JP5045745B2 - 半導体チップの製造方法、並びに半導体用接着フィルム及びこれを用いた複合シート - Google Patents

Description

本発明は、半導体チップの製造方法、並びに半導体用接着フィルム及びこれを用いた複合シートに関する。

半導体チップを支持部材に実装する際、半導体チップと支持部材とを接着するダイボンディング材として、従来は主に銀ペーストが用いられてきた。しかし、半導体チップの小型化・高性能化、並びに使用される支持部材の小型化・細密化にともなって、銀ペーストを用いる方法では、ペーストのはみ出しや、半導体チップの傾きに起因するワイヤボンディング時の不具合の発生のような問題が顕在化している。そのため、近年は銀ペーストに代えて接着フィルム（半導体用接着フィルム）が使用されるようになってきた。

接着フィルムを使用して半導体装置を得る方式としては、個片貼り付け方式及びウェハ裏面貼り付け方式がある。

個片貼り付け方式では、リール状の接着フィルムからカッティング又はパンチングによって個片を切り出し、この接着フィルムの個片を支持部材に接着する。支持部材に接着された接着フィルムを介して、別途ダイシング工程によって個片化された半導体チップが支持部材に接合される。その後、必要に応じてワイヤボンド工程、封止工程などを経て半導体装置が得られる。しかし、個片貼り付け方式の場合、接着フィルムを個片に切り出して支持部材に接着するための専用の組立装置が必要であることから、銀ペーストを使用する方法に比べて製造コストが高くなるという問題があった。

ウェハ裏面貼り付け方式では、まず、半導体ウェハの裏面に接着フィルム及びダイシングテープをこの順で貼り合わせる。そして、半導体ウェハをダイシングして複数の半導体チップに分割するとともに、接着フィルムをそれぞれの半導体チップ毎に切断する。その後、半導体チップをその裏面に積層された接着フィルムとともにピックアップし、接着フィルムを介して半導体チップを支持部材に接合する。その後、更に加熱、硬化、ワイヤボンドなどの工程を経て半導体装置が得られる。ウェハ裏面貼り付け方式の場合、接着フィルムを個片化するための組立装置を必要とせず、従来の銀ペースト用の組立装置を、そのまま又は熱盤を付加するなどの装置の一部を改良することにより使用できる。そのため、接着フィルムを用いた方法の中では、製造コストが比較的安く抑えられる方法として注目されている。

一方、近年、半導体ウェハをダイシングする方法として、半導体ウェハにレーザー光を照射することにより半導体ウェハ内部に選択的に改質部を形成し、改質部に沿って半導体ウェハを切断するステルスダイシングという方法が提案されている（特許文献１、２）。この方法では、例えば、ダイシングテープを引き伸ばして半導体ウェハに応力を負荷することにより、改質部に沿って半導体ウェハが複数の半導体チップに分割される。
特開２００２−１９２３７０号公報 特開２００３−３３８４６７号公報

上記ウェハ裏面貼り付け方式の場合、半導体ウェハのダイシングの際に接着フィルムも同時に切断することが必要とされる。しかし、ダイヤモンドブレードを用いた一般的なダイシング方法により半導体ウェハ及び接着フィルムを同時に切断すると、切断後の半導体チップ側面においてクラック（チップクラック）が発生したり、切断面において接着フィルムがささくれ立ってバリが多く発生したりするという問題があった。このチップクラックやバリが存在すると、半導体チップをピックアップする際に半導体チップが割れ易くなって、歩留が低下する。

上記のステルスダイシングによれば、ダイシングにともなうチップクラックやバリの発生はある程度抑制されることが期待される。しかし、レーザー加工により半導体ウェハに改質部を形成してからダイシングテープを引き伸ばして半導体ウェハを分割する方法の場合、ダイシングテープの引き伸ばしだけで半導体用接着フィルムを完全に分断することは困難であり、半導体チップを歩留よく得ることが実際には困難であることが明らかとなった。

そこで、本発明の目的は、チップクラックやバリの発生を十分に抑制しながら、半導体ウェハから半導体チップを歩留よく得ることを可能にするための方法を提供することにある。また、本発明は、係る方法に好適に用いられる半導体用接着フィルム及び複合シートを提供することを目的とする。

一つの側面において、本発明は半導体チップの製造方法に関する。本発明に係る製造方法は、半導体ウェハ、半導体用接着フィルム及びダイシングテープがこの順で積層され、半導体用接着フィルムが５％未満の引張破断伸度を有し該引張破断伸度が最大荷重時の伸度の１１０％未満であり、半導体ウェハが複数の半導体チップに分割されるとともに半導体用接着フィルムの厚さ方向の少なくとも一部が切断されずに残るように半導体ウェハ側から切り込みが形成されている積層体を準備する工程と、ダイシングテープを複数の半導体チップが互いに離れる方向に引き伸ばすことにより、半導体用接着フィルムを切り込みに沿って分割する工程とを備える。

上記本発明に係る製造方法においては、半導体用接着フィルムが完全に切断されることなくつながった状態の積層体が準備される。その上で、ダイシングテープの引き伸ばしによって半導体用接着フィルムが分割される。係る方法において、上記特定の引張破断伸度を有する半導体用接着フィルムを採用したことにより、チップクラックやバリの発生を十分に抑制しながら、半導体ウェハから半導体チップを歩留よく得ることが可能になった。

本発明に係る半導体チップの製造方法は、半導体ウェハ、半導体用接着フィルム及びダイシングテープがこの順で積層され、半導体用接着フィルムが５％未満の引張破断伸度を有し該引張破断伸度が最大荷重時の伸度の１１０％未満であり、半導体ウェハを複数の半導体チップに分画する線に沿ってレーザー加工により半導体ウェハに改質部が形成されている積層体を準備する工程と、ダイシングテープを複数の半導体チップが互いに離れる方向に引き伸ばすことにより、半導体ウェハを複数の半導体チップに分割するとともに半導体用接着フィルムを改質部に沿って分割する工程とを備えていてもよい。

