。図3Gは、図3Fに示す第1半導体素子及び第2半導体素子の一部透視平面図である。
(第1固定工程)
図3Aに示すように、第1固定工程では、少なくとも1つの第1半導体素子11を被着体1上に固定する。第1半導体素子11は第1接着フィルム21を介して被着体1に固定されている。図3A中では第1半導体素子11は、1つのみ示されているものの、目的とする半導体装置の仕様に応じて2つ、3つ、4つ又は5つ以上の複数の第1半導体素子11を被着体1に固定してもよい。
図3Aに示すように、第1固定工程では、少なくとも1つの第1半導体素子11を被着体1上に固定する。第1半導体素子11は第1接着フィルム21を介して被着体1に固定されている。図3A中では第1半導体素子11は、1つのみ示されているものの、目的とする半導体装置の仕様に応じて2つ、3つ、4つ又は5つ以上の複数の第1半導体素子11を被着体1に固定してもよい。
(第1半導体素子)
第1半導体素子11としては、例えば半導体素子の一種であるコントローラやメモリチップやロジックチップを好適に用いることができる。コントローラは積層されている各半導体素子の作動を制御することから、一般的に多数のワイヤーが接続される。半導体パッケージの通信速度はワイヤー長の影響を受けるところ、本実施形態では第1半導体素子11が被着体1に固定され最下段に位置するので、ワイヤー長を短縮することができ、これにより半導体素子の積層数を増加させても半導体パッケージ(半導体装置)の通信速度の低下を抑制することができる。
第1半導体素子11としては、例えば半導体素子の一種であるコントローラやメモリチップやロジックチップを好適に用いることができる。コントローラは積層されている各半導体素子の作動を制御することから、一般的に多数のワイヤーが接続される。半導体パッケージの通信速度はワイヤー長の影響を受けるところ、本実施形態では第1半導体素子11が被着体1に固定され最下段に位置するので、ワイヤー長を短縮することができ、これにより半導体素子の積層数を増加させても半導体パッケージ(半導体装置)の通信速度の低下を抑制することができる。
第1半導体素子11の厚さは特に限定されないものの、通常100μm以下の場合が多い。また、近年の半導体パッケージの薄型化に伴い75μm以下、さらには50μm以下の第1半導体素子11も用いられつつある。
(被着体)
被着体1としては、基板やリードフレーム、他の半導体素子等が挙げられる。基板としては、プリント配線基板等の従来公知の基板を使用することができる。また、前記リードフレームとしては、Cuリードフレーム、42Alloyリードフレーム等の金属リードフレームやガラスエポキシ、BT(ビスマレイミド−トリアジン)、ポリイミド等からなる有機基板を使用することができる。しかし、本実施形態はこれに限定されるものではなく、半導体素子をマウントし、半導体素子と電気的に接続して使用可能な回路基板も含まれる。
被着体1としては、基板やリードフレーム、他の半導体素子等が挙げられる。基板としては、プリント配線基板等の従来公知の基板を使用することができる。また、前記リードフレームとしては、Cuリードフレーム、42Alloyリードフレーム等の金属リードフレームやガラスエポキシ、BT(ビスマレイミド−トリアジン)、ポリイミド等からなる有機基板を使用することができる。しかし、本実施形態はこれに限定されるものではなく、半導体素子をマウントし、半導体素子と電気的に接続して使用可能な回路基板も含まれる。
(第1接着フィルム)
第1接着フィルム21としては、前記包埋用接着フィルムを用いてもよく、従来公知の半導体素子固定用の接着フィルムを用いてもよい。ただし、包埋用接着フィルムを用いる場合、第1接着フィルム21は半導体素子を包埋する必要がないので、厚さを5μmから60μm程度に薄くして用いればよい。
第1接着フィルム21としては、前記包埋用接着フィルムを用いてもよく、従来公知の半導体素子固定用の接着フィルムを用いてもよい。ただし、包埋用接着フィルムを用いる場合、第1接着フィルム21は半導体素子を包埋する必要がないので、厚さを5μmから60μm程度に薄くして用いればよい。
(固定方法)
図3Aに示すように、第1半導体素子11を、第1接着フィルム21を介して被着体1にダイボンドする。第1半導体素子11を被着体1上に固定する方法としては、例えば被着体1上に第1接着フィルム21を積層した後、この第1接着フィルム21上に、ワイヤーボンド面が上側となるようにして第1半導体素子11を積層する方法が挙げられる。また、予め第1接着フィルム21が貼り付けられた第1半導体素子11を被着体1上に配置して積層してもよい。
図3Aに示すように、第1半導体素子11を、第1接着フィルム21を介して被着体1にダイボンドする。第1半導体素子11を被着体1上に固定する方法としては、例えば被着体1上に第1接着フィルム21を積層した後、この第1接着フィルム21上に、ワイヤーボンド面が上側となるようにして第1半導体素子11を積層する方法が挙げられる。また、予め第1接着フィルム21が貼り付けられた第1半導体素子11を被着体1上に配置して積層してもよい。
第1接着フィルム21は半硬化状態であるので、第1接着フィルム21の被着体1上への載置後、所定条件下での熱処理を行うことにより、第1接着フィルム21を熱硬化させて第1半導体素子11を被着体1上に固定させる。熱処理を行う際の温度は、100〜200℃で行うのが好ましく、120℃〜180℃の範囲内で行うのがより好ましい。また、熱処理時間は0.25〜10時間で行うことが好ましく、0.5〜8時間で行うことがより好ましい。
(第1ワイヤーボンディング工程)
第1ワイヤーボンディング工程は、被着体1の端子部(例えばインナーリード)の先端と第1半導体素子11上の電極パッド(図示せず)とをボンディングワイヤー31で電気的に接続する工程である(図3B参照)。ボンディングワイヤー31としては、例えば金線、アルミニウム線又は銅線等が用いられる。ワイヤーボンディングを行う際の温度は、80〜250℃、好ましくは80〜220℃の範囲内で行われる。また、その加熱時間は数秒〜数分間行われる。結線は、前記温度範囲内となるように加熱された状態で、超音波による振動エネルギーと印加加圧による圧着工ネルギーの併用により行われる。
