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KR20120087790A - 반도체용 접착제 조성물, 반도체용 접착 시트 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

반도체용 접착제 조성물, 반도체용 접착 시트 및 반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

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KR20120087790A
KR20120087790A KR20110138086A KR20110138086A KR20120087790A KR 20120087790 A KR20120087790 A KR 20120087790A KR 20110138086 A KR20110138086 A KR 20110138086A KR 20110138086 A KR20110138086 A KR 20110138086A KR 20120087790 A KR20120087790 A KR 20120087790A
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KR
South Korea
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adhesive
silane compound
semiconductor
semiconductors
adhesive composition
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Application number
KR20110138086A
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English (en)
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KR101847526B1 (ko
Inventor
이사오 이치가와
마사키 후루다테
미끼히로 카시오
소우 미야타
카이수께 야나기모토
유이치 코조네
Original Assignee
린텍 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

일정 기간 보관한 후에도, 혹독한 열-습도 조건 및 리플로우 공정을 거친 경우의 패키지 신뢰성이나 접착성이 우수한 반도체용 접착제 조성물 등을 제공한다.
본 발명에 관련되는 반도체용 접착제 조성물은, 아크릴 중합체(A), 에폭시계 열경화 수지(B), 열경화제(C), 유기 관능기를 가지고, 분자량이 300 이상이고 알콕시 당량이 13m㏖／g보다 큰 실란 화합물(D), 및 유기 관능기를 가지고, 분자량이 300 이하이고 알콕시 당량이 13m㏖／g 이하인 실란 화합물(E)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체용 접착제 조성물, 반도체용 접착 시트 및 반도체 장치의 제조 방법{ Adhensive composition for semiconductor, Adhensive sheet for semiconductor and Manufacturing method of Semiconductor Device}
본 발명은 반도체 소자(반도체 칩)를 유기 기판 또는 리드 프레임의 다이 패드부 또는 별도의 반도체 칩으로 다이 본딩하는 공정 및 반도체 웨이퍼를 다이싱하여 반도체 칩으로 하고, 반도체 칩을 피착부에 다이 본딩하는 공정에서의 사용에 적합한 반도체용 접착제 조성물, 해당 접착제 조성물로 이루어지는 접착제층을 가지는 반도체용 접착 시트 및 이를 이용한 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
실리콘, 갈륨 비소 등의 반도체 웨이퍼는 대직경 상태로 제조된다. 반도체 웨이퍼는 소자 소편(반도체 칩)으로 절단 분리(다이싱)된 후에, 다음 공정인 본딩 공정으로 이송된다. 이 때, 반도체 웨이퍼는 미리 접착 시트에 부착된 상태로 다이싱, 세정, 건조, 익스팬딩 및 픽업의 각 공정이 더해진 후, 다음 공정인 본딩 공정으로 이송된다.
이들 공정 중에서 픽업 공정 및 본딩 공정의 프로세스를 간략화하기 위해, 웨이퍼 고정 기능과 다이 접착 기능을 동시에 겸비한 다이싱-다이 본딩용 점접착(粘接着) 시트에 대하여 여러 가지가 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1?4 참조). 특허 문헌 1?4에 개시되어 있는 점접착 시트는 이른바, 다이렉트 다이 본딩을 가능하게 하여, 다이 접착용 점접착제의 도포 공정을 생략할 수 있게 된다. 예를 들면, 상기 점접착 시트를 이용함으로써 유기 기판?칩 간, 리드 프레임?칩 간, 칩?칩 간 등의 다이렉트 다이 본딩이 가능하게 된다.
그런데 최근의 반도체 장치에 대한 요구 물성은 매우 엄격하다. 예를 들면, 혹독한 열과 습도 환경 하에서 높은 패키지 신뢰성이 요구되고 있다. 또한, 전자 부품의 접속에 있어서는, 패키지 전체가 땜납 융점 이상의 고온에 노출되는 표면 실장법(리플로우)이 실시되고 있다. 최근에는 납을 포함하지 않는 땜납으로 바뀌어감에 따라 실장 온도가 260℃ 정도까지 상승하고 있다. 이 때문에, 반도체 패키지 내부에서 발생하는 응력이 종래보다도 커지고, 접착 계면에 있어서의 박리나 패키지 크랙이라는 결함이 발생할 가능성이 높아지고 있다.
통상, 이를 해결하기 위해, 실란 커플링제를 이용하여 접착성을 향상시키고 있으나, 분자량이 작고, 반응성이 낮은 모노머 타입의 실란 커플링제로는 충분한 접착성을 발휘시킬 수 없다. 그 때문에, 특허 문헌 4에서는 올리고머 타입의 실란 커플링제를 이용함으로써 접착성을 향상시키고 있다.
또한, 점접착 시트는 통상, 일정 기간 보관한 후에 사용되기 때문에 상온 이상의 온도에서의 보존 안정성이 중요하다. 특허 문헌 4에서는, 반응성이 높은 올리고머 타입의 실란 커플링제를 이용하여, 특허 문헌 4의 점접착 시트는 보존 안정성이 높은 것으로 개시되어 있다. 그러나 특허 문헌 4에 서의 보존 안정성의 평가 방법은, 점접착 시트에 50℃로 5일간이라는 촉진 처리를 실시하여 경화시킨 후, 즉시 점접착 시트의 접착성(박리 강도)을 측정하는 방법이다. 즉, 반도체 장치용 접착제로서 이용한 경우의 실장 후의 열과 습도 등의 환경 변화를 고려하고 있지 않다. 또한, 평가 방법도 점접착 시트를 이용하여 2장의 금속판을 붙이고, 접착제를 경화 후, 금속판을 떼어내는 식의 평가 방법을 채택하고 있는데, 이 방법에 의해 평가되는 경화 후의 접착제의 주된 특성은 응집성이다. 올리고머 타입의 실란 커플링제를 이용한 경우, 그 높은 반응성으로부터 점접착 시트의 보존 중에 알콕시기끼리나 알콕시기와 무기 충전재 표면의 반응이 진행되어 버린다. 보존 시에 알콕시기끼리의 반응이나 알콕시기와 무기 충전재 표면의 반응이 진행되어도, 경화 후의 응집성에 대한 영향은 적다. 그러나 점접착 시트와 피착체 사이의 계면의 접착성과 관련하여, 경화 시에 피착체 표면과 반응해야 할 알콕시기가 충분히 잔존하지 않음으로 인하여, 점접착 시트와 피착체 사이의 계면의 접착성이 저하하는 경향이 있다. 그 결과, 점접착 시트를 일정 기간 보관 후에 접착 경화시키고, 통상시보다도 혹독한 열과 습도 환경 하에 노출한 경우, 그 접착성을 유지할 수 없어서 패키지 신뢰성이나 다이 접착 기능의 저하가 보다 큰 문제로 된다.
[특허 문헌 1] 일본국 특개평02?032181호 공보 [특허 문헌 2] 일본국 특개평08?239636호 공보 [특허 문헌 3] 일본국 특개평10?008001호 공보 [특허 문헌 4] 일본국 특개2000?017246호 공보
본 발명의 과제는, 일정 기간 보관한 후에도, 혹독한 열과 습도 조건 및 리플로우 공정을 거친 경우의 패키지 신뢰성이나 접착성이 우수한 반도체용 접착제 조성물, 이 접착제 조성물로 이루어지는 접착제층을 가지는 반도체용 접착 시트 및 이를 이용한 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 면밀히 검토를 하였다. 그 결과, 실란 커플링제로서, 반응성이 낮은 모노머 타입의 실란 커플링제와 함께, 반응성이 높은 올리고머 타입의 실란 커플링제를 병용함으로써 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 알아내고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 요지는 이하와 같다.
1. 아크릴 중합체(A), 에폭시계 열경화 수지(B), 열경화제(C), 유기 관능기를 가지고, 분자량이 300 이상이고 알콕시 당량이 13 m㏖／g보다 큰 실란 화합물(D), 및 유기 관능기를 가지고, 분자량이 300 이하이고 알콕시 당량이 13 m㏖／g 이하인 실란 화합물(E)을 포함하는 반도체용 접착제 조성물.
2. 상기 실란 화합물(D) 또는 상기 실란 화합물(E)에서의 유기 관능기가 에폭시기인 상기 1에 기재된 반도체용 접착제 조성물.
3. 상기 1 또는 2에 기재된 반도체용 접착제 조성물로 이루어지는 접착제층을 기재 상에 형성하여 이루어지는 반도체용 접착 시트.
