KR20170130359A - 수지 조성물, 이면 연삭용 테이프 일체형 시트상 수지 조성물, 다이싱 테이프 일체형 시트상 수지 조성물, 반도체 장치의 제조 방법, 및, 반도체 장치 - Google Patents

수지 조성물, 이면 연삭용 테이프 일체형 시트상 수지 조성물, 다이싱 테이프 일체형 시트상 수지 조성물, 반도체 장치의 제조 방법, 및, 반도체 장치 Download PDF

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Abstract

피착체와 상기 피착체 상에 플립 칩 접속된 반도체 소자의 계면 밀봉에 이용되는 수지 조성물로서, 라디칼 반응성 화합물과 열가소성 수지와 무기 충전제를 함유하고, 수지 조성물 전체로부터 무기 충전제를 제외한 성분에 대한 라디칼 반응성 화합물의 비율이 18.5 중량% 이상인 수지 조성물.

Description

수지 조성물, 이면 연삭용 테이프 일체형 시트상 수지 조성물, 다이싱 테이프 일체형 시트상 수지 조성물, 반도체 장치의 제조 방법, 및, 반도체 장치
본 발명은, 수지 조성물, 이면 연삭용 테이프 일체형 시트상 수지 조성물, 다이싱 테이프 일체형 시트상 수지 조성물, 반도체 장치의 제조 방법, 및, 반도체 장치에 관한 것이다.
종래, 반도체 칩이 기판 상에 플립 칩 본딩에 의해 실장된(플립 칩 접속된) 플립 칩형의 반도체 장치에 이용되는 시트상 수지 조성물로서, 반도체 칩과 기판의 간극의 밀봉용으로 이용하는 시트상 수지 조성물이 알려져 있다(예컨대 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1 : 일본 특허 제4438973호
특허문헌 1과 같은 시트상 수지 조성물에 있어서는, 열경화성 수지로서 에폭시 수지가 이용됨과 함께 경화제가 사용된다.
그러나, 에폭시 수지의 경화 반응에 있어서는, 경화 개시 온도부터 경화 종료 온도까지의 온도폭은 비교적 넓다. 그 때문에, 저온이라 하더라도 경화 반응이 서서히 진행되어 버려, 보존성이 부족해지는 등의 문제가 있는 것을 본 발명자들이 밝혀내었다.
이것을 해소하는 방법으로는, 보존시에 경화 반응이 진행되지 않을 정도로 고온에서 반응이 시작되는 경화제를 채용하는 방법이 고려되었다. 그러나, 이러한 경화제를 이용하면, 반도체 장치의 제조 프로세스에서의 경화 반응에 있어서 보다 고온, 보다 장시간의 가열이 필요해져, 제조 효율이 저하하게 된다.
본 발명은 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 보존성이 좋고, 또한, 반도체 장치의 제조 프로세스에 있어서 속경화성을 갖는 수지 조성물을 제공하는 것에 있다. 또한, 그 수지 조성물을 갖는 이면 연삭용 테이프 일체형 시트상 수지 조성물을 제공하는 것에 있다. 또한, 그 수지 조성물을 갖는 다이싱 테이프 일체형 시트상 수지 조성물을 제공하는 것에 있다. 또한, 그 시트상 수지 조성물을 이용한 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것에 있다. 또한, 그 수지 조성물을 이용하여 제조된 반도체 장치를 제공하는 것에 있다.
본원 발명자들은, 하기의 구성을 채용함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하여 본 발명을 완성했다.
즉, 본 발명은, 피착체와 상기 피착체 상에 플립 칩 접속된 반도체 소자의 계면 밀봉에 이용되는 수지 조성물로서,
라디칼 반응성 화합물과 열가소성 수지와 무기 충전제를 함유하고,
상기 수지 조성물 전체로부터 상기 무기 충전제를 제외한 성분에 대한 상기 라디칼 반응성 화합물의 비율이 18.5 중량% 이상인 것을 특징으로 한다.
라디칼 반응성 화합물에서는, 일단 라디칼이 발생하고, 반응(예컨대 부가 반응)이 시작되면, 이 라디칼 반응은 연쇄적으로 진행된다. 한편, 라디칼이 발생하지 않는 한 반응은 진행되지 않는다. 따라서, 실온에서는 라디칼을 발생시키지 않는 한편, 실온보다는 고온이지만 비교적 저온의 조건에서 라디칼을 발생시키면, 실온 보존성과 속경화성을 양립시킬 수 있다. 이 때, 상기 라디칼 반응성 화합물의 함유 비율을 상기 수치 범위 내로 하는 것에 의해, 상기 계면 밀봉을 적합하게 행하는 것이 가능해진다.
상기 구성에 있어서는, 에폭시 수지를 함유해도 좋다.
에폭시 수지를 더 함유하면, 접속 신뢰성 향상의 점에서 바람직하다.
상기 구성에 있어서는, 120℃에서 10분 가열한 후의 열경화율이 40% 이하이고, 200℃에서 5초 가열한 후의 열경화율이 20% 이상인 것이 바람직하다.
120℃에서 10분 가열한 후의 열경화율이 40% 이하이면, 저온에서의 경화 반응의 진행이 억제되어 있다. 따라서, 보존성이 보다 우수하다.
또한, 200℃에서 5초 가열한 후의 열경화율이 20% 이상이면, 반도체 장치의 제조 프로세스에서의 경화 반응에 있어서 그다지 고온이 아닌 조건, 또한, 단시간에 경화 반응을 진행시킬 수 있다. 그 결과, 제조 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
상기 열경화율은, 가열 전의 상태를 0%, 완전히 열경화한 상태를 100%로 하여, 시차 주사 열량 측정(DSC)에 의해 얻어지는 반응열로부터 구한 값이다. 보다 자세하게는 후에 설명한다.
상기 수지 조성물은 시트상인 것이 바람직하다.
상기 수지 조성물이 시트상이면, 취급성이 우수하다.
또한, 본 발명에 따른 이면 연삭용 테이프 일체형 시트상 수지 조성물은, 상기 시트상 수지 조성물이 이면 연삭용 테이프 상에 적층되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 이면 연삭용 테이프 일체형 시트상 수지 조성물에 의하면, 상기 시트상 수지 조성물이, 미리 이면 연삭용 테이프 상에 적층되어 있기 때문에, 반도체 장치의 제조 프로세스에 있어서, 이면 연삭용 테이프를 시트상 수지 조성물에 접합하는 공정 등을 생략할 수 있다. 또한, 상기 수지 조성물은, 라디칼 반응성 화합물과 열가소성 수지와 무기 충전제를 함유하고, 상기 수지 조성물 전체로부터 상기 무기 충전제를 제외한 성분에 대한 상기 라디칼 반응성 화합물의 비율이 18.5 중량% 이상이므로, 실온 보존성과 속경화성을 양립시킬 수 있다. 이 때, 상기 라디칼 반응성 화합물의 함유 비율을 상기 수치 범위 내로 하는 것에 의해 상기 계면 밀봉을 적합하게 행하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에 따른 다이싱 테이프 일체형 시트상 수지 조성물은, 상기 시트상 수지 조성물이 다이싱 테이프 상에 적층되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다이싱 테이프 일체형 시트상 수지 조성물에 의하면, 상기 시트상 수지 조성물이 미리 다이싱 테이프 상에 적층되어 있기 때문에, 반도체 장치의 제조 프로세스에 있어서, 다이싱 테이프를 시트상 수지 조성물에 접합하는 공정 등을 생략할 수 있다. 또한, 상기 수지 조성물은, 라디칼 반응성 화합물과 열가소성 수지와 무기 충전제를 함유하고, 상기 수지 조성물 전체로부터 상기 무기 충전제를 제외한 성분에 대한 상기 라디칼 반응성 화합물의 비율이 18.5 중량% 이상이므로, 실온 보존성과 속경화성을 양립시킬 수 있다. 이 때, 상기 라디칼 반응성 화합물의 함유 비율을 상기 수치 범위 내로 하는 것에 의해 상기 계면 밀봉을 적합하게 행하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 장치의 제조 방법은,
반도체 칩의 범프 형성면에, 상기 시트상 수지 조성물이 접착된 시트상 수지 조성물 부착 칩을 준비하는 공정 A와,
전극이 형성된 실장용 기판을 준비하는 공정 B와,
상기 실장용 기판에, 상기 시트상 수지 조성물 부착 칩을, 상기 시트상 수지 조성물을 접합면으로 하여 접착하여, 상기 반도체 칩에 형성된 상기 범프와 상기 실장용 기판에 형성된 전극을 대향시키는 공정 C와,
상기 공정 C 후에, 상기 시트상 수지 조성물을 가열하여 반경화시키는 공정 D와,
상기 공정 D 후에, 상기 공정 D에서의 가열보다 고온에서 가열하여, 상기 범프와 상기 전극을 접합함과 함께, 상기 시트상 조성물을 경화시키는 공정 E를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 의하면, 120℃에서 10분 가열한 후의 열경화율이 40% 이하이고, 200℃에서 5초 가열한 후의 열경화율이 20% 이상인 시트상 수지 조성물을 이용하고 있기 때문에, 공정 C 후, 공정 D의 반경화 공정까지 크게 온도를 올리지 않더라도, 경화 반응이 시작되어 조기에 종료된다. 공정 D를 신속하게 종료시킬 수 있기 때문에, 반도체 장치의 제조 프로세스의 효율화를 도모할 수 있다.
본 발명에 의하면, 보존성이 좋고, 또한, 반도체 장치의 제조 프로세스에 있어서 속경화성을 갖는 수지 조성물을 제공할 수 있다. 또한, 그 시트상 수지 조성물을 갖는 이면 연삭용 테이프 일체형 시트상 수지 조성물을 제공할 수 있다. 또한, 그 시트상 수지 조성물을 갖는 다이싱 테이프 일체형 시트상 수지 조성물을 제공할 수 있다. 또한, 그 시트상 수지 조성물을 이용한 반도체 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 이면 연삭용 테이프 일체형 시트상 수지 조성물을 도시하는 단면 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면 모식도이다.
도 9는 본 발명의 일실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면 모식도이다.
도 10은 본 발명의 일실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면 모식도이다.
도 11은 본 발명의 일실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 관해서 도면을 참조하면서 설명한다.
[이면 연삭용 테이프 일체형 시트상 수지 조성물]
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 이면 연삭용 테이프 일체형 시트상 수지 조성물을 도시하는 단면 모식도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 이면 연삭용 테이프 일체형 시트상 수지 조성물(100)은, 이면 연삭용 테이프(12)와, 이면 연삭용 테이프(12) 상에 적층된 시트상 수지 조성물(10)을 구비한다. 이면 연삭용 테이프(12)는, 기재(12a) 및 점착제층(12b)을 구비하고, 점착제층(12b)은 기재(12a) 상에 형성되어 있다. 시트상 수지 조성물(10)은 점착제층(12b) 상에 마련되어 있다. 또한, 시트상 수지 조성물(10)은, 도 1에 도시한 바와 같이 이면 연삭용 테이프(12)의 전면에 적층되어 있지 않아도 좋으며, 반도체 웨이퍼(16)(도 2 참조)와의 접합에 충분한 사이즈로 마련되어 있으면 된다.
