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KR20140104346A - 필름형 접착제, 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프, 반도체 장치의 제조 방법 및 반도체 장치 - Google Patents

필름형 접착제, 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프, 반도체 장치의 제조 방법 및 반도체 장치 Download PDF

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KR20140104346A
KR20140104346A KR20140008968A KR20140008968A KR20140104346A KR 20140104346 A KR20140104346 A KR 20140104346A KR 20140008968 A KR20140008968 A KR 20140008968A KR 20140008968 A KR20140008968 A KR 20140008968A KR 20140104346 A KR20140104346 A KR 20140104346A
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KR
South Korea
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film
type adhesive
adhesive
dicing tape
type
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KR20140008968A
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유키 스고
유타 기무라
Original Assignee
닛토덴코 가부시키가이샤
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    • H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29298—Fillers
    • H01L2224/29499—Shape or distribution of the fillers
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    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32135—Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/32145—Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
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    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
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    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
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    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
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Abstract

반도체 웨이퍼에의 열 영향을 방지할 수 있고, 반도체 웨이퍼의 휘어짐을 억제할 수 있는 필름형 접착제, 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공한다.
열가소성 수지 및 도전성 입자를 포함하고, 미러 실리콘 웨이퍼에 40℃에서 붙인 후, 25℃에서 측정한 밀착력이 0.5 N/10 mm 이상인 필름형 접착제에 관한 것이다.

Description

필름형 접착제, 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프, 반도체 장치의 제조 방법 및 반도체 장치{FILM-LIKE ADHESIVE, DICING TAPE WITH FILM-LIKE ADHESIVE, METHOD FOR PRODUCING SEMICONDUCTOR DEVICE AND SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 필름형 접착제, 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프, 반도체 장치의 제조 방법 및 반도체 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조에 있어서 반도체 소자를 금속 리드 프레임 등에 접착하는 방법(소위 다이본딩법)은, 종래의 금-실리콘 공정(共晶)에서 시작되어, 땜납, 수지 페이스트에 의한 방법으로 추이되어 왔다. 현재는 도전성의 수지 페이스트를 사용하는 방법이 이용되고 있다.
그러나, 수지 페이스트를 이용하는 방법에서는, 보이드에 의해 도전성이 저하되거나, 수지 페이스트의 두께가 불균일하거나, 수지 페이스트의 비어져나옴에 의해 패드가 오염된다고 하는 문제가 있었다. 이들 문제를 해결하기 위해서, 수지 페이스트 대신에 필름형의 접착제를 이용하는 경우가 있다.
예컨대, 특허문헌 1에서는, 특정 폴리이미드 수지를 배합함으로써 다이본드시의 열처리를 저온에서 행할 수 있는 접착 필름이 제안되어 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, 유리 전이 온도가 -10~50℃인 아크릴산 공중합체 등을 배합함으로써 가요성을 부여하여, 작업성이 양호한 접착 필름이 제안되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 평6-145639호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 제4137827호 공보
그런데, 최근의 반도체 장치는 용량 증가를 목적으로 경박단소화(輕薄短小化)되고 있고, 개편화(個片化)하기 전의 반도체 소자(반도체 웨이퍼)의 두께는 100 ㎛ 이하로 매우 얇기 때문에, 반도체 웨이퍼가 휘어지기 쉽고, 그 취급도 어렵다.
특허문헌 2의 접착 필름은, 유리 전이 온도가 -10℃ 이상인 아크릴산 공중합체를 사용하기 때문에 탄성율이 높아, 반도체 웨이퍼에 확실하게 붙이기 위해서는 고온 하에서 붙이기할 필요가 있다. 그러나, 고온 하에서 붙이면, 그 열에 의해 반도체 웨이퍼에 휘어짐이 생겨 버린다. 또한, 특허문헌 2에서는 반도체 웨이퍼의 핸들링성에 관해서 검토되어 있지 않다. 게다가, 특허문헌 2에서는, 반도체 칩을 단독으로 픽업하기 때문에, 칩 균열이나 칩 이지러짐이 생길 가능성도 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하여, 반도체 웨이퍼에의 열 영향을 방지할 수 있고, 반도체 웨이퍼의 휘어짐을 억제할 수 있는 필름형 접착제, 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 열가소성 수지 및 도전성 입자를 포함하고, 미러 실리콘 웨이퍼에 40℃에서 붙인 후, 25℃에서 측정한 밀착력이 0.5 N/10 mm 이상인 필름형 접착제에 관한 것이다. 상기 필름형 접착제는, 40℃ 정도의 저온에서 반도체 웨이퍼에 양호하게 접착할 수 있기 때문에, 고온에서 붙일 필요가 없다. 이 때문에, 반도체 웨이퍼에의 열 영향을 방지할 수 있어, 반도체 웨이퍼의 휘어짐을 억제할 수 있다.
상기 열가소성 수지의 유리 전이 온도가 -40~-10℃인 것이 바람직하다. 이에 따라, 저온 점착성을 양호하게 얻을 수 있다.
상기 필름형 접착제는 경화성 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 열안정성을 향상시킬 수 있다.
상기 경화성 수지는, 25℃에서 고형인 경화성 수지 및 25℃에서 액상인 경화성 수지를 포함하고, 25℃에서 고형인 경화성 수지의 중량/25℃에서 액상인 경화성 수지의 중량으로 나타내어지는 중량 비율이 49/51~10/90인 것이 바람직하다. 이에 따라, 저온 점착성을 양호하게 얻을 수 있다.
상기 필름형 접착제의 두께가 5~100 ㎛인 것이 바람직하다. 이에 따라, 반도체 웨이퍼 등과의 접착 면적이 안정된다. 또한, 필름형 접착제의 비어져나옴을 억제할 수 있다.
25℃에 있어서의 저장 탄성율이 5 MPa 이상인 것이 바람직하다. 이에 따라, 양호하게 픽업할 수 있다.
상기 필름형 접착제는 다이 어태치 필름으로서 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 상기 필름형 접착제가 다이싱 테이프 상에 적층되어 있는 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조에 상기 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프를 이용하면, 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프에 붙여진 상태의 반도체 웨이퍼를 핸들링할 수 있기 때문에, 반도체 웨이퍼 단일체로 핸들링하는 기회를 줄일 수 있다. 따라서, 최근의 박형 반도체 웨이퍼라도 양호하게 핸들링할 수 있다. 또한, 상기 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프를 이용하는 경우, 필름형 접착제에 반도체 웨이퍼를 붙이게 되는데, 상기 필름형 접착제를 이용하기 때문에, 반도체 웨이퍼의 휘어짐을 억제할 수 있다.
상기 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프는, 박리 온도 25℃, 박리 속도 300 mm/min의 조건 하에서, 상기 필름형 접착제를 상기 다이싱 테이프로부터 당겨 벗겼을 때의 박리력이 0.01~3.00 N/20 mm인 것이 바람직하다. 이에 따라, 칩이 튀는 것을 방지할 수 있는 동시에, 양호하게 픽업할 수 있다.
