WO2025032779A1 - フィルム状接着剤、ダイシング・ダイボンディング一体型フィルム、並びに半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Definitions
- This disclosure relates to a film-like adhesive, a dicing/die bonding integrated film, and a semiconductor device and a method for manufacturing the same.
- stacked MCPs Multi Chip Packages
- MCPs Multi Chip Packages
- mobile phones and other devices become more multifunctional, efforts are being made to make semiconductor packages faster, more dense, and more highly integrated.
- a commonly used method for manufacturing semiconductor devices is to attach an integrated dicing/die bonding film with an adhesive layer and a pressure-sensitive adhesive layer to the back surface of a semiconductor wafer, and then cut and separate the semiconductor wafer, adhesive layer, and part of the pressure-sensitive adhesive layer (semiconductor wafer back surface attachment method).
- Patent Documents 1 and 2 disclose film-like adhesives that can be used for the adhesive layer in this type of method.
- chip cracks may occur when connecting semiconductor chips using wire bonding. It is presumed that such chip cracks occur when the semiconductor layer becomes thin and the semiconductor chip becomes brittle, and are caused by vibrations during wire bonding. For this reason, film-type adhesives used in dicing/die bonding integrated films are required to be able to suppress the occurrence of chip cracks.
- the primary objective of this disclosure is to provide a film-like adhesive that can suppress the occurrence of chip cracks even when cured under low temperature and short heating conditions.
- the inventors conducted extensive research to solve the above problems and discovered that by performing differential scanning calorimetry on a film-like adhesive under specified conditions and observing in a DSC curve that the onset temperature, peak temperature, and heat generation amount of the heat generation peak observed in the DSC curve are within specified ranges, the storage modulus of the cured film-like adhesive can be improved and the occurrence of chip cracks can be suppressed even when the film-like adhesive is cured under low temperature and short heating conditions, which led to the completion of the disclosed invention.
- the present disclosure provides a film-like adhesive described in [1] to [8], a dicing/die bonding integrated film described in [9], a semiconductor device described in [10] and [11], and a method for manufacturing a semiconductor device described in [12] to [17].
- a film-like adhesive containing a thermosetting resin component and an elastomer The film-like adhesive is subjected to differential scanning calorimetry at a heating rate of 10°C/min in a measurement temperature range of 30 to 300°C, and in the DSC curve obtained, the onset temperature of the exothermic peak observed in the DSC curve is 165°C or lower, the peak temperature is 185°C or lower, and the heat generation amount is 90 J/g or higher.
- the film adhesive may further contain an inorganic filler, The film-like adhesive according to [1], wherein the inorganic filler is present in an amount of 0 to 25 mass % based on the total amount of the film-like adhesive.
- the thermosetting resin component contains a phenolic resin.
- [6] The film-like adhesive according to any one of [1] to [5], wherein when the film-like adhesive is cured under conditions of 140°C and 30 minutes, the cured product has a storage modulus at 150°C of 80 MPa or more.
- a dicing and die bonding integrated film comprising, in this order, a base layer, a pressure-sensitive adhesive layer, and an adhesive layer made of the film-like adhesive according to any one of [1] to [6].
- a semiconductor chip ; a support member on which the semiconductor chip is mounted; A cured product of the film-like adhesive according to any one of [1] to [6], which is provided between the semiconductor chip and the support member and bonds the semiconductor chip and the support member; A semiconductor device comprising: [11] The semiconductor device according to [10], further comprising a semiconductor chip different from the semiconductor chip, stacked on a surface of the semiconductor chip.
- a manufacturing method of a semiconductor device comprising: [13] a step of thermally curing the first adhesive piece in the semiconductor chip with the first adhesive piece under conditions of 100 to 180° C.
- a method for manufacturing a semiconductor device comprising a step of interposing a film-like adhesive described in claim 1 or 2 between a first semiconductor chip and a support member, or between a first semiconductor chip and a second semiconductor chip different from the first semiconductor chip, and adhering the first semiconductor chip and the support member, or the first semiconductor chip and the second semiconductor chip.
- a step of thermally curing the film-like adhesive at 100 to 180 ° C. for 15 to 60 minutes; a step of electrically connecting the first semiconductor chip and the second semiconductor chip to the support member by bonding wires;
- the method for manufacturing a semiconductor device according to [16] further comprising:
- a film-like adhesive that can suppress the occurrence of chip cracks even when cured under low temperature and short heating conditions.