4. 상기 3에 기재된 반도체용 접착 시트의 접착제층에 반도체 웨이퍼를 부착하고, 해당 반도체 웨이퍼를 다이싱하여 반도체 칩으로 하고, 해당 반도체 칩의 이면에 상기 접착제층을 고착 잔존시켜서 기재로부터 박리하고, 그 반도체 칩을 피착부에 상기 접착제층을 통하여 열압착하는 공정을 가지는 반도체 장치의 제조 방법.
본 발명에 따르면, 일정 기간 보관한 후에도 혹독한 열과 습도 조건 및 리플로루 공정을 거친 경우의 패키지 신뢰성이나 접착성이 우수한 반도체용 접착제 조성물, 해당 접착제 조성물로 이루어지는 접착제층을 가지는 반도체용 접착 시트 및 이를 이용한 반도체 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 반도체용 접착제 조성물, 반도체용 접착 시트 및 반도체 장치의 제조 방법을 상세히 설명한다. 또한, 이하에 있어서, 본 발명의 반도체용 접착제 조성물을 단순히 “접착제 조성물”로, 본 발명의 반도체용 접착 시트를 단순히 “접착 시트”로, 본 발명의 반도체용 접착제 조성물로 형성된 접착제층을 단순히 “접착제층”으로 기재한다.
[반도체용 접착제 조성물]
본 발명의 반도체용 접착제 조성물은, 아크릴 중합체(A), 에폭시계 열경화 수지(B), 열경화제(C), 유기 관능기를 가지고, 분자량이 300 이상이고 또한 알콕시 당량이 13 m㏖／g보다 큰 실란 화합물(D), 및 유기 관능기를 가지고, 분자량이 300 이하이고 또한 알콕시 당량이 13 m㏖／g 이하인 실란 화합물(E)을 함유한다. 또한, 접착제 조성물의 각종 물성을 개량하기 위해, 필요에 따라서 다른 성분을 배합해도 좋다. 이하, 이들 각 성분에 대하여 구체적으로 설명한다.
아크릴 중합체(A)
아크릴 중합체(A)로는, 종래 공지의 아크릴 중합체를 이용할 수 있다. 아크릴 중합체(A)의 중량 평균 분자량(Mw)은 10000?2000000인 것이 바람직하고, 100000?1500000인 것이 보다 바람직하다. 아크릴 중합체(A)의 Mw가 지나치게 낮으면, 접착제층과 기재의 접착력이 높아져서 칩의 픽업 불량이 일어나는 일이 있다. 아크릴 중합체(A)의 Mw가 지나치게 높으면, 피착체의 요철에 접착제층이 대응할 수 없는 일이 있으며, 보이드 등의 발생 요인으로 되는 일이 있다. 아크릴 중합체(A)의 Mw는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)법에 의해 측정되는 폴리스티렌 환산값이다.
아크릴 중합체(A)의 유리 전이 온도(Tg)는 -60?70℃인 것이 바람직하고, -30?50℃인 것이 보다 바람직하다. 아크릴 중합체(A)의 Tg가 지나치게 낮으면, 접착제층과 기재의 박리력이 커져서 칩의 픽업 불량이 일어나는 일이 있다. 아크릴 중합체(A)의 Tg가 지나치게 높으면, 웨이퍼를 고정하기 위한 접착력이 불충분하게 될 우려가 있다.
아크릴 중합체(A)를 구성하는 모노머로서는 예를 들면, (메타)아크릴산에스테르 및 그 유도체를 들 수 있다. 구체적인 예로서는, (메타)아크릴산메틸, (메타)아크릴산에틸, (메타)아크릴산프로필, (메타)아크릴산부틸 등의 알킬기의 탄소수가 1?18인 (메타)아크릴산알킬에스테르; (메타)아크릴산시클로알킬에스테르, (메타)아크릴산벤질에스테르, 이소보르닐(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐(메타)아크릴레이트, 디시클로펜테닐(메타)아크릴레이트, 디시클로펜테닐옥시에틸(메타)아크릴레이트, 이미드(메타)아크릴레이트 등의 환상 골격을 가지는 (메타)아크릴산에스테르; 히드록시메틸(메타)아크릴레이트, 2?히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2?히드록시프로필(메타)아크릴레이트 등의 수산기 함유 (메타)아크릴산에스테르; 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 또한, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산 등을 이용해도 좋다. 이들은 1종 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다.
이들 중에서는 아크릴 중합체(A)를 구성하는 모노머로서, 에폭시계 열경화 수지(B)와의 상용성이 좋은 아크릴 중합체가 얻어진다는 점에서, 적어도 수산기 함유 (메타)아크릴산에스테르를 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 아크릴 중합체(A)에 있어서, 수산기 함유 (메타)아크릴산에스테르에 유래하는 구성 단위는 1?20 중량％의 범위로 포함되는 것이 바람직하고, 3?15 중량％의 범위로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 아크릴 중합체(A)로서 구체적으로는, (메타)아크릴산알킬에스테르와 수산기 함유 (메타)아크릴산에스테르의 공중합체가 바람직하다.
또한, 상기 (메타)아크릴산에스테르 및 그 유도체 등과 함께, 본 발명의 목적을 손상하지 않는 범위에서 초산비닐, 아크릴로니트릴, 스티렌 등을 아크릴 중합체(A)의 원료 모노머로서 이용해도 좋다.
에폭시계 열경화 수지(B)
에폭시계 열경화 수지(B)로서는, 종래 공지의 여러 가지 에폭시 수지를 이용할 수 있다. 에폭시 수지로서는, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 페닐렌 골격형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 피페닐형 에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 복소환형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지, 축합환 방향족 탄화수소 변성 에폭시 수지나 이들의 할로겐화물 등의 구조 단위 중에 2개 이상의 관능기가 포함되는 에폭시 수지를 들 수 있다. 이들의 에폭시 수지는 1종 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 병용해도 좋다.
에폭시 수지의 에폭시 당량은 특별히 한정되지 않지만, 150?1000(g／eq)인 것이 바람직하다. 또한, 에폭시 당량은 JIS K7236:2008에 준하여 측정되는 값이다.
본 발명의 접착제 조성물에 있어서, 에폭시계 열경화 수지(B)의 함유량은 아크릴 중합체(A) 100중량부에 대하여 통상은 1?1500중량부, 바람직하게는 3?1000중량부이다. 에폭시계 열경화 수지(B)의 함유량이 상기 범위를 밑돌면, 충분한 접착력을 가지는 접착제층이 얻어지지 않는 일이 있다. 또한, 에폭시계 열경화성 수지(B)의 함유량이 상기 범위를 웃돌면, 조막성이 없어지고 접착제층을 시트상으로 할 수 없어서 제조가 곤란해진다.
열경화제(C)
열경화제(C)는 에폭시계 열경화 수지(B)에 대한 열경화제로서 기능한다. 열경화제(C)로서는, 에폭시기와 반응할 수 있는 관능기를 분자 중에 2개 이상 가지는 화합물을 들 수 있고, 그 관능기로서는, 페놀성 수산기, 알코올성 수산기, 아미노기, 카르복실기, 산무수물기 등을 들 수 있다. 이들 중에서는 페놀성 수산기, 아미노기 및 산무수물기가 바람직하고, 페놀성 수산기 및 아미노기가 보다 바람직하다.
열경화제(C)의 구체예로서는, 노볼락형 페놀 수지, 디시클로펜타디엔계 페놀 수지, 트리페놀메탄형 페놀 수지, 아랄킬페놀 수지 등의 페놀성 열경화제; DICY(디시안디아미드) 등의 아민계 열경화제를 들 수 있다. 열경화제(C)는 1종 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다.
본 발명의 접착제 조성물에 있어서, 열경화제(C)의 함유량은 에폭시계 열경화 수지(B) 100중량부에 대하여 통상은 0.1?500중량부, 바람직하게는 1?200중량부이다. 열경화제(C)의 함유량이 상기 범위를 밑돌면, 접착제 조성물의 경화성이 부족하여 충분한 접착력을 가지는 접착제층이 얻어지지 않는 일이 있다. 열경화제(C)의 함유량이 상기 범위를 웃돌면, 접착제 조성물의 흡습률이 높아져서 반도체 패키지의 신뢰성이 저하되는 일이 있다.