본 발명은 또한 상기 필름형 접착제를 이용하여 반도체 칩을 피착체에 다이 어태치하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기 제조 방법에 의해 얻어지는 반도체 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 40℃ 정도의 저온에서 필름형 접착제를 반도체 웨이퍼에 붙일 수 있기 때문에, 반도체 웨이퍼에의 열 영향을 방지할 수 있고, 반도체 웨이퍼의 휘어짐을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프의 단면 모식도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프의 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 반도체 장치의 일 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 필름형 접착제는, 미러 실리콘 웨이퍼에 40℃에서 붙인 후, 25℃에서 측정한 밀착력이 0.5 N/10 mm 이상이며, 바람직하게는 0.6 N/10 mm 이상, 보다 바람직하게는 4 N/10 mm 이상이다. 0.5 N/10 mm 이상이면, 40℃ 정도의 저온에서 필름형 접착제가 반도체 웨이퍼에 양호하게 접착할 수 있기 때문에, 반도체 웨이퍼에의 열 영향을 방지할 수 있고, 반도체 웨이퍼의 휘어짐을 억제할 수 있다. 한편, 0.5 N/10 mm 미만이면, 밀착력이 낮아, 필름형 접착제로부터 반도체 웨이퍼가 박리되어 버릴 우려가 있다. 밀착력의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 10 N/10 mm 이하이다.
본 명세서에 있어서, 밀착력은 미러 실리콘 웨이퍼로부터 필름형 접착제를 박리할 때의 박리력을 의미하며, 실시예에 기재한 방법으로 측정할 수 있다.
필름형 접착제의 25℃에 있어서의 저장 탄성율은, 5 MPa 이상이 바람직하고, 2×102 MPa 이상이 보다 바람직하다. 5 MPa 미만이면, 다이싱 테이프와의 밀착력이 높아져, 픽업성이 저하되는 경향이 있다. 필름형 접착제의 25℃에 있어서의 저장 탄성율은, 5×103 Mpa 이하가 바람직하고, 3×103 Mpa 이하가 보다 바람직하고, 2.5×103 MPa 이하가 더욱 바람직하다. 5×103 MPa를 넘는 것은 배합상 어렵다. 저장 탄성율은 실시예에 기재한 방법으로 측정할 수 있다.
필름형 접착제의 100℃에 있어서의 저장 탄성율은 0.01 MPa 이상이 바람직하고, 0.05 MPa 이상이 보다 바람직하다. 0.01 MPa 이상이면, 다이 어태치시에 필름형 접착제가 비어져나오기 어렵다. 한편, 필름형 접착제의 100℃에 있어서의 저장 탄성율은, 1 MPa 이하가 바람직하고, 0.8 MPa 이하가 보다 바람직하다. 1 MPa 이하이면, 다이 어태치시에 보이드를 생기게 하기 어렵게 되어, 안정적인 다이 어태치로 되기 쉽다.
필름형 접착제의 표면 거칠기(Ra)는 0.1~1000 nm가 바람직하다. 0.1 nm 미만은 배합상 어렵다. 한편, 1000 nm를 넘으면, 저온 점착성이 저하될 우려가 있다. 또한, 다이 어태치시에 피착체에 들러붙는 성질도 저하될 우려가 있다.
175℃에서 5시간 가열한 후의 측정 온도 25℃에 있어서의 전기 저항율은 낮을수록 바람직하며, 예컨대, 1×10-2 Ω·m 이하이다. 1×10-2 Ω·m 이하이면, 도전성이 좋아, 소형·고밀도 실장에 대응할 수 있다.
175℃에서 5시간 가열한 후의 측정 온도 25℃에 있어서의 열전도율은 높을수록 바람직하며, 예컨대 0.5 W/m·K 이상이다. 0.5 W/m·K 이상이면, 방열성이 좋아, 소형·고밀도 실장에 대응할 수 있다. 한편, 0.5 W/m·K 미만이면, 방열성이 나빠, 열이 쌓여, 도전성을 악화시킬 우려가 있다.
필름형 접착제는 열가소성 수지를 포함한다. 열가소성 수지로서는, 천연 고무, 부틸 고무, 이소프렌 고무, 클로로프렌 고무, 에틸렌-초산비닐 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, PET나 PBT 등의 포화 폴리에스테르 수지, 폴리아미드이미드 수지 또는 불소 수지 등을 들 수 있다. 이들 열가소성 수지 중, 이온성 불순물이 적으며 내열성이 높고, 반도체 소자의 신뢰성을 확보할 수 있는 아크릴 수지가 특히 바람직하다.
아크릴 수지로서는, 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(아크릴 공중합체) 등을 들 수 있다. 상기 알킬기로서는, 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.
또한, 중합체(아크릴 공중합체)를 형성하는 다른 모노머로서는, 특별히 한정되는 것은 아니며, 예컨대 아크릴산, 메타크릴산, 카르복시에틸아크릴레이트, 카르복시펜틸아크릴레이트, 이타콘산, 말레산, 푸마르산 혹은 크로톤산 등과 같은 카르복실기 함유 모노머, 무수말레산 혹은 무수이타콘산 등과 같은 산무수물 모노머, (메트)아크릴산2-히드록시에틸, (메트)아크릴산2-히드록시프로필, (메트)아크릴산4-히드록시부틸, (메트)아크릴산6-히드록시헥실, (메트)아크릴산8-히드록시옥틸, (메트)아크릴산10-히드록시데실, (메트)아크릴산12-히드록시라우릴 혹은 (4-히드록시메틸시클로헥실)-메틸아크릴레이트 등과 같은 히드록실기 함유 모노머, 스티렌술폰산, 알릴술폰산, 2-(메트)아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산, (메트)아크릴아미드프로판술폰산, 술포프로필(메트)아크릴레이트 혹은 (메트)아크릴로일옥시나프탈렌술폰산 등과 같은 술폰산기 함유 모노머 또는 2-히드록시에틸아크릴로일포스페이트 등과 같은 인산기 함유 모노머를 들 수 있다.
아크릴 수지 중에서도 중량 평균 분자량이 10만 이상인 것이 바람직하고, 30만~300만인 것이 보다 바람직하고, 50만~200만인 것이 더욱 바람직하다. 상기 수치 범위 내이면, 접착성 및 내열성이 우수하기 때문이다. 한편, 중량 평균 분자량은 GPC(겔 퍼미에이션 크로마토그래피)에 의해 측정하여, 폴리스티렌 환산에 의해 산출된 값이다.
열가소성 수지의 유리 전이 온도는, 바람직하게는 -40℃ 이상, 보다 바람직하게는 -35℃ 이상, 더욱 바람직하게는 -25℃ 이상이다. -40℃ 미만이면, 필름형 접착제가 끈적거리게 되어, 다이싱 테이프와 지나치게 달라붙어 픽업성이 나빠지는 경향이 있다. 또한, 열가소성 수지의 유리 전이 온도는, 바람직하게는 -10℃ 이하, 보다 바람직하게는 -11℃ 이하이다. -10℃를 넘으면, 탄성율이 높아져, 40℃ 정도의 저온에서 필름형 접착제를 반도체 웨이퍼에 붙이기 어렵게 되는(저온 점착성이 저하되는) 경향이 있다.
본 명세서에 있어서, 열가소성 수지의 유리 전이 온도는 Fox식에 의해 구한 이론치를 말한다.