- a dicing/die bonding integrated film using such a film-like adhesive, as well as a semiconductor device and a method for manufacturing the same are provided.
- a method for manufacturing a semiconductor device using such a dicing/die bonding integrated film is provided.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of a film-like adhesive.
- FIG. 2 is a schematic diagram showing a method for determining the onset temperature and peak temperature of an exothermic peak from a DSC curve.
- FIG. 3 is a schematic diagram showing a method for determining the calorific value of an exothermic peak from a DSC curve.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of a dicing/die bonding integrated film.
- FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of a semiconductor device.
- FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of a semiconductor device.
- FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of a semiconductor device.
- a numerical range indicated using “ ⁇ ” indicates a range that includes the numerical values described before and after " ⁇ " as the minimum and maximum values, respectively.
- the upper limit or lower limit described in one numerical range may be replaced with the upper limit or lower limit of another numerical range described in stages.
- the upper limit or lower limit of the numerical range may be replaced with a value shown in an example.
- the upper limit and lower limit values described individually can be arbitrarily combined.
- “A or B" may include either A or B, or may include both.
- the materials exemplified below may be used alone or in combination of two or more types, unless otherwise specified.
- the content of each component in the composition means the total amount of the multiple substances present in the composition, unless otherwise specified.
- (meth)acrylate means acrylate or the corresponding methacrylate.
- Fig. 1 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of a film-like adhesive.
- the film-like adhesive 1 (adhesive film) shown in Fig. 1 may be thermosetting, and may be capable of going through a semi-cured (B stage) state and then becoming fully cured (C stage) after a curing process.
- the film-like adhesive 1 contains a thermosetting resin component (hereinafter sometimes referred to as “component (A)”) and an elastomer (hereinafter sometimes referred to as “component (B)”), and may further contain an inorganic filler (hereinafter sometimes referred to as “component (C)”).
- component (A) component may contain, for example, an epoxy resin (hereinafter sometimes referred to as “component (A1)”) and a phenolic resin (hereinafter sometimes referred to as “component (A2)”).
- the film-like adhesive 1 may further contain a coupling agent (hereinafter sometimes referred to as “component (D)”), a curing accelerator (hereinafter sometimes referred to as “component (E)”), other components, etc.
- component (D) a coupling agent
- component (E) a curing accelerator
- the onset temperature of the exothermic peak observed in the DSC curve is 160°C or lower, the peak temperature is 180°C or lower, and the heat generation amount is 100 J/g or higher.
- the exothermic peak of interest may be the exothermic peak that exhibits the largest heat generation amount.
- differential scanning calorimetry is performed by heating the sample in an air or nitrogen atmosphere with a sample weight of 10 ⁇ 0.5 mg of film-like adhesive 1, a heating rate of 10°C/min, and a measurement temperature range of 30 to 300°C.
- Conventional film-like adhesives usually have an exothermic peak in the temperature range of 30 to 300°C on the DSC curve. It is presumed that the heat generated in this temperature range is due to the curing reaction of the thermosetting resin component (for example, the reaction between the epoxy resin and the phenolic resin).
- the film-like adhesive of this embodiment has an onset temperature of the exothermic peak of 165°C or less, a peak temperature of 185°C or less, and a heat generation amount of 90 J/g or more. Therefore, even when cured under low temperature and short heating conditions, the storage modulus of the cured product of the film-like adhesive can be improved and the occurrence of chip cracks can be suppressed.
- FIG. 2 is a schematic diagram showing a method for determining the onset temperature and peak temperature of an exothermic peak from a DSC curve.
- the DSC curve shown in Figure 2 includes a baseline L0 in the temperature range of 30 to 300°C, and an exothermic peak P due to the curing reaction of the film-like adhesive 1, which is observed halfway through the baseline L0.
- the onset temperature is the temperature T1 at the intersection between an extension line L1 of the baseline L0 below the exothermic peak P and a tangent line L2 to the DSC curve at the point where the DSC curve shows the maximum gradient at the exothermic peak P.
- the peak temperature is the temperature T2 of the maximum point in the exothermic peak P.
- the onset temperature of the exothermic peak is 165°C or less, and may be, for example, 160°C or 155°C or less. When the onset temperature of the exothermic peak is 165°C or less, it is possible to cure the film-like adhesive under low temperature and short heating conditions.
- the onset temperature of the exothermic peak may be, for example, 100°C or more, 110°C or more, or 120°C or more.