유기 관능기를 갖고, 분자량이 300 이상이고 또한 알콕시 당량이 13m㏖／g보다 큰 실란 화합물(D)
유기 관능기를 가지고, 분자량이 300 이상이고 또한 알콕시 당량이 13 m㏖／g보다 큰 실란 화합물(D)(이하, 단순히 실란 화합물(D)로 기재하는 일이 있음)의 유기 관능기로서는, 아크릴 중합체(A)나 에폭시계 열경화 수지(B) 등이 가지는 관능기와 반응하는 것이 바람직하고, 이와 같은 것으로서, 에폭시기, (메타)아크릴로일기, (메타)아크릴로일기 중의 비닐기를 제외한 비닐기, 메르캅토기를 들 수 있다. 이들 중에서도 에폭시기가 바람직하다. 또한, 알콕시 당량은 화합물의 단위 중량당에 포함되는 알콕시기의 절대수를 나타내고, 본 발명에 있어서도 동일하다.
고분자량체인 실란 화합물(D)은 가수 분해 반응이 일어나기 쉽다. 그 때문에, 접착제 조성물의 가열 경화 시에, 실란 화합물(D)은 피착체 표면과 화학적인 반응을 효율적이고 또한 용이하게 일으키고, 피착체 표면에 결합하기 쉬우며, 또한, 피착체 표면과 양극자적인 상호 작용을 가지기 쉽다. 따라서, 접착제층으로 한 후, 보관 기간을 두지 않고 즉시 사용하는 경우에도, 접착제층과 피착체 표면과의 계면 접착을 강고한 것으로 할 수 있기 때문에, 접착제층이 고온 고습 상태에 노출되어도 접착제층과 피착체의 접착 계면으로의 수분 침입을 막고, 후에 열자극을 받아도 접착 상태를 유지할 수 있는 효과(이하, 열-습도 후 접착 상태 유지 효과로 기재하는 일이 있음)가 높다.
실란 화합물(D)로서 구체적으로는, γ?글리시독시프로필트리메톡시실란, γ?글리시독시프로필트리에톡시실란, γ?글리시독시프로필메틸디에톡시실란, γ?(메타크릴로프로필)트리메톡시실란 등의 알콕시기를 2개 또는 3개 가지는 저분자 실란 화합물; 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란 등의 알콕시기를 4개 가지는 저분자 실란 화합물; 등을 알콕시기의 가수 분해 및 탈수 축합에 의해 축합한 생성물인 올리고머 타입의 것을 들 수 있다. 특히, 상기 저분자 실란 화합물 중, 알콕시기를 2개 또는 3개 가지는 저분자 실란 화합물과 알콕시기를 4개 가지는 저분자 실란 화합물이 탈수 축합에 의해 축합한 생성물인 올리고머가 알콕시기의 반응성이 크고, 또한, 충분한 수의 유기 관능기를 가지고 있기 때문에 바람직하고, 예를 들면, 폴리 3?(2, 3?에폭시프로폭시)프로필메톡시실록산과 폴리디메톡시실록산의 공중합체인 올리고머를 들 수 있다.
본 발명의 접착제 조성물에 있어서, 실란 화합물(D)의 함유량은 접착제 조성물 전체(고형분 환산) 중, 통상은 0.01?7.0 중량％, 바람직하게는 0.1?2.0 중량％이다. 또한, 실란 화합물(D)의 함유량은 성분(A)?(E)의 합계 100 중량부(고형분 환산)에 대하여 바람직하게는 0.01?10 중량부, 보다 바람직하게는 0.1?3 중량부이다. 실란 화합물(D)의 함유량이 상기 범위를 밑돌면, 접착제 조성물의 가열 경화 시에 실란 화합물(D)이 피착체 표면과 화학적인 반응을 일으키거나, 피착체 표면과 양극자적인 상호 작용을 가지는 것이 곤란해지는 일이 있으며, 그 결과, 충분한 접착성을 발현할 수 없는 일이 있다. 실란 화합물(D)의 함유량이 상기 범위를 웃돌면, 접착제 조성물의 표면 장력의 상승을 초래하고, 시트상으로 할 때 튕김의 원인이 되어 제조가 곤란해지는 일이 있다. 또한, 칩 이면에 접착제층을 고착 잔존시킨 채 기재로부터 박리할 수 없어서 가공이 곤란해지는 일이 있다. 즉, 제조상 및 가공상의 문제가 생기는 일이 있다.
본 발명의 반도체용 접착제 조성물은 실란 화합물(D) 이외의 실란 화합물로서, 분자량이 300 이상이고 또한 알콕시 당량이 13 m㏖／g보다 큰 실란 화합물(D')(이하, 단순히 실란 화합물(D’)로 기재하는 일이 있음)을 함유하고 있어도 좋다. 실란 화합물(D’)은 유기 관능기를 갖지 않기 때문에, 아크릴 중합체(A)나 에폭시계 열경화 수지(B) 등이 가지는 관능기와 반응하지 않지만, 알콕시기를 가지기 때문에 다른 분자의 알콕시기나 피착체 표면, 경우에 따라 배합되는 무기 충전재(J)의 표면과 반응하여 접착제 조성물의 경화에 관여한다. 실란 화합물(D’)로서는, 폴리메톡시실록산, 폴리에톡시실록산, 폴리메톡시실록산과 폴리디메틸실록산의 공중합체 등을 들 수 있다.
유기 관능기를 갖고, 분자량이 300 이하이고 또한 알콕시 당량이 13m㏖／g 이하인 실란 화합물(E)
유기 관능기를 갖고, 분자량이 300 이하이고 또한 알콕시 당량이 13m㏖／g 이하인 실란 화합물(E)(이하에 있어서, 단순히 “실란 화합물(E)”로 기재하는 일이 있다.)의 유기 관능기로서는, 아크릴 중합체(A)나 에폭시계 열경화 수지(B) 등이 가지는 관능기와 반응하는 것이 바람직하고, 이와 같은 것으로서, 에폭시기, (메타)아크릴로일기, (메타)아크릴로일기 중의 비닐기를 제외한 비닐기, 메르캅토기를 들 수 있다. 이들 중에서도 에폭시기가 바람직하다.
실란 화합물(E)은 분자량이 300 이하이고 알콕시 당량이 13m㏖／g 이하이기 때문에 반응성이 낮고, 가수 분해 반응이 일어나기 어려워서 일정 기간의 보관 후에도 알콕시기가 잔존하기 쉽다. 또한, 접착제층으로 한 후, 일정한 보관 기간을 두면, 실란 화합물(E)의 알콕시기는 반응성이 부족하지만, 일부는 분자 간에서 축합 반응을 일으켜서 다량체화한다. 그 때문에, 일정 기간 보관 후 접착제 조성물의 가열 경화 시에 실란 화합물(E)은 실란 화합물(D)과 마찬가지로 피착체 표면에 결합하기 쉬워지고, 또한, 피착체 표면과 양극자적인 상호 작용을 갖기 쉬워진다. 이에 따라, 접착제층과 피착체 표면의 계면의 접착을 강고한 것으로 할 수 있기 때문에, 일정 기간 보관 후의 열-습도 후 접착 상태 유지 효과가 높다.
실란 화합물(E)로서 구체적으로는, γ?글리시독시프로필트리메톡시실란, γ?글리시독시프로필트리에톡시실란, γ?글리시독시프로필메틸디에톡시실란, β?(3, 4?에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, γ?(메타크릴로프로필)트리메톡시실란, N?페닐?γ?아미노프로필트리메톡시실란, γ?우레이도프로필트리에톡시실란, N?6?(아미노에틸)?γ?아미노프로필메틸디에톡시실란, γ－메르캅토프로필트리에톡시실란, γ?메르캅토프로필메틸디메톡시실란, 비닐트리아세톡시실란 등을 들 수 있다.
본 발명의 접착제 조성물에 있어서, 실란 화합물(E)의 함유량은 접착제 조성물 전체(고형분 환산) 중, 통상은 0.01?7.0 중량％, 바람직하게는 0.1?2.0 중량％이다. 또한, 실란 화합물(E)의 함유량은 성분(A)?(E)의 합계 100중량부(고형분 환산)에 대하여 바람직하게는 0.01?10 중량부, 보다 바람직하게는 0.1?3 중량부이다. 실란 화합물(E)의 함유량이 상기 범위를 밑돌면, 일정 기간 실온 이상에서 보관한 후에 접착제 조성물의 가열 경화 시에 충분한 접착성을 발현할 수 없는 일이 있다. 실란 화합물(E)의 함유량이 상기 범위를 웃돌면, 접착제 조성물의 표면 장력의 상승을 초래하고, 시트상으로 할 때 튕김의 원인이 되어 제조가 곤란해지는 일이 있다. 또한, 칩 이면에 접착제층을 고착 잔존시킨 채 기재로부터 박리할 수 없어서 가공이 곤란해지는 일이 있다. 즉, 제조상 및 가공상의 문제가 생기는 일이 있다.