또, 유리 전이 온도를 구하는 다른 방법으로서, 시차주사열량계(DSC)에 의해서 측정되는 최대 열흡수 피크시의 온도에 의해, 열가소성 수지의 유리 전이 온도를 구하는 방법도 있다. 구체적으로는, 측정하는 시료를 시차주사열량계(티에이인스트루먼트사 제조의 「Q-2000」)를 이용하여, 예측되는 시료의 유리 전이 온도(예측 온도)보다 약 50℃ 높은 온도에서 10분 가열한 후, 예측 온도보다 50℃ 낮은 온도까지 냉각하여 전처리하고, 그 후, 질소 분위기 하에, 승온 속도 5℃/분으로 승온하여 흡열 개시점 온도를 측정하여, 이것을 유리 전이 온도로 한다.
필름형 접착제는 열경화성 수지 등의 경화성 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 열안정성을 향상시킬 수 있다.
경화성 수지로서는, 페놀 수지, 아미노 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 실리콘 수지 또는 열경화성 폴리이미드 수지 등을 들 수 있다. 특히, 반도체 소자를 부식시키는 이온성 불순물 등의 함유가 적은 에폭시 수지가 바람직하다. 또한, 에폭시 수지의 경화제로서는 페놀 수지가 바람직하다.
에폭시 수지로서는 특별히 한정되지 않고, 예컨대 비스페놀 A형, 비스페놀 F형, 비스페놀 S형, 브롬화비스페놀 A형, 수첨 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. 이들 에폭시 수지 중 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 트리스히드록시페닐메탄형 수지 또는 테트라페닐올에탄형 에폭시 수지가 특히 바람직하다. 이들 에폭시 수지는, 경화제로서의 페놀 수지와의 반응성이 풍부하고, 내열성 등이 우수하기 때문이다.
페놀 수지는 에폭시 수지의 경화제로서 작용하는 것이며, 예컨대, 페놀노볼락 수지, 페놀아랄킬 수지, 크레졸노볼락 수지, tert-부틸페놀노볼락 수지, 노닐페놀노볼락 수지 등의 노볼락형 페놀 수지, 레졸형 페놀 수지, 폴리파라옥시스티렌 등의 폴리옥시스티렌 등을 들 수 있다. 이들 페놀 수지 중 페놀노볼락 수지, 페놀아랄킬 수지가 특히 바람직하다. 반도체 장치의 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있기 때문이다.
에폭시 수지와 페놀 수지와의 배합 비율은, 예컨대 에폭시 수지 성분 중의 에폭시기 1 당량당 페놀 수지 중의 수산기가 0.5~2.0 당량이 되도록 배합하는 것이 적합하다. 보다 적합한 것은 0.8~1.2 당량이다. 즉, 양자의 배합 비율이 상기 범위를 벗어나면, 충분한 경화 반응이 진행되지 않고, 경화물의 특성이 열화되기 쉽게 되기 때문이다.
필름형 접착제는 25℃에서 고형인 경화성 수지 및 25℃에서 액상인 경화성 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 양호한 저온 점착성을 얻을 수 있다.
본 명세서에 있어서, 25℃에서 액상이란, 25℃에서 점도가 5000 Pa·s 미만인 것을 말한다. 한편, 25℃에서 고형이란, 25℃에서 점도가 5000 Pa·s 이상인 것을 말한다.
한편, 점도는, Thermo Scientific사 제조의 형식 번호 HAAKE Roto VISCO1을 이용하여 측정할 수 있다.
필름형 접착제에 있어서, 25℃에서 고형인 경화성 수지의 중량/25℃에서 액상인 경화성 수지의 중량이 49/51~10/90인 것이 바람직하고, 45/55~40/60인 것이 보다 바람직하다.
49/51보다 25℃에서 고형인 경화성 수지의 비율이 많아지면, 40℃ 정도의 저온에서 필름형 접착제를 반도체 웨이퍼에 붙이기가 어렵게 되는(저온 점착성이 저하되는) 경향이 있다. 한편, 10/90보다 25℃에서 고형인 경화성 수지의 비율이 적어지면, 필름형 접착제가 끈적거리게 되어, 다이싱 테이프와 지나치게 달라붙어 픽업성이 나빠지는 경향이 있다.
필름형 접착제 중의 열가소성 수지 및 경화성 수지의 합계 함유량은, 바람직하게는 5 중량% 이상, 보다 바람직하게는 10 중량% 이상이다. 5 중량% 이상이면, 필름으로서의 형상을 유지하기 쉽다. 또한, 열가소성 수지 및 경화성 수지의 합계 함유량은, 바람직하게는 70 중량% 이하, 보다 바람직하게는 60 중량% 이하이다. 70 중량% 이하이면, 도전성 입자가 적합하게 도전성을 발현한다.
필름형 접착제에 있어서, 열가소성 수지의 중량/경화성 수지의 중량이 50/50~10/90인 것이 바람직하고, 40/60~15/85인 것이 보다 바람직하다. 50/50보다 열가소성 수지의 비율이 많아지면, 열안정성이 나빠지는 경향이 있다. 한편, 10/90보다 열가소성 수지의 비율이 적어지면, 필름화가 어렵게 되는 경향이 있다.
필름형 접착제는 도전성 입자를 포함한다. 도전성 입자로서는 특별히 한정되지 않고, 니켈 입자, 구리 입자, 은 입자, 금 입자, 알루미늄 입자, 카본 블랙 입자, 섬유상 입자인 카본 나노 튜브, 코어 입자의 표면을 도전성 재료로 피복한 입자 등을 들 수 있다.
코어 입자는 도전성, 비도전성의 어느 것이라도 좋으며, 예컨대, 유리 입자 등을 사용할 수 있다. 코어 입자의 표면을 피복하는 도전성 재료로서는 니켈, 구리, 은, 금, 알루미늄 등의 금속을 사용할 수 있다.
도전성 입자의 형상은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 플레이크형, 바늘형, 필라멘트형, 공모양, 인편형인 것 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 분산성, 충전율의 향상이라는 점에서 플레이크형이 바람직하다.
도전성 입자의 평균 입경은 특별히 한정되지 않지만, 필름형 접착제의 두께에 대하여, 0.001배 이상(필름형 접착제의 두께×0.001 이상)이 바람직하고, 0.1배 이상이 보다 바람직하다. 0.001배 미만이면, 도전 패스의 형성이 어렵고, 도전성이 안정되지 않는 경향이 있다. 또한, 도전성 입자의 평균 입경은 필름형 접착제의 두께에 대하여, 1배 이하(필름형 접착제의 두께 이하)가 바람직하고, 0.8배 이하가 보다 바람직하다. 1배를 넘으면, 칩 균열을 일으킬 위험성이 있다.
한편, 도전성 입자의 평균 입경은 광도식의 입도 분포계(HORIBA 제조, 장치명; LA-910)에 의해 구한 값이다.
도전성 입자의 비중은 0.7 이상이 바람직하고, 1 이상이 보다 바람직하다. 0.7 미만이면, 접착제 조성물 용액(바니시)의 제작시에 도전성 입자가 부유되어 버려, 도전성 입자의 분산이 불균일하게 될 우려가 있다. 또한, 도전성 입자의 비중은 22 이하가 바람직하고, 21 이하가 보다 바람직하다. 22를 넘으면, 도전성 입자가 가라앉기 쉬워, 도전성 입자의 분산이 불균일하게 될 우려가 있다.