第1ワイヤーボンディング工程は、被着体1の端子部(例えばインナーリード)の先端と第1半導体素子11上の電極パッド(図示せず)とをボンディングワイヤー31で電気的に接続する工程である(図3B参照)。ボンディングワイヤー31としては、例えば金線、アルミニウム線又は銅線等が用いられる。ワイヤーボンディングを行う際の温度は、80〜250℃、好ましくは80〜220℃の範囲内で行われる。また、その加熱時間は数秒〜数分間行われる。結線は、前記温度範囲内となるように加熱された状態で、超音波による振動エネルギーと印加加圧による圧着工ネルギーの併用により行われる。
(ウェハ貼合せ工程)
別途、図3Cに示すように、ダイシング・ダイボンドフィルム10における包埋用接着フィルム22上に半導体ウェハ2を圧着し、これを接着保持させて固定する(貼合せ工程)。本工程は、圧着ロール等の押圧手段により押圧しながら行う。
別途、図3Cに示すように、ダイシング・ダイボンドフィルム10における包埋用接着フィルム22上に半導体ウェハ2を圧着し、これを接着保持させて固定する(貼合せ工程)。本工程は、圧着ロール等の押圧手段により押圧しながら行う。
(ダイシング工程)
次に、図3Dに示すように、半導体ウェハ2のダイシングを行う。これにより、半導体ウェハ2を所定のサイズに切断して個片化し、半導体チップ12を製造する(ダイシング工程)。ダイシングは、例えば半導体ウェハ2の回路面側から常法に従い行われる。また、本工程では、例えばダイシングフィルム5まで切込みを行なうフルカットと呼ばれる切断方式等を採用できる。本工程で用いるダイシング装置としては特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。また、半導体ウェハは、ダイシング・ダイボンドフィルム10により接着固定されているので、チップ欠けやチップ飛びを抑制できると共に、半導体ウェハ2の破損も抑制できる。また、包埋用接着フィルム22を用いているので、ダイシング後の再接着を防止することができ、次のピックアップ工程を良好に行うことができる。
次に、図3Dに示すように、半導体ウェハ2のダイシングを行う。これにより、半導体ウェハ2を所定のサイズに切断して個片化し、半導体チップ12を製造する(ダイシング工程)。ダイシングは、例えば半導体ウェハ2の回路面側から常法に従い行われる。また、本工程では、例えばダイシングフィルム5まで切込みを行なうフルカットと呼ばれる切断方式等を採用できる。本工程で用いるダイシング装置としては特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。また、半導体ウェハは、ダイシング・ダイボンドフィルム10により接着固定されているので、チップ欠けやチップ飛びを抑制できると共に、半導体ウェハ2の破損も抑制できる。また、包埋用接着フィルム22を用いているので、ダイシング後の再接着を防止することができ、次のピックアップ工程を良好に行うことができる。
(ピックアップ工程)
図3Eに示すように、ダイシング・ダイボンドフィルム10に接着固定された半導体チップ12を剥離するために、包埋用接着フィルム22とともに半導体チップ12のピックアップを行う(ピックアップ工程)。ピックアップの方法としては特に限定されず、従来公知の種々の方法を採用できる。例えば、個々の半導体チップ12を基材4側からニードルによって突き上げ、突き上げられた半導体チップ12をピックアップ装置によってピックアップする方法等が挙げられる。
図3Eに示すように、ダイシング・ダイボンドフィルム10に接着固定された半導体チップ12を剥離するために、包埋用接着フィルム22とともに半導体チップ12のピックアップを行う(ピックアップ工程)。ピックアップの方法としては特に限定されず、従来公知の種々の方法を採用できる。例えば、個々の半導体チップ12を基材4側からニードルによって突き上げ、突き上げられた半導体チップ12をピックアップ装置によってピックアップする方法等が挙げられる。
ここでピックアップは、粘着剤層3が紫外線硬化型の場合、該粘着剤層3に紫外線を照射した後に行う。これにより、粘着剤層3の接着フィルム22に対する粘着力が低下し、半導体チップ12の剥離が容易になる。その結果、半導体チップを損傷させることなくピックアップが可能となる。紫外線照射の際の照射強度、照射時間等の条件は特に限定されず、適宜必要に応じて設定すればよい。また、紫外線照射に使用する光源としては、高圧水銀灯、マイクロ波励起型ランプ、ケミカルランプ等を使用することができる。
(第2固定工程)
第2固定工程では、第2半導体素子12とともにピックアップした包埋用接着フィルム22を介して、別途被着体1上に固定しておいた第1半導体素子11を包埋しながら前記第1半導体素子11とは異なる第2半導体素子12を前記被着体1に固定する(図3F参照)。
第2固定工程では、第2半導体素子12とともにピックアップした包埋用接着フィルム22を介して、別途被着体1上に固定しておいた第1半導体素子11を包埋しながら前記第1半導体素子11とは異なる第2半導体素子12を前記被着体1に固定する(図3F参照)。
第1半導体素子11の平面視での面積は、第2半導体素子12の平面視での面積の40%以下であればよいものの(図3G参照)、30%以下が好ましく、20%以下がより好ましい。このように、第1半導体素子11の平面視での面積の第2半導体素子12の平面視での面積に対する比率を上記範囲とすることで、第1半導体素子11の外形状が、接着フィルム22と被着体1との密着性及び第1半導体素子11の包埋性に及ぼす影響を最小限とすることができ、接着フィルム22と被着体1との間、あるいは接着フィルム22と第1半導体素子11との間におけるボイドの発生を抑制して高信頼性の半導体装置を製造することができる。また、第1半導体素子11の包埋の際には第1半導体素子11の容積の分だけ接着フィルム22が押し出され、第2半導体素子12からはみ出す場合があるものの、第1半導体素子11のサイズを所定範囲としているので、そのようなはみ出しを最小限に抑制することができる。なお、第1半導体素子のサイズ比の下限は小さいほど好ましいものの、第1半導体素子の機能性の点から1%以上という範囲であってもよい。ただし、技術の進展により下限のさらなる低下も期待される。
包埋用接着フィルム22は、前記第1半導体素子11の厚さT1より厚い厚さTを有している。本実施形態では、前記被着体1と前記第1半導体素子11との電気的接続がワイヤーボンディング接続により達成されることから、前記厚さTと前記厚さT1との差を40μm以上260μm以下が好ましい。前記厚さTと前記厚さT1との差の下限は40μm以上が好ましいものの、50μm以上がより好ましく、60μm以上がさらに好ましい。また、前記厚さTと前記厚さT1との差の上限は260μm以下が好ましいものの、200μm以下がより好ましく、150μm以下がさらに好ましい。これにより、半導体装置全体の薄型化を図りながらも、第1半導体素子11と第2半導体素子12との接触を防止しつつ第1半導体素子11全体を包埋用接着フィルム22の内部に包埋することができ、コントローラとしての第1半導体素子11の被着体1上への固定(すなわちワイヤー長が最短となる最下段での固定)を可能にする。