(시트상 수지 조성물)
시트상 수지 조성물(10)은, 반도체 칩(22)을 실장용 기판(50)(도 9 참조)에 실장할 때에, 반도체 칩(22)(본 발명의 반도체 소자에 해당)과 실장용 기판(50)의 간극(해면)을 밀봉하는 기능을 가진다. 실장용 기판(50)은 본 발명의 피착체에 해당한다. 또, 본 실시형태에서는, 본 발명의 피착체가 실장용 기판(50)인 경우에 관해 설명하지만, 본 발명의 피착체는 이 예에 한정되지 않고, 예컨대 다른 반도체 소자이어도 좋다. 즉, 본 발명의 수지 조성물은, 피착체로서의 다른 반도체 소자와 그 다른 반도체 소자 상에 플립 칩 접속된 반도체 소자의 계면 밀봉을 행하는 것일 수 있다.
시트상 수지 조성물(10)은, 라디칼 반응성 화합물과 열가소성 수지와 무기 충전제를 함유한다.
상기 라디칼 반응성 화합물은, 라디칼 반응에 의해 부가 반응이 연쇄적으로 진행되는 화합물이다. 상기 라디칼 반응성 화합물은, 1분자 중에 1개 이상의 라디칼 반응성 이중 결합을 갖는 화합물이며, 중량 평균 분자량이 10000 이하인 것을 말한다.
1분자 중에 1개 이상의 라디칼 반응성 이중 결합을 갖는 화합물로는, 에폭시(메트)아크릴레이트 수지, 비스말레이미드 수지를 들 수 있다. 또한, 아크릴로일기, 알릴기, 비닐기를 갖는 화합물을 들 수 있다. 또, 에폭시(메트)아크릴레이트란, 에폭시아크릴레이트 또는 에폭시메타크릴레이트를 의미한다.
상기 에폭시(메트)아크릴레이트 수지의 분자량(중량 평균 분자량)은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 100~10000이며, 보다 바람직하게는 200~1000이다. 중량 평균 분자량이 100~10000이면, 경화물의 응집력이 강해지는 점에서 바람직하다. 중량 평균 분자량의 측정은 GPC법에 의해 폴리스티렌 환산하여 구할 수 있다.
상기 에폭시(메트)아크릴레이트 수지의 구체예로는, 에톡시화(3)비스페놀 A 디아크릴레이트 등의 비스페놀 A형 에폭시(메트)아크릴레이트를 들 수 있다.
상기 라디칼 반응성 화합물의 함유량은, 시트 수지 조성물 전체로부터 상기 무기 충전제를 제외한 성분에 대한 상기 라디칼 반응성 화합물의 비율이 18.5 중량% 이상이다. 상기 라디칼 반응성 화합물의 비율은, 25 중량% 이상인 것이 바람직하다. 상기 라디칼 반응성 화합물의 비율이 18.5 중량% 이상이므로, 계면 밀봉을 적합하게 행하는 것이 가능해진다. 또한, 상기 라디칼 반응성 화합물의 비율은, 접속 신뢰성의 관점에서, 80 중량% 이하가 바람직하고, 60 중량% 이하가 보다 바람직하다.
시트상 수지 조성물(10)은, 라디칼 발생제를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 라디칼 발생제는, 적어도 가열에 의해 라디칼을 발생시키는 것이다.
가열에 의해 라디칼을 발생시키는 라디칼 발생제로는, 예컨대 과산화벤조일(BPO), 과황산칼륨, 디쿠밀퍼옥사이드와 같은 유기 과산화물 및 무기 과산화물, 아조비스이소부티로니트릴(AIBN)과 같은 아조 화합물 등을 들 수 있다.
시트상 수지 조성물(10) 전체에 대한 상기 라디칼 발생제의 함유량으로는, 반응 속도의 관점에서, 0.01~5 중량%의 범위 내인 것이 바람직하고, 0.1~1 중량%의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
상기 열가소성 수지로는, 천연 고무, 부틸 고무, 이소프렌 고무, 클로로프렌 고무, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-아크릴산에스테르 공중합체, 폴리부타디엔 수지, 폴리카보네이트 수지, 열가소성 폴리이미드 수지, 6-나일론이나 6,6-나일론 등의 폴리아미드 수지, 페녹시 수지, 아크릴 수지, PET이나 PBT 등의 포화 폴리에스테르 수지, 폴리아미드이미드 수지, 불소 수지 등을 들 수 있다. 이들 열가소성 수지는 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 이용할 수 있다. 이들 열가소성 수지 중, 이온성 불순물이 적고 내열성이 높아, 반도체 칩의 신뢰성을 확보할 수 있는 아크릴 수지가 특히 바람직하다. 또, 본 명세서에 있어서, 열가소성 수지는 중량 평균 분자량이 10000보다 큰 것을 말하며, 라디칼 반응성의 탄소-탄소 이중 결합을 분자 내에 포함해도 좋다.
상기 아크릴 수지로는, 특별히 한정되는 것은 아니며, 탄소수 30 이하, 특히 탄소수 4~18의 직쇄 혹은 분기의 알킬기를 갖는 아크릴산 또는 메타크릴산의 에스테르의 1종 또는 2종 이상을 성분으로 하는 중합체 등을 들 수 있다. 상기 알킬기로는, 예컨대 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, t-부틸기, 이소부틸기, 아밀기, 이소아밀기, 헥실기, 헵틸기, 시클로헥실기, 2-에틸헥실기, 옥틸기, 이소옥틸기, 노닐기, 이소노닐기, 데실기, 이소데실기, 운데실기, 라우릴기, 트리데실기, 테트라데실기, 스테아릴기, 옥타데실기 또는 도데실기 등을 들 수 있다.
상기 아크릴 수지는, 히드록실기 또는 에폭시기를 갖고 있는 것이 바람직하다. 상기 아크릴 수지가 히드록실기 또는 에폭시기를 갖고 있으면, 에폭시 수지와 반응하여 열경화후의 접착 강도를 높게 유지할 수 있다. 또한, 상기 아크릴 수지가 히드록실기 또는 에폭시기를 갖고 있는 경우, 히드록실기나 에폭시기는, 다른 작용기(예컨대 카르복실기 등)와 비교하여 비교적 반응성이 낮기 때문에 보존성(특히 실온에서의 보존성)이 우수하다. 즉, 상기 아크릴 수지가 히드록실기 또는 에폭시기를 갖고 있으면, 보존성이 우수함과 함께, 열경화후에는 접착 강도를 높게 유지할 수 있다.
또, 상기 아크릴 수지는, 본 발명의 취지에 반하지 않는 범위에 있어서, 히드록실기, 에폭시기 이외의 다른 작용기(예컨대, 카르복실기, 아미노기, 이소시아네이트기 등)를 함유하는 것을 부정하지 않지만, 바람직하게는 함유하지 않는다.
상기 에폭시기를 함유하는 아크릴 수지는, 에폭시기를 함유하는 모노머(에폭시기 함유 모노머)와, 에폭시기를 함유하지 않는 모노머의 공중합체로 하는 것이 바람직하고, 그 혼합 비율은, 보존성 및 반도체 장치의 제조 프로세스에서의 속경화성 등을 고려하여 선택할 수 있다. 구체적으로는, 예컨대 원료 모노머 합계를 100 중량부로 했을 때, 에폭시기 함유 모노머와 에폭시기를 함유하지 않는 모노머의 배합 비율은, 에폭시기 함유 모노머를 0.1~30 중량부, 에폭시기를 함유하지 않는 모노머를 70~99.9 중량부로 하는 것이 바람직하다. 또, 상기 배합 비율은, 에폭시기 함유 모노머가 1 모노머 중에 에폭시기를 1개 갖는 경우의 배합 비율이다. 따라서, 1개의 에폭시기 함유 모노머가 갖는 에폭시기의 수가 1 이외인 경우는, 1인 경우에 준한 배합 비율로 할 수 있다.
또한, 상기 히드록실기를 함유하는 아크릴 수지는, 히드록실기를 함유하는 모노머(히드록실기 함유 모노머)와, 히드록실기를 함유하지 않는 모노머의 공중합체로 하는 것이 바람직하고, 그 혼합 비율은, 보존성 및 반도체 장치의 제조 프로세스에서의 속경화성 등을 고려하여 선택할 수 있다. 구체적으로는, 예컨대 원료 모노머 합계를 100 중량부로 했을 때, 히드록실기 함유 모노머와 히드록실기를 함유하지 않는 모노머의 배합 비율은, 히드록실기 함유 모노머를 0.1~30 중량부, 히드록실기를 함유하지 않는 모노머를 70~99.9 중량부로 하는 것이 바람직하다. 또, 상기 배합 비율은, 히드록실기 함유 모노머가 1 모노머 중에 히드록실기를 1개 갖는 경우의 배합 비율이다. 따라서, 1개의 히드록실기 함유 모노머가 갖는 히드록실기의 수가 1 이외인 경우는, 1인 경우에 준한 배합 비율로 할 수 있다.
상기 에폭시기를 함유하는 아크릴 수지는, 에폭시가가 0.001~10 eq/kg인 것이 바람직하고, 0.01~2 eq/kg인 것이 보다 바람직하다. 에폭시가를 0.01 eq/kg 이상으로 하는 것에 의해, 열경화후의 내열 신뢰성(접착력 등)을 확보할 수 있다. 또한, 2 eq/kg 이하로 하는 것에 의해, 실온 보존성을 향상시킬 수 있다. 또 에폭시가는 이하와 같이 측정된다.
(에폭시가의 측정 방법)
시료 약 3~4 g을 100 ml의 코니칼 플라스크에 정칭하고, 클로로포름 10 ml를 가하여 용해한다. 또한, 아세트산 30 ml, 테트라에틸암모늄브로마이드 용액 5 ml 및 크리스탈 바이올렛 지시약 4~6 방울을 가하여 마그네틱 스터러로 교반하면서, 0.1 mol/L 과염소산아세트산 규정액으로 적정한다. 또한, 동일한 방법으로 블랭크 테스트를 행한다. 그리고, 다음 식에 의해 에폭시가를 얻을 수 있다.