필름형 접착제 중의 도전성 입자의 함유량은, 바람직하게는 30 중량% 이상, 보다 바람직하게는 40 중량% 이상이다. 30 중량% 미만이면, 도전 패스의 형성이 어려운 경향이 있다. 또한, 도전성 입자의 함유량은, 바람직하게는 95 중량% 이하, 보다 바람직하게는 94 중량% 이하이다. 95 중량%를 넘으면, 필름화가 어려운 경향이 있다. 또한, 웨이퍼에 대한 밀착력이 저하되는 경향이 있다.
필름형 접착제는, 상기 성분 이외에도, 필름 제조에 일반적으로 사용되는 배합제, 예컨대, 가교제 등을 적절하게 함유하여도 좋다.
본 발명의 필름형 접착제는 통상의 방법으로 제조할 수 있다. 예컨대, 상기 각 성분을 함유하는 접착제 조성물 용액을 제작하고, 접착제 조성물 용액을 기재 세퍼레이터 상에 소정 두께가 되도록 도포하여 도포막을 형성한 후, 그 도포막을 건조시킴으로써 필름형 접착제를 제조할 수 있다.
접착제 조성물 용액에 이용하는 용매로서는 특별히 한정되지 않지만, 상기 각 성분을 균일하게 용해, 혼련 또는 분산할 수 있는 유기 용매가 바람직하다. 예컨대, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤계 용매, 톨루엔, 크실렌 등을 들 수 있다. 도포 방법은 특별히 한정되지 않는다. 용제 도공 방법으로서는, 예컨대, 다이 코터, 그라비아 코터, 롤 코터, 리버스 코터, 콤마 코터, 파이프닥터 코터, 스크린 인쇄 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 도포 두께의 균일성이 높다고 하는 점에서, 다이 코터가 바람직하다.
기재 세퍼레이터로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌이나 불소계 박리제, 장쇄 알킬아크릴레이트계 박리제 등의 박리제에 의해 표면 코트된 플라스틱 필름이나 종이 등을 사용할 수 있다. 접착제 조성물 용액의 도포 방법으로서는, 예컨대, 롤 도공, 스크린 도공, 그라비아 도공 등을 들 수 있다. 또한, 도포막의 건조 조건은 특별히 한정되지 않고, 예컨대 건조 온도 70~160℃, 건조 시간 1~5분간으로 행할 수 있다.
본 발명의 필름형 접착제의 제조 방법으로서는, 예컨대 상기 각 성분을 믹서로 혼합하고, 얻어진 혼합물을 프레스 성형하여 필름형 접착제를 제조하는 방법 등도 적합하다. 믹서로서는 플랜터리 믹서 등을 들 수 있다.
필름형 접착제의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 5 ㎛ 이상이 바람직하고, 15 ㎛ 이상이 보다 바람직하다. 5 ㎛ 미만이면, 휘어짐이 생긴 반도체 웨이퍼나 반도체 칩과 접착하지 않는 개소가 발생하여, 접착 면적이 불안정하게 되는 경우가 있다. 또한, 필름형 접착제의 두께는 100 ㎛ 이하가 바람직하고, 50 ㎛ 이하가 보다 바람직하다. 100 ㎛를 넘으면, 다이 어태치의 하중에 의해서 필름형 접착제가 과도하게 비어져나와, 패드를 오염시키는 경우가 있다.
본 발명의 필름형 접착제는 반도체 장치의 제조에 적합하게 사용할 수 있다. 그 중에서도, 리드 프레임 등의 피착체와 반도체 칩을 접착하는(다이 어태치하는) 다이 어태치 필름으로서 특히 적합하게 사용할 수 있다. 피착체로서는, 리드 프레임, 인터포저, 반도체 칩 등을 들 수 있다. 그 중에서도 리드 프레임이 바람직하다.
본 발명의 필름형 접착제는 다이싱 테이프와 일체적으로 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프의 형태로 사용하는 것이 바람직하다. 이 형태로 사용하면, 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프에 붙여진 상태의 반도체 웨이퍼를 핸들링할 수 있기 때문에, 반도체 웨이퍼 단일체로 핸들링하는 기회를 줄일 수 있어, 핸들링성이 양호이다. 따라서, 최근의 박형 반도체 웨이퍼라도 양호하게 핸들링할 수 있다. 또한, 이 형태로 사용하는 경우, 필름형 접착제에 반도체 웨이퍼를 붙이게 되지만, 상술한 필름형 접착제를 이용하기 때문에, 반도체 웨이퍼의 휘어짐을 억제할 수 있다.
[필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프]
이하, 본 발명의 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프에 관해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프의 단면 모식도이다. 도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프의 단면 모식도이다.
도 1에 도시하는 것과 같이, 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프(10)는, 다이싱 테이프(11) 상에 필름형 접착제(3)가 적층된 구성을 갖는다. 다이싱 테이프(11)는 기재(1) 상에 점착제층(2)을 적층하여 구성되어 있고, 필름형 접착제(3)는 그 점착제층(2) 상에 형성되어 있다. 또한 본 발명은, 도 2에 도시하는 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프(12)와 같이, 워크(반도체 웨이퍼 등) 접착 부분에만 필름형 접착제(3')를 형성한 구성이라도 좋다.
기재(1)는 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프(10, 12)의 강도 모체로 되는 것으로, 자외선 투과성을 갖는 것이 바람직하다. 기재(1)로서는, 예컨대 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄상 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 초저밀도 폴리에틸렌, 랜덤 공중합 폴리프로필렌, 블록 공중합 폴리프로필렌, 호모폴리프로필렌, 폴리부텐, 폴리메틸펜텐 등의 폴리올레핀, 에틸렌-초산비닐 공중합체, 아이오노머 수지, 에틸렌-(메트)아크릴산 공중합체, 에틸렌-(메트)아크릴산에스테르(랜덤, 교호) 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.
기재(1)의 표면은, 인접하는 층과의 밀착성, 유지성 등을 높이기 위해서, 관용의 표면 처리, 예컨대, 크롬산 처리, 오존 폭로, 화염 폭로, 고압 전격 폭로, 이온화 방사선 처리 등의 화학적 또는 물리적 처리, 하도제(下塗劑)(예컨대, 후술하는 점착 물질)에 의한 코팅 처리를 실시할 수 있다.
기재(1)의 두께는 특별히 제한되지 않고 적절히 결정할 수 있지만, 일반적으로는 5~200 ㎛ 정도이다.
점착제층(2)의 형성에 이용하는 점착제로서는 특별히 제한되지 않고, 예컨대, 아크릴계 점착제, 고무계 점착제 등의 일반적인 감압성 접착제를 이용할 수 있다. 감압성 접착제로서는, 반도체 웨이퍼나 유리 등의 오염을 꺼리는 전자 부품의 초순수나 알코올 등의 유기 용제에 의한 청정 세정성 등의 점에서, 아크릴계 폴리머를 베이스 폴리머로 하는 아크릴계 점착제가 바람직하다.
아크릴계 폴리머로서는, 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 알킬 에스테르 등) 및 (메트)아크릴산시클로알킬에스테르(예컨대, 시클로펜틸에스테르, 시클로헥실에스테르 등)의 1종 또는 2종 이상을 단량체 성분으로서 이용한 아크릴계 폴리머 등을 들 수 있다. 한편, (메트)아크릴산에스테르란 아크릴산에스테르 및/또는 메타크릴산에스테르를 말하며, 본 발명의 (메트)란 전부 같은 의미이다.