包埋用接着フィルム22の厚さTは第1半導体素子11を包埋可能なように第1半導体素子11の厚さT1及びワイヤー突出量を考慮して適宜設定すればよいが、その下限は80μm以上が好ましく、100μm以上がより好ましく、120μm以上がさらに好ましい。一方、厚さTの上限は300μm以下が好ましく、200μm以下がより好ましく、150μm以下がさらに好ましい。このように接着フィルムを比較的厚くすることにより、一般的なコントローラの厚さをほぼカバーすることができ、第1半導体素子11の包埋用接着フィルム22への包埋を容易に行うことができる。
(第2半導体素子)
第2半導体素子12としては特に限定されず、例えばコントローラとしての第1半導体素子11の作動制御を受けるメモリチップを用いることができる。
第2半導体素子12としては特に限定されず、例えばコントローラとしての第1半導体素子11の作動制御を受けるメモリチップを用いることができる。
(固定方法)
第2半導体素子12を被着体1上に固定する方法としては、第1固定工程と同様に、例えば被着体1上に包埋用接着フィルム22を積層した後、この包埋用接着フィルム22上に、ワイヤーボンド面が上側となるようにして第2半導体素子12を積層する方法が挙げられる。また、予め包埋用接着フィルム22が貼り付けられた第2半導体素子12を被着体1に配置して積層してもよい。
第2半導体素子12を被着体1上に固定する方法としては、第1固定工程と同様に、例えば被着体1上に包埋用接着フィルム22を積層した後、この包埋用接着フィルム22上に、ワイヤーボンド面が上側となるようにして第2半導体素子12を積層する方法が挙げられる。また、予め包埋用接着フィルム22が貼り付けられた第2半導体素子12を被着体1に配置して積層してもよい。
第1半導体素子11の包埋用接着フィルム22への進入及び包埋を容易にするために、ダイボンド時には包埋用接着フィルム22に対する加熱処理を行うことが好ましい。加熱温度としては包埋用接着フィルム22が軟化し、かつ完全に熱硬化しない温度であればよく、80℃以上150℃以下が好ましく、100℃以上130℃以下がより好ましい。こ
ことができる。
ことができる。
包埋用接着フィルム22は半硬化状態であるので、包埋用接着フィルム22の被着体1上への載置後、所定条件下での熱処理を行うことにより、包埋用接着フィルム22を熱硬化させて第2半導体素子12を被着体1上に固定させる。熱処理を行う際の温度は、100〜200℃で行うのが好ましく、120℃〜180℃の範囲内で行うのがより好ましい。また、熱処理時間は0.25〜10時間で行うことが好ましく、0.5〜8時間で行うことがより好ましい。
このとき、熱硬化後の包埋用接着フィルム22の被着体1に対する剪断接着力は、25〜250℃において0.1MPa以上であることが好ましく、0.2〜10MPaであることがより好ましい。包埋用接着フィルム22の剪断接着力を0.1MPa以上とすると、第2半導体素子12に対するワイヤーボンディング工程における超音波振動や加熱により、包埋用接着フィルム22と第2半導体素子12又は被着体1との接着面でのずり変形の発生を抑制できる。すなわち、ワイヤーボンディングの際の超音波振動により第2半導体素子12が動くのを抑制し、これによりワイヤーボンディングの成功率が低下するのを防止することができる。
この後、第1ワイヤーボンディング工程と同様に、第2半導体素子と被着体とをボンディングワイヤーより電気的に接続する工程を好適に設けることができる。
(第3固定工程)
第3固定工程では、前記第2半導体素子12上に該第2半導体素子と同種又は異種の第3半導体素子13を固定する(図3H参照)。第3半導体素子13は第3接着フィルム23を介して第2半導体素子12に固定されている。
第3固定工程では、前記第2半導体素子12上に該第2半導体素子と同種又は異種の第3半導体素子13を固定する(図3H参照)。第3半導体素子13は第3接着フィルム23を介して第2半導体素子12に固定されている。
(第3半導体素子)
第3半導体素子13は、第2半導体素子12と同種のメモリチップや第2半導体素子12と異種のメモリチップであってもよい。第3半導体素子13の厚さも目的とする半導体装置の仕様に応じて適宜設定することができる。
第3半導体素子13は、第2半導体素子12と同種のメモリチップや第2半導体素子12と異種のメモリチップであってもよい。第3半導体素子13の厚さも目的とする半導体装置の仕様に応じて適宜設定することができる。
(第3接着フィルム)
第3接着フィルム23としては、第1固定工程における第1接着フィルム21と同様のものを好適に用いることができる。第3接着フィルム23として包埋用接着フィルム22を用いる場合は、他の半導体素子の包埋が不要であるので、厚さを5μmから60μm程度に薄くして用いればよい。
第3接着フィルム23としては、第1固定工程における第1接着フィルム21と同様のものを好適に用いることができる。第3接着フィルム23として包埋用接着フィルム22を用いる場合は、他の半導体素子の包埋が不要であるので、厚さを5μmから60μm程度に薄くして用いればよい。
(固定方法)
図3Hに示すように、第3半導体素子13を、第3接着フィルム23を介して第2半導体素子12にダイボンドする。第3半導体素子13を第2半導体素子12上に固定する方法としては、例えば第2半導体素子12上に第3接着フィルム23を積層した後、この第3接着フィルム23上に、ワイヤーボンド面が上側となるようにして第3半導体素子13を積層する方法が挙げられる。また、予め第3接着フィルム23が貼り付けられた第3半導体素子13を第2半導体素子12上に配置して積層してもよい。ただし、後述する第2半導体素子12と第3半導体素子13との間でのワイヤーボンディングのために、第2半導体素子12のワイヤーボンド面(上面)の電極パッドを避けるように第3半導体素子13を第2半導体素子12に対してずらして固定することがある。この場合、第3接着フィルム23を先に第2半導体素子12の上面に貼り付けておくと、第3接着フィルム23の第2半導体素子12の上面からはみ出た部分(いわゆるオーバーハング部)が折れ曲がって第2半導体素子12の側面や包埋用接着フィルム22の側面に付着し、予期せぬ不具合が生じるおそれがある。従って、第3固定工程では、予め第3接着フィルム23を第3半導体素子13に貼り付けておき、これを第2半導体素子12上に配置して積層することが好ましい。