(에폭시가)=((V-B)×0.1×F)/(W×N)
W : 정칭한 시료의 g수
B : 블랭크 테스트에 필요한 0.1 mol/L 과염소산아세트산 규정액의 ml수
V : 시료의 적정에 필요한 0.1 mol/L 과염소산아세트산 규정액의 ml수
F : 0.1 mol/L 과염소산아세트산 규정액의 팩터
N : 고형분(%)
상기 아크릴 수지는, 제막성의 관점에서, 중량 평균 분자량이 3×105 이상인 것이 바람직하고, 4×105 이상인 것이 보다 바람직하다. 상기 열가소성 수지로서 중량 평균 분자량이 3×105 이상인 아크릴 수지를 함유하면, 수지 조성물을 시트상으로 하기 쉽다. 중량 평균 분자량의 측정은 GPC(겔퍼미에이션 크로마토그래피)에 의해 행하고, 폴리스티렌 환산에 의해 산출한 값이다.
시트상 수지 조성물(10) 전체에 대한 열가소성 수지의 함유량은, 바람직하게는 1 중량% 이상이고, 보다 바람직하게는 3 중량% 이상이다. 1 중량% 이상이면, 양호한 가요성을 얻을 수 있다. 한편, 수지 성분 중의 열가소성 수지의 함유량은, 바람직하게는 40 중량% 이하이고, 보다 바람직하게는 30 중량% 이하이고, 더욱 바람직하게는 25 중량% 이하이다. 30 중량% 이하이면, 양호한 열적 신뢰성을 얻을 수 있다.
상기 무기 충전제는, 예컨대 열전도성의 향상, 저장 탄성율의 조절 등을 가능하게 하는 것이다.
상기 무기 충전제로는, 예컨대 실리카, 클레이, 석고, 탄산칼슘, 황산바륨, 산화알루미나, 산화베릴륨, 탄화규소, 질화규소 등의 세라믹류, 카본 등의 무기 분말을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 이용할 수 있다. 그 중에서도, 실리카, 특히 용융 실리카가 적합하게 이용된다.
무기 충전제의 평균 입경은 10~1000 nm의 범위 내인 것이 바람직하고, 20~500 nm의 범위 내인 것이 보다 바람직하고, 50~300 nm의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 또한 본 발명에서는, 평균 입경이 서로 다른 무기 충전제끼리 조합하여, 전체적으로 평균 입경이 상기 수치 범위 내가 되도록 해도 좋다. 상기 무기 충전제의 평균 입경이 10 nm 이상이면, 용이하게 제막할 수 있다. 한편, 상기 무기 충전제의 평균 입경이 500 nm 이하이면, 필름에 투명성을 부여할 수 있다. 상기 평균 입경은, 광도식의 입도 분포계(HORIBA 제조, 장치명; LA-910)에 의해 구한 값이다.
상기 무기 충전제의 배합량은, 유기 수지 성분 100 중량부에 대하여 50~1400 중량부로 설정하는 것이 바람직하다. 특히 바람직하게는 100~900 중량부이다. 무기 충전제의 배합량을 50 중량부 이상으로 하면, 내열성이나 강도가 향상된다. 또한, 1400 중량부 이하로 하는 것에 의해 유동성을 확보할 수 있다. 이에 따라, 접착성이나 매립성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
시트상 수지 조성물(10)은, 에폭시 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 에폭시 수지를 함유하면, 접속 신뢰성의 점에서 바람직하다. 특히, 시트상 수지 조성물(10)이 열가소성 수지를 포함하고, 또한, 그 열가소성 수지가 에폭시기와 가교 반응하는 작용기를 갖는 경우 에폭시 수지를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 에폭시 수지는, 접착제 조성물로서 일반적으로 이용되는 것이라면 특별히 한정은 없고, 예컨대 비스페놀 A형, 비스페놀 F형, 비스페놀 S형, 브롬화비스페놀 A형, 수소 첨가 비스페놀 A형, 비스페놀 AF형, 비페닐형, 나프탈렌형, 플루오렌형, 페놀노볼락형, 오르토크레졸노볼락형, 트리스히드록시페닐메탄형, 테트라페닐올에탄형 등의 이작용 에폭시 수지나 다작용 에폭시 수지, 또는 히단토인형, 트리스글리시딜이소시아누레이트형 혹은 글리시딜아민형 등의 에폭시 수지가 이용된다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 이용할 수 있다. 경화제로서 티올계 경화제를 이용하는 경우, 티올계 경화제와의 반응성이나 범용성의 관점에서, 상기 에폭시 수지 중에서도, 비스페놀 A형, 비페닐형, 나프탈렌형, 페놀노볼락형, 오르토크레졸노볼락형이 특히 바람직하다.
시트상 수지 조성물(10) 전체에 대한 에폭시 수지의 함유량은, 접속 신뢰성의 관점에서, 0.1~50 중량%의 범위 내인 것이 바람직하고, 0.4~20 중량%의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
또, 본 실시형태에서는, 에폭시 수지를 포함하고 있어도 좋다. 또한, 경화제를 포함해도 좋다.
시트상 수지 조성물(10)은 열경화 촉진제를 함유하고 있어도 좋다. 상기 열경화 촉진제로는, 특별히 제한되지 않고, 공지된 열경화 촉진제 중에서 적절하게 선택하여 이용할 수 있다. 열경화 촉진제는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 열경화 촉진제로는, 예컨대 아민계 경화 촉진제, 인계 경화 촉진제, 이미다졸계 경화 촉진제, 붕소계 경화 촉진제, 인-붕소계 경화 촉진제 등을 이용할 수 있다. 그 중에서도 반응성, 용해성의 관점에서, 질소 원자를 분자 내에 포함하는 유기 화합물(예컨대, 아민계 경화 촉진제, 이미다졸계 경화 촉진제)이 바람직하다.
상기 열경화 촉진제의 함유량은, 에폭시 수지 100 중량부에 대하여, 0.001~1 중량부인 것이 바람직하고, 0.01~0.5 중량부인 것이 보다 바람직하다. 0.001 중량부 이상이면 충분히 경화할 수 있고, 1 중량부 이하이면 양호한 보존성을 유지할 수 있다.
또, 시트상 수지 조성물(10)에는, 상기 무기 충전제 이외에, 필요에 따라서 다른 첨가제를 적절히 배합할 수 있다. 다른 첨가제로는, 예컨대 난연제, 실란 커플링제, 이온 트랩제, 카본 블랙 등의 안료 등을 들 수 있다. 상기 난연제로는, 예컨대, 삼산화안티몬, 오산화안티몬, 브롬화에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 이용할 수 있다. 상기 실란 커플링제로는, 예컨대 β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디에톡시실란 등을 들 수 있다. 이들 화합물은 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 이용할 수 있다. 상기 이온 트랩제로는, 예컨대 하이드로탈사이트류, 수산화비스무트 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 이용할 수 있다. 또한, 실장시에 땜납의 산화막을 제거하는 것을 목적으로 하여, 유기산 등의 플럭스를 첨가할 수도 있다.
시트상 수지 조성물(10)의 두께(복층인 경우는 총두께)는 특별히 한정되지 않지만, 경화후의 수지의 강도나 충전성을 고려하면 5 ㎛ 이상 500 ㎛ 이하가 바람직하다. 또한 시트상 수지 조성물(10)의 두께는, 칩(22)과 실장용 기판(50)의 간극의 폭을 고려하여 적절하게 설정할 수 있다.
시트상 수지 조성물(10)은, 120℃에서 10분 가열한 후의 열경화율이 40% 이하인 것이 바람직하고, 35% 이하인 것이 보다 바람직하고, 30% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 시트상 수지 조성물(10)은, 120℃에서 10분 가열한 후의 열경화율이 40% 이하이면, 저온에서의 경화 반응의 진행이 보다 억제되어 있다. 따라서, 시트상 수지 조성물의 상태에서의 보존성이 보다 우수하다.
또한, 시트상 수지 조성물(10)은, 200℃에서 5초 가열한 후의 열경화율이 바람직하게는 20% 이상이며, 25% 이상인 것이 보다 바람직하고, 30% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 시트상 수지 조성물(10)은, 200℃에서 5초 가열한 후의 열경화율이 20% 이상이면, 반도체 장치의 제조 프로세스에서의 경화 반응에 있어서 그다지 고온이 아닌 조건, 또한, 단시간에 경화 반응을 보다 진행시킬 수 있다. 그 결과, 제조 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
시트상 수지 조성물(10)의 120℃에서 10분 가열한 후의 열경화율, 및, 200℃에서 5초 가열한 후의 열경화율은, 시트상 수지 조성물(10)에 함유하는 경화제의 종류나, 경화 촉진제의 종류, 경화 촉진제의 함유량, 각종 첨가제 등에 의해 컨트롤할 수 있다.
상기 열경화율은, 시차 주사 열량 측정(DSC)을 이용하여, 발열량을 측정하여 구한다. 구체적으로는, 우선 열경화시키지 않은 시트상 수지 조성물을 작성하여, -10℃로부터 승온 속도 10℃/분의 조건으로 350℃(열경화 반응이 완전히 완료되었다고 상정되는 온도)까지 승온했을 때의 발열량(미경화 샘플의 반응 열량)을 측정한다. 또한, 열경화전의 시트상 수지 조성물을, 소정 조건(120℃에서 10분 가열, 또는, 200℃에서 5초 가열)으로 가열한 샘플을 작성한다.
다음으로, 소정 조건으로 가열한 샘플에 관해, -10℃로부터 승온 속도 10℃/분의 조건으로 350℃(열경화 반응이 완전히 완료되었다고 상정되는 온도)까지 승온했을 때의 발열량(소정 조건으로 열경화시킨 샘플의 반응 열량)을 측정한다. 그 후, 이하의 식(1)에 의해 열경화율을 얻는다. 또한 발열량은, 시차 주사 열량계로 측정되는 발열 피크의 시작 온도와 반응 종료 온도의 2점을 연결한 직선과 피크로 둘러싸인 면적을 이용하여 구한다.
식(1) :
열경화율=[{(미경화 샘플의 반응 열량)-(소정 조건으로 열경화시킨 샘플의 반응 열량)}/(미경화 샘플의 반응 열량)]×100(%)
시트상 수지 조성물(10)은, 시차 주사 열량 측정에 있어서 10℃/min의 승온 조건으로 측정했을 때에, 열경화의 피크 온도가 130℃~190℃의 범위 내가 되도록 조제된 것이 바람직하다. 상기 열경화의 피크 온도를 130℃~190℃의 범위 내가 되도록 조정하는 방법으로는, 예컨대 경화 촉진제의 종류, 경화 촉진제의 함유량에 의해 조정하는 방법을 들 수 있다.
시트상 수지 조성물(10)은, 120℃에서의 점도가 0.1 kPaㆍs 이상 20 kPaㆍs 이하인 것이 바람직하고, 0.5 kPaㆍs 이상 15 kPaㆍs 이하인 것이 보다 바람직하고, 1 kPaㆍs 이상 10 kPaㆍs 이하인 것이 더욱 바람직하다. 시트상 수지 조성물(10)의 120℃에서의 점도가 0.1 kPaㆍs 이상이면, 공정 C의 온도로부터 반경화 공정 D의 온도로 승온할 때의 보이드 팽창을 억제할 수 있다. 한편, 20 kPaㆍs 이하이면, 실장용 기판의 요철에 시트상 수지 조성물을 매립할 수 있다.