아크릴계 폴리머는, 응집력, 내열성 등의 개질을 목적으로 하여, 필요에 따라서, 상기 (메트)아크릴산알킬에스테르 또는 시클로알킬에스테르와 공중합 가능한 다른 모노머 성분에 대응하는 단위를 포함하고 있더라도 좋다. 이와 같은 모노머 성분으로서, 예컨대, 아크릴산, 메타크릴산, 카르복시에틸(메트)아크릴레이트, 카르복시펜틸(메트)아크릴레이트, 이타콘산, 말레산, 푸마르산, 크로톤산 등의 카르복실기 함유 모노머; 무수말레산, 무수이타콘산 등의 산무수물 모노머; (메트)아크릴산2-히드록시에틸, (메트)아크릴산2-히드록시프로필, (메트)아크릴산4-히드록시부틸, (메트)아크릴산6-히드록시헥실, (메트)아크릴산8-히드록시옥틸, (메트)아크릴산10-히드록시데실, (메트)아크릴산12-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, 아크릴계 폴리머는, 가교시키기 위해서, 다작용성 모노머 등도 필요에 따라서 공중합용 모노머 성분으로서 포함할 수 있다. 이와 같은 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.
아크릴계 폴리머는, 단일 모노머 또는 2종 이상의 모노머 혼합물을 중합시킴으로써 얻어진다. 중합은, 용액 중합, 유화 중합, 괴상 중합, 현탁 중합 등의 어느 방식으로나 행할 수도 있다. 청정한 피착체에의 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 위해서, 외부 가교제를 적절하게 채용할 수도 있다. 외부 가교 방법의 구체적 수단으로서는, 폴리이소시아네이트 화합물, 에폭시 화합물, 아지리딘 화합물, 멜라민계 가교제 등의 소위 가교제를 첨가하여 반응시키는 방법을 들 수 있다. 외부 가교제를 사용하는 경우, 그 사용량은, 가교해야 하는 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 이외에, 종래 공지된 각종 점착 부여제, 노화 방지제 등의 첨가제를 이용하더라도 좋다.
점착제층(2)은 방사선 경화형 점착제에 의해 형성할 수 있다. 방사선 경화형 점착제는 자외선 등의 방사선의 조사에 의해 가교도를 증대시켜 그 점착력을 용이하게 저하시킬 수 있다.
도 1에 도시하는 점착제층(2)의 워크 접착 부분에 대응하는 부분(2a)만을 방사선 조사함으로써 다른 부분(2b)과의 점착력의 차를 둘 수 있다. 이 경우, 미경화의 방사선 경화형 점착제에 의해 형성되어 있는 상기 부분(2b)은 필름형 접착제(3)와 점착하여, 다이싱할 때의 유지력을 확보할 수 있다.
또한, 도 2에 도시하는 필름형 접착제(3')에 맞춰 방사선 경화형의 점착제층(2)을 경화시킴으로써, 점착력이 현저히 저하된 상기 부분(2a)을 형성할 수 있다. 이 경우, 미경화의 방사선 경화형 점착제에 의해 형성되어 있는 상기 부분(2b)에 웨이퍼 링을 고정할 수 있다.
즉, 점착제층(2)을 방사선 경화형 점착제에 의해 형성하는 경우에는, 점착제층(2)에 있어서의 상기 부분(2a)의 점착력<그 밖의 부분(2b)의 점착력이 되도록 상기 부분(2a)을 방사선 조사하는 것이 바람직하다.
방사선 경화형 점착제는, 탄소-탄소 이중 결합 등의 방사선 경화성의 작용기를 지니고, 또한 점착성을 보이는 것을 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 방사선 경화형 점착제로서는, 예컨대, 상기 아크릴계 점착제, 고무계 점착제 등의 일반적인 감압성 점착제에, 방사선 경화성의 모노머 성분이나 올리고머 성분을 배합한 첨가형의 방사선 경화형 점착제를 예시할 수 있다.
배합하는 방사선 경화성의 모노머 성분으로서는, 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 여러 가지 올리고머를 들 수 있고, 그 분자량이 100~30000 정도 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 점착제로서는, 상기 설명한 첨가형의 방사선 경화형 점착제 이외에, 베이스 폴리머로서, 탄소-탄소 이중 결합을 폴리머 측쇄 또는 주쇄 중 혹은 주쇄 말단에 갖는 것을 이용한 내재형의 방사선 경화형 점착제를 들 수 있다. 내재형의 방사선 경화형 점착제는, 저분자 성분인 올리고머 성분 등을 함유할 필요가 없거나, 또는 대부분은 포함하지 않기 때문에, 시간 경과적으로 올리고머 성분 등이 점착제 중을 이동하는 일없이, 안정된 층 구조의 점착제층을 형성할 수 있기 때문에 바람직하다.
상기 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 베이스 폴리머는, 탄소-탄소 이중 결합을 지니고, 또한 점착성을 갖는 것을 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 이러한 베이스 폴리머로서는, 아크릴계 폴리머를 기본 골격으로 하는 것이 바람직하다. 아크릴계 폴리머의 기본 골격으로서는 상기 예시한 아크릴계 폴리머를 들 수 있다.
상기 아크릴계 폴리머에의 탄소-탄소 이중 결합의 도입법은 특별히 제한되지 않고, 여러 가지 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 채로 축합 또는 부가 반응시키는 방법을 들 수 있다.
이들 작용기 조합의 예로서는, 카르복실산기와 에폭시기, 카르복실산기와 아지리딜기, 히드록실기와 이소시아네이트기 등을 들 수 있다. 이들 작용기의 조합 중에서도 반응 추적이 용이하므로, 히드록실기와 이소시아네이트기와의 조합이 적합하다. 또한, 이들 작용기의 조합에 의해, 상기 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 아크릴계 폴리머를 생성하는 조합이라면, 작용기는 아크릴계 폴리머와 상기 화합물의 어느 쪽에 있더라도 좋지만, 상기한 바람직한 조합에서는, 아크릴계 폴리머가 히드록실기를 지니고, 상기 화합물이 이소시아네이트기를 갖는 경우가 적합하다. 이 경우, 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 이소시아네이트 화합물로서는, 예컨대, 메타크릴로일이소시아네이트, 2-메타크릴로일에틸이소시아네이트, m-이소프로페닐-α,α-디메틸벤질이소시아네이트 등을 들 수 있다. 또한, 아크릴계 폴리머로서는, 상기 예시의 히드록시기 함유 모노머나 2-히드록시에틸비닐에테르, 4-히드록시부틸비닐에테르, 디에틸렌글리콜모노비닐에테르의 에테르계 화합물 등을 공중합한 것이 이용된다.
상기 내재형의 방사선 경화형 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 내이며, 바람직하게는 0~10 중량부의 범위이다.
상기 방사선 경화형 점착제에는, 자외선 등에 의해 경화시키는 경우에는 광중합개시제를 함유시킨다. 광중합개시제로서는, 예컨대, 4-(2-히드록시에톡시)페닐(2-히드록시-2-프로필)케톤, α-히드록시-α,α'-디메틸아세토페논, 2-메틸-2-히드록시프로피오페논, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 등의α-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-나프탈렌술포닐클로리드 등의 방향족 술포닐클로리드계 화합물; 1-페논-1,1-프로판디온-2-(o-에톡시카르보닐)옥심 등의 광활성 옥심계 화합물; 벤조페논, 벤조일안식향산, 3,3'-디메틸-4-메톡시벤조페논 등의 벤조페논계 화합물; 티오크산톤, 2-클로로티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 2,4-디메틸티오크산톤, 이소프로필티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디이소프로필티오크산톤 등의 티오크산톤계 화합물; 캠퍼퀴논; 할로겐화케톤; 아실포스핀옥시드; 아실포스포네이트 등을 들 수 있다. 광중합개시제의 배합량은, 점착제를 구성하는 아크릴계 폴리머 등의 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여, 예컨대 0.05~20 중량부 정도이다.