図3Hに示すように、第3半導体素子13を、第3接着フィルム23を介して第2半導体素子12にダイボンドする。第3半導体素子13を第2半導体素子12上に固定する方法としては、例えば第2半導体素子12上に第3接着フィルム23を積層した後、この第3接着フィルム23上に、ワイヤーボンド面が上側となるようにして第3半導体素子13を積層する方法が挙げられる。また、予め第3接着フィルム23が貼り付けられた第3半導体素子13を第2半導体素子12上に配置して積層してもよい。ただし、後述する第2半導体素子12と第3半導体素子13との間でのワイヤーボンディングのために、第2半導体素子12のワイヤーボンド面(上面)の電極パッドを避けるように第3半導体素子13を第2半導体素子12に対してずらして固定することがある。この場合、第3接着フィルム23を先に第2半導体素子12の上面に貼り付けておくと、第3接着フィルム23の第2半導体素子12の上面からはみ出た部分(いわゆるオーバーハング部)が折れ曲がって第2半導体素子12の側面や包埋用接着フィルム22の側面に付着し、予期せぬ不具合が生じるおそれがある。従って、第3固定工程では、予め第3接着フィルム23を第3半導体素子13に貼り付けておき、これを第2半導体素子12上に配置して積層することが好ましい。
第3接着フィルム23も半硬化状態であるので、第3接着フィルム23の第2半導体素子12上への載置後、所定条件下での熱処理を行うことにより、第3接着フィルム23を熱硬化させて第3半導体素子13を第2半導体素子12上に固定させる。なお、第3接着フィルム23の弾性率やプロセス効率を考慮して、熱処理を行わずに第3半導体素子13を固定させることもできる。熱処理を行う際の温度は、100〜200℃で行うのが好ましく、120℃〜180℃の範囲内で行うのがより好ましい。また、熱処理時間は0.25〜10時間で行うことが好ましく、0.5〜8時間で行うことがより好ましい。
(第2ワイヤーボンディング工程)
第2ワイヤーボンディング工程は、第2半導体素子12上の電極パッド(図示せず)と第3半導体素子13上の電極パッド(図示せず)をボンディングワイヤー32で電気的に接続する工程である(図3I参照)。ワイヤーの材料やワイヤーボンディング条件は第1ワイヤーボンディング工程と同様のものを好適に採用することができる。
第2ワイヤーボンディング工程は、第2半導体素子12上の電極パッド(図示せず)と第3半導体素子13上の電極パッド(図示せず)をボンディングワイヤー32で電気的に接続する工程である(図3I参照)。ワイヤーの材料やワイヤーボンディング条件は第1ワイヤーボンディング工程と同様のものを好適に採用することができる。
(半導体装置)
以上の工程により、3つの半導体素子が所定の接着フィルムを介して多段積層された半導体装置100を製造することができる。さらに、第3固定工程及び第2ワイヤーボンディング工程と同様の手順を繰り返すことにより、4つ以上の半導体素子が積層された半導体装置を製造することができる。
以上の工程により、3つの半導体素子が所定の接着フィルムを介して多段積層された半導体装置100を製造することができる。さらに、第3固定工程及び第2ワイヤーボンディング工程と同様の手順を繰り返すことにより、4つ以上の半導体素子が積層された半導体装置を製造することができる。
(封止工程)
所望の数の半導体素子を積層した後、半導体装置100全体を樹脂封止する封止工程を行ってもよい。封止工程は、封止樹脂により半導体装置100を封止する工程である(図示せず)。本工程は、被着体1に搭載された半導体素子やボンディングワイヤーを保護するために行われる。本工程は、例えば封止用の樹脂を金型で成型することにより行う。封止樹脂としては、例えばエポキシ系の樹脂を使用する。樹脂封止の際の加熱温度は、通常175℃で60〜90秒間行われるが、本実施形態はこれに限定されず、例えば165〜185℃で数分間キュアすることができる。また本工程に於いては、樹脂封止の際に加圧してもよい。この場合、加圧する圧力は1〜15MPaであることが好ましく、3〜10MPaであることがより好ましい。
所望の数の半導体素子を積層した後、半導体装置100全体を樹脂封止する封止工程を行ってもよい。封止工程は、封止樹脂により半導体装置100を封止する工程である(図示せず)。本工程は、被着体1に搭載された半導体素子やボンディングワイヤーを保護するために行われる。本工程は、例えば封止用の樹脂を金型で成型することにより行う。封止樹脂としては、例えばエポキシ系の樹脂を使用する。樹脂封止の際の加熱温度は、通常175℃で60〜90秒間行われるが、本実施形態はこれに限定されず、例えば165〜185℃で数分間キュアすることができる。また本工程に於いては、樹脂封止の際に加圧してもよい。この場合、加圧する圧力は1〜15MPaであることが好ましく、3〜10MPaであることがより好ましい。
(後硬化工程)
本実施形態においては、封止工程の後に、封止樹脂をアフターキュアする後硬化工程を行ってもよい。本工程においては、前記封止工程で硬化不足の封止樹脂を完全に硬化させる。本工程における加熱温度は、封止樹脂の種類により異なるが、例えば165〜185℃の範囲内であり、加熱時間は0.5〜8時間程度である。封止工程又は後硬化工程を経ることにより半導体パッケージを作製することができる。
本実施形態においては、封止工程の後に、封止樹脂をアフターキュアする後硬化工程を行ってもよい。本工程においては、前記封止工程で硬化不足の封止樹脂を完全に硬化させる。本工程における加熱温度は、封止樹脂の種類により異なるが、例えば165〜185℃の範囲内であり、加熱時間は0.5〜8時間程度である。封止工程又は後硬化工程を経ることにより半導体パッケージを作製することができる。
[第2実施形態]
第1実施形態では、第1半導体素子の被着体への固定を接着フィルムにより行い、両者間の電気的接続をワイヤーボンディングにより図っていたが、第2実施形態では、第1半導体素子に設けられた突起電極を用いたフリップチップ接続により両者間の固定及び電気的接続を図っている。従って、第2実施形態は、第1固定工程における固定様式のみ第1実施形態と異なるので、以下では主にこの相違点について説明する。