시트상 수지 조성물(10)은, 온도: 25℃의 조건으로, 1개월 보존한 후의 120℃에서의 점도와, 보존전에 있어서의 120℃에서의 점도의 점도 변화율 X1이, 0~70%의 범위 내인 것이 바람직하고, 0~40%의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 또, 점도 변화율 X1은, 하기 식에 의해 얻어지는 값의 절대치이다.
[점도 변화율 X1(%)]=[100×{(1개월 보존후의 120℃에서의 점도)-(보존전의 120℃에서의 점도)}/(보존전의 120℃에서의 점도)]
시트상 수지 조성물(10)은 200℃ 미만에서의 최저 용융 점도가 10 Pa·s~5000 Pa·s의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 50 Pa·s~3000 Pa·s의 범위 내에 있는 것이 보다 바람직하고, 100 Pa·s~2000 Pa·s의 범위 내에 있는 것이 더욱 바람직하다. 시트상 수지 조성물(10)의 200℃ 미만에서의 최저 용융 점도가 10 Pa·s~5000 Pa·s의 범위 내에 있으면, 후술하는 공정 C에 있어서, 반도체 칩(22)에 형성된 범프(18)와 실장용 기판(50)에 형성된 전극(52)을 용이하게 시트상 수지 조성물(10)에 매립하면서 대향시킬 수 있다.
시트상 수지 조성물(10)의 200℃ 미만에서의 최저 용융 점도란, 열경화전의 200℃ 미만에서의 최저 용융 점도를 말한다.
시트상 수지 조성물(10)의 200℃ 미만에서의 최저 용융 점도는, 시트상 수지 조성물(10)의 구성 재료의 선택에 의해 컨트롤할 수 있다. 특히, 열가소성 수지의 선택에 의해 컨트롤할 수 있다. 구체적으로, 열가소성 수지로서, 예컨대 저분자량인 것을 사용하면, 200℃ 미만에서의 최저 용융 점도를 작게 할 수 있고, 예컨대 고분자량인 것을 사용하면, 200℃ 미만에서의 최저 용융 점도를 크게 할 수 있다.
시트상 수지 조성물(10)은 예컨대 다음과 같이 제작된다. 우선, 시트상 수지 조성물(10)의 형성 재료인 수지 조성물 용액을 제작한다. 그 수지 조성물 용액에는, 전술한 바와 같이, 상기 수지 조성물이나 필러, 기타 각종 첨가제 등이 배합되어 있다.
다음으로, 수지 조성물 용액을 기재 세퍼레이터 상에 소정 두께가 되도록 도포하여 도포막을 형성한 후, 그 도포막을 소정 조건 하에서 건조시켜, 시트상 수지 조성물(10)을 형성한다. 도포 방법으로는 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 롤 도공, 스크린 도공, 그라비아 도공 등을 들 수 있다. 또한, 건조 조건으로는, 예컨대 건조 온도 70~160℃, 건조 시간 1~5분간의 범위 내에서 행해진다.
(이면 연삭용 테이프)
이면 연삭용 테이프(12)는, 기재(12a)와, 기재(12a) 상에 적층된 점착제층(12b)을 구비하고 있다.
상기 기재(12a)는 이면 연삭용 테이프 일체형 시트상 수지 조성물(100)의 강도 모체가 되는 것이다. 예컨대, 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄상 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 초저밀도 폴리에틸렌, 랜덤 공중합 폴리프로필렌, 블록 공중합 폴리프로필렌, 호모폴리프로필렌, 폴리부텐, 폴리메틸펜텐 등의 폴리올레핀, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 아이오노머 수지, 에틸렌-(메트)아크릴산 공중합체, 에틸렌-(메트)아크릴산에스테르 (랜덤, 교대) 공중합체, 에틸렌-부텐 공중합체, 에틸렌-헥센 공중합체, 폴리우레탄, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 전방향족 폴리아미드, 폴리페닐술피드, 아라미드(종이), 유리, 유리 클로스, 불소 수지, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 셀룰로오스계 수지, 실리콘 수지, 금속(박), 종이 등을 들 수 있다. 점착제층(12b)이 자외선 경화형인 경우, 기재(12a)는 자외선에 대하여 투과성을 갖는 것이 바람직하다.
상기 기재(12a)는 동종 또는 이종의 것을 적절히 선택하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라서 여러 종류를 블렌드한 것을 이용할 수 있다. 기재(12a)의 표면에는 관용의 표면 처리를 실시할 수 있다. 기재(12a)에는, 대전 방지능을 부여하기 위해, 상기 기재(12a) 상에 금속, 합금, 이들의 산화물 등으로 이루어진 두께가 30~500Å 정도인 도전성 물질의 증착층을 형성할 수 있다. 기재(12a)는 단층 또는 2종 이상의 복층이어도 좋다.
기재(12a)의 두께는 적절히 결정할 수 있으며, 일반적으로는 5 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하 정도이고, 바람직하게는 35 ㎛ 이상 120 ㎛ 이하이다.
또한, 기재(12a)에는 각종 첨가제(예컨대, 착색제, 충전제, 가소제, 노화 방지제, 산화 방지제, 계면 활성제, 난연제 등)가 포함되어 있어도 좋다.
점착제층(12b)의 형성에 이용하는 점착제는, 반도체 웨이퍼의 이면 연삭시에 반도체 웨이퍼를 유지할 수 있고, 이면 연삭후에 반도체 웨이퍼로부터 박리할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 아크릴계 점착제, 고무계 점착제 등의 일반적인 감압성 접착제를 이용할 수 있다. 상기 감압성 접착제로는, 반도체 웨이퍼나 유리 등의 오염을 피해야 하는 전자 부품의 초순수나 알코올 등의 유기 용제에 의한 청정 세정성 등의 점에서, 아크릴계 폴리머를 베이스 폴리머로 하는 아크릴계 점착제가 바람직하다.
상기 아크릴계 폴리머로는, 아크릴산에스테르를 주된 모노머 성분으로서 이용한 것을 들 수 있다. 상기 아크릴산에스테르로는, 예컨대, (메트)아크릴산알킬에스테르(예컨대, 메틸에스테르, 에틸에스테르, 프로필에스테르, 이소프로필에스테르, 부틸에스테르, 이소부틸에스테르, s-부틸에스테르, t-부틸에스테르, 펜틸에스테르, 이소펜틸에스테르, 헥실에스테르, 헵틸에스테르, 옥틸에스테르, 2-에틸헥실에스테르, 이소옥틸에스테르, 노닐에스테르, 데실에스테르, 이소데실에스테르, 운데실에스테르, 도데실에스테르, 트리데실에스테르, 테트라데실에스테르, 헥사데실에스테르, 옥타데실에스테르, 에이코실에스테르 등의 알킬기의 탄소수 1~30, 특히 탄소수 4~18의 직쇄상 또는 분기쇄상의 알킬에스테르 등) 및 (메트)아크릴산시클로알킬에스테르(예컨대, 시클로펜틸에스테르, 시클로헥실에스테르 등)의 1종 또는 2종 이상을 단량체 성분으로서 이용한 아크릴계 폴리머 등을 들 수 있다. 또한, (메트)아크릴산에스테르란, 아크릴산에스테르 및/또는 메타크릴산에스테르를 말하며, 본 발명의 (메트)란 모두 동일한 의미이다.
상기 아크릴계 폴리머는, 응집력, 내열성 등의 개질을 목적으로 하여, 필요에 따라서, 상기 (메트)아크릴산알킬에스테르 또는 시클로알킬에스테르와 공중합 가능한 다른 모노머 성분에 대응하는 단위를 포함하고 있어도 좋다. 이러한 모노머 성분으로서, 예컨대, 아크릴산, 메타크릴산, 카르복시에틸(메트)아크릴레이트, 카르복시펜틸(메트)아크릴레이트, 이타콘산, 말레산, 푸마르산, 크로톤산 등의 카르복실기 함유 모노머; 무수 말레산, 무수 이타콘산 등의 산무수물 모노머; (메트)아크릴산 2-히드록시에틸, (메트)아크릴산 2-히드록시프로필, (메트)아크릴산 4-히드록시부틸, (메트)아크릴산 6-히드록시헥실, (메트)아크릴산 8-히드록시옥틸, (메트)아크릴산 10-히드록시데실, (메트)아크릴산 12-히드록시라우릴, (4-히드록시메틸시클로헥실)메틸(메트)아크릴레이트 등의 히드록실기 함유 모노머; 스티렌술폰산, 알릴술폰산, 2-(메트)아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산, (메트)아크릴아미드프로판술폰산, 술포프로필(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴로일옥시나프탈렌술폰산 등의 술폰산기 함유 모노머; 2-히드록시에틸아크릴로일포스페이트 등의 인산기 함유 모노머; 아크릴아미드, 아크릴로니트릴 등을 들 수 있다. 이들 공중합 가능한 모노머 성분은 1종 또는 2종 이상 사용할 수 있다. 이들 공중합 가능한 모노머의 사용량은, 전체 모노머 성분의 40 중량% 이하가 바람직하다.
또한, 상기 아크릴계 폴리머는, 가교시키기 위해, 다작용성 모노머 등도 필요에 따라서 공중합용 모노머 성분으로서 포함할 수 있다. 이러한 다작용성 모노머로서, 예컨대, 헥산디올디(메트)아크릴레이트, (폴리)에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, (폴리)프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트, 펜타에리스리톨디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메트)아크릴레이트, 에폭시(메트)아크릴레이트, 폴리에스테르(메트)아크릴레이트, 우레탄(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들 다작용성 모노머도 1종 또는 2종 이상 이용할 수 있다. 다작용성 모노머의 사용량은, 점착 특성 등의 점에서, 전체 모노머 성분의 30 중량% 이하가 바람직하다.
상기 아크릴계 폴리머는, 단일 모노머 또는 2종 이상의 모노머 혼합물을 중합에 부침으로써 얻어진다. 중합은, 용액 중합, 유화 중합, 괴상 중합, 현탁 중합 등의 어느 방식으로나 행할 수 있다. 청정한 피착체의 오염 방지 등의 점에서, 저분자량 물질의 함유량이 작은 것이 바람직하다. 이 점에서, 아크릴계 폴리머의 수평균 분자량은 바람직하게는 30만 이상, 더욱 바람직하게는 40만~300만 정도이다.