또한 방사선 경화형 점착제로서는, 예컨대, 일본 특허 공개 소60-196956호 공보에 개시되어 있는, 불포화 결합을 2개 이상 갖는 부가 중합성 화합물, 에폭시기를 갖는 알콕시실란 등의 광중합성 화합물과, 카르보닐 화합물, 유기 황 화합물, 과산화물, 아민, 오늄염계 화합물 등의 광중합개시제를 함유하는 고무계 점착제나 아크릴계 점착제 등을 들 수 있다.
상기 방사선 경화형의 점착제층(2) 중에는, 필요에 따라서, 방사선 조사에 의해 착색되는 화합물을 함유시킬 수도 있다. 방사선 조사에 의해 착색되는 화합물을 점착제층(2)에 포함시킴으로써, 방사선 조사된 부분만을 착색할 수 있다. 방사선 조사에 의해 착색되는 화합물은, 방사선 조사 전에는 무색 또는 담색이지만, 방사선 조사에 의해 유색으로 되는 화합물이며, 예컨대, 류코 염료 등을 들 수 있다. 방사선 조사에 의해 착색되는 화합물의 사용 비율은 적절하게 설정할 수 있다.
점착제층(2)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 칩 절단면의 이지러짐 방지나 접착층의 고정 유지의 양립성 등의 점에서는, 1~50 ㎛ 정도인 것이 바람직하다. 바람직하게는 2~30 ㎛, 나아가서는 5~25 ㎛가 바람직하다.
필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프(10, 12)의 필름형 접착제(3, 3')는 세퍼레이터에 의해 보호되어 있는 것이 바람직하다(도시하지 않음). 세퍼레이터는, 실용에 제공될 때까지 필름형 접착제(3, 3')를 보호하는 보호재로서의 기능을 갖고 있다. 세퍼레이터는 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프의 필름형 접착제(3, 3') 상에 워크를 점착할 때에 박리된다. 세퍼레이터로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌이나 불소계 박리제, 장쇄 알킬아크릴레이트계 박리제 등의 박리제에 의해 표면 코트된 플라스틱 필름이나 종이 등도 사용 가능하다.
필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프(10, 12)는 통상의 방법으로 제조할 수 있다. 예컨대, 다이싱 테이프(11)의 점착제층(2)과 필름형 접착제(3, 3')를 맞붙임으로써, 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프(10, 12)를 제조할 수 있다.
박리 온도 25℃, 박리 속도 300 mm/min의 조건 하에서, 필름형 접착제(3, 3')를 다이싱 테이프(11)로부터 당겨 벗겼을 때의 박리력이 0.01~3.00 N/20 mm인 것이 바람직하다. 0.01 N/20 mm 미만이면, 다이싱시에 칩이 튈 우려가 있다. 한편, 3.00 N/20 mm를 넘으면, 픽업이 곤란하게 되는 경향이 있다.
상기 박리력은 실시예에 기재한 방법으로 측정할 수 있다.
[반도체 장치의 제조 방법]
본 발명의 반도체 장치의 제조 방법은 필름형 접착제를 이용하여 반도체 칩을 피착체에 다이 어태치하는 공정을 포함한다.
이하, 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법에 관해서 도 3을 참조하면서, 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프(10)를 이용하여 반도체 장치를 제조하는 경우를 예로 들어 설명한다. 도 3은 본 발명의 반도체 장치의 일 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
우선, 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프(10)에 있어서의 필름형 접착제(3)의 반도체 웨이퍼 접착 부분(3a) 상에 반도체 웨이퍼(4)를 압착하고, 이것을 접착 유지시켜 고정한다(붙이기 공정). 본 공정은, 압착 롤 등의 압박 수단에 의해 압박하면서 행한다. 이때, 40℃ 정도의 저온에서 압착할 수 있다. 구체적으로는, 압착 온도(접착 온도)는 35℃ 이상이 바람직하고, 37℃ 이상이 보다 바람직하다. 압착 온도의 상한은 낮은 쪽이 바람직하고, 바람직하게는 50℃ 이하, 보다 바람직하게는 45℃ 이하, 더욱 바람직하게는 43℃ 이하이다. 40℃ 정도의 저온에서 반도체 웨이퍼(4)에 붙일 수 있기 때문에, 반도체 웨이퍼(4)에의 열 영향을 방지할 수 있어, 반도체 웨이퍼(4)의 휘어짐을 억제할 수 있다.
또한, 압력은 1×105~1×107 Pa인 것이 바람직하고, 2×105~8×106 Pa인 것이 보다 바람직하다. 또한, 첩부 시간은 1초~5분이 바람직하고, 1분~3분이 보다 바람직하다.
이어서, 반도체 웨이퍼(4)의 다이싱을 행한다. 이에 따라, 반도체 웨이퍼(4)를 소정 사이즈로 절단하여 개편화하여, 반도체 칩(5)을 제조한다. 다이싱은 예컨대 반도체 웨이퍼(4)의 회로면 측에서 통상의 방법에 따라서 행해진다. 또한, 본 공정에서는, 예컨대 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프(10)까지 절단하는 풀 컷트라고 불리는 절단 방식 등을 채용할 수 있다. 본 공정에서 이용하는 다이싱 장치로서는 특별히 한정되지 않고, 종래 공지된 것을 이용할 수 있다. 또한, 반도체 웨이퍼(4)는, 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프(10)에 의해 접착 고정되어 있기 때문에, 칩이 이지러지거나 칩이 튀는 것을 억제할 수 있는 동시에, 반도체 웨이퍼(4)의 파손도 억제할 수 있다.
필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프(10)에 접착 고정된 반도체 칩(5)을 박리하기 위해, 반도체 칩(5)을 픽업한다. 픽업 방법으로서는 특별히 한정되지 않고, 종래 공지된 여러 가지 방법을 채용할 수 있다. 예컨대, 개개의 반도체 칩(5)을 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프(10) 측에서 니들에 의해서 밀어 올리고, 밀어 올려진 반도체 칩(5)을 픽업 장치에 의해서 픽업하는 방법 등을 들 수 있다.
여기서 픽업은 점착제층(2)이 자외선 경화형인 경우, 상기 점착제층(2)에 자외선을 조사한 후에 행한다. 이에 따라, 점착제층(2)의 필름형 접착제(3)에 대한 점착력이 저하하여, 반도체 칩(5)의 박리가 용이하게 된다. 그 결과, 반도체 칩(5)을 손상시키는 일없이 픽업이 가능하게 된다. 자외선 조사할 때의 조사 강도, 조사 시간 등의 조건은 특별히 한정되지 않고, 적절하게 필요에 따라서 설정하면 된다.
픽업한 반도체 칩(5)은 필름형 접착제(3)를 통해 피착체(6)에 접착 고정한다(다이 어태치).