上記本発明に係る製造方法の場合、レーザー加工により半導体ウェハに改質部を形成してから半導体ウェハを分割する方法を採用したことにより、ダイシングブレード等を用いる従来の方法と比較して、チップクラックやバリの発生が十分に抑制される。更に、係る方法において上記特定の引張特性を有する半導体用接着フィルムを採用したことにより、ダイシングテープの引き伸ばしにより半導体用接着フィルムが効率的かつ確実に分断され、その結果半導体チップを歩留よく得ることが可能になった。

上記半導体用接着フィルムは、熱可塑性樹脂、熱硬化性成分及びフィラーを含有し、フィラーの含有量が当該半導体用接着フィルムの質量に対して３０質量％未満であることが好ましい。フィラーの含有量をある程度低く抑えつつ、上記特定の引張特性を半導体用接着フィルムに付与することにより、実装後のリフロークラックの発生が抑制される。

上記いずれかの製造方法において、積層体を準備する工程は、半導体用接着フィルムを１００℃以下の温度で半導体ウェハに貼り付ける工程を含むことが好ましい。半導体用接着フィルムの温度を比較的低く保持しながら半導体用接着フィルムを半導体ウェハに貼り付けることにより、半導体ウェハの反りや、ダイシングテープやバックグラインドテープの熱履歴に起因する損傷が十分に抑制される。

別の側面において、本発明は半導体用接着フィルムに関する。本発明に係る半導体用接着フィルムは、５％未満の引張破断伸度を有し、該引張破断伸度が最大荷重時の伸度の１１０％未満である。係る半導体用接着フィルムを上記本発明に係る製造方法において用いることにより、チップクラックやバリの発生を十分に抑制しながら、半導体ウェハから半導体チップを歩留よく得ることが可能になる。

上記本発明に係る半導体用接着フィルムは、１００℃以下で半導体ウェハに貼り付け可能であることが好ましい。

上記本発明に係る半導体用接着フィルムは、熱可塑性樹脂、熱硬化性成分及びフィラーを含有し、フィラーの含有量が当該半導体用接着フィルムの質量に対して３０質量％未満であることが好ましい。フィラーの含有量をある程度低く抑えつつ、上記特定の引張特性を半導体用接着フィルムに付与することにより、リフロークラックの発生が更に抑制される。

更に別の側面において、本発明は、上記本発明に係る半導体用接着フィルムと、該半導体用接着フィルムの一方面側に積層されたダイシングテープとを備える複合シートに関する。係る複合シートを用いることにより、簡略な工程でより効率的に半導体チップ及び半導体装置を得ることが可能になる。

本発明によれば、チップクラックやバリの発生を十分に抑制しながら、半導体ウェハから半導体チップを歩留よく得ることが可能である。

第一実施形態に係る半導体チップの製造方法を示す端面図である。 第一実施形態に係る半導体チップの製造方法を示す端面図である。 第一実施形態に係る半導体チップの製造方法を示す端面図である。 第一実施形態に係る半導体チップの製造方法を示す端面図である。 第一実施形態に係る半導体チップの製造方法を示す端面図である。 第二実施形態に係る半導体チップの製造方法を示す端面図である。 第二実施形態に係る半導体チップの製造方法を示す端面図である。 第二実施形態に係る半導体チップの製造方法を示す端面図である。 第二実施形態に係る半導体チップの製造方法を示す端面図である。 半導体装置の一実施形態を示す断面図である。 半導体用接着フィルムの引張試験における応力−ひずみ曲線を示す図である。 半導体用接着フィルムの引張試験における応力−ひずみ曲線を示す図である。 半導体用接着フィルムの引張試験における応力−ひずみ曲線を示す図である。 チップ引き剥がし試験を行うための測定装置を示す模式図である。

符号の説明

１…半導体ウェハ、１ａ…改質部、２…半導体用接着フィルム、３…ダイシングテープ、４…ダイシングブレード、５…分割予定線、７…配線付基材、８…ボンディングワイヤ、９…封止樹脂層、１０，１０ａ，１０ｂ…半導体チップ、２０…積層体、４０…切り込み、１００…半導体装置。

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

（第一実施形態）
図１、２、３、４及び５は、第一実施形態に係る半導体チップの製造方法を示す端面図である。本実施形態に係る半導体チップの製造方法は、半導体ウェハ１、半導体用接着フィルム２及びダイシングテープ３がこの順で積層された積層体２０を準備する工程（図１）と、積層体２０に半導体ウェハ１側から切り込み４０を形成する工程（図２、３）と、半導体用接着フィルム２を切り込み４０に沿って分割する工程（図４）と、半導体チップ１０を半導体用接着フィルム２とともにピックアップする工程（図５）とを備える。

図１の積層体２０は、半導体ウェハ１の裏面に半導体用接着フィルム２及びダイシングテープ３をこの順で貼り付けるか、又は半導体用接着フィルム２及びダイシングテープ３が積層された複合シートを半導体用接着フィルム２が半導体ウェハ１側に位置する向きで半導体ウェハ１の裏面に貼り付ける方法で準備される。

半導体ウェハ１としては、単結晶シリコンの他、多結晶シリコン、各種セラミック、ガリウム砒素などの化合物半導体などから構成されるウェハが使用される。ダイシングテープ３は、固定用のリングに対して固定可能な程度の粘着性を有し、半導体用接着フィルム２が分断されるように引き伸ばすことが可能なものであれば、特に制限なく用いられる。例えば、塩化ビニル系テープをダイシングテープとして用いることができる。半導体用接着フィルム２の詳細については後述する。

半導体用接着フィルム２又はこれを有する複合シートを半導体ウェハ１に貼り付ける際、半導体用接着フィルムの温度は０〜１００℃に保持されることが好ましい。このように比較的低い温度で半導体用接着フィルム２を貼り付けることにより、半導体ウェハ１の反りや、ダイシングテープやバックグラインドテープの熱履歴に起因する損傷が十分に抑制される。同様の観点から、上記温度は、より好ましくは１５℃〜９５℃、更に好ましくは２０℃〜９０℃である。