본 발명의 반도체용 접착제 조성물은 실란 화합물(E) 이외의, 분자량이 300 이하이고 또한 알콕시 당량이 13 m㏖／g 이하인 실란 화합물(E’)(이하, 단순히 실란 화합물(E’)로 기재하는 일이 있음)을 함유하고 있어도 좋다. 실란 화합물(E’)은 유기 관능기를 가지지 않기 때문에 아크릴 중합체(A)나 에폭시계 열경화 수지(B) 등이 가지는 관능기와 반응하지 않지만, 알콕시기를 갖기 때문에 다른 분자의 알콕시기나 피착체 표면, 경우에 따라 배합되는 무기 충전재(J)의 표면과 반응하여 접착제 조성물의 경화에 관여한다. 실란 화합물(E’)로서는 예를 들면, 페닐트리에톡시실란, 데실트리에톡시실란 등을 이용할 수 있다.
실란 화합물(D)과 실란 화합물(E)의 병용에 의해 얻어지는 효과
실란 화합물(D)은 접착 시트의 제조 직후부터 일정한 보관 기간을 두지 않고 사용한 경우에 열-습도 후 접착 상태 유지 효과가 높은 한편, 접착 시트의 제조 후, 일정한 보관 기간을 두면, 실란 화합물(D)의 알콕시기가 다른 알콕시기나 경우에 따라 첨가되는 무기 충전재와 반응하여 소실되어 가기 때문에, 피착체 표면에 결합하거나, 피착체 표면과 양극자적인 상호 작용을 가지기 어려워지고, 접착제층과 피착체 표면의 계면의 접착을 강고하게 할 수 없어서, 열-습도 후 접착 상태 유지 효과가 낮아지는 일이 있다.
한편, 실란 화합물(E)은 접착 시트의 제조 후, 일정한 보관 기간을 두고 사용한 경우에 열-습도 후 접착 상태 유지 효과가 높은 한편, 접착 시트의 제조 후, 보관 기간을 두지 않고 즉시 사용한 경우, 원래 반응성이 뒤떨어지고, 가수 분해 반응이 일어나기 어렵기 때문에 피착체 표면에 결합하거나, 피착체 표면과 양극자적인 상호 작용을 가지기 어렵고, 접착제층과 피착체 표면의 계면의 접착을 강고하게 할 수 없어서, 열-습도 후 접착 상태 유지 효과가 낮아지는 일이 있다.
본 발명의 접착제 조성물은, 실란 화합물(D)과 실란 화합물(E) 을 모두 함유하기 때문에, 이들이 보관 기간 전후의 열-습도 후 접착 상태 유지 효과의 서로의 결점을 서로 보완하여, 보관 기간 전후의 어느 쪽에서도 높은 열-습도 후 접착 상태 유지 효과가 얻어진다. 그 결과, 본 발명의 접착제 조성물로 이루어지는 접착제층은 보존 안정성이 우수하다.
실란 화합물(D)의 함유량(d)과 실란 화합물(E)의 함유량(e)의 비(d)／(e)는, (d)와 (e)가 각각 상기 함유량의 범위이면 좋고, 즉, 통상은 0.0014?700, 바람직하게는 0.05?20이다.
그 밖의 실란 화합물(F)
본 발명에 있어서, 접착제 조성물의 피착체에 대한 접착력을 보다 향상시키기 위해, 실란 화합물(D), 실란 화합물(D’), 실란 화합물(E) 및 실란 화합물(E’) 이외에, 그 밖의 실란 화합물(F)을 이용해도 좋다.
실란 화합물(F)로서는, 아크릴 중합체(A)나 에폭시계 열경화 수지(B) 등이 가지는 관능기와 반응하는 기를 가지는 화합물이 바람직하게 사용된다.
구체적으로는, γ?아미노프로필트리메톡시실란, N?6?(아미노에틸)?γ?아미노프로필트리메톡시실란, γ?메르캅토프로필트리메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 이미다졸실란 등을 들 수 있다. 이들 그 밖의 화합물은 1종 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다.
경화 촉진제(G)
경화 촉진제(G)는 접착제 조성물의 경화 속도를 조절하기 위해 이용된다. 경화 촉진제로서 바람직하게는, 에폭시기와 페놀성 수산기나 아민 등의 반응을 촉진할 수 있는 화합물이다. 이 화합물로서는 구체적으로는, 3급 아민류, 이미다졸류, 유기 포스핀류, 테트라페닐보론염 등을 들 수 있다.
3급 아민류로서는, 트리에틸렌디아민, 벤질디메틸아민, 트리에탄올아민, 디메틸아미노에탄올, 트리스(디메틸아미노메틸)페놀 등을 들 수 있다.
이미다졸류로서는, 2?메틸이미다졸, 2?페닐이미다졸, 2?페닐?4?메틸이미다졸, 2?페닐?4?메틸?5?히드록시메틸이미다졸, 2?페닐?4, 5?히드록시메틸이미다졸 등을 들 수 있다.
유기 포스핀류로서는, 트리부틸포스핀, 디페닐포스핀, 트리페닐포스핀 등을 들 수 있다.
테트라페닐보론염으로서는, 테트라페닐포스포늄테트라페닐보레이트, 트리페닐포스핀테트라페닐보레이트 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 접착제 조성물에 포함되는 경화 촉진제(G)는 1종 단독이어도 좋고, 2종 이상의 조합이어도 좋다.
본 발명의 접착제 조성물에는 에폭시계 열경화 수지(B)와 열경화제(C)의 합계 100중량부에 대하여 경화 촉진제(G)가 바람직하게는 0.001?100중량부, 보다 바람직하게는 0.01?50중량부, 더욱 바람직하게는 0.1?10중량부 포함된다.
에너지선 중합성 화합물(H)
본 발명의 접착제 조성물은, 에너지선 중합성 화합물(H)을 함유해도 좋다. 에너지선 중합성 화합물(H)을 에너지선 조사에 의하여 중합시킴으로써, 접착 시트에서 접착제층의 접착력을 저하시킬 수 있다. 이 때문에, 반도체 칩의 픽업 공정에 있어서, 기재와 접착제층의 층간 박리를 용이하게 실시할 수 있게 된다.
에너지선 중합성 화합물(H)은 자외선이나 전자선 등의 에너지선의 조사를 받으면 중합 및 경화하는 화합물이다. 에너지선 중합성 화합물(H)로서는, 분자 내에 하나 이상의 에너지선 중합성 이중 결합을 가지는 화합물, 예를 들면, 아크릴레이트계 화합물을 들 수 있다.
상기 아크릴레이트계 화합물로서는, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트, 디펜타에리스리톨모노히드록시펜타아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트, 1, 4?부릴렌글리콜디아크릴레이트, 1, 6?헥산디올디아크릴레이트, 디시클로펜타디엔디메톡시디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 올리고에스테르아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트계 올리고머, 에폭시 변성 아크릴레이트, 폴리에테르아크릴레이트, 이타콘산 올리고머 등을 들 수 있다.
에너지선 중합성 화합물(H)의 분자량(올리고머 또는 폴리머의 경우에는 중량 평균 분자량)은 통상은 100?30000, 바람직하게는 200?9000 정도이다. 본 발명의 접착제 조성물에 있어서, 에너지선 중합성 화합물(H)의 함유량은 아크릴 중합체(A) 100 중량부에 대하여 통상은 1?400 중량부, 바람직하게는 3?300 중량부, 보다 바람직하게는 10?200 중량부이다. 에너지선 중합성 화합물(H)의 함유량이 상기 범위를 웃돌면, 유기 기판이나 리드 프레임 등에 대한 접착제층의 접착력이 저하되는 일이 있다.
광중합 개시제(Ⅰ)
본 발명의 접착제 조성물의 사용 시에, 상기 에너지선 중합성 화합물(H)을 사용하는 경우, 자외선 등의 에너지선을 조사하여 접착제층의 접착력을 저하시키는 것이 바람직하다. 접착제 조성물 중에 광중합 개시제(Ⅰ)를 함유시킴으로써, 중합, 경화 시간 및 광선 조사량을 낮출 수 있다.
광중합 개시제(Ⅰ)로서는, 벤조페논, 아세토페논, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르, 벤조인안식향산, 벤조인안식향산메틸, 벤조인디메틸케탈, 2, 4?디에틸티옥산손, α?히드록시시클로헥실페닐케톤, 벤질디페닐설파이드, 테트라메틸티우람모노설파이드, 아조비스이소부티로니트릴, 벤질, 디벤질, 디아세틸, 1, 2?디페닐메탄, 2, 4, 6?트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드, β?크롤안트라퀴논 등을 들 수 있다. 광중합 개시제(Ⅰ)는 1종 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다.