다이 어태치 온도는 바람직하게는 80℃ 이상, 보다 바람직하게는 90℃ 이상이다. 또한, 다이 어태치 온도는 바람직하게는 150℃ 이하, 보다 바람직하게는 130℃ 이하이다. 150℃ 이하로 함으로써, 다이 어태치 후의 휘어짐 발생을 방지할 수 있다.
이어서, 필름형 접착제(3)를 가열 처리함으로써, 반도체 칩(5)과 피착체(6)를 접착시킨다.
가열 처리 온도는 바람직하게는 80℃ 이상, 보다 바람직하게는 170℃ 이상이다. 가열 처리 온도는 바람직하게는 200℃ 이하, 보다 바람직하게는 180℃ 이하이다. 가열 처리 온도가 상기 범위이면, 양호하게 접착할 수 있다. 또한, 가열 처리 시간은 적절하게 설정할 수 있다.
이어서, 피착체(6)의 단자부(인너 리드)의 선단과 반도체 칩(5) 상의 전극 패드(도시하지 않음)를 본딩 와이어(7)로 전기적으로 접속하는 와이어 본딩 공정을 행한다. 본딩 와이어(7)로서는, 예컨대 금선, 알루미늄선 또는 구리선 등이 이용된다. 와이어 본딩을 행할 때의 온도는, 바람직하게는 80℃ 이상, 보다 바람직하게는 120℃ 이상이며, 상기 온도는 바람직하게는 250℃ 이하, 보다 바람직하게는 175℃ 이하이다. 또한, 그 가열 시간은 수초~수분간(예컨대, 1초~1분간) 행해진다. 결선은, 상기 온도 범위 내가 되도록 가열된 상태에서, 초음파에 의한 진동 에너지와 인가 가압에 의한 압착 에너지의 병용에 의해 행해진다.
이어서, 밀봉 수지(8)에 의해 반도체 칩(5)을 밀봉하는 밀봉 공정을 행한다. 본 공정은, 피착체(6)에 탑재된 반도체 칩(5)이나 본딩 와이어(7)를 보호하기 위해 행해진다. 본 공정은, 밀봉용의 수지를 금형으로 성형함으로써 행한다. 밀봉 수지(8)로서는 예컨대 에폭시계의 수지를 사용한다. 수지 밀봉할 때의 가열 온도는, 바람직하게는 165℃ 이상, 보다 바람직하게는 170℃ 이상이며, 상기 가열 온도는 바람직하게는 185℃ 이하, 보다 바람직하게는 180℃ 이하이다.
필요에 따라 밀봉물을 더욱 가열하더라도 좋다(후경화 공정). 이에 따라, 밀봉 공정에서 경화 부족의 밀봉 수지(8)를 완전히 경화시킬 수 있다. 가열 온도는 적절하게 설정할 수 있다.
이상와 같이, 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프를 이용하는 경우에는, 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프의 필름형 접착제와 반도체 웨이퍼를 맞붙이는 공정(I), 반도체 웨이퍼를 다이싱하여 반도체 칩을 형성하는 공정(II), 공정(II)에 의해 형성된 반도체 칩을 필름형 접착제와 함께 픽업하는 공정(III), 및 공정(III)에 의해 픽업한 반도체 칩을 필름형 접착제를 통해 피착체에 다이 어태치하는 공정(IV)을 포함하는 방법에 의해 반도체 장치를 제조할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명에 관해 실시예를 이용하여 상세히 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 넘지 않는 한, 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 예에서, 부는 특별한 기재가 없는 한 모두 중량 기준이다.
실시예에서 사용한 성분에 관해서 설명한다.
아론태크 S-2060: 도아고세이(주) 제조의 아론태크 S-2060(아크릴 공중합체, Mw: 55만, 유리 전이 온도: -22℃)
테이산레진 SG-70L: 나가세켐텍스(주) 제조의 테이산레진 SG-70L(아크릴 공중합체, Mw: 90만, 유리 전이 온도: -13℃)
테이산레진 SG-P3: 나가세켐텍스(주) 제조의 테이산레진 SG-P3(아크릴 공중합체, Mw: 85만, 유리 전이 온도: 12℃)
EOCN-1020-4: 닛폰가야쿠(주) 제조의 EOCN-1020-4(25℃에서 고형인 에폭시 수지)
JER828: 미쓰비시가가쿠(주) 제조의 JER828(25℃에서 액상인 에폭시 수지)
MEH-7851SS: 메이와가세이사 제조의 MEH-7851SS(페놀아랄킬 수지)
1400YM: 미쓰이긴조쿠고교(주) 제조의 1400YM(구리 가루, 평균 입경 4 ㎛, 비중 8.9)
ES-6000: 포타즈파로티니(주) 제조의 ES-6000(실버 유리 비드, 평균 입경 6 ㎛, 비중 3.9~4.0)
AUP-1000: 오사키고교(주) 제조의 AUP-1000(금 분말, 평균 입경 1 ㎛, 비중 19.3)
[필름형 접착제 및 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프의 제작]
(실시예 1~3 및 비교예 1~3)
표 1에 기재한 배합비에 따라서, 표 1에 기재한 각 성분 및 용매(메틸에틸케톤)를, 하이브리드 믹서(기엔스 제조 HM-500)의 교반 솥에 넣어, 교반 모드, 3분으로 교반·혼합했다. 얻어진 바니시를, 이형 처리 필름(미쓰비시쥬시(주) 제조의 MRA50)에 다이 코터로 도포한 후, 건조시켜, 필름형 접착제를 제작했다.
얻어진 필름형 접착제를 직경 230 mm의 원형으로 잘라내어, 다이싱 테이프(닛토덴코(주) 제조의 P2130G)의 점착제층 상에 25℃에서 붙여, 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프를 제작했다.
(실시예 4~6 및 비교예 4~6)
표 2에 기재한 배합비에 따라서, 표 2에 기재한 각 성분을, 플랜터리 믹서(프라이믹스(주) 제조 T.K.HIVIS MIX "P-03")의 교반 솥에 넣어, 90℃, 20분으로 교반·혼합했다. 얻어진 혼합물을, 성형 프레스(기타가와세이키(주) VH1-1572)로 120℃, 압력 1 kg/㎠로 가압하여, 필름형 접착제를 제작했다.
얻어진 필름형 접착제를 직경 230 mm의 원형으로 잘라내어, 다이싱 테이프(닛토덴코(주) 제조의 P2130G)의 점착제층 상에 25℃에서 붙여, 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프를 제작했다.
[미러 실리콘 웨이퍼의 제작]
백 그라인더((주)DISCO 제조의 DFG-8560)를 이용하여, 실리콘 웨이퍼(신에츠가가쿠고교(주) 제조, 두께 0.6 mm)의 두께가 0.05 mm가 되도록 연삭하여, 미러 실리콘 웨이퍼를 제작했다.
[평가]
얻어진 필름형 접착제, 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프, 미러 실리콘 웨이퍼를 이용하여 이하의 평가를 했다. 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.
[저온 점착성 평가(1)]
웨이퍼 마운터(닛토세이키(주) 제조의 MA-3000III)를 이용하여, 접착 속도 10 mm/min, 접착 온도 40℃로, 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프의 필름형 접착제 상에, 미러 실리콘 웨이퍼를 붙였다.