第1実施形態では、第1半導体素子の被着体への固定を接着フィルムにより行い、両者間の電気的接続をワイヤーボンディングにより図っていたが、第2実施形態では、第1半導体素子に設けられた突起電極を用いたフリップチップ接続により両者間の固定及び電気的接続を図っている。従って、第2実施形態は、第1固定工程における固定様式のみ第1実施形態と異なるので、以下では主にこの相違点について説明する。
(第1固定工程)
本実施形態では、前記第1固定工程において、第1半導体素子41を被着体1にフリップチップ接続により固定する(図4A参照)。フリップチップ接続では、第1半導体素子41の回路面が被着体1と対向するいわゆるフェイスダウン実装となる。第1半導体素子41にはバンプ等の突起電極43が複数設けられており、突起電極43と被着体1上の電極(図示せず)とが接続されている。また、被着体1と第1半導体素子41との間には、両者間の熱膨張率の差の緩和や両者間の空間の保護を目的として、アンダーフィル材44が充填されている。
本実施形態では、前記第1固定工程において、第1半導体素子41を被着体1にフリップチップ接続により固定する(図4A参照)。フリップチップ接続では、第1半導体素子41の回路面が被着体1と対向するいわゆるフェイスダウン実装となる。第1半導体素子41にはバンプ等の突起電極43が複数設けられており、突起電極43と被着体1上の電極(図示せず)とが接続されている。また、被着体1と第1半導体素子41との間には、両者間の熱膨張率の差の緩和や両者間の空間の保護を目的として、アンダーフィル材44が充填されている。
接続方法としては特に限定されず、従来公知のフリップチップボンダーにより接続することができる。例えば、第1半導体素子41に形成されているバンプ等の突起電極43を、被着体1の接続パッドに被着された接合用の導電材(半田など)に接触させて押圧しながら導電材を溶融させることにより、第1半導体素子41と被着体1との電気的導通を確保し、第1半導体素子41を被着体1に固定させることができる(フリップチップボンディング)。一般的に、フリップチップ接続の際の加熱条件としては240〜300℃であり、加圧条件としては0.5〜490Nである。
突起電極43としてバンプを形成する際の材質としては、特に限定されず、例えば、錫−鉛系金属材、錫−銀系金属材、錫−銀−銅系金属材、錫−亜鉛系金属材、錫−亜鉛−ビスマス系金属材等の半田類(合金)や、金系金属材、銅系金属材などが挙げられる。
アンダーフィル材44としては従来公知の液状又はフィルム状のアンダーフィル材を用いることができる。
(第2固定工程)
第2固定工程では、第1実施形態と同様、包埋用接着フィルム22により、前記第1半導体素子41を包埋しながら前記第1半導体素子41とは異なる第2半導体素子12を前記被着体1に固定する(図4B参照)。本工程における条件は第1実施形態での第2固定工程と同様である。本実施形態でも、特定の溶融粘度を有する包埋用接着フィルム22を用いているので、第2半導体素子12からのフィルムはみ出しを防止しつつ、包埋用接着フィルム22の被着体1への密着性を高めてボイドの発生を防止することができる。
第2固定工程では、第1実施形態と同様、包埋用接着フィルム22により、前記第1半導体素子41を包埋しながら前記第1半導体素子41とは異なる第2半導体素子12を前記被着体1に固定する(図4B参照)。本工程における条件は第1実施形態での第2固定工程と同様である。本実施形態でも、特定の溶融粘度を有する包埋用接着フィルム22を用いているので、第2半導体素子12からのフィルムはみ出しを防止しつつ、包埋用接着フィルム22の被着体1への密着性を高めてボイドの発生を防止することができる。
包埋用接着フィルム22は、前記第1半導体素子41の厚さT1より厚い厚さTを有している。本実施形態では前記被着体1と前記第1半導体素子41とがフリップチップ接続されることから、前記厚さTと前記厚さT1との差は10μm以上200μm以下が好ましい。前記厚さTと前記厚さT1との差の下限は10μm以上が好ましいものの、20μm以上がより好ましく、30μm以上がさらに好ましい。また、前記厚さTと前記厚さT1との差の上限は200μm以下が好ましいものの、150μm以下がより好ましく、100μm以下がさらに好ましい。このような構成により、半導体装置全体の薄型化を図ると同時に、第1半導体素子41と第2半導体素子12との接触を防止しつつ第1半導体素子41全体を包埋用接着フィルム22の内部に包埋することができ、コントローラとしての第1半導体素子41の被着体1上への固定(すなわち通信経路長が最短となる最下段での固定)を可能にする。
包埋用接着フィルム22の厚さTは第1半導体素子41を包埋可能なように第1半導体素子41の厚さT1及び突起電極の高さを考慮して適宜設定すればよいが、その下限は50μm以上が好ましく、60μm以上がより好ましく、70μm以上がさらに好ましい。一方、厚さTの上限は250μm以下が好ましく、200μm以下がより好ましく、150μm以下がさらに好ましい。このように包埋用接着フィルム22を比較的厚くすることにより、一般的なコントローラの厚さをほぼカバーすることができ、第1半導体素子41の包埋用接着フィルム22への包埋を容易に行うことができる。
続いて第1実施形態と同様、第2半導体素子12上に該第2半導体素子12と同種又は異種の第3半導体素子13を固定する第3固定工程(図4C参照)、及び前記第2半導体素子12と前記第3半導体素子13とをボンディングワイヤー32により電気的に接続する第2ワイヤーボンディング工程(図4D参照)を経ることにより、コントローラが最下段に積層され、その上方に半導体素子が複数段積層された半導体装置200を作製することができる。
(その他の実施形態)
第1実施形態では、ダイシング・ダイボンドフィルムを用いるダイシング工程及びピックアップ工程を経て第2半導体素子12を作製している。さらに、第1半導体素子11も同様にダイシング・ダイボンドフィルムを用いて作製してもよい。この場合、第1半導体素子11を切り出すための半導体ウェハを別途準備し、その後は上記ウェハ貼合せ工程、ダイシング工程、ピックアップ工程を経て、第1半導体素子11を被着体1に固定すればよい。第3半導体素子13及びこれより上段に積層される半導体素子も同様に作製することができる。