積層体２０に対して、半導体ウェハ１が複数の半導体チップ１０に分割されるとともに半導体用接着フィルム２の厚さ方向の一部が切断されずに残るように、ダイシングブレード４を用いて半導体ウェハ１側から切り込み４０が形成される（図２）。言い換えると、半導体ウェハ１は完全に切断され、半導体ウェハ１が切断される線に沿って半導体用接着フィルム２がハーフカットされる。

図３は、積層体２０に形成された切り込み４０近傍を示す拡大端面図である。「ハーフカット」は、半導体用接着フィルム２の厚さＴ１及び半導体用接着フィルム２が切り込まれる深さＴ２が、Ｔ２／Ｔ１＜１の関係を満たすことを意味する。Ｔ２／Ｔ１は好ましくは１／５〜４／５、より好ましくは１／４〜３／４、さらに好ましくは１／３〜２／３である。Ｔ２が小さくなると、半導体用接着フィルム２を切り込み４０に沿って分割したときにバリの発生が妨げられる傾向がある一方で、ダイシングテープ３を引き伸ばすこと、更には半導体チップ１０をピックアップする際の突き上げ高さを高くすることによっても、半導体用接着フィルム２を完全に分断することが困難になる傾向がある。また、Ｔ２が大きくなるとダイシングテープを引き伸ばす量（以下場合により「エキスパンド量」という。）が小さくても、または半導体チップ１０をピックアップする際の突き上げ高さが低くても、ダイボンドフィルムを完全に分断し易い傾向がある。ただし、Ｔ２が過度に大きくなると、バリ抑制の効果が小さくなって、半導体装置製造の歩留まりが低下する傾向がある。

切り込み４０の形成の後、ダイシングテープ３を、複数の半導体チップ１０が互いに離れる方向、すなわちダイシングテープ３の主面に沿う方向（図２の矢印の方向）に引き伸ばして、半導体用接着フィルム２が分割される（図４）。その結果、半導体チップ１０及びこれに貼り付けられた半導体用接着フィルム２を有する接着フィルム付き半導体チップが、ダイシングテープ３上に配列した状態になる。

エキスパンド量は、引き伸ばした後のダイシングテープ３の幅（最大幅）Ｒ_１と、初期のダイシングテープ３の幅（最大幅）Ｒ_０（図２参照）との差である。このエキスパンド量は、好ましくは２ｍｍ〜１０ｍｍ、より好ましくは２ｍｍ〜８ｍｍ、更に好ましくは２ｍｍ〜７ｍｍである。本実施形態のように、半導体用接着フィルム２に切込みが形成されている場合、切断のきっかけが存在することから、後述の第二実施形態のように半導体用接着フィルム２が全く切断されていない場合に比べてエキスパンド量は少なくてよい。

ダイシングテープ３を引き伸ばした後、半導体チップ１０がその裏面に貼り付けられた半導体用接着フィルム２とともにピックアップされる（図５）。ピックアップする半導体チップ１０の位置において、ダイシングテープ３を半導体チップ１０とは反対側から所定の高さまで突き上げてもよい。ピックアップされた半導体チップ１０は、その裏面に貼り付けられた半導体用接着フィルム２をダイボンディング材として用いることにより各種支持部材等に搭載される。ピックアップ後の工程については後述する。

以下、半導体用接着フィルム２の詳細について説明する。

半導体用接着フィルム２は、引張破断伸度が比較的短いことが一つの特徴である。半導体用接着フィルム２は、引張試験において降伏することなく、又は最大荷重を経て降伏した直後に破断する。このような引張特性を有していることにより、半導体用接着フィルム２は、引張応力によって破断したときに破断面がささくれ立ちにくく、バリの発生が十分に抑制される。

より具体的には、半導体用接着フィルム２の引張破断伸度は好ましくは５％未満である。また、半導体用接着フィルム２の引張破断伸度は、引張試験における最大荷重時の伸度に対して好ましくは１１０％未満である。半導体用接着フィルム２がこのような引張特性を有することにより、少ないエキスパンド量で半導体用接着フィルム２を効率よく且つ確実に分断することができる。

引張破断伸度が５％以上であると、半導体用接着フィルム２を完全に分断するためには、ダイシングテープ３のエキスパンド量を通常以上に大きくすることが必要とされる。また、引張破断伸度の最大荷重時の伸度に対する割合が１１０％以上であることは、降伏状態が長いこと、又はネッキングが起こりやすいことに対応し、この場合、半導体用接着フィルム２を、バリを抑制しながら完全に分断することが困難になる傾向がある。

上記と同様の観点から、引張破断伸度は、より好ましくは４％未満、さらに好ましくは３．５％未満である。同様に、引張破断伸度の最大荷重時の伸度に対する比率は、より好ましくは１０８％未満、さらに好ましくは１０５％未満である。なお、係る比率は、引張破断伸度と最大荷重時の伸度が一致するときに、最低値である１００％となる。

最大応力、最大荷重伸度及び引張破断伸度は、Ｂステージ状態の半導体用接着フィルムから切り出された、幅５ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ２５μｍのサイズを有する短冊状の試験片を用いて、２５℃の環境下で、以下の条件で引張試験を行うことにより求められる。
引張試験機：ＳＩＭＡＤＺＵ製１００Ｎオートグラフ「ＡＧＳ−１００ＮＨ」
チャック間距離（試験開始時）：３０ｍｍ
引張速度：５ｍｍ／分

引張試験によって得られた応力−ひずみ曲線から、最大荷重、最大荷重時のチャック間長さ、及び破断時のチャック間長さを読み取り、これらの値と試料断面積の実測値を用いて、下記式により最大応力、最大荷重伸度及び引張破断伸度を算出する。
最大応力（Ｐａ）＝最大荷重（Ｎ）／試料の断面積（ｍ^２）
最大荷重時の伸度（％）＝｛（最大荷重時のチャック間長さ（ｍｍ）−３０）／３０｝×１００
引張破断伸度（％）＝｛（破断時のチャック間長さ（ｍｍ）−３０）／３０｝×１００