맞붙여 얻어진 것을, 미러 실리콘 웨이퍼가 아래쪽(지면측)으로 되도록 배치하여, 미러 실리콘 웨이퍼가 필름형 접착제로부터 일부라도 탈락한 경우를 ×, 탈락하지 않는 경우를 ○라고 판정했다.
[저온 점착성 평가(2)]
필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프의 필름형 접착제 상에, 유지 목적으로 폴리에스테르 점착 테이프(닛토덴코(주) 제조의 BT-315)를 접합시킨 후, 10 mm 폭으로 절단했다. 이어서, 폴리에스테르 점착 테이프로부터 필름형 접착제 및 다이싱 테이프로 이루어지는 적층체를 분리했다. 2 kg 롤러를 이용하여, 적층체의 필름형 접착제의 면에, 40℃의 미러 실리콘 웨이퍼를 붙인 후, 2분간, 40℃에서 방치했다. 그 후, 상온(25℃)에서 20분간 방치하여, 샘플을 얻었다.
샘플에 대해서, 인장시험기((주)시마즈세이사쿠쇼 제조의 AGS-J)를 이용하여, 박리 각도 180도, 박리 온도 25℃, 박리 속도 300 mm/min으로, 박리 시험을 했다(미러 실리콘 웨이퍼와 필름형 접착제 사이의 박리 시험).
[접착성 평가]
웨이퍼 마운터(닛토세이키(주) 제조의 MA-3000III)를 이용하여, 접착 속도 10 mm/min, 접착 온도 40℃로, 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프의 필름형 접착제 상에, 미러 실리콘 웨이퍼를 맞붙였다.
맞붙여 얻어진 것을, 다이서((주)DISCO 제조의 DFD-6361)를 이용하여, 10 mm×10 mm□로 다이싱(개편화)하여, 개편을 얻었다. 다이본더((주)신카와 제조의 SPA-300)를 이용하여, 120℃, 0.1 MPa, 1초로, 개편(칩 및 필름형 접착제로 이루어지는 개편)을 리드 프레임에 다이 어태치했다. 다이 어태치 후에 개편의 측면을 주사형 전자현미경으로 관찰하여, 개편과 리드 프레임 사이에 간극이 없으면 「무(無)」라고 판정하고, 간극이 있으면 「유(有)」라고 판정했다.
[비어져나옴 평가]
웨이퍼 마운터(닛토세이키(주) 제조의 MA-3000III)를 이용하여, 접착 속도 10 mm/min, 접착 온도 40℃로, 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프의 필름형 접착제 상에, 미러 실리콘 웨이퍼를 맞붙였다.
맞붙여 얻어진 것을, 다이서((주)DISCO 제조의 DFD-6361)를 이용하여, 10×10 mm□로 다이싱(개편화)하여, 개편을 얻었다. 다이본더((주)신카와 제조의 SPA-300)를 이용하여, 120℃, 0.4 MPa, 1초로, 개편(칩 및 필름형 접착제로 이루어지는 개편)을 리드 프레임에 다이 어태치했다. 다이 어태치 후에 광학현미경을 이용하여, 상면에서 개편을 관찰하여, 칩의 단면으로부터 필름형 접착제가 비어져나온 거리(비어져나옴 거리)를 측정했다.
[25℃의 저장 탄성율 평가]
필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프로부터 필름형 접착제를 분리하고, 두께가 300 ㎛가 될 때까지 필름형 접착제를 중첩하여, 필름형 접착제로 이루어지는 적층체를 제작했다. 이 적층체로부터 폭 10 mm의 단책형의 샘플을 잘라냈다.
이 샘플에 대해서, 동적 점탄성 측정 장치(레오메트릭스사이엔티픽사 제조의 RSAIII)를 이용하여, 척 사이 거리 20 mm, 승온 속도 10℃/분, 인장 측정 모드로 0~50℃에서 측정하여, 25℃일 때의 저장 탄성율을 구했다.
[필름형 접착제와 다이싱 테이프 사이의 박리력 측정]
필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프의 필름형 접착제 상에, 유지 목적으로 폴리에스테르 점착 테이프(닛토덴코(주) 제조의 BT-315)를 맞붙인 후, 100 mm×100 mm 폭으로 절단하여, 샘플을 제작했다. 이 샘플에 대해서, 박리 속도 300 mm/min, 박리 온도 25℃에서 T필로 다이싱 테이프로부터 필름형 접착제를 박리하여, 박리력을 측정했다.
[종합 판정]
이하의 모든 조건을 만족하는 경우를 ○라고 판정하고, 어느 하나라도 만족하지 않는 경우를 ×라고 판정했다.
조건(1): 저온 점착성 평가(1)의 판정 결과가 ○이다.
조건(2): 저온 점착성 평가(2)에서 측정한 밀착력이 0.5 N/10 mm 이상이다.
조건(3): 접착성 평가의 판정 결과가 「무」이다.
조건(4): 비어져나옴 평가에서 측정한 비어져나옴 거리가 100 ㎛ 이하이다.
조건(5): 25℃의 저장 탄성율 평가의 측정 결과가 5 MPa 이상이다.
조건(6): 필름형 접착제와 다이싱 테이프 사이의 박리력 측정의 측정 결과가 0.01~3.00 N/20 mm이다.
Figure pat00001
Figure pat00002
1: 기재, 2: 점착제층, 3, 3': 필름형 접착제, 4: 반도체 웨이퍼, 5: 반도체 칩, 6: 피착체 7: 본딩 와이어, 8: 밀봉 수지, 10, 12: 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프, 11: 다이싱 테이프

Claims (11)

  1. 열가소성 수지 및 도전성 입자를 포함하고,
    미러(mirror) 실리콘 웨이퍼에 40℃에서 붙인 후, 25℃에서 측정한 밀착력이 0.5 N/10 mm 이상인 필름형 접착제.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지의 유리 전이 온도가 -40~-10℃인 필름형 접착제.
  3. 제1항에 있어서, 경화성 수지를 포함하는 필름형 접착제.
  4. 제3항에 있어서, 상기 경화성 수지는, 25℃에서 고형인 경화성 수지 및 25℃에서 액상인 경화성 수지를 포함하고,
    25℃에서 고형인 경화성 수지의 중량/25℃에서 액상인 경화성 수지의 중량으로 나타내어지는 중량 비율이 49/51~10/90인 필름형 접착제.
  5. 제1항에 있어서, 두께가 5~100 ㎛인 필름형 접착제.
  6. 제1항에 있어서, 25℃에 있어서의 저장 탄성율이 5 MPa 이상인 필름형 접착제.
  7. 제1항에 있어서, 다이 어태치 필름(die attach film)으로서 사용되는 필름형 접착제.
  8. 제1항에 기재한 필름형 접착제가 다이싱 테이프 상에 적층되어 있는 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프.
  9. 제8항에 있어서, 박리 온도 25℃, 박리 속도 300 mm/min의 조건 하에서, 상기 필름형 접착제를 상기 다이싱 테이프로부터 당겨 벗겼을 때의 박리력이 0.01~3.00 N/20 mm인 필름형 접착제를 지닌 다이싱 테이프.
  10. 제1항에 기재한 필름형 접착제를 이용하여 반도체 칩을 피착체에 다이 어태치하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제10항에 기재한 제조 방법에 의해 얻어지는 반도체 장치.
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