광중합 개시제(Ⅰ)의 함유량은 에너지선 중합성 화합물(H) 100 중량부에 대하여, 통상은 0.1?10 중량부, 바람직하게는 1?5 중량부이다. 광중합 개시제(Ⅰ)의 함유량이 상기 범위를 밑돌면, 광중합이 부족하여 만족할만한 픽업 성능이 얻어지지 않을 수 있고, 상기 범위를 웃돌면, 광중합에 기여하지 않는 잔류물이 생성되어, 접착제 조성물의 경화성이 불충분해지는 일이 있다.
무기 충전재(J)
본 발명에 있어서, 무기 충전재(J)를 이용해도 좋다. 무기 충전재(J)를 접착제 조성물에 배합함으로써, 해당 조성물의 열팽창 계수를 조절하는 것이 가능하게 된다. 반도체 칩, 리드 프레임 및 유기 기판에 대하여, 경화 후 접착제층의 열팽창 계수를 최적화함으로써 패키지 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 접착제층의 경화 후의 흡습률을 보다 저감시키는 것도 가능하게 된다.
무기 충전재(J)로서는, 실리카, 알루미나, 탤크, 탄산칼슘, 티탄화이트, 벵갈라, 탄화규소, 질화붕소 등의 분말, 이들을 구형화한 비드, 단결정 섬유, 유리 섬유 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 실리카 필러 및 알루미나 필러가 바람직하다. 무기 충전재(J)는 1종 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다.
본 발명의 접착제 조성물에 있어서, 무기 충전재(J)의 함유량은 접착제 조성물 전체(고형분 환산)에 대하여 통상은 1?80 중량％이다. 또한, 무기 충전재(J)의 함유량은 성분(A)?(E)의 합계 100 중량부(고형분 환산)에 대하여 바람직하게는 1?80 중량부, 보다 바람직하게는 2?70 중량부, 더욱 바람직하게는 5?60 중량％, 특히 바람직하게는 10?50 중량％이다. 무기 충전재(J)의 함유량이 이와 같은 범위내에 있으면, 접착제층의 경화 후의 흡습을 더욱 저감시킬 수 있고, 또한, 접착제층에 있어서의 무기 충전재의 비율이 과도하게 커지지 않아서, 접착성을 손상시키는 일이 적다.
그 밖의 성분(K)
본 발명의 접착제 조성물에는 상기 각 성분 외에, 필요에 따라 각종 첨가제가 함유되어도 좋다. 각종 첨가제로서는, 폴리에스테르 수지 등의 가요성 성분, 가소제, 대전 방지제, 산화 방지제, 안료, 염료 등을 들 수 있다.
본 발명의 접착제 조성물은 보존 안정성이 우수하고, 접착성(예를 들면, 감압 접착성)과 가열 경화성을 가지고, 미경화 상태에서는 각종 피착체를 일시적으로 유지하는 기능을 가진다. 특히, 일정 기간 보관 후에 있어서도, 열경화를 거쳐서 최종적으로는 내충격성이 높은 경화물을 제공할 수 있고, 또한, 전단 강도와 박리 강도의 밸런스에도 뛰어나며, 엄격한 열-습도 조건 하에서도 충분한 접착성을 유지할 수 있다.
본 발명의 접착제 조성물은 상기 각 성분을 적절한 비율로 혼합하여 얻어진다. 혼합 시에는 각 성분을 미리 용매로 희석해 두어도 좋고, 또한, 혼합 시에 용매를 추가해도 좋다. 또한, 접착제 조성물의 사용 시에 용매로 희석해도 좋다.
이러한 용매로서는, 초산에틸, 초산메틸, 디에틸에테르, 디메틸에테르, 아세톤, 메틸에틸케톤, 아세트니트릴, 헥산, 시클로헥산, 톨루엔, 헵탄 등을 들 수 있다.
본 발명의 접착제 조성물은 적어도 실리콘, 갈륨-비소 등을 재료로 하는 반도체 칩을 피착체로 하여 반도체 칩과 기판 등의 다른 것을, 또는 반도체 칩끼리를 접착하기 위한 반도체용 접착제로서 사용된다. 특히, 이른바 다이 본딩 시트, 다이싱 다이 본딩 시트, 특히, 다이싱 다이 본딩 시트를 구성하는 접착제층의 형성 재료로서 가장 적합하게 이용할 수 있다.
[접착 시트]
본 발명에 관련되는 접착 시트는 상기 접착제 조성물로 이루어지는 접착제층을 기재 상에 형성하여 이루어진다. 본 발명에 관련되는 접착 시트의 형상은 테이프상, 라벨상 등, 모든 형상을 취할 수 있다.
접착 시트의 기재로서는 예를 들면, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리부텐 필름, 폴리부타디엔 필름, 폴리메틸펜텐 필름, 폴리염화비닐 필름, 염화비닐 공중합체 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리에틸렌나트탈레이트 필름, 폴리부틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리우레탄 필름, 에틸렌초산비닐 공중합체 필름, 아이오노머 수지 필름, 에틸렌(메타)아크릴산 공중합체 필름, 에틸렌(메타)아크릴산에스테르 공중합체 필름, 폴리스티렌 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리이미드 필름 등의 투명 필름, 또는 이들 투명 필름의 가교 필름을 들 수 있다. 또한, 기재로서는, 이들의 단층 필름이어도 좋고, 이들의 적층 필름이어도 좋다. 또한, 상기의 투명 필름 외에, 이들을 착색한 불투명 필름, 불소수지 필름 등을 이용할 수 있다.
본 발명의 접착 시트는 각종 피착체에 부착되고, 피착체에 필요한 소정의 가공을 실시한 후, 접착제층을 피착체에 고착 잔존시켜서 기재로부터 박리된다. 즉, 접착제층을 기재로부터 피착체에 전사하는 공정을 포함하는 프로세스에 사용된다. 이 때문에, 기재의 접착제층에 접하는 면의 표면 장력은 바람직하게는 40 mN／m 이하, 더욱 바람직하게는 37 mN／m 이하, 특히 바람직하게는 35 mN／m 이하이다. 이와 같이, 표면 장력이 비교적 낮은 기재는 재질을 적절히 선택하여 얻는 것이 가능하다. 또한, 기재의 표면에 박리제를 도포하여 박리 처리를 실시해서 표면 장력이 비교적 낮은 기재를 얻을 수도 있다.
기재의 박리 처리에 이용되는 박리제로서는, 알키드계, 실리콘계, 불소계, 불포화 폴리에스테르계, 폴리올레핀계, 왁스계 등의 박리제를 들 수 있는데, 이 중에서도 내열성을 가지는 관점에서 알키드계, 실리콘계, 불소계의 박리제가 바람직하다.
상기 박리제를 이용하여 기재의 표면을 박리 처리하기 위해서는, 박리제를 그대로(용제없이) 또는 용제에 희석된 상태나 에멀션화한 상태에서 그라비아 코터, 메이어 바 코터, 에어나이프 코터, 롤 코터 등에 의해 도포하여 박리제가 도포된 기재를 상온하 또는 가열하에 제공하거나, 또는 전자선에 의해 경화시키거나, 웨트 라미네이션이나 드라이 라미네이션, 열용융 라미네이션, 용융 압출 라미네이션, 공압출 가공 등으로 적층체를 형성하거나 하면 좋다.
또한, 기재의 표면에 점착제를 도포하여 점착 처리를 실시해도 좋다. 기재의 점착 처리에 이용되는 점착제로서는, 아크릴계, 고무계, 실리콘계, 우레탄계 등의 점착제를 들 수 있다.
점착제로서, 재박리성의 점착제를 이용하는 것이 바람직하고, 재박리성의 점착제로서는, 점착성이 미약한 점착제, 표면 요철이 있는 점착제, 에너지선 경화형 점착제, 열팽창 성분 함유 점착제 등을 들 수 있다. 재박리성의 점착제를 이용하는 것으로 피착체의 가공의 사이에는 기재와 접착제층 간을 강고하게 고정하고, 그 후, 접착제층을 피착체에 고착 잔존시켜서 기재로부터 박리하는 것이 용이하게 된다.
기재의 막두께는, 통상은 10?500 ㎛, 바람직하게는 15?300 ㎛, 특히 바람직하게는 20?250 ㎛ 정도이다. 또한, 접착제층의 두께는 통상은 1?500 ㎛, 바람직하게는 5?300 ㎛, 특히 바람직하게는 5?150 ㎛ 정도이다.