또한, 상기 점착제에는, 베이스 폴리머인 아크릴계 폴리머 등의 수평균 분자량을 높이기 위해, 외부 가교제를 적절히 채용할 수도 있다. 외부 가교 방법의 구체적 수단으로는, 폴리이소시아네이트 화합물, 에폭시 화합물, 아지리딘 화합물, 멜라민계 가교제 등의 소위 가교제를 첨가하여 반응시키는 방법을 들 수 있다. 외부 가교제를 사용하는 경우, 그 사용량은, 가교해야 할 베이스 폴리머와의 밸런스에 따라, 나아가서는 점착제로서의 사용 용도에 따라 적절하게 결정된다. 일반적으로는, 상기 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 5 중량부 정도 이하, 나아가서는 0.1~5 중량부 배합하는 것이 바람직하다. 또한, 점착제에는 필요에 따라 상기 성분 외에 종래 공지된 각종 점착 부여제, 노화 방지제 등의 첨가제를 이용해도 좋다.
점착제층(12b)은 방사선 경화형 점착제에 의해 형성할 수 있다. 방사선 경화형 점착제는, 자외선 등의 방사선의 조사에 의해 가교도를 증대시켜 그 점착력을 용이하게 저하시킬 수 있고, 픽업을 용이하게 행할 수 있다. 방사선으로는, X선, 자외선, 전자선, α선, β선, 중성자선 등을 들 수 있다.
방사선 경화형 점착제는, 탄소-탄소 이중 결합 등의 방사선 경화성의 작용기를 가지며, 또한 점착성을 나타내는 것을 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 방사선 경화형 점착제로는, 예컨대 상기 아크릴계 점착제, 고무계 점착제 등의 일반적인 감압성 점착제에, 방사선 경화성의 모노머 성분이나 올리고머 성분을 배합한 첨가형의 방사선 경화성 점착제를 예시할 수 있다.
배합하는 방사선 경화성의 모노머 성분으로는, 예컨대 우레탄 올리고머, 우레탄(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 테트라메틸올메탄테트라(메트)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨모노히드록시펜타(메트)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메트)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 또한 방사선 경화성의 올리고머 성분은 우레탄계, 폴리에테르계, 폴리에스테르계, 폴리카보네이트계, 폴리부타디엔계 등 다양한 올리고머를 들 수 있고, 그 중량 평균 분자량이 100~30000 정도의 범위인 것이 적당하다. 방사선 경화성의 모노머 성분이나 올리고머 성분의 배합량은, 상기 점착제층의 종류에 따라서, 점착제층의 점착력을 저하할 수 있는 양을 적절하게 결정할 수 있다. 일반적으로는, 점착제를 구성하는 아크릴계 폴리머 등의 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여, 예컨대 5~500 중량부, 바람직하게는 40~150 중량부 정도이다.
또한, 방사선 경화형 점착제로는, 상기 설명한 첨가형의 방사선 경화성 점착제 외에, 베이스 폴리머로서, 탄소-탄소 이중 결합을 폴리머 측쇄 또는 주쇄 중 혹은 주쇄 말단에 갖는 것을 이용한 내재형의 방사선 경화성 점착제를 들 수 있다. 내재형의 방사선 경화성 점착제는, 저분자 성분인 올리고머 성분 등을 함유할 필요가 없거나, 또는 많이 포함하지는 않기 때문에, 경시적으로 올리고머 성분 등이 점착제 중을 이동하지 않고, 안정된 층구조의 점착제층을 형성할 수 있어 바람직하다.
상기 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 베이스 폴리머는, 탄소-탄소 이중 결합을 가지며, 또한 점착성을 갖는 것을 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 이러한 베이스 폴리머로는, 아크릴계 폴리머를 기본 골격으로 하는 것이 바람직하다. 아크릴계 폴리머의 기본 골격으로는, 상기 예시한 아크릴계 폴리머를 들 수 있다.
상기 아크릴계 폴리머에 대한 탄소-탄소 이중 결합의 도입법은 특별히 제한되지 않고, 다양한 방법을 채용할 수 있지만, 탄소-탄소 이중 결합은 폴리머 측쇄에 도입하는 것이 분자 설계가 용이하다. 예컨대, 미리 아크릴계 폴리머에 작용기를 갖는 모노머를 공중합한 후, 이 작용기와 반응할 수 있는 작용기 및 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 화합물을, 탄소-탄소 이중 결합의 방사선 경화성을 유지한 채 축합 또는 부가 반응시키는 방법을 들 수 있다.
이들 작용기의 조합의 예로는, 카르복실산기와 에폭시기, 카르복실산기와 아지리디닐기, 히드록실기와 이소시아네이트기 등을 들 수 있다. 이들 작용기의 조합 중에서도 반응 추적이 용이하다는 점에서, 히드록실기와 이소시아네이트기의 조합이 적합하다. 또한, 이들 작용기의 조합에 의해, 상기 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 아크릴계 폴리머를 생성하는 조합이라면, 작용기는 아크릴계 폴리머와 상기 화합물의 어느 측에 있어도 좋지만, 상기 바람직한 조합에서는, 아크릴계 폴리머가 히드록실기를 가지며, 상기 화합물이 이소시아네이트기를 갖는 경우가 적합하다. 이 경우, 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 이소시아네이트 화합물로는, 예컨대 메타크릴로일이소시아네이트, 2-메타크릴로일옥시에틸이소시아네이트, m-이소프로페닐-α,α-디메틸벤질이소시아네이트 등을 들 수 있다. 또한, 아크릴계 폴리머로는, 상기 예시한 히드록시기 함유 모노머나 2-히드록시에틸비닐에테르, 4-히드록시부틸비닐에테르, 디에틸렌글리콜모노비닐에테르의 에테르계 화합물 등을 공중합한 것이 이용된다.
상기 내재형의 방사선 경화성 점착제는, 상기 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 베이스 폴리머(특히 아크릴계 폴리머)를 단독으로 사용할 수 있지만, 특성을 악화시키지 않을 정도로 상기 방사선 경화성의 모노머 성분이나 올리고머 성분을 배합할 수도 있다. 방사선 경화성의 올리고머 성분 등은, 통상 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 30 중량부의 범위 내이고, 바람직하게는 0~10 중량부의 범위이다.
상기 방사선 경화형 점착제에는, 자외선 등에 의해 경화시키는 경우에는 광중합 개시제를 함유시키는 것이 바람직하다. 광중합 개시제로는, 예컨대, 4-(2-히드록시에톡시)페닐(2-히드록시-2-프로필)케톤, α-히드록시-α,α'-디메틸아세토페논, 2-메틸-2-히드록시프로피오페논, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 등의 α-케톨계 화합물; 메톡시아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2,2-디에톡시아세토페논, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)-페닐]-2-모르폴리노프로판-1 등의 아세토페논계 화합물; 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 아니소인메틸에테르 등의 벤조인에테르계 화합물; 벤질디메틸케탈 등의 케탈계 화합물; 2-나프탈렌술포닐클로라이드 등의 방향족 술포닐클로라이드계 화합물; 1-페논-1,1-프로판디온-2-(o-에톡시카르보닐)옥심 등의 광활성 옥심계 화합물; 벤조페논, 벤조일벤조산, 3,3'-디메틸-4-메톡시벤조페논 등의 벤조페논계 화합물; 티옥산톤, 2-클로로티옥산톤, 2-메틸티옥산톤, 2,4-디메틸티옥산톤, 이소프로필티옥산톤, 2,4-디클로로티옥산톤, 2,4-디에틸티옥산톤, 2,4-디이소프로필티옥산톤 등의 티옥산톤계 화합물; 캄파퀴논; 할로겐화케톤; 아실포스핀옥시드; 아실포스포네이트 등을 들 수 있다. 광중합 개시제의 배합량은, 점착제를 구성하는 아크릴계 폴리머 등의 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여, 예컨대 0.05~20 중량부 정도이다.
또한, 방사선 조사시에, 산소에 의한 경화 저해가 발생하는 경우는, 방사선 경화형의 점착제층(12b)의 표면으로부터 어떠한 방법으로 산소(공기)를 차단하는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 점착제층(12b)의 표면을 세퍼레이터로 피복하는 방법이나, 질소 가스 분위기 중에서 자외선 등의 방사선을 조사하는 방법 등을 들 수 있다.
또한, 점착제층(12b)에는 각종 첨가제(예컨대, 착색제, 증점제, 증량제, 충전제, 점착 부여제, 가소제, 노화 방지제, 산화 방지제, 계면 활성제, 가교제 등)가 포함되어 있어도 좋다.
점착제층(12b)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 칩 절단면의 결손 방지, 시트상 수지 조성물(10)의 고정 유지의 양립성 등의 관점에서 1~50 ㎛ 정도인 것이 바람직하다. 바람직하게는 2~30 ㎛, 더욱 바람직하게는 5~25 ㎛이다.
(이면 연삭용 테이프 일체형 시트상 수지 조성물의 제조 방법)
이면 연삭용 테이프 일체형 시트상 수지 조성물(100)은, 예컨대 이면 연삭용 테이프(12) 및 시트상 수지 조성물(10)을 따로따로 제작해 두고, 마지막으로 이들을 접합함으로써 작성할 수 있다.
(반도체 장치의 제조 방법)
이어서, 본 발명의 일실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 관해 설명한다. 도 2~도 11은 본 발명의 일실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면 모식도이다.
본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법은,
반도체 칩의 범프 형성면에 시트상 수지 조성물이 접착된 시트상 수지 조성물 부착 칩을 준비하는 공정 A와,
전극이 형성된 실장용 기판을 준비하는 공정 B와,
상기 실장용 기판에, 상기 시트상 수지 조성물 부착 칩을, 상기 시트상 수지 조성물을 접합면으로 하여 접착하여, 상기 반도체 칩에 형성된 상기 범프와 상기 실장용 기판에 형성된 전극을 대향시키는 공정 C와,
상기 공정 C 후에, 상기 시트상 수지 조성물을 가열하여 반경화시키는 공정 D와,
상기 공정 D 후에, 상기 공정 D에서의 가열보다 고온에서 가열하여, 상기 범프와 상기 전극을 접합함과 함께, 상기 시트상 조성물을 경화시키는 공정 E를 적어도 포함한다.
[시트상 수지 조성물 부착 칩을 준비하는 공정]
본 실시형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 있어서는, 우선 도 8에 도시한 바와 같이, 시트상 수지 조성물 부착 칩(40)을 준비한다(공정 A). 이하, 도 2~도 7을 참조하면서, 시트상 수지 조성물 부착 칩(40)의 구체적인 준비 방법에 관해 설명한다.
(시트상 수지 조성물 부착 칩의 준비 방법)
본 실시형태에 따른 시트상 수지 조성물 부착 칩의 준비 방법은, 반도체 웨이퍼(16)의 범프(18)가 형성된 범프 형성면(22a)과 이면 연삭용 테이프 일체형 시트상 수지 조성물(100)의 시트상 수지 조성물(10)을 접합하는 접합 공정, 반도체 웨이퍼(16)의 이면(16b)을 연삭하는 연삭 공정, 반도체 웨이퍼(16)의 이면(16b)에 다이싱 테이프(11)를 접착하는 웨이퍼 고정 공정, 이면 연삭용 테이프(12)를 박리하는 박리 공정, 반도체 웨이퍼(16)를 다이싱하여 시트상 수지 조성물 부착 반도체 칩(40)을 형성하는 다이싱 공정 및 시트상 수지 조성물 부착 반도체 칩(40)을 다이싱 테이프(11)로부터 박리하는 픽업 공정을 포함한다.