第1実施形態では、ダイシング・ダイボンドフィルムを用いるダイシング工程及びピックアップ工程を経て第2半導体素子12を作製している。さらに、第1半導体素子11も同様にダイシング・ダイボンドフィルムを用いて作製してもよい。この場合、第1半導体素子11を切り出すための半導体ウェハを別途準備し、その後は上記ウェハ貼合せ工程、ダイシング工程、ピックアップ工程を経て、第1半導体素子11を被着体1に固定すればよい。第3半導体素子13及びこれより上段に積層される半導体素子も同様に作製することができる。
被着体上に半導体素子を3次元実装する場合、半導体素子の回路が形成される面側には、バッファーコート膜が形成されていてもよい。当該バッファーコート膜としては、例えば窒化珪素膜やポリイミド樹脂等の耐熱樹脂からなるものが挙げられる。
各実施形態においては、第2半導体素子以降の半導体素子を積層する度にワイヤーボンディング工程を行う態様について説明したが、複数の半導体素子を積層させた後に、一括してワイヤーボンディング工程を行うことも可能である。なお、第1半導体素子については包埋用接着フィルムにより包埋されるので、一括のワイヤーボンディングの対象とすることはできない。
フリップチップ接続の態様としては、第2実施形態で説明した突起電極としてのバンプによる接続に限定されず、導電性接着剤組成物による接続や、バンプと導電性接着剤組成物とを組み合わせた突起構造による接続等も採用することができる。なお、本発明では、第1半導体素子の回路面が被着体と対向して接続されるフェイスダウン実装となる限り、突起電極や突起構造等の接続様式の相違にかかわらずフリップチップ接続と称することとする。導電性接着剤組成物としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に金、銀、銅等の導電性フィラーを混合させた従来公知の導電性ペースト等を用いることができる。導電性接着剤組成物を用いる場合、被着体への第1半導体素子の搭載後、80〜150℃で0.5〜10時間程度熱硬化処理することにより第1半導体素子を固定することができる。
以下に、この発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている材料や配合量等は、特に限定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例に過ぎない。
[実施例1]
(接着フィルムの作製)
表1に示した割合でアクリル樹脂、エポキシ樹脂A及びB、フェノール樹脂、シリカ、及び熱硬化触媒をメチルエチルケトンに溶解して濃度50重量%の接着剤組成物溶液を調製した。
(接着フィルムの作製)
表1に示した割合でアクリル樹脂、エポキシ樹脂A及びB、フェノール樹脂、シリカ、及び熱硬化触媒をメチルエチルケトンに溶解して濃度50重量%の接着剤組成物溶液を調製した。
なお、下記表1中の略号及び成分の詳細は以下のとおりである。
アクリル樹脂 :ナガセケムテックス社製 SG−70L
エポキシ樹脂A:東都化成株式会社製 KI−3000
エポキシ樹脂B:三菱化学株式会社製 JER YL980
フェノール樹脂:明和化成株式会社製 MEH−7800H
シリカ :アドマテックス株式会社製 SE−2050MC
熱硬化触媒 :北興化学株式会社製 TPP−K
アクリル樹脂 :ナガセケムテックス社製 SG−70L
エポキシ樹脂A:東都化成株式会社製 KI−3000
エポキシ樹脂B:三菱化学株式会社製 JER YL980
フェノール樹脂:明和化成株式会社製 MEH−7800H
シリカ :アドマテックス株式会社製 SE−2050MC
熱硬化触媒 :北興化学株式会社製 TPP−K
調製した接着剤組成物溶液を、剥離ライナとしてシリコーン離型処理した厚さが50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、130℃で2分間乾燥させることにより、厚さ40μmの接着剤塗膜を作製した。また、作製した接着剤塗膜を下記ラミネート条件にて3枚貼り合せることによって、厚さ120μmの接着フィルムを作製した。
<ラミネート条件>
ラミネーター装置:ロールラミネーター
ラミネート速度:10mm/min
ラミネート圧力:0.15MPa
ラミネーター温度:60℃
ラミネーター装置:ロールラミネーター
ラミネート速度:10mm/min
ラミネート圧力:0.15MPa
ラミネーター温度:60℃
(溶融粘度の測定)
作製した熱硬化前の各接着フィルムについて、120℃における溶融粘度を測定した。すなわち、レオメーター(HAAKE社製、RS−1)を用いてパラレルプレート法により測定した。各実施例又は比較例で作製した接着フィルムから0.1gの試料を採取し、これを予め120℃で熱してあるプレートに仕込んだ。剪断速度を5s−1とし、測定開始から300秒後の値を溶融粘度とした。プレート間のギャップは0.1mmとした。結果を下記表1に示す。
作製した熱硬化前の各接着フィルムについて、120℃における溶融粘度を測定した。すなわち、レオメーター(HAAKE社製、RS−1)を用いてパラレルプレート法により測定した。各実施例又は比較例で作製した接着フィルムから0.1gの試料を採取し、これを予め120℃で熱してあるプレートに仕込んだ。剪断速度を5s−1とし、測定開始から300秒後の値を溶融粘度とした。プレート間のギャップは0.1mmとした。結果を下記表1に示す。
(ダイシングフィルムの作製)
基材として、厚さが50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム)を準備した。
基材として、厚さが50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム)を準備した。
冷却管、窒素導入管、温度計、及び撹拌装置を備えた反応容器に、アクリル酸−2−エチルヘキシル(以下、「2EHA」ともいう。)86.4部、アクリル酸−2−ヒドロキシエチル(以下、「HEA」ともいう。)13.6部、過酸化ベンゾイル0.2部、及びトルエン65部を入れ、窒素気流中で61℃にて6時間重合処理をし、アクリル系ポリマーAを得た。
アクリル系ポリマーAに2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(以下、「MOI」ともいう。)14.6部を加え、空気気流中で50℃にて48時間、付加反応処理をし、アクリル系ポリマーA’を得た。
次に、アクリル系ポリマーA’100部に対し、ポリイソシアネート化合物(商品名「コロネートL」、日本ポリウレタン(株)製)8部、及び光重合開始剤(商品名「イルガキュア651」、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)5部を加えて、粘着剤組成物溶液を得た。