通常、複数の試験片について測定を行い、その平均値をその半導体用接着フィルムの引張特性として記録する。再現性の観点から、引張試験は上記条件で行うことが好ましいが、実質的に同一の試験結果を与える他の条件に変更してもよい。

半導体用接着フィルム２は、好ましくは、熱可塑性樹脂、熱硬化性成分及びフィラーを含有する。これらの成分によって半導体用接着フィルム２を構成し、各成分の種類及び配合量を調整することにより、上記特定の引張特性を有する半導体用接着フィルム２が得られる。

半導体用接着フィルムを構成する熱可塑性樹脂は、６０℃以下のガラス転移温度（Ｔｇ）を有することが好ましい。また、３００℃以上の耐熱性を有する熱可塑性樹脂が好ましい。好適な熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂及びウレタン樹脂が挙げられる。これらを１種又は複数組合わせて用いることができる。これらの中でも、ポリイミド樹脂が特に好ましい。ポリイミド樹脂を用いることにより、フィラーの含有量をある程度小さく維持しながら、上述のような引張特性を半導体用接着フィルム２に容易に付与することができる。

熱硬化性成分は、加熱により架橋して硬化体を形成し得る成分であり、例えば、熱硬化性樹脂及びその硬化剤から構成される。熱硬化性樹脂としては、従来公知のものを使用することができ、特に制限はないが、中でも半導体周辺材料としての利便性（高純度品の入手容易、品種が多い、反応性制御しやすい）の点で、エポキシ樹脂、及び１分子中に少なくとも２個の熱硬化性イミド基を有するイミド化合物が好ましい。エポキシ樹脂は、通常エポキシ樹脂硬化剤と併用される。

エポキシ樹脂は、好ましくは２個以上のエポキシ基を有する化合物である。硬化性や硬化物特性の点から、フェノールのグリシジルエーテル型のエポキシ樹脂が好ましい。フェノールのグリシジルエーテル型のエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡＤ、ビスフェノールＳ、ビスフェノールＦ又はハロゲン化ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンの縮合物、フェノールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、クレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、及びビスフェノールＡノボラック樹脂のグリシジルエーテルが挙げられる。これらの中でも、ノボラック型エポキシ樹脂（クレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル及びフェノールノボラック樹脂のグリシジルエーテル等）は、硬化物の架橋密度が高く、フィルムの熱時の接着強度を高くすることができる点で好ましい。これらは単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。

エポキシ樹脂硬化剤としては、例えば、フェノール系化合物、脂肪族アミン、脂環族アミン、芳香族ポリアミン、ポリアミド、脂肪族酸無水物、脂環族酸無水物、芳香族酸無水物、ジシアンジアミド、有機酸ジヒドラジド、三フッ化ホウ素アミン錯体、イミダゾール類、及び第３級アミンが挙げられる。これらの中でもフェノール系化合物が好ましく、その中でも２個以上のフェノール性水酸基を有するフェノール系化合物が特に好ましい。より具体的には、ナフトールノボラック樹脂及びトリスフェノールノボラック樹脂が好ましい。これらのフェノール系化合物をエポキシ樹脂硬化剤として用いると、パッケージ組み立てのための加熱の際のチップ表面及び装置の汚染や、臭気の原因となるアウトガスの発生を有効に低減できる。

フィラーの含有量を調整することにより、半導体用接着フィルムの引張特性を制御することができる。フィラーの含有量を多くすると、引張破断伸度が小さくなる傾向、及び引張破断伸度の最大荷重時の伸度に対する比率が小さくなる傾向がある。また、フィラーを適量用いることにより、取扱い性の向上、熱伝導性の向上、溶融粘度の調整、チクソトロピック性の付与などの効果を得ることも可能である。

上記目的の観点から、フィラーは無機フィラーであることが好ましい。より具体的には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、アルミナ、窒化アルミニウム、ほう酸アルミウイスカ、窒化ホウ素、結晶性シリカ、非晶性シリカ及びアンチモン酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１種の無機材料を含む無機フィラーが好ましい。これらの中でも、熱伝導性向上のためには、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、結晶性シリカ及び非晶性シリカが好ましい。溶融粘度の調整やチクソトロピック性の付与の目的には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、アルミナ、結晶性シリカ及び非晶性シリカが好ましい。また、耐湿性を向上させるためには、アルミナ、シリカ、水酸化アルミニウム及びアンチモン酸化物が好ましい。複数種類のフィラーを混ぜて使用してもよい。

フィラーの含有量が多くなると、引張破断伸度が小さくなるとともに弾性率が高くなって破断強度が上昇する傾向がある一方で、接着性の低下によって耐リフローククラック性が低下する傾向がある。特に、有機基板のような表面に凹凸が形成されている被着体と半導体チップの間でリフロー時に破壊が進行し易くなる傾向がある。また、フィラーの含有量が多くなると、ＨＡＳＴ試験等の高温高湿環境下における信頼性試験に対する耐性が低下する傾向もある。更に、フィラーの含有量が多くなると、半導体用接着フィルムを半導体ウェハへ貼り付け可能な温度も上昇してしまう傾向がある。以上のような事情を鑑みると、フィラーの含有量は、半導体用接着フィルムの全質量に対して好ましくは３０質量％未満、より好ましくは２５質量％未満。更に好ましくは２０質量％未満である。

半導体用接着フィルム２は、１００℃以下の温度で被着体である半導体ウェハに貼り付け可能であることが好ましい。ここで、所定の温度に保持された半導体用接着フィルムを半導体ウェハに貼り付けたときに、半導体用接着フィルムと半導体ウェハの界面におけるピール強度が２０Ｎ／ｍ以上であれば、半導体ウェハに貼り付け可能であると判断される。半導体用接着フィルムは、例えば、１００℃以下の温度に設定されたホットロールラミネータを用いて半導体ウェハに貼り付けられる。ピール強度の測定は、２５℃の雰囲気中、引張り角度９０°、引張り速度５０ｍｍ／分として行われる。例えば、フィラーの含有量を小さくしたり、低いＴｇを有する熱可塑性樹脂を用いたりすることにより、１００℃以下で半導体ウェハに貼り付け可能な半導体用接着フィルムが得られる。半導体用接着フィルム２が半導体ウェハに貼り付け可能な温度は、より好ましくは９５℃以下、更に好ましくは９０℃以下である。