<접합 공정>
접합 공정에서는, 반도체 웨이퍼(16)의 범프(18)가 형성된 범프 형성면(22a)과 이면 연삭용 테이프 일체형 시트상 수지 조성물(100)의 시트상 수지 조성물(10)을 접합한다(도 2 참조).
반도체 웨이퍼(16)의 범프 형성면(22a)에는 복수의 범프(18)가 형성되어 있다(도 2 참조). 범프(18)의 높이는 용도에 따라서 정해지며, 일반적으로는 5~100 ㎛ 정도이다. 물론, 반도체 웨이퍼(16)에서의 개개의 범프(18)의 높이는 동일해도 좋고 상이해도 좋다.
반도체 웨이퍼(16) 표면에 형성된 범프(18)의 높이 X(㎛)와 시트상 수지 조성물(10)의 두께 Y(㎛)가 0.5≤Y/X≤2의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.5≤Y/X≤1.5이고, 더욱 바람직하게는 0.8≤Y/X≤1.3이다.
범프(18)의 높이 X(㎛)와 시트상 수지 조성물(10)의 두께 Y(㎛)가 상기 관계를 만족함으로써, 반도체 칩(22)과 실장용 기판(50) 사이의 공간을 충분히 충전할 수 있음과 함께, 그 공간으로부터의 시트상 수지 조성물(10)의 과잉 돌출을 방지할 수 있어, 시트상 수지 조성물(10)에 의한 반도체 칩(22)의 오염 등을 방지할 수 있다. 또, 각 범프(18)의 높이가 상이한 경우는, 가장 높은 범프(18)의 높이를 기준으로 한다.
우선, 이면 연삭용 테이프 일체형 시트상 수지 조성물(100)의 시트상 수지 조성물(10) 상에 임의로 설치된 세퍼레이터를 적절히 박리하여, 도 2에 도시한 바와 같이, 반도체 웨이퍼(16)의 범프(18)가 형성된 범프 형성면(22a)과 시트상 수지 조성물(10)을 대향시켜, 시트상 수지 조성물(10)과 반도체 웨이퍼(16)를 접합한다(마운트).
접합 방법은 특별히 한정되지 않지만, 압착에 의한 방법이 바람직하다. 압착의 압력은, 바람직하게는 0.1 MPa 이상, 보다 바람직하게는 0.2 MPa 이상이다. 0.1 MPa 이상이면, 반도체 웨이퍼(16)의 범프 형성면(22a)의 요철을 양호하게 매립할 수 있다. 또한, 압착의 압력의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 1 MPa 이하, 보다 바람직하게는 0.5 MPa 이하이다.
접합의 온도는, 바람직하게는 40℃ 이상이고, 보다 바람직하게는 60℃ 이상이다. 40℃ 이상이면, 시트상 수지 조성물(10)의 점도가 저하되어, 반도체 웨이퍼(16)의 요철을 공극없이 충전할 수 있다. 또한, 접합의 온도는, 바람직하게는 100℃ 이하이고, 보다 바람직하게는 80℃ 이하이다. 100℃ 이하이면, 시트상 수지 조성물(10)의 경화 반응을 억제한 채 접합이 가능해진다.
접합은 감압하에서 행하는 것이 바람직하며, 예컨대, 1000 Pa 이하, 바람직하게는 500 Pa 이하이다. 하한은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 1 Pa 이상이다.
<연삭 공정>
연삭 공정에서는, 반도체 웨이퍼(16)의 범프 형성면(22a)과는 반대측의 면(즉, 이면)(16b)을 연삭한다(도 3 참조). 반도체 웨이퍼(16)의 이면 연삭에 이용하는 박형 가공기로는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 연삭기(백그라인더), 연마 패드 등을 예시할 수 있다. 또한, 에칭 등의 화학적 방법으로 이면 연삭을 행해도 좋다. 이면 연삭은, 반도체 웨이퍼(16)가 원하는 두께(예컨대 20~700 ㎛)가 될 때까지 행해진다.
<웨이퍼 고정 공정>
연삭 공정후, 반도체 웨이퍼(16)의 이면(16b)에 다이싱 테이프(11)를 접착한다(도 4 참조). 또, 다이싱 테이프(11)는, 기재(11a) 상에 점착제층(11b)이 적층된 구조를 갖는다. 기재(11a) 및 점착제층(11b)으로는, 이면 연삭용 테이프(12)의 기재(12a) 및 점착제층(12b)의 항에서 기재한 성분 및 제법을 이용하여 적합하게 제작할 수 있다.
<박리 공정>
이어서, 이면 연삭용 테이프(12)를 박리한다(도 5 참조). 이에 따라, 시트상 수지 조성물(10)이 노출된 상태가 된다.
이면 연삭용 테이프(12)를 박리할 때, 점착제층(12b)이 방사선 경화성을 갖는 경우에는, 점착제층(12b)에 방사선을 조사하여 점착제층(12b)을 경화시킴으로써 용이하게 박리할 수 있다. 방사선의 조사량은, 이용하는 방사선의 종류나 점착제층의 경화도 등을 고려하여 적절하게 설정하면 된다.
<다이싱 공정>
다이싱 공정에서는, 도 6에 도시한 바와 같이 반도체 웨이퍼(16) 및 시트상 수지 조성물(10)을 다이싱하여 다이싱된 시트상 수지 조성물 부착 반도체 칩(40)을 형성한다. 다이싱은, 반도체 웨이퍼(16)의 시트상 수지 조성물(10)을 접합한 범프 형성면(22a)으로부터 통상의 방법에 따라서 행해진다. 예컨대, 다이싱 테이프(11)까지 절입하는 풀컷트라고 불리는 절단 방식 등을 채용할 수 있다. 본 공정에서 이용하는 다이싱 장치로는, 특별히 한정되지 않으며, 종래 공지된 것을 이용할 수 있다.
또, 다이싱 공정에 이어서 다이싱 테이프(11)를 익스펜드하는 경우, 그 익스펜드는 종래 공지된 익스펜드 장치를 이용하여 행할 수 있다.
<픽업 공정>
도 7에 도시한 바와 같이, 시트상 수지 조성물 부착 반도체 칩(40)을 다이싱 테이프(11)로부터 박리한다(시트상 수지 조성물 부착 반도체 칩(40)을 픽업한다). 픽업 방법으로는, 특별히 한정되지 않고, 종래 공지된 여러 가지 방법을 채용할 수 있다.
여기서 픽업은, 다이싱 테이프(11)의 점착제층(11b)이 자외선 경화형인 경우, 점착제층(11b)에 자외선을 조사한 후에 행한다. 이에 따라, 점착제층(11b)의 반도체 칩(22)에 대한 점착력이 저하되어, 반도체 칩(22)의 박리가 용이해진다.
이상에 의해, 시트상 수지 조성물 부착 반도체 칩(40)의 준비가 완료된다.
상기와 같이 하여 얻어진 시트상 수지 조성물 부착 칩(40)은, 범프(18)가 형성된 반도체 칩(22)과, 반도체 칩(22)의 범프 형성면(22a)에 접착된 시트상 수지 조성물(10)을 갖는다(도 8 참조). 시트상 수지 조성물 부착 칩(40)에서는, 범프(18)가 시트상 수지 조성물(10)에 매립됨과 함께, 반도체 칩(22)의 범프 형성면(22a)이 시트상 수지 조성물(10)에 접착되어 있다.
반도체 칩(22)의 두께로는, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 10~1000 ㎛의 범위 내에서 적절하게 설정할 수 있다.
반도체 칩(22)에 형성되어 있는 범프(18)의 높이로는, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 2~300 ㎛의 범위 내에서 적절하게 설정할 수 있다.
범프(18)의 구성 재료로는 특별히 한정되지 않지만, 땜납이 바람직하고, Sn-Pb계, Pb-Sn-Sb계, Sn-Sb계, Sn-Pb-Bi계, Bi-Sn계, Sn-Cu계, Sn-Pb-Cu계, Sn-In계, Sn-Ag계, Sn-Pb-Ag계, Pb-Ag계, Sn-Ag-Cu계의 땜납을 들 수 있다. 그 중에서도 융점이 210~230℃의 범위 내에 있는 것을 바람직하게 이용할 수 있고, 상기 땜납 중에서도 예컨대 Sn-Ag계가 바람직하다.
[실장용 기판을 준비하는 공정]
또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 표면(50a)에 전극(52)이 형성된 실장용 기판(50)을 준비한다(공정 B).
실장용 기판(50)으로는, 리드 프레임이나 회로 기판(배선 회로 기판 등) 등의 각종 기판을 이용할 수 있다. 이러한 기판의 재질로는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 세라믹 기판이나 플라스틱 기판을 들 수 있다. 플라스틱 기판으로는, 예컨대, 에폭시 기판, 비스말레이미드트리아진 기판, 폴리이미드 기판 등을 들 수 있다.
또한, 실장용 기판(50)으로서 반도체 웨이퍼를 이용할 수도 있다.
[반도체 칩에 형성된 범프와 실장용 기판에 형성된 전극을 대향시키는 공정]
상기 공정 A 및 상기 공정 B 후에, 도 10에 도시한 바와 같이, 실장용 기판(50)에, 시트상 수지 조성물 부착 칩(40)을, 시트상 수지 조성물(10)을 접합면으로 하여 접착하여, 반도체 칩(22)에 형성된 범프(18)와 실장용 기판(50)에 형성된 전극(52)을 대향시킨다(공정 C). 구체적으로는, 우선 시트상 수지 조성물 부착 칩(40)의 시트상 수지 조성물(10)을 실장용 기판(50)에 대향시켜 배치하고, 이어서, 플립 칩 본더를 이용하여, 시트상 수지 조성물 부착 칩(40)측으로부터 압력을 가한다. 이에 따라, 범프(18)와 전극(52)은, 시트상 수지 조성물(10)에 매립되면서 대향된다. 접합시의 온도는 100~200℃가 바람직하고, 보다 바람직하게는 150~190℃이다. 단, 땜납의 융점보다 낮은 온도인 것이 바람직하다. 또한, 접합시의 압력은 0.01~10 MPa가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1~1 MPa이다.
접합의 온도가 150℃ 이상이면, 시트상 수지 조성물(10)의 점도가 저하되어, 요철을 공극없이 충전할 수 있다. 또한, 접합의 온도가 200℃ 이하이면, 시트상 수지 조성물(10)의 경화 반응을 억제한 채 접합이 가능해진다.