準備した上記基材上に、得られた粘着剤組成物溶液を塗布、乾燥して厚さ30μmの粘着剤層を形成することによりダイシングフィルムを得た。
(ダイシング・ダイボンドフィルムの作製)
各実施例及び比較例で作製した接着フィルムを上述のダイシングフィルムの粘着剤層上に転写して、ダイシング・ダイボンドフィルムを得た。なお、ラミネートの条件は下記の通りである。
各実施例及び比較例で作製した接着フィルムを上述のダイシングフィルムの粘着剤層上に転写して、ダイシング・ダイボンドフィルムを得た。なお、ラミネートの条件は下記の通りである。
<ラミネート条件>
ラミネーター装置:ロールラミネーター
ラミネート速度:10mm/min
ラミネート圧力:0.15MPa
ラミネーター温度:30℃
ラミネーター装置:ロールラミネーター
ラミネート速度:10mm/min
ラミネート圧力:0.15MPa
ラミネーター温度:30℃
(コントローラ実装基板の作製)
実施例1の組成の接着フィルムを厚さ10μmで作製し、コントローラチップ用の接着フィルムとした。これを温度40℃の条件下で、5mm角(平面視面積A:25mm2)、厚さ50μmのコントローラチップに貼り付けた。さらに、接着フィルムを介して半導体チップをBGA基板に接着した。その際の条件は、温度120℃、圧力0.1MPa、1秒とした。さらに、コントローラチップが接着されたBGA基板を、乾燥機にて130℃、4時間熱処理し、接着フィルムを熱硬化させた。
実施例1の組成の接着フィルムを厚さ10μmで作製し、コントローラチップ用の接着フィルムとした。これを温度40℃の条件下で、5mm角(平面視面積A:25mm2)、厚さ50μmのコントローラチップに貼り付けた。さらに、接着フィルムを介して半導体チップをBGA基板に接着した。その際の条件は、温度120℃、圧力0.1MPa、1秒とした。さらに、コントローラチップが接着されたBGA基板を、乾燥機にて130℃、4時間熱処理し、接着フィルムを熱硬化させた。
次いで、ワイヤーボンダー((株)新川、商品名「UTC−1000」)を用いて以下の条件にてコントローラチップに対しワイヤーボンディングを行った。これにより、BGA基板にコントローラチップが実装されたコントローラ実装基板を得た。
<ワイヤーボンディング条件>
Temp.:175℃
Au−wire:23μm
S−LEVEL:50μm
S−SPEED:10mm/s
TIME:15ms
US−POWER:100
FORCE:20gf
S−FORCE:15gf
ワイヤーピッチ:100μm
ワイヤーループハイト:30μm
Temp.:175℃
Au−wire:23μm
S−LEVEL:50μm
S−SPEED:10mm/s
TIME:15ms
US−POWER:100
FORCE:20gf
S−FORCE:15gf
ワイヤーピッチ:100μm
ワイヤーループハイト:30μm
(半導体装置の作製)
別途、上記ダイシング・ダイボンドフィルムを用いて、以下の要領で、実際に半導体ウェハのダイシングを行った後、半導体チップのピックアップを経て半導体装置を作製するとともに、その際の包埋性及びはみ出し防止性を評価した。
別途、上記ダイシング・ダイボンドフィルムを用いて、以下の要領で、実際に半導体ウェハのダイシングを行った後、半導体チップのピックアップを経て半導体装置を作製するとともに、その際の包埋性及びはみ出し防止性を評価した。
片面バンプ付きシリコンウェハの回路面と反対側の面に、実施例及び比較例のダイシング・ダイボンドフィルムを、接着フィルムを貼り合わせ面として貼り合わせた。片面バンプ付きシリコンウェハとしては、以下のものを用いた。また、貼り合わせ条件は以下の通りである。
<片面バンプ付きシリコンウェハ>
シリコンウェハの厚さ:100μm
低誘電材料層の材質:SiN膜
低誘電材料層の厚さ:0.3μm
バンプの高さ:60μm
バンプのピッチ:150μm
バンプの材質:ハンダ
シリコンウェハの厚さ:100μm
低誘電材料層の材質:SiN膜
低誘電材料層の厚さ:0.3μm
バンプの高さ:60μm
バンプのピッチ:150μm
バンプの材質:ハンダ
<貼り合わせ条件>
貼り合わせ装置:DR−3000III(日東精機(株)社製)
ラミネート速度:10mm/s
ラミネート圧力:0.15MPa
ラミネーター温度:60℃
貼り合わせ装置:DR−3000III(日東精機(株)社製)
ラミネート速度:10mm/s
ラミネート圧力:0.15MPa
ラミネーター温度:60℃
貼り合わせ後、下記条件にてダイシングを行った。また、ダイシングは10mm角(平面視面積B:100mm2)のチップサイズとなる様にフルカットした。
<ダイシング条件>
ダイシング装置:商品名「DFD−6361」ディスコ社製
ダイシングリング:「2−8−1」(ディスコ社製)
ダイシング速度:30mm/sec
ダイシングブレード:
Z1;ディスコ社製「203O−SE 27HCDD」
Z2;ディスコ社製「203O−SE 27HCBB」
ダイシングブレード回転数:
Z1;40,000rpm
Z2;45,000rpm
カット方式:ステップカット
ウェハチップサイズ:10mm角
ダイシング装置:商品名「DFD−6361」ディスコ社製
ダイシングリング:「2−8−1」(ディスコ社製)
ダイシング速度:30mm/sec
ダイシングブレード:
Z1;ディスコ社製「203O−SE 27HCDD」
Z2;ディスコ社製「203O−SE 27HCBB」
ダイシングブレード回転数:
Z1;40,000rpm
Z2;45,000rpm
カット方式:ステップカット
ウェハチップサイズ:10mm角
次に、基材側から紫外線を照射し、粘着剤層を硬化させた。紫外線照射には、紫外線照射装置(製品名:UM810、製造元:日東精機(株)製)用い、紫外線放射量は、400mJ/cm2とした。
その後、各ダイシングフィルムの基材側からニードルによる突き上げ方式で、接着フィルムと半導体チップとの積層体をピックアップした。ピックアップ条件は下記のとおりである。
<ピックアップ条件>
ダイボンド装置:(株)新川製、装置名:SPA−300
ニードル本数:9本
ニードル突き上げ量:350μm(0.35mm)
ニードル突き上げ速度:5mm/秒
吸着保持時間:1000ms
ダイボンド装置:(株)新川製、装置名:SPA−300
ニードル本数:9本
ニードル突き上げ量:350μm(0.35mm)
ニードル突き上げ速度:5mm/秒