- the peak temperature of the exothermic peak is 185°C or less, and may be, for example, 180°C or less or 175°C or less.
- the peak temperature of the exothermic peak may be, for example, 140°C or more, 150°C or more, or 160°C or more.
- the difference between the peak temperature and onset temperature of the exothermic peak may be, for example, 45°C or less, 40°C or less, 35°C or less, 30°C or less, 25°C or less, or 20°C or less.
- the difference between the peak temperature and onset temperature of the exothermic peak is within such a range, the curing reaction of the film-like adhesive tends to proceed sufficiently under low temperature and short heating conditions, making it easier to obtain the desired storage modulus.
- the difference between the peak temperature and onset temperature of the exothermic peak may be, for example, 5°C or more or 10°C or more.
- the onset temperature and peak temperature of the exothermic peak can be lowered, for example, by increasing the content of component (E) in the film-like adhesive, changing the (E) component to one that acts at a lower temperature, or by increasing the content of component (A) in the film-like adhesive.
- Figure 3 is a schematic diagram showing a method for determining the heat generation amount of an exothermic peak from a DSC curve.
- the DSC curve shown in Figure 3 is similar to the DSC curve shown in Figure 2.
- the heat generation amount Q is calculated by integrating the peak area of the exothermic peak P (the area of the region surrounded by the exothermic peak P and an extension line L1 of the baseline L0).
- the heat value of the exothermic peak is 90 J/g or more, and may be, for example, 95 J/g or more, 100 J/g or more, 105 J/g or more, 110 J/g or more, 115 J/g or more, 120 J/g or more, 125 J/g or more, or 130 J/g or more.
- the heat value of the exothermic peak may be, for example, 250 J/g or less or 200 J/g or less.
- the heat value of the exothermic peak can be improved, for example, by increasing the content of component (A) in the film-like adhesive, by using a component with a smaller epoxy equivalent as component (A1) of component (A), or by increasing the ratio of the epoxy equivalent of component (A1) to the hydroxyl equivalent of component (A2) (epoxy equivalent of component (A1)/hydroxyl equivalent of component (A2)).
- (A) component thermosetting resin component
- (A1) component epoxy resin
- (A1) component includes, for example, bisphenol A type epoxy resin; bisphenol F type epoxy resin; bisphenol S type epoxy resin; phenol novolac type epoxy resin; cresol novolac type epoxy resin; bisphenol A novolac type epoxy resin; bisphenol F novolac type epoxy resin; stilbene type epoxy resin; triazine skeleton-containing epoxy resin; fluorene skeleton-containing epoxy resin; triphenol methane type epoxy resin; biphenyl type epoxy resin; xylylene type epoxy resin; biphenyl aralkyl type epoxy resin; naphthalene type epoxy resin; polyfunctional phenols, diglycidyl ether compounds of polycyclic aromatics such as anthracene, etc.
- (A1) component may contain cresol novolac type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, or bisphenol A type epoxy resin from the
- the (A1) component may contain an epoxy resin having a softening point of 40°C or lower (or an epoxy resin that is liquid at 30°C, hereinafter sometimes referred to as "(A1a) component”).
- the (A1) component may be a combination of the (A1a) component and an epoxy resin having a softening point of more than 40°C (or an epoxy resin that is solid at 30°C, hereinafter sometimes referred to as "(A1b) component”).
- the (A1) component contains the (A1a) component, it tends to be easier to improve the storage modulus after curing.
- the (A1) component is a combination of the (A1a) component and the (A1b) component, it tends to be easier to achieve a thin film.
- the softening point refers to the value measured by the ring and ball method in accordance with JIS K7234.
- component (A1a) Commercially available products of component (A1a) include, for example, EXA-830CRP (product name, manufactured by DIC Corporation, liquid at 30°C), YDF-8170C (product name, manufactured by Nippon Steel Chemical & Material Co., Ltd., liquid at 30°C), and EP-4088S (product name, manufactured by ADEKA Corporation, liquid at 30°C).
- EXA-830CRP product name, manufactured by DIC Corporation, liquid at 30°C
- YDF-8170C product name, manufactured by Nippon Steel Chemical & Material Co., Ltd., liquid at 30°C
- EP-4088S product name, manufactured by ADEKA Corporation, liquid at 30°C
- the content of the (A1a) component may be 5 mass% or more, 10 mass% or more, or 15 mass% or more, and 80 mass% or less, 70