또한, 접착 시트를 피착체에 부착하기 전에는 접착 시트의 접착제층을 보호하기 위해, 접착제층의 표면(피착체에 접촉하는 면)에 표면을 보호하기 위한 박리 필름을 적층해 두어도 좋다.
접착 시트는 예를 들면, 기재 상에 접착제층을 구성하는 조성물을 도포하고, 건조하여 제조되어도 좋고, 접착제층을 박리 필름 상에 설치한 후에 해당 접착제층을 기재에 전사하여 제조되어도 좋다.
또한, 접착제층의 표면(피착체에 접촉하는 면)의 외주부에는 링 프레임 등의 다른 지그를 고정하기 위해, 별도 접착제층이나 점착 테이프가 설치되어 있어도 좋다.
[반도체 장치의 제조 방법]
다음으로, 본 발명에 관련되는 접착 시트의 사용 방법에 대하여, 해당 접착 시트를 반도체 장치의 제조에 적용한 경우를 예로 들어서 설명한다.
본 발명의 접착 시트를 이용한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서는, 우선, 반도체 웨이퍼의 한쪽의 면 및 링 프레임을 본 발명에 관련되는 접착 시트의 접착제층에 셋업(載置)하고, 가볍게 눌러서 웨이퍼를 부착한다. 이어서, 다이싱 장치 상에서 다이싱 소(dicing saw) 등의 절단 수단을 이용하여 상기 반도체 웨이퍼를 절단해서 반도체 칩을 얻는다. 여기에서, 절단 깊이는 반도체 웨이퍼의 두께와 접착제층의 두께의 합계 및 다이싱 소의 마모분을 가미한 깊이이다. 또한, 에너지선 경화성 화합물(H)을 본 발명의 접착제 조성물에 이용한 경우에는 반도체 웨이퍼를 절단하기 전후에 접착 시트의 기재면으로부터 자외선을 조사해도 좋다.
이어서, 필요에 따라 접착 시트의 익스팬드를 실시하고, 반도체 칩 간격을 확장시켜서 반도체 칩의 픽업을 더욱 용이하게 실시할 수 있도록 한다. 여기에서, 접착제층과 기재의 사이에 어긋남이 발생하게 되고, 접착제층과 기재의 사이의 접착력이 감소하여 칩의 픽업성이 향상된다.
이와 같이 하여 반도체 칩의 픽업을 실시하면, 절단된 접착제층을 반도체 칩 이면에 고착 잔존시키면서, 해당 칩을 기재로부터 박리할 수 있다. 이어서, 반도체 칩을 피착부(예를 들면, 기판 상의 다이 패드부나 다른 반도체 칩)에 접착제층을 통하여 셋업한다. 피착부는 반도체 칩을 셋업하기 전에 가열되어 있거나, 셋업 직후에 가열된다. 여기에서, 칩을 압착(다이 본드)할 때의 가열 온도는 통상은 80?200 ℃, 바람직하게는 100?180 ℃이고, 가열 시간은 통상은 0.1초?5분, 바람직하게는 0. 5초?3분이며, 압착할 때의 압력은 통상 1 kPa?1 GPa이다. 압력은 셋업한 후에 가해도 좋지만, 셋업과 동시에 압력을 가하는 것이 바람직하다.
반도체 칩을 피착부 상에 셋업한 후, 필요에 따라 다시 가열을 실시해도 좋다. 이 때의 가열 조건은 상기 가열 온도의 범위로서, 가열 시간은 통상 1?180분, 바람직하게는 10?180분이다.
또한, 셋업 후의 가열 처리는 실시하지 않고 가접착 상태로 해 두고, 패키지 제조에 있어서 통상 실시되는 수지 밀봉에서의 가열을 이용하여 접착제층을 경화시켜도 좋다. 그 때에는 통상은 150?180℃에서 0.5?10분 정도, 1.0?20 MPa의 압력이 가해진다. 또한, 밀봉 수지를 충분히 경화시키기 위해, 밀봉 공정 후, 통상은 150?180 ℃에서 2?8시간 정도의 가열이 상압 하에서 실시된다. 상기의 가열 처리에 추가하여 밀봉 공정 후에서의 가열 처리를 이용해도 좋다.
이와 같은 공정을 거침으로써, 접착제층이 경화하여 반도체 칩과 피착부를 강고하게 접착할 수 있다. 접착제층은 다이 본드 조건 하에서는 유동화해 있기 때문에 피착부의 요철에도 충분히 매립되어 보이드의 발생을 방지할 수 있다.
즉, 얻어지는 실장품에 있어서는, 반도체 칩의 고착 수단인 접착제가 경화하고, 또한, 피착부의 요철에도 충분히 매립된 구성으로 되기 때문에 가혹한 조건 하에 있어서도 충분한 패키지 신뢰성이 달성된다.
또한, 반도체 칩을 다른 반도체 칩 상에 접착제층을 통하여 열압착하는 공정을 포함하는 반도체 칩 장치의 제조 방법에는, 유기 기판 또는 리드 프레임의 다이 패드부 상에 셋업된 다른 반도체 칩 상에 접착제층을 통하여 반도체 칩을 열압착하는 공정, 또는 유기 기판 또는 리드 프레임의 다이 패드부 상에 셋업되어 있지 않은 다른 반도체 칩 상에 접착제층을 통하여 반도체 칩을 열압착하는 공정을 포함하는 것으로 한다.
본 발명의 접착제 조성물 및 접착 시트는 상기와 같은 사용 방법 외에, 반도체 화합물, 유리, 세라믹스, 금속 등의 접착에 사용할 수도 있다.
(실시예)
이하, 본 발명을 실시예에 의해 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예 또는 비교예에서 얻어진 접착 시트에 대해서는, 촉진 처리(40℃, 7일간 정치(靜置))를 실시한 접착 시트와, 촉진 처리를 실시하지 않고 23℃, 상대 습도 50％의 환경 하에서 7일간 보관한 접착 시트를 이용하여 이하의 각 평가를 실시하였다.
(1) 전단 강도 측정
(1?1) 상단 칩의 작성
웨이퍼 백사이드 그라인드 장치(DISCO사 제조, DGP8760)에 의해 표면을 드라이 폴리시 처리한 실리콘 웨이퍼(직경 200 ㎜, 두께 500 ㎛)의 드라이 폴리시 처리면에 실시예 또는 비교예에서 얻어진 접착 시트를 테이프 마운터(린텍사 제조, Adwill(등록 상표) RAD2500 m／8)를 이용하여 부착하고, 동시에 링 프레임에 고정하였다. 그 후, 자외선 조사 장치(린텍사 제조, Adwill(등록 상표) RAD2000)를 이용하여 상기 시트의 기재면으로부터 자외선을 조사(350 mW／㎠, 190mJ／㎠)하였다.
다음으로, 다이싱 장치(DISCO사 제도, DFD651)를 사용하여 5㎜×5㎜의 사이즈의 칩으로 다이싱하고, 접착 시트의 접착제층과 함께 칩을 기재로부터 픽업하여 상단 피치를 얻었다. 다이싱할 때의 절삭량은 접착 시트의 기재에 대하여 20㎛ 절삭하도록 하였다.
(1?2) 측정용 시험편의 작성
폴리이미드계 수지(히타치 카세이 듀퐁 마이크로시스템즈사 제조 PLH708)가 코팅된 실리콘 웨이퍼(직경 200㎜, 두께 725㎛)에 다이싱 테이프(린텍사 제조, Adwill D?650)를 상기와 마찬가지로 테이프 마운터를 이용하여 부착하였다. 이어서, 상기와 마찬가지로 다이싱 장치를 이용하여 실리콘 웨이퍼를 12㎜×12㎜의 칩 사이즈로 다이싱하고, 칩을 픽업하였다. 칩의 폴리이미드계 수지가 코팅된 면(폴리이미드면)에 상기 (1?1)에서 얻은 상단 칩을 접착제층을 통하여 100℃, 또한 300 gf／chip, 1초 간의 조건으로 본딩하였다. 그 후, 125℃에서 60분, 또한, 175℃에서 120분간 가열하여 접착제층을 경화시키고 시험편을 얻었다.
얻어진 시험편을 85℃ 85％ RH환경 하에 48시간 방치하여 흡습시키고, 흡습 후의 시험편에 대하여 최고 온도 260℃, 가열 시간 1분간의 IR 리플로우(리플로우로: 사가미 리코 제조, WL?15?20DNX형)를 3회 실시하고, 또한, 프레셔 쿠커 테스트(조건: 121℃, 2. 2기압, 100％RH)를 168시간 실시하여 열-습도 처리된 시험편(측정용 시험편)을 얻었다.