吸着保持時間:1000ms
続いて、ピックアップした積層体の接着フィルムによりコントローラ実装基板のコントローラチップを包埋しつつ、半導体チップをBGA基板に接着した。その際の接着条件は、120℃、圧力0.1MPa、2秒とした。さらに、半導体チップを接着したBGA基板を、乾燥機にて130℃、4時間熱処理し、接着フィルムを熱硬化させて、半導体装置を作製した。
[比較例1]
コントローラチップの平面視サイズを6.5mm角(平面視面積A:42.25mm2)としたこと以外は、実施例1と同様に半導体装置を作製した。
コントローラチップの平面視サイズを6.5mm角(平面視面積A:42.25mm2)としたこと以外は、実施例1と同様に半導体装置を作製した。
(チップ面積比)
コントローラチップの平面視面積Aの半導体チップの平面視面積Bに対する比(%)を下記式により求めた。結果を表1に示す。
チップ面積比=(平面視面積A/平面視面積B)×100(%)
コントローラチップの平面視面積Aの半導体チップの平面視面積Bに対する比(%)を下記式により求めた。結果を表1に示す。
チップ面積比=(平面視面積A/平面視面積B)×100(%)
(包埋性評価)
作製した半導体装置におけるボイドの有無を超音波映像装置(日立ファインテック社製、FS200II)を用いて観察した。観察画像においてボイドが占める面積を二値化ソフト(WinRoof ver.5.6)を用いて算出した。ボイドの占める面積が接着フィルムの表面積に対して10%以下であった場合を「○」、10%を超えた場合を「×」として評価した。結果を下記表1に示す。
作製した半導体装置におけるボイドの有無を超音波映像装置(日立ファインテック社製、FS200II)を用いて観察した。観察画像においてボイドが占める面積を二値化ソフト(WinRoof ver.5.6)を用いて算出した。ボイドの占める面積が接着フィルムの表面積に対して10%以下であった場合を「○」、10%を超えた場合を「×」として評価した。結果を下記表1に示す。
(はみ出し評価)
作製した半導体装置の平面視画像を観察し、固定した半導体チップからの接着フィルムのはみ出しの有無を評価した。はみ出し量は、画像処理装置(株式会社日立エンジニアリング・アンド・サービス社製、商品名「FineSAT FS300III」)を用いて測定し、半導体チップの端部からの最大はみ出し量が0.5mm以下(半導体チップの一辺の長さの5%以下)である場合を「○」、0.5mmを超えた場合を「×」として評価した。結果を下記表1に示す。
作製した半導体装置の平面視画像を観察し、固定した半導体チップからの接着フィルムのはみ出しの有無を評価した。はみ出し量は、画像処理装置(株式会社日立エンジニアリング・アンド・サービス社製、商品名「FineSAT FS300III」)を用いて測定し、半導体チップの端部からの最大はみ出し量が0.5mm以下(半導体チップの一辺の長さの5%以下)である場合を「○」、0.5mmを超えた場合を「×」として評価した。結果を下記表1に示す。
実施例1で作製した半導体装置では、コントローラチップの平面視面積が半導体チップの平面視面積の40%以下であったことから、ボイド及びはみ出しがともに抑制されており、信頼性の高い半導体装置の製造が可能であることが分かった。一方、比較例1ではボイド及びはみ出しがともに劣る結果となった。これは、コントローラチップのサイズが半導体チップのサイズに対して大きすぎ、半導体チップの外形状及び容積の影響を無視し得なくなったことに起因すると考えられる。
1 被着体
2 半導体ウェハ
3 粘着剤層
4 基材
5 ダイシングフィルム
10 ダイシング・ダイボンドフィルム
11 第1半導体素子
12 第2半導体素子
13 第3半導体素子
21 第1接着フィルム
22 接着フィルム
23 第3接着フィルム
31、32 ボンディングワイヤー
100、200 半導体装置
T 接着フィルムの厚さ
T1 第1半導体素子の厚さ
2 半導体ウェハ
3 粘着剤層
4 基材
5 ダイシングフィルム
10 ダイシング・ダイボンドフィルム
11 第1半導体素子
12 第2半導体素子
13 第3半導体素子
21 第1接着フィルム
22 接着フィルム
23 第3接着フィルム
31、32 ボンディングワイヤー
100、200 半導体装置
T 接着フィルムの厚さ
T1 第1半導体素子の厚さ
Claims (7)
- 被着体上に固定された第1半導体素子を包埋し、かつ該第1半導体素子とは異なる第2半導体素子を被着体に固定するための接着フィルムを準備する工程、
少なくとも1つの第1半導体素子を被着体上に固定する第1固定工程、及び
前記接着フィルムにより、前記第1半導体素子を包埋しながら前記第1半導体素子とは異なる第2半導体素子を前記被着体に固定する第2固定工程
を含み、
前記第1半導体素子の平面視での面積が、前記第2半導体素子の平面視での面積の40%以下である半導体装置の製造方法。 - 前記第1固定工程において、第1半導体素子固定用の第1接着フィルムにより前記第1半導体素子を前記被着体に固定する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1半導体素子と前記被着体とをボンディングワイヤーにより電気的に接続するワイヤーボンディング工程をさらに含む請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1固定工程において、前記第1半導体素子を前記被着体にフリップチップ接続により固定する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2半導体素子上に該第2半導体素子と同種又は異種の第3半導体素子を固定する第3固定工程をさらに含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記接着フィルムの120℃における溶融粘度は、100Pa・S以上3000Pa・S以下である請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法により得られる半導体装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family Applications (1)
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2013
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