半導体用接着フィルム２は、半導体チップ搭載用支持部材に半導体チップを搭載する場合に要求される耐熱性および耐湿性を有することが好ましい。その為、耐リフロークラック性試験をパスしていることが好ましい。接着強度を指標にして半導体用接着フィルムの耐リフロークラック性を評価することができる。良好な耐リフロークラック性を得るためには、４×２ｍｍ角の接着面積で半導体用接着フィルムを半導体ウェハに接着したときに、ピール強度が初期に１．０ｋｇ／ｃｍ以上、８５℃／８５％の雰囲気下で４８時間放置した後に０．５ｋｇ／ｃｍ以上であることが好ましい。初期のピール強度は１．３ｋｇ／ｃｍ以上であることがより好ましく、１．５ｋｇ／ｃｍであることが更に好ましくい。８５℃／８５％の雰囲気下で４８時間放置した後のピール強度は０．７ｋｇ／ｃｍ以上であることがより好ましく、０．８ｋｇ／ｃｍ以上であることが更に好ましい。

半導体用接着フィルム２は、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性成分、フィラー及びこれらを溶解又は分散する有機溶剤を含有する塗工液を基材フィルムに塗付し、基材フィルム上の塗工液から加熱により有機溶剤を除去する方法で得ることができる。

有機溶媒は、材料を均一に溶解又は分散できるものであれば制限はなく、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、ジメチルスルホキシド、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トルエン、ベンゼン、キシレン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブ、ジオキサン、シクロヘキサノン及び酢酸エチルが挙げられる。これらは単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。

基材フィルムは、有機溶剤の除去のための加熱に耐えるものであれば特に限定するものではない。基材フィルムの例としては、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、ポリエーテルナフタレートフィルム、及びメチルペンテンフィルムが挙げられる。これらフィルムを２種以上組み合わせた多層フィルムを基材フィルムとして用いてもよい。基材フィルムの表面はシリコーン系、シリカ系等の離型剤などで処理されていてもよい。有機溶剤の除去後、基材フィルムを除去することなく、半導体用接着フィルムの支持体としてそのまま用いてもよい。

半導体用接着フィルムは、ダイシングテープと貼り合わせた複合シートの状態で保管及び使用することもできる。このような複合シートを用いることにより、半導体装置製造工程を簡略化することができる。

（第二実施形態）
図６、７、８及び９は、第二実施形態に係る半導体チップの製造方法を示す端面図である。本実施形態に係る方法は、半導体ウェハ１、半導体用接着フィルム２及びダイシングテープ３がこの順で積層された積層体２０を準備する工程（図６〜８）と、ダイシングテープ３を複数の半導体チップ１０が互いに離れる方向に引き伸ばすことにより、半導体ウェハ１を複数の半導体チップ１０に分割するとともに半導体用接着フィルム２を分割する工程（図９）と、半導体チップ１０を半導体用接着フィルム２とともにピックアップする工程とを備える。

積層体２０を準備する工程は、レーザー加工により半導体ウェハ１を複数の半導体チップ１０に分画する線５０（以下「分割予定線」という。）に沿って改質部１ａを半導体ウェハ１の内部に形成する工程（図６）と、改質部１ａが形成された半導体ウェハ１に半導体用接着フィルム２を貼り付ける工程（図７）と、半導体用接着フィルム２にダイシングテープ３を貼り付ける工程（図８）とから構成される。

レーザー加工により改質部１ａを形成する工程において、レーザー９０が分割予定線５０に沿って照射される（図６の（ｂ））。係るレーザー加工は、いわゆるステルスダイシングとして知られている方法において通常採用されている条件により行うことが可能である。レーザー加工によって、半導体ウェハ１の内部に改質部１ａが形成される。

その後、図７、８に示すように半導体ウェハ１に半導体用接着フィルム２及びダイシングテープ３を順次貼り付けて、積層体２０が得られる。

積層体２０を得る工程は本実施形態のような順序に限られるものではない。例えば、半導体ウェハに半導体用接着フィルムを貼り付けた後、レーザー加工により改質部を形成してもよい。

積層体２０を得た後、ダイシングテープ３を複数の半導体チップ１０が互いに離れる方向（図８（ｂ）の矢印の方向）に引き伸ばすことにより、半導体ウェハ１が複数の半導体チップ１０に分割されるとともに、半導体用接着フィルム２が改質部１ａに沿って分割される（図９）。

本実施形態によれば、半導体ウェハ１及び半導体用接着フィルム２は、ダイシングブレードによって切断されることなく、ダイシングテープの引き伸ばしによって分割される。この方法によれば、半導体ウェハ１と半導体用接着フィルム２をダイシングブレードによって同時に切断する必要がないため、半導体ウェアの個片化の速度を高めることができ、バリの発生も抑制される。

本実施形態の場合、ダイシングテープ３のエキスパンド量は好ましくは５〜３０ｍｍであり、より好ましくは１０〜３０ｍｍであり、更に好ましくは１０〜２０ｍｍである。エキスパンド量が５ｍｍ未満であると、半導体ウェハ１及び半導体用接着フィルム２を完全に分断することが困難となる傾向があり、３０ｍｍを超えると分割予定線に沿った部分以外での破断が起こり易くなる傾向がある。

また、本実施形態の場合、ダイシングテープ３を引き伸ばす速度（エキスパンド速度）は好ましくは１０〜１０００ｍｍ／秒であり、より好ましくは１０〜１００ｍｍ／秒であり、更に好ましくは１０〜５０ｍｍ／秒である。エキスパンド速度が１０ｍｍ／秒未満であると、半導体ウェハ１及び半導体用接着フィルム２が完全に分断することが困難となる傾向があり、１０００ｍｍ／秒を超えると、分割予定線に沿った部分以外での破断が起こり易くなる傾向がある。