(1?3) 전단 강도의 측정
본드 테스터(Dage사 제조, 본드 테스터 Series4000)의 측정 스테이지를 250℃로 설정하고, 측정용 시험편을 측정 스테이지 상에 30초간 방치하였다. 본딩 계면(접착제층 계면)으로부터 100 ㎛ 높이의 위치에서 속도 500㎛／s로 접착제층 계면에 대해 수평 방향(전단 방향)으로 응력을 가하고, 시험편의 폴리이미드면에 있어서의 접착 상태가 파괴될 때의 힘(전단 강도)(N)을 측정하였다. 또한, 6샘플의 측정용 시험편에 대하여 각각의 전단 강도를 측정하고, 그 평균값을 전단 강도(N)로 하였다.
(2) 표면 실장성의 평가
(2?1) 상단 피치의 작성
웨이퍼 백사이드 그라인드 장치(DISCO사 제조, DGP8760)에 의해 표면을 드라이 폴리시 처리한 실리콘 웨이퍼(직경 200㎜, 두께 75㎛)의 드라이 폴리시 처리면에 실시예 또는 비교예에서 얻어진 접착 시트를 테이프 마운터(린텍사 제조, Adwill(등록 상표) RAD2500 m／8)를 이용하여 부착하고, 동시에 링 프레임에 고정하였다. 그 후, 자외선 조사 장치(린텍사 제조, Adwill(등록 상표) RAD2000)를 이용하여 상기 시트의 기재면으로부터 자외선을 조사(350 mW／㎠, 190mJ／㎠)하였다.
다음으로, 다이싱 장치(DISCO사 제조, DFD651)를 사용하여 8㎜×8㎜의 사이즈의 칩으로 다이싱하고, 접착 시트의 접착제층과 함께 칩을 기재로부터 픽업하여 상단 피치를 얻었다. 다이싱 시의 절삭량은 접착 시트의 기재에 대하여 20㎛ 절삭하도록 하였다.
(2?2) 하단 칩의 작성
상단 칩의 작성(2?1)과 마찬가지로 웨이퍼 백사이드 그라인더 장치(DISCO사 제조, DGP8760)에 의해 표면을 드라이 폴리시 처리한 실리콘 웨이퍼(직경 200㎜, 두께 75㎛)의 드라이 폴리시 처리면에 다이싱 다이 본딩 시트(린텍사 제조, Adwill(등록 상표) LE4738)를 테이프 마운터(린텍사 제조, Adwill(등록 상표) RAD2500 m／8)를 이용하여 부착하고, 동시에 링 프레임에 고정하였다. 그 후, 자외선 조사 장치(린텍사 제조, Adwill(등록 상표) RAD2000)를 이용하여 상기 시트의 기재측으로부터 자외선을 조사(350mW／㎠, 190mJ／㎠)하였다.
다음으로, 다이싱 장치(DISCO사 제조, DFD651)를 사용하여 8㎜×8㎜의 사이즈의 칩으로 다이싱하고, 다이싱 다이 본딩 시트의 접착제층과 함께 칩을 기재로부터 픽업하여 하단 칩을 얻었다. 다이싱할 때의 절삭량은 다이싱 다이 본딩 시트의 기재에 대하여 20㎛ 절삭하도록 하였다.
(2?3) 반도체 패키지의 제조
칩을 다이 본드하는 배선 기판으로서, 동박 피복 적층판(미쯔비시 가스 카가쿠사 제조, BT레진 CCL?HL832HS)의 동박에 회로 패턴이 형성되고, 해당 패턴 상에 솔더 레지스트(타이요 잉크사 제조, PSR?4000AUS303)를 가지고 있는 2층 양면 기판(LNTEG0001, 사이즈: 157㎜×70㎜×0. 22t, 최대 요철 15㎛, 닛폰 CMK 제조)을 이용하였다. 또한, 기판은 수분의 제거를 목적으로 125℃의 분위기 하에 20시간 정치하여 건조하였다.
상기 (2?2)에서 얻은 하단 칩을 접착제층마다 픽업하고, 상기 배선 기판 상에 접착제층을 통하여 셋업하며, 동시에 125℃, 250gf, 0.5초간의 조건으로 다이 본드하였다. 이어서, 120℃에서 30분, 또한, 140℃에서 30분의 조건으로 가열하여 접착제층을 충분히 가열 경화시켰다.
이어서, 상기 (2?1)에서 얻은 상단 칩을 접착제층마다 픽업하고, 먼저 접착 경화시킨 하단 칩 상에 125℃, 250gf, 0.5초간의 조건으로 다이 본드하였다. 그 후, 125℃에서 1시간의 조건으로 상단 칩의 접착제층을 가열 경화시켰다.
몰드 수지(교세라 케미컬 가부시키가이샤 제조, KE?G1250)로 밀봉 두께 400㎛가 되도록 배선 기판을 밀봉 장치(아픽 야마다 가부시키가이샤 제조, MPC?06M Trial Press)를 사용하여 180℃, 수지 주입압 6. 9MPa, 120초의 조건으로 트랜스퍼 성형하여 밀봉하였다. 그 후, 상압하에 있어서, 175℃ 5시간으로 몰드 수지를 충분히 경화시켰다.
이어서, 밀봉된 배선 기판을 다이싱 테이프(린텍사 제조, Adwill(등록 상표) D?510T)에 부착하고, 다이싱 장치(DISCO사 제조, DFD651)를 사용하여 15. 25㎜×15. 25㎜의 사이즈로 다이싱하는 것으로 표면 실장성 평가용의 반도체 패키지를 얻었다.
(2?4) 반도체 패키지의 표면 실장성의 평가
얻어진 반도체 패키지를 85℃ 85％ RH조건 하에 168시간 방치하여 흡습시킨 후, 최고 온도 260℃, 가열 시간 1분간의 IR 리플로우(리플로우 로: 사가미 리코 제조, WL?15?20DNX형)를 3회 실시하였다. 상단 칩과 하단 칩의 접합부의 들뜸 및 박리의 유무, 패키지 크랙 발생의 유무를 주사형 초음파 탐상 장치(히타치 겐키 파인텍(주) 제조, Hye?Focus) 및 단면 관찰에 의해 평가하였다. 또한, 상단 칩과 하단 칩의 접합부에 면적이 5.0 ㎟ 이상의 박리를 관찰한 경우를 박리하고 있다고 판단하여 25개의 패키지를 시험에 투입해서 접합부의 들뜸 및 박리, 패키지 크랙이 발생하지 않은 개수(양품수)를 조사하였다.
[접착제 조성물의 성분]
접착제 조성물을 구성하는 각 성분은 하기 및 표 1과 같다. 표 1의 성분 및 배합량에 따라 각 성분을 배합하여 접착제 조성물을 조제하였다.