이 때, 시트상 수지 조성물(10)의 200℃ 미만에서의 최저 용융 점도가 10 Pa·s~5000 Pa·s의 범위 내에 있으면, 반도체 칩(22)에 형성된 범프(18)와 실장용 기판(50)에 형성된 전극(52)을 용이하게 시트상 수지 조성물(10)에 매립하면서 대향시킬 수 있다.
[시트상 수지 조성물을 반경화시키는 공정]
상기 공정 C 후에, 시트상 수지 조성물(10)을 가열하여 반경화시킨다(공정 D). 상기 공정 D에서의 가열 온도는, 100~230℃인 것이 바람직하고, 150~210℃인 것이 보다 바람직하다. 상기 공정 D에서의 가열 온도는, 땜납의 융점보다 낮은 온도인 것이 바람직하다. 또한, 가열 시간은 1~300초의 범위 내인 것이 바람직하고, 3~120초의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
이 때, 시트상 수지 조성물(10)의 200℃에서 5초 가열한 후의 열경화율이 20% 이상이면, 공정 C 후, 공정 D의 반경화 공정까지 크게 온도를 올리지 않더라도, 경화 반응이 시작되어 보다 조기에 종료된다. 공정 D를 신속하게 종료시킬 수 있기 때문에, 반도체 장치의 제조 프로세스의 효율화를 도모할 수 있다.
[범프와 전극을 접합함과 함께 시트상 조성물을 경화시키는 공정]
상기 공정 D 후, 상기 공정 D에서의 가열보다 고온에서 가열하여, 도 11에 도시한 바와 같이, 범프(18)와 전극(52)을 접합함과 함께 시트상 조성물(10)을 경화시킨다(공정 E). 도 11에서는, 범프(18)가 땜납으로 구성되고, 범프(18)가 용융됨으로써 범프(18)와 전극(52)이 접합(전기적으로 접속)되어 있는 모습을 도시하고 있다.
이 때의 가열 온도는 180~400℃인 것이 바람직하고, 200~300℃인 것이 보다 바람직하다. 또한, 가열 시간은, 1~300초의 범위 내인 것이 바람직하고, 3~120초의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
전술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 범프(18)가 융점 180~260℃의 범위 내에 있는 땜납이고, 상기 공정 D는, 100~230℃의 범위 내에서 가열하는 공정이고, 상기 공정 D에서의 가열 온도는, 상기 땜납의 상기 융점보다 낮은 온도인 것이 바람직하다. 융점이 180~260℃의 범위 내에 있는 땜납을 이용하면, 상기 공정 D에서의 가열에서는 땜납은 용융되지 않는다. 한편, 시트상 수지 조성물(10)은 반경화한다. 즉, 공정 D에서는, 땜납을 용융시키지 않은 양태로 시트상 수지 조성물(10)을 반경화시킨다. 공정 D에서는 땜납을 용융시키지 않기 때문에, 공정 D에 있어서 땜납이 흐르는 일은 기본적으로 없다.
그 후, 이 공정 E에 있어서, 상기 공정 D에서의 가열보다 고온에서 가열하여, 범프(18)와 전극(52)을 땜납을 용융시켜 접합함과 함께 시트상 조성물(10)을 경화시킨다. 공정 E의 단계에서는, 이미 시트상 수지 조성물(10)은 반경화되어 있기 때문에, 시트상 수지 조성물(10)을 구성하는 수지가 흐르기 어렵게 되어 있다. 따라서, 범프(18)와 전극(52)의 접합을 위해 땜납을 용융시키더라도 시트상 수지 조성물(10)의 흐름에 따라 땜납이 흐르는 것은 억제되어 있다. 그 결과, 땜납 흐름에 의한 단락이나 접촉 불량이 발생하는 것을 더욱 억제할 수 있다.
이상에 의해 반도체 장치(60)를 얻을 수 있다.
전술한 실시형태에서는, 시트상 수지 조성물 부착 칩을 준비하는 공정 A로서, 이면 연삭용 테이프 일체형 시트상 수지 조성물을 이용한 경우에 관해 설명했다. 그러나, 본 발명에서의 공정 A는 이 예에 한정되지 않는다. 예컨대, 다이싱 테이프 일체형 시트상 수지 조성물을 이용하여 준비해도 좋다. 다이싱 테이프 일체형 시트상 수지 조성물은 다이싱 테이프와 시트상 수지 조성물을 구비한다. 다이싱 테이프는 기재 및 점착제층을 구비하고, 점착제층은 기재 상에 형성되어 있다. 시트상 수지 조성물은 점착제층 상에 형성되어 있다. 다이싱 테이프는 전술한 이면 연삭용 테이프와 동일한 구성을 채용할 수 있다.
구체적으로, 상기 시트상 수지 조성물 부착 칩의 준비 방법은, 반도체 웨이퍼의 범프가 형성된 범프 형성면과 다이싱 테이프 일체형 시트상 수지 조성물의 시트상 수지 조성물을 접합하는 접합 공정, 반도체 웨이퍼를 다이싱하여 시트상 수지 조성물 부착 반도체 칩을 형성하는 다이싱 공정 및 시트상 수지 조성물 부착 반도체 칩을 다이싱 테이프로부터 박리하는 픽업 공정을 포함한다.
또한, 시트상 수지 조성물 부착 반도체 칩을 준비하는 공정 A로서, 단일체의 시트상 수지 조성물을 이용하여 준비해도 좋다.
구체적으로, 단일체의 시트상 수지 조성물을 이용한 시트상 수지 조성물 부착 칩의 준비 방법은, 예컨대, 반도체 웨이퍼의 범프가 형성된 범프 형성면과 시트상 수지 조성물을 접합하는 접합 공정, 시트상 수지 조성물의 반도체 웨이퍼 접합면과는 반대측의 면에 이면 연삭용 테이프를 접합하는 공정, 반도체 웨이퍼의 이면을 연삭하는 연삭 공정, 반도체 웨이퍼의 이면에 다이싱 테이프를 접착하는 웨이퍼 고정 공정, 이면 연삭용 테이프를 박리하는 박리 공정, 반도체 웨이퍼를 다이싱하여 시트상 수지 조성물 부착 반도체 칩을 형성하는 다이싱 공정 및 시트상 수지 조성물 부착 반도체 칩을 다이싱 테이프로부터 박리하는 픽업 공정을 포함한다.
또한, 단일체의 시트상 수지 조성물을 이용한 시트상 수지 조성물 부착 반도체 칩을 준비하는 공정 A의 다른 예로는, 반도체 웨이퍼의 범프가 형성된 범프 형성면과 시트상 수지 조성물을 접합하는 접합 공정, 시트상 수지 조성물의 반도체 웨이퍼 접합면과는 반대측의 면에 다이싱 테이프를 접합하는 공정, 반도체 웨이퍼를 다이싱하여 시트상 수지 조성물을 갖는 반도체 칩을 형성하는 다이싱 공정 및 시트상 수지 조성물 부착 반도체 칩을 다이싱 테이프로부터 박리하는 픽업 공정을 포함한다.
또한, 전술한 실시형태에서는, 본 발명의 시트상 수지 조성물이, 반도체 칩과 실장용 기판의 간극을 밀봉하는 것(소위 언더필용 시트)인 경우에 관해 설명했다. 그러나, 본 발명의 시트상 수지 조성물은, 반도체 장치의 제조에 이용되는 것, 즉, 반도체 장치 제조용이라면 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 피착체에 반도체 소자를 다이본드하기 위한 다이본드 필름이어도 좋고, 피착체 상에 플립 칩 접속된 반도체 소자의 이면에 형성하기 위한 플립 칩형 반도체 이면용 필름이어도 좋고, 반도체 소자를 밀봉하기 위한 밀봉 필름이어도 좋다.
전술한 실시형태에서는, 본 발명의 수지 조성물이 시트상인 경우에 관해 설명했다. 그러나, 본 발명에 있어서 수지 조성물은, 시트상에 한정되지 않고, 액상이어도 좋고, 실온에서 반고형상이어도 좋다. 액상인 경우, 피착체와 상기 피착체 상에 플립 칩 접속된 반도체 소자의 계면에 모세관 현상 등에 의해 충전시키거나 하여 사용할 수 있다. 또한, 실온에서 반고형상인 경우, 가열했을 때에 용융되어, 모세관 현상에 의해 충전시키거나 하여 사용할 수 있다.
[실시예]
이하에, 본 발명의 적합한 실시예를 예시적으로 자세히 설명한다. 단, 이 실시예에 기재되어 있는 재료나 배합량 등은, 특별히 한정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 이들에만 한정한다는 취지의 것이 아니다.
<시트상 수지 조성물의 제작>
이하의 성분을 표 1에 나타내는 비율로 메틸에틸케톤에 용해하여, 고형분 농도가 25.4~60.6 중량%가 되는 접착제 조성물의 용액을 조제했다.
히드록실기 함유 아크릴 폴리머 : 아크릴산에틸-메틸메타크릴레이트를 주성분으로 하는 히드록실기를 함유하는 아크릴산에스테르계 폴리머(상품명 「파라클론 W-197C」, 네가미 공업 주식회사 제조, 중량 평균 분자량 : 4×105)
에폭시기 함유 폴리머 1 : 아크릴산에틸-아크릴산부틸-아크릴로니트릴을 주성분으로 하는, 에폭시기를 함유하는 아크릴산에스테르계 폴리머(상품명 「테이산레진 SG-P3」, 나가세켐텍스 주식회사 제조, 에폭시가 : 0.21 eq/kg, 중량 평균 분자량 : 8.5×105)
에폭시기 함유 폴리머 2 : 에폭시기를 함유하는 아크릴산에스테르계 폴리머(에폭시가 : 0.7 eq/kg, 중량 평균 분자량 : 9.3×105)
에폭시기 함유 폴리머 3 : 에폭시기를 함유하는 아크릴산에스테르계 폴리머(에폭시가 : 0.88 eq/kg, 중량 평균 분자량 : 9.3×105)
에폭시 수지 1 : 상품명 「에피코트 1004」, JER 주식회사 제조
에폭시 수지 2 : 상품명 「에피코트 828」, JER 주식회사 제조
에폭시 수지 3 : 상품명 「DA-MGIC」, 시코쿠 화성 주식회사 제조
페놀계 경화제 : 상품명 「MEH-7851H」, 메이와 화성 주식회사 제조
라디칼 반응성 화합물 1 : (에폭시아크릴레이트 수지 : 상품명 「CN-104NS」, Sartomer사 제조, 에폭시기를 갖지 않는다. 중량 평균 분자량 10000 이하.)
라디칼 반응성 화합물 2 : (에폭시아크릴레이트 수지 : 상품명 「유니디크 V-5500」, DIC 주식회사 제조, 에폭시기를 갖지 않는다. 중량 평균 분자량 10000 이하.)