以上説明したような、第一実施形態又は第二実施形態に係る方法によって得られ、半導体用接着フィルム２とともにピックアップされた半導体チップ１０は、例えばＩＣ、ＬＳＩのような半導体素子を構成する。半導体チップ１０は、例えば、その裏面に貼り付けられた半導体用接着フィルム２を介して支持部材に接着される。支持部材としては、例えば、４２アロイリードフレーム及び銅リードフレーム等のリードフレーム、エポキシ樹脂、ポリイミド系樹脂及びマレイミド系樹脂等から形成された樹脂フィルム、ガラス不織布又はガラス織布にエポキシ樹脂、ポリイミド系樹脂及びマレイミド系樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸しこれを硬化させて得られる基板、並びに、ガラス基板及びアルミナ等のセラミックス基板が挙げられる。

半導体チップ同士を半導体用接着フィルムを介して接着してもよい。図１０は、係る方法によって得られる半導体装置の一実施形態を示す断面図である。図１０に示す半導体装置１００は、配線付基材（支持部材）７と、配線付基材７に半導体用接着フィルム２を介して接着された半導体チップ１０ａと、半導体チップ１０ａに半導体用接着フィルム２を介して接着された半導体チップ１０ｂとを備える。半導体チップ１０ａ及び１０ｂは、ボンディングワイヤ８によって配線付基材７の配線と接続されている。また、半導体チップ１０ａ及び１０ｂは、これらが埋設される封止樹脂層９によって封止されている。

半導体チップと支持部材との接着、及び半導体チップ同士の接着は、例えば、半導体チップと支持部材との間又は半導体チップ同士の間に半導体用接着フィルムを挟んだ状態で、６０〜３００℃で０．１〜３００秒間加熱して行われる。

半導体用接着フィルム２が熱硬化性樹脂を含有する場合は、接着後の半導体チップを加熱して半導体用接着フィルムの被着体への密着や硬化を促進させて、接合部の強度を増すことが好ましい。このときの加熱は、接着フィルムの組成に応じて適宜調整すればよく、通常、６０〜２２０℃、０．１〜６００分間である。樹脂封止を行う場合は、封止樹脂の硬化工程の加熱を利用してもよい。

以下、実施例を挙げて本発明についてより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

１.半導体用接着フィルムの作製
実施例１
温度計、攪拌機及び塩化カルシウム管を備えた５００ｍｌの四つ口フラスコに、ジアミンとして１，３−ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン（０．１ｍｏｌ）と、溶剤としてのＮ−メチル−２−ピロリドン１５０ｇを入れ、６０℃にて攪拌した。ジアミンの溶解後、１，１０−（デカメチレン）ビス（トリメリテート二無水物）（０．０２ｍｏｌ）と４，４’−オキシジフタル酸二無水物（０．０８ｍｏｌ）を少量ずつ添加し、６０℃で３時間反応させた。その後、Ｎ_２ガスを吹き込みながら１７０℃で加熱し、３時間かけて系中の水を溶剤の一部とともに共沸により除去した。水を除去して得たポリイミド樹脂のＮＭＰ溶液を接着フィルムの作製に用いた。

上記で得たポリイミド樹脂のＮＭＰ溶液（ポリイミド樹脂を１００重量部含む）に、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（東都化成製）４重量部、４，４’−［１−［４−［１−（４−ヒドロキシフェニル）−１−メチルエチル］フェニル］エチリデン］ビスフェノール（本州化学製）２重量部、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボラート（東京化成製）０．５重量部加えた。更に、窒化硼素フィラー（水島合金鉄製）を全固形分の重量に対して１２重量％、アエロジルフィラーＲ９７２（日本アエロジル製）を全固形分の重量に対して３重量％となるように加え、良く混錬してワニスを得た。調合したワニスを剥離処理済みのポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、８０℃で３０分、つづいて１２０℃で３０分加熱し、その後、室温（２５℃）でポリエチレンテレフタレートフィルムを剥して、厚さ２５μｍの接着フィルムを得た。

実施例２
ジアミン成分として、１，３−ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン（０．０６ｍｏｌ）及び４，９−ジオキサデカン−１，１２−ジアミン（０．０４ｍｏｌ）を用いたことの他は実施例１と同様にして、ポリイミド樹脂のＮＭＰ溶液を得た。得られたポリイミド樹脂のＮＭＰ溶液を用いて、実施例１と同様にして接着フィルムを作製した。

実施例３
窒化硼素フィラーの量を５７重量％としたこと以外は実施例１と同様にして、接着フィルムを作製した。

比較例１〜３
比較例１の接着フィルムとしてＤＦ−４０２、比較例２の接着フィルムとしてＤＦ−４７０、比較例３の接着フィルムとしてＤＦ−４４３を準備した（いずれも日立化成工業株式会社製のダイボンドフィルム）。

比較例４
温度計、攪拌機及び塩化カルシウム管を備えた５００ｍｌの四つ口フラスコに、エーテルジアミン２０００（ＢＡＳＦ社製）（０．０３モル）、１，１２―ジアミノドデカン（０．０７モル）及びＮ−メチル−２−ピロリドン１５０ｇを入れ、６０℃にて撹拌した。ジアミンの溶解後、２，２−ビス［４−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル］プロパン二無水物（０．１モル）を少量ずつ添加した。６０℃で１時間反応させた後、Ｎ_２ガスを吹き込みながら１７０℃で加熱し、水を溶剤の一部とともに共沸により除去した。水を除去して得たポリイミド樹脂のＮＭＰ溶液を接着フィルムの作製に用いた。得られた溶液を用いたこと、及び窒化硼素フィラーの量を全固形分の重量に対して２５重量％としたことの他は実施例１と同様にして、接着フィルムを作製した。