(A) 아크릴 중합체: 닛폰 고세이 카가쿠 코오교 가부시키가이샤 제조 코포닐N?4617(Mw: 약 37만)
(B) 에폭시계 열경화 수지:
(B1) 액상 에폭시 수지: 비스페놀 A형 에폭시 수지 20중량％ 아크릴 입자 함유품(가부시키가이샤 닛폰 쇼쿠바이 제조 에포셋BPA328, 에폭시 당량 235 g／eq)
(B2) 고체 에폭시 수지: 크레졸 노볼락형 에폭시 수지(닛폰 카야쿠 가부시키가이샤 제조 EOCN?104S, 에폭시 당량 213?223g／eq, 연화점 90?94℃)
(B3) 고체 에폭시 수지: 다관능형 에폭시 수지(닛폰 카야쿠 가부시키가이샤 제조 EPPN?502H, 에폭시 당량 158?178g／eq, 연화점 60?72℃)
(B4) 고체 에폭시 수지: DCPD형 에폭시 수지(다이닛폰 잉크 카가쿠 가부시키가이샤 제조 EPICLON HP?7200HH, 에폭시 당량 265?300g／eq, 연화점 75?90℃)
(C) 열경화제: 노볼락형 페놀 수지(아사히 유키자이 코오교 가부시키가이샤 제조 PAPS-PN4, 페놀성 수산기 당량 104g／eq, 연화점 111℃)
(D) 유기 관능기를 가지고, 분자량이 300 이상이고, 알콕시 당량이 13m㏖／g보다 큰 실란 화합물:
(D1) 폴리3?(2, 3?에폭시프로폭시)프로필메톡시실록산과 폴리디메톡시실록산의 공중합체(메톡시 당량 13. 7?13. 8m㏖／g, 분자량 2000?3000)(미쯔비시 카가쿠(주) 제조 MKC실리케이트MSEP2(D’)과의 혼합물, 82중량％ 함유)
(D2) 올리고머 타입 실란 커플링제(신에츠 카가쿠 코오교 가부시키가이샤 제조 X?41?1056 메톡시 당량 17. 1m㏖／g, 분자량 500?1500)
(D’) 실란 화합물(D) 이외의 실란 화합물로서, 분자량이 300 이상이고 알콕시 당량이 13m㏖／g보다 큰 실란 화합물: 폴리메톡시실록산(메톡시 당량 20. 8m㏖／g, 분자량 600)(미쯔비시 카가쿠(주) 제조 MKC실리케이트MSEP2(D1과의 혼합물, 18중량％ 함유))
(E) 유기 관능기를 가지고, 분자량이 300 이하이고 알콕시 당량이 13m㏖／g 이하인 실란 화합물:
(E1) γ?글리시독시프로필트리에톡시실란(신에츠 카가쿠 코오교 가부시키가이샤 제조 KBM?403 메톡시 당량 12. 7m㏖／g, 분자량 236. 3)
(E2) γ?글리시독시프로필트리에톡시실란(신에츠 가가쿠 고교 가부시키가이샤제 KBE?403 메톡시 당량 8. 1m㏖／g, 분자량 278. 4)
(E3) γ?글리시독시프로필메틸디에톡시실란(신에츠 카가쿠 코오교 가부시키가이샤 제조 KBE?402 메톡시 당량 10. 8m㏖／g, 분자량 248. 4)
(G) 경화 촉진제: 2?페닐?4, 5?디(히드록시메틸)이미다졸(시코쿠 카세이 코오교(주) 제조 큐어졸2PHZ)
(H) 에너지선 중합성 화합물: 디시클로펜타디엔디메톡시디아크릴레이트(닛폰 카야쿠(주) 제조 KAYARAD R?684)
(I) 광중합 개시제: α?히드록시시클로헥실페닐케톤(치바 스페셜티 케미컬즈 가부시키가이샤 제조 이르가큐어184)
(J) 무기 충전재: Si필러(가부시키가이샤 도쿠야마 제조 UF?310)
(K) 그 외의 성분: 열가소성 폴리에스테르 수지(도요보사 제조 바이론220)
[실시예 및 비교예]
표 1에 기재된 조성의 접착제 조성물을 사용하였다. 표 1 중, 각 성분의 수치는 고형분 환산의 중량부를 나타내고, 본 발명에 있어서 고형분이란, 용매 이외의 전체 성분을 말한다. 또한, 실시예 1 및 비교예 1에 있어서, 성분(D1과 D’)은 이들의 혼합물, 미쯔비시 카가쿠(주) 제조 MKC실리케이트MSEP2를 첨가함으로써 접착제 조성물에 추가하였다. 표 1에 기재된 조성의 접착제 조성물을 메틸에틸케톤으로 고형분 농도가 50 중량％로 되도록 희석하고, 실리콘 처리된 박리 필름(린텍사 제조, SP?PET381031) 상에 건조 후, 두께가 약 60 ㎛로 되도록 도포 및 건조(건조 조건: 오븐에서 100℃, 2분간)하여 박리 필름 상에 형성된 접착제층을 얻었다. 그 후, 접착제층과 기재인 폴리에틸렌 필름(두께 100 ㎛, 표면 장력 33 mN／m)을 붙여서 접착제층을 기재 상에 전사하는 것으로 원하는 접착 시트를 얻었다. 각 평가 결과를 표 2에 나타낸다.
성분 실시예 비교예
1 2 3 1 2 3 4 5
아크릴 중합체 A 100 100 100 100 100 100 100 100
에폭시계 열경화 수지 B1 58. 01 58. 01 58. 01 58. 01 58. 01 58. 01 58. 01 58. 01
B2 38. 67 38. 67 38. 67 38. 67 38. 67 38. 67 38. 67 38. 67
B3 48. 34 48. 34 48. 34 48. 34 48. 34 48. 34 48. 34 48. 34
B4 19. 33 19. 33 19. 33 19. 33 19. 33 19. 33 19. 33 19. 33
열경화제 C 70. 24 70. 24 70. 24 70. 24 70. 24 70. 24 70. 24 70. 24
분자량이 300 이상이고 알콕시 당량이 13m㏖／g보다 큰 실란 화합물
 D1 1. 33 2. 66
D2 2. 43 1. 62
D1 및 D2 이외의 실란 화합물로서, 분자량이 300 이상이고 알콕시 당량이 13m㏖／g 보다 큰 실란 화합물 D’ 0. 29 0. 58
분자량이 300 이하이고 알콕시 당량이 13m㏖／g 이하인 실란 화합물 E1 1. 73 1. 73 1. 15 3. 46 1. 73
E2 1. 35 4. 05 2. 03
E3 5. 44
경화 촉진제 G 0. 26 0. 26 0. 26 0. 26 0. 26 0. 26 0. 26 0. 26
에너지선 중합성 화합물 H 22. 3 22. 3 22. 3 22. 3 22. 3 22. 3 22. 3 22. 3
광중합 개시제 I 0. 67 0. 67 0. 67 0. 67 0. 67 0. 67 0. 67 0. 67
무기 충전재 J 127. 03 127. 03 127. 03 127. 03 127. 03 127. 03 127. 03 127. 03
열가소성 폴리에스테르 수지 K 40. 54 40. 54 40. 54 40. 54 40. 54 40. 54 40. 54 40. 54
전단 강도
(N／chip)		 표면 실장성 평가
(양품수／시험 투입 갯수)
촉진 처리 없음 촉진 처리 있음 촉진 처리 없음 촉진 처리 있음
실시예 1 150 159 25／25 25／25
실시예 2 236 215 25／25 25／25
실시예 3 216 173 25／25 25／25
비교예 1 154 68 25／25 17／25
비교예 2 136 136 12／25 13／25
비교예 3 140 115 12／25 23／25
비교예 4 142 147 20／25 22／25
비교예 5 126 166 9／25 25／25
표 2로부터, 실시예에서는 촉진 처리를 실시한 후에도 높은 전단 강도(150 N／chip 이상)를 유지하고, 또한, 엄격한 리플로우 조건에 노출된 경우라도 높은 패키지 신뢰성을 가지고 있다. 즉, 실시예의 접착 시트는 일정 기간 보관 후에 있어서도, 혹독한 열-습도 조건 및 리플로우 공정을 거친 경우의 접착성이나 패키지 신뢰성이 우수하다.
한편, 비교예에서는 실란 화합물(D)을 포함하지 않는 접착 시트(비교예 2?5)는 촉진 처리를 실시하기 전에 있어서, 실시예와 비교하여 전단 강도가 뒤떨어지고, 또한, 패키지 신뢰성도 낮다. 즉, 비교예 2?5의 접착 시트는 혹독한 열-습도 조건 및 리플로우 공정을 거친 경우의 접착성이나 패키지 신뢰성이 뒤떨어진다.
또한, 실란 화합물(E)을 포함하지 않는 접착 시트(비교예 1)는 실시예와 비교하여 촉진 처리를 실시한 후의 전단 강도가 뒤떨어지고, 또한, 패키지 신뢰성도 낮다. 즉, 비교예 1의 접착 시트는 일정 기간 보관 후에 있어서의 혹독한 열-습도 조건 및 리플로우 공정을 거친 경우의 접착성이나 패키지 신뢰성이 뒤떨어진다.

Claims (4)

  1. 아크릴 중합체(A), 에폭시계 열경화 수지(B), 열경화제(C), 유기 관능기를 가지고, 분자량이 300 이상이고 알콕시 당량이 13m㏖／g보다 큰 실란 화합물(D) 및 유기 관능기를 가지고, 분자량이 300 이하이고 알콕시 당량이 13m㏖／g 이하인 실란 화합물(E)을 포함하는 반도체용 접착제 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실란 화합물(D) 또는 상기 실란 화합물(E)에 있어서의 유기 관능기가 에폭시기인 반도체용 접착제 조성물.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 반도체용 접착제 조성물로 이루어지는 접착제층을, 기재 상에 형성하여 이루어지는 반도체용 접착 시트.
  4. 청구항 3에 기재된 반도체용 접착 시트의 접착제층에 반도체 웨이퍼를 부착하고, 해당 반도체 웨이퍼를 다이싱하여 반도체 칩으로 하고, 해당 반도체 칩 이면에 상기 접착제층을 고착 잔존시켜서 기재로부터 박리하고, 해당 반도체 칩을 피착부에 상기 접착제층을 통하여 열압착하는 공정을 구비하는 반도체 장치의 제조 방법.
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