라디칼 반응성 화합물 3 : (말레이미드 수지 : 상품명 「BMI-2300」, 야마토 화성 공업사 제조, 중량 평균 분자량 10000 이하.)
플럭스 : 2-페녹시벤조산
무기 충전제 : 구상 실리카(상품명 「SO-25R」, 주식회사 아드마테크스 제조, 평균 입경 : 500 nm)
열경화 촉진제 : 이미다졸계 경화 촉진제(상품명 「2PHZ-PW」, 시코쿠 화성 가부시키가이샤 제조)
라디칼 발생제 : 유기 과산화물(상품명 「퍼쿠밀 D」, 니치유사 제조)
실시예 1~실시예 10, 비교예 3에 관해서는, 이 접착제 조성물의 용액을, 박리 라이너(세퍼레이터)로서 실리콘 이형 처리한 두께가 38 ㎛인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름으로 이루어진 이형 처리 필름 상에 도포한 후, 120℃에서 3분간 건조시킴으로써, 실시예 1~실시예 10, 비교예 3에 따른 시트상 수지 조성물을 제작했다. 실시예 1~실시예 10, 비교예 3에 있어서는, 두께는 모두 35 ㎛로 했다.
또한, 비교예 1, 비교예 2에 관해서는, 이 접착제 조성물의 용액을, 박리 라이너(세퍼레이터)로서 실리콘 이형 처리한 두께가 38 ㎛인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름으로 이루어진 이형 처리 필름 상에 도포한 후, 130℃에서 2분간 건조시킴으로써, 비교예 1, 비교예 2에 따른 시트상 수지 조성물을 제작했다. 비교예 1, 비교예 2에 있어서는, 두께는 모두 35 ㎛로 했다.
(120℃에서 10분 가열한 후의 열경화율의 측정)
실시예, 비교예의 시트상 수지 조성물에 관해, 이하와 같이 하여, 120℃에서 10분 가열한 후의 열경화율을 측정했다. 측정에는, 티에이 인스트루먼트사 제조의 시차 주사 열량계, 제품명 「Q2000」을 이용했다.
우선, 열경화 처리를 하지 않은 시트상 수지 조성물을 -10℃로부터 승온 속도 10℃/분의 조건으로 350℃(열경화 반응이 완전히 완료되었다고 상정되는 온도)까지 승온했을 때의 발열량(미경화 샘플의 반응 열량)을 측정했다. 또한 이 때, 발열 피크 온도에 관해서도 판독했다. 이 값을 표 1에 나타냈다.
또한, 시트상 수지 조성물을 120℃에서 10분 가열한 샘플을 준비하여, -10℃로부터 승온 속도 10℃/분의 조건으로 350℃(열경화 반응이 완전히 완료되었다고 상정되는 온도)까지 승온했을 때의 발열량(200℃에서 10초간 가열한 샘플의 반응 열량)을 측정했다. 그 후, 이하의 식(1a)에 의해 열경화율을 얻었다.
식(1a) :
열경화율=[{(미경화 샘플의 반응 열량)-(120℃에서 10분 가열한 샘플의 반응 열량)}/(미경화 샘플의 반응 열량)]×100(%)
또한, 발열량은, 시차 주사 열량계로 측정되는 발열 피크의 시작 온도와 반응 종료 온도의 2점을 연결한 직선과 피크로 둘러싸인 면적을 이용하여 구한다.
결과를 표 1에 나타낸다.
(200℃에서 5초 가열한 후의 열경화율의 측정)
실시예, 비교예의 시트상 수지 조성물에 관해, 이하와 같이 하여, 200℃에서 5초 가열한 후의 열경화율을 측정했다. 측정에는, 티에이 인스트루먼트사 제조의 시차 주사 열량계, 제품명 「Q2000」을 이용했다.
우선, 열경화 처리를 하지 않은 시트상 수지 조성물을 -10℃로부터 승온 속도 10℃/분의 조건으로 350℃(열경화 반응이 완전히 완료되었다고 상정되는 온도)까지 승온했을 때의 발열량(미경화 샘플의 반응 열량)을 측정했다.
또한, 시트상 수지 조성물을 200℃에서 5초 가열한 샘플을 준비하여, -10℃로부터 승온 속도 10℃/분의 조건으로 350℃(열경화 반응이 완전히 완료되었다고 상정되는 온도)까지 승온했을 때의 발열량(200℃에서 10초간 가열한 샘플의 반응 열량)을 측정했다. 그 후, 이하의 식(1b)에 의해 열경화율을 얻었다.
식(1b) :
열경화율=[{(미경화 샘플의 반응 열량)-(200℃에서 5초 가열한 샘플의 반응 열량)}/(미경화 샘플의 반응 열량)]×100(%)
또한, 발열량은, 시차 주사 열량계로 측정되는 발열 피크의 시작 온도와 반응 종료 온도의 2점을 연결한 직선과 피크로 둘러싸인 면적을 이용하여 구한다.
결과를 표 1에 나타낸다.
[보존성 평가]
우선, 열경화 처리를 하지 않은 시트상 수지 조성물의 정적 점도를, 회전식 점도계(서모피셔사이엔티픽사 제조, 제품명 「HAAKE MARSIII」)로 측정했다. 측정 조건은, 갭 100 ㎛, 회전 플레이트 직경 20 mm, 승온 속도 10℃/min, 전단 속도 5(1/s)로 하여, 80℃~230℃에서의 점도를 측정했다.
또한, 온도: 25℃의 조건으로, 1개월의 기간 방치(보존)한 시트상 수지 조성물에 관해, 상기와 같이 점도를 측정했다.
보존전과 보존후의 120℃에서의 측정 점도를 비교하고, 보존전의 점도를 기준으로 하여, 보존후의 점도가 200% 이하인 경우를 ○, 200%보다 큰 경우를 ×로 하여 평가했다. 평가 기준을 상기와 같이 설정한 이유는, 상기 점도 변화가 200% 이하이면, 실장시의 접합이 양호해지기 때문이다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한 표 1에는, 보존전과 보존후의 120℃에서의 측정 점도도 함께 나타냈다.
또한, 온도: 25℃의 조건으로, 1개월 보존한 후의 120℃에서의 점도와, 보존전에 있어서의 120℃에서의 점도의 점도 변화율 X1도 표 1에 나타냈다. 점도 변화율 X1은, 하기 식에 의해 얻어지는 값의 절대치이다.
[점도 변화율 X1(%)]=[100×{(1개월 보존후의 120℃에서의 점도)-(보존전의 120℃에서의 점도)}/(보존전의 120℃에서의 점도)]
[보이드 평가]
(주)월츠사의 테스트 비클(두께 725 ㎛의 웨이퍼에, 높이 40 ㎛의 범프가 형성된 것)에, 두께 40 ㎛의 시트상 수지 조성물을 접착했다. 접착 조건은, 진공도 : 100 Pa의 조건하에 있어서, 온도 : 60℃, 접착 압력 : 0.5 Mpa로 했다. 이에 따라 도 8에 도시한 바와 같은 형태의 샘플 A를 얻었다.
다음으로, 이 샘플 A에 전극을 갖는 실장용 기판(전극의 높이 : 15 ㎛)을 접착했다. 접착에는, 도레이엔지니어링사의 플립 칩 본더(FC3000W)를 이용하고, 접착 조건은, 하중 : 0.5 Mpa의 조건으로, 200℃에서 10초간 유지한 후, 260℃에서 10초 유지했다.
얻어진 실장후의 샘플을 칩(웨이퍼)과 평행하게 연마하여, 시트상 수지 조성물을 노출시켰다. 노출된 수지 부분의 보이드 상태를 광학 현미경(200배)으로 확인하여, 보이드(최대 직경 : 3 ㎛ 초과)의 발생이 확인되지 않은 경우를 「○」, 한 곳이라도 보이드의 발생이 확인된 경우를 「×」로 하여 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 실시예에서는, 200℃에서 10초간 유지했을 때에 시트상 수지 조성물의 반경화가 충분히 행해졌기 때문에, 보이드의 팽창이 억제되었다고 생각된다. 한편, 비교예 2에서는, 200℃에서 10초간 유지했을 때에 시트상 수지 조성물의 반경화가 충분히 행해지지 않았기 때문에, 보이드의 팽창이 억제되지 않았다고 생각된다.
[표 1]
Figure pct00001
[표 2]
Figure pct00002
10: 시트상 수지 조성물, 18: 범프, 22: 반도체 칩, 22a: 범프 형성면, 40: 시트상 수지 조성물 부착 칩, 50: 실장용 기판, 52: 전극, 60: 반도체 장치

Claims (9)

  1. 피착체와 상기 피착체 상에 플립 칩 접속된 반도체 소자의 계면 밀봉에 이용되는 수지 조성물로서,
    라디칼 반응성 화합물과 열가소성 수지와 무기 충전제를 함유하고,
    상기 수지 조성물 전체로부터 상기 무기 충전제를 제외한 성분에 대한 상기 라디칼 반응성 화합물의 비율이 18.5 중량% 이상인 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 에폭시 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 120℃에서 10분 가열한 후의 열경화율이 40% 이하이고,
    200℃로 5초 가열한 후의 열경화율이 20% 이상인 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 수지는, 히드록실기, 또는, 에폭시기를 갖는 아크릴 수지인 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 시트상인 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
  6. 제5항에 기재된 시트상의 수지 조성물이, 이면 연삭용 테이프 상에 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 이면 연삭용 테이프 일체형 시트상 수지 조성물.
  7. 제5항에 기재된 시트상의 수지 조성물이, 다이싱 테이프 상에 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 다이싱 테이프 일체형 시트상 수지 조성물.
  8. 반도체 칩의 범프 형성면에, 제5항에 기재된 시트상의 수지 조성물이 접착된 시트상 수지 조성물 부착 칩을 준비하는 공정 A와,
    전극이 형성된 실장용 기판을 준비하는 공정 B와,
    상기 실장용 기판에, 상기 시트상 수지 조성물 부착 칩을, 상기 시트상 수지 조성물을 접합면으로 하여 접착하여, 상기 반도체 칩에 형성된 상기 범프와 상기 실장용 기판에 형성된 전극을 대향시키는 공정 C와,
    상기 공정 C 후에, 상기 시트상 수지 조성물을 가열하여 반경화시키는 공정 D와,
    상기 공정 D 후에, 상기 공정 D에서의 가열보다 고온에서 가열하여, 상기 범프와 상기 전극을 접합함과 함께, 상기 시트상 조성물을 경화시키는 공정 E를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제5항에 기재된 시트상의 수지 조성물을 이용하여 제조된 반도체 장치.
KR1020177022107A 2015-03-25 2016-02-04 수지 조성물, 이면 연삭용 테이프 일체형 시트상 수지 조성물, 다이싱 테이프 일체형 시트상 수지 조성물, 반도체 장치의 제조 방법, 및, 반도체 장치 KR20170130359A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

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