比較例５
窒化硼素フィラーの量を４７重量％としたこと以外は比較例４と同様にして、接着フィルムを作製した。

２．接着フィルムの評価
（１）最大応力、最大荷重伸度、及び引張破断伸度
Ｂステージ状態の接着フィルムから切り出された短冊状の試験片（幅５ｍｍ、長さ５０ｍｍ）を用いて引張試験を行った。得られた応力−ひずみ曲線から、下記計算式に基づいて最大応力、最大荷重伸度、及び引張破断伸度を求めた。引張試験は、引張試験機（ＳＩＭＡＤＺＵ製１００Ｎオートグラフ、ＡＧＳ−１００ＮＨ）を用い、２５℃の雰囲気中で、試験開始時のチャック間距離３０ｍｍ、引張速度５ｍｍ／ｍｉｎ．の条件で行った。
最大応力（Ｐａ）＝最大荷重（Ｎ）／試料の断面積（ｍ^２）
最大荷重伸度（％）＝［（最大荷重におけるチャック間長さ（ｍｍ）−３０）／３０］×１００
引張破断伸度（％）＝［（破断時のチャック間長さ（ｍｍ）−３０）／３０］×１００

図１１は実施例１、図１２は実施例２、図１３は比較例１の接着フィルムの応力−ひずみ曲線を示す図である。図中、伸び（ｍｍ）＝チャック間長さ−３０である。最大荷重Ｐｍａｘに対応する伸びから最大荷重伸度を算出し、試験片が破断後、荷重が０まで落ちた時点の伸びＥから引張破断伸度を算出した。

（２）ウェハ貼り付け温度
所定の温度に加温されたホットロールラミネータ（０．３ｍ／分、０．３ＭＰａ）を用いて幅１０ｍｍの接着フィルムと半導体ウェハを貼り合わせ、その後、接着フィルムを２５℃の雰囲気中、引張り角度９０°、引張り速度５０ｍｍ／分で接着フィルムを引き剥がすピール試験を行って、ピール強度を求めた。ピール試験は、ＴＯＹＯＢＡＬＤＷＩＮ製ＵＴＭ−４−１００型テンシロンを用いて行った。ホットロールラミネータの設定温度を４０℃から１０℃ずつ昇温していき、２０Ｎ／ｍ以上のピール強度が得られたときのホットロールラミネータ温度のうち、最も低い温度をウェハ貼り付け温度とした。

（３）ピール強度（チップ引き剥がし強度）
厚さ４００μｍのシリコンウェハを２５０μｍの深さまでその表側からハーフカットし、裏側方向に力を加えて割ることにより、周縁部に幅１５０μｍの爪が形成された４ｍｍ×２ｍｍのシリコンチップを準備した。このシリコンチップと４２アロイリードフレームの間に、４ｍｍ×２ｍｍの大きさに切り出した接着フィルムを挟んだ。全体に２００ｇｆの荷重を加えて１６０℃で５秒間圧着し、１８０℃で６０分間の加熱により接着フィルムを後硬化させた。次いで、２６０℃、２０秒加熱時のチップ引剥し強さを、プッシュプルゲージを改良した図１４に示す測定装置１５を用いて測定した。測定装置１５は、熱盤１４と、該熱盤１４上に載置されたダイパット１３と、プッシュプルゲージ１２とを備える。測定装置１５のダイパット１３上に試料を載置して、シリコンチップの爪にプッシュプルゲージ１２を引っ掛けてチップ引き剥がし強さの測定を行った。このピール強度の測定は、初期、及び８５℃、８５％ＲＨの環境下で４８時間放置する高温高湿処理を施した後のサンプルについて行った。この測定によれば、接着フィルムの面接着強度を測定することができる。この数値が高いほどリフロークラックが発生しにくくなる。

（４）耐リフロークラック性
５ｍｍ角に切断されたシリコンチップ及びこれに貼り付けられた接着フィルムを有する接着フィルム付きシリコンチップを、基材としてのポリイミドフィルム（厚さ２５μｍ）の表面に配線が形成された配線基板に接合した。次いで、そのシリコンチップ上に、５ｍｍ角の別の接着フィルム付きシリコンチップを接合した。

得られたサンプル１０個に対して、表面温度が２６０℃に到達し、この温度が２０秒間保持されるように設定されたＩＲリフロー炉を通し、その後、室温（２５℃）に放置して冷却する処理を２回繰り返して施した。処理後のサンプル中のクラックを目視及び超音波顕微鏡観察により、基板／チップ間及びチップ／チップ間におけるクラックの発生状態を確認した。観察結果を基に、耐リフロークラック性を以下の基準で評価した。
Ａ：全てのサンプルでクラック発生が認められない。
Ｃ：１個以上のサンプルでクラック発生。

（５）破断性、チップクラック及びバリ
上述の実施例又は比較例で作製した接着フィルムを半導体ウェハに貼り合わせ、以下の「フルカット」、「ハーフカット」又は「レーザーダイシング」の方法により半導体ウェハを半導体チップに分割し、そのときの接着フィルムの破断性と、チップクラック及びバリの発生状態を確認した。いずれの方法においても、塩化ビニル系テープ（厚さ９０μｍ）をダイシングテープとして用いた。

フルカット
ホットロールラミネータ（ＪＣＭ社製ＤＭ−３００Ｈ、０．３ｍ／分、０．３ＭＰａ）を用い、表１のウェハ貼り付け温度でそれぞれの接着フィルムを５０μｍ厚の半導体ウェハに貼り付けた。次いで、熱板温度８０℃の条件でダイシングテープを接着フィルム上にラミネートし、ダイシングサンプルを作製した。ダイシングテープ周縁部にステンレス製のリングを貼り付け、ＤＩＳＣＯ社製ＤＦＤ−６３６１を用いてダイシングサンプルを切断した。切断はブレード１枚で加工を完了するシングルカット方式、ブレードがＮＢＣ−ＺＨ１０４Ｆ−ＳＥ ２７ＨＤＢＢ、ブレード回転数４５，０００ｒｐｍ、切断速度５０ｍｍ／ｓの条件にて行った。切断時のブレードハイト（切込み深さ）は接着フィルムを完全に切断する高さである８０μｍとした。続いて、リングを固定した状態で、エキスパンド装置によりダイシングテープを引き伸ばした。エキスパンド速度は１０ｍｍ／ｓ、エキスパンド量は３ｍｍであった。

ハーフカット
ブレードハイト（切込み深さ）を、ダイボンドフィルムのうち１０μｍの厚さ分が切断されずに残る高さである１００μｍとしたこと以外は、上記フルカットと同一の条件で試験を行った。

レーザーダイシング
半導体ウェハ（厚さ５０μｍ）にレーザー照射して、その内部に半導体チップに分画する線に沿った改質部を形成した。その後、フルカットの場合と同様の手順で接着フィルム及びダイシングテープを順次貼り付け、ダイシングテープの外周部にステンレス製のリングを貼り付けた。続いて、エキスパンド装置により、リングを固定した状態でダイシングテープを引き伸ばした。エキスパンド速度は３０ｍｍ／ｓ、エキスパンド量は１５ｍｍであった。

破断性
ダイシングテープを引き伸ばした後、接着フィルムが破断されたか否かを光学顕微鏡で観察し、切断面の全長のうち、完全に破断していた部分の長さの比率を求め、係る比率を以下の基準で分類して破断性を評価した。なお、フルカットの場合はブレードで接着フィルムをダイシングブレードで切断するため、破断性の評価は行わなかった。
ＡＡ：９８％以上
Ａ：９０％以上
Ｂ：５０％以上９０％未満
Ｃ：５０％未満

チップクラック
ダイシングテープを引き伸ばした後、チップクラックの発生状態を光学顕微鏡で観察した。半導体チップの接着フィルムとは反対側の面において発生したチップクラックの長さを求め、チップクラックの長さを以下の基準で分類してチップクラックの発生状態を評価した。
ＡＡ：５μｍ未満
Ａ：５μｍ以上１０μｍ未満
Ｂ：１０以上２５μｍ未満
Ｃ：２５μｍ以上

バリ
ダイシングテープを引き伸ばした後、半導体チップを接着フィルムとともにピックアップした。ピックアップされた接着フィルム付き半導体チップの端面を光学顕微鏡で観察して、バリの発生状態を確認した。
ＡＡ：バリの長さが２０μｍ未満
Ａ：バリの長さが２０μｍ以上４０μｍ未満
Ｂ：バリの長さが４０以上１００μｍ未満
Ｃ：バリの長さが１００μｍ以上

引張破断伸度が５％未満であり、且つ、引張破断伸度／最大荷重時の伸度が１１０％未満である実施例の接着フィルムは、ハーフカット及びレーザーダイシングのいずれにおいても良好な破断性を示し、チップクラック及びバリの発生も十分に抑制された。更に、フィラー含有量が３０質量％未満である実施例１、２の接着フィルムは、１００℃以下で半導体ウェハに貼り付け可能であり、耐リフロークラック性の点でも極めて優れていた。

これに対して、引張破断伸度が５％以上であるか、又は引張破断伸度／最大荷重時の伸度が１１０％以上である比較例の接着フィルムの場合、破断性が必ずしも十分でなく、歩留よく半導体チップの製造ができないことがわかった。比較例３はハーフカットの場合には比較的良好な破断性を示すものの、レーザーダイシングでは十分な破断性を示さなかった。

Claims (8)

1. 半導体ウェハ、半導体用接着フィルム及びダイシングテープがこの順で積層され、前記半導体用接着フィルムが５％未満の引張破断伸度を有し該引張破断伸度が最大荷重時の伸度の１１０％未満であり、前記半導体ウェハが複数の半導体チップに分割されるとともに前記半導体用接着フィルムの厚さ方向の少なくとも一部が切断されずに残るように前記半導体ウェハ側から切り込みが形成されている積層体を準備する工程と、
   前記ダイシングテープを前記複数の半導体チップが互いに離れる方向に引き伸ばすことにより、前記半導体用接着フィルムを前記切り込みに沿って分割する工程と、
   を備える半導体チップの製造方法。
2. 半導体ウェハ、半導体用接着フィルム及びダイシングテープがこの順で積層され、前記半導体用接着フィルムが５％未満の引張破断伸度を有し該引張破断伸度が最大荷重時の伸度の１１０％未満であり、前記半導体ウェハを複数の半導体チップに分画する線に沿ってレーザー加工により前記半導体ウェハに改質部が形成されている積層体を準備する工程と、
   前記ダイシングテープを前記複数の半導体チップが互いに離れる方向に引き伸ばすことにより、前記半導体ウェハを前記複数の半導体チップに分割するとともに前記半導体用接着フィルムを前記改質部に沿って分割する工程と、
   を備える半導体チップの製造方法。
3. 前記半導体用接着フィルムが、熱可塑性樹脂、熱硬化性成分及びフィラーを含有し、前記フィラーの含有量が当該半導体用接着フィルムの質量に対して３０質量％未満である、請求項１又は２記載の製造方法。
4. 前記積層体を準備する工程が、前記半導体用接着フィルムを１００℃以下の温度で前記半導体ウェハに貼り付ける工程を含む、請求項１又は２記載の製造方法。
5. ５％未満の引張破断伸度を有し該引張破断伸度が最大荷重時の伸度の１１０％未満である、請求項１又は２記載の製造方法に用いるための半導体用接着フィルム。
6. １００℃以下で半導体ウェハに貼り付け可能である、請求項５記載の半導体用接着フィルム。
7. 熱可塑性樹脂、熱硬化性成分及びフィラーを含有し、前記フィラーの含有量が当該半導体用接着フィルムの質量に対して３０質量％未満である、請求項５記載の半導体用接着フィルム。
8. 請求項５記載の半導体用接着フィルムと、
   該半導体用接着フィルムの一方面側に積層されたダイシングテープと、
   を備える複合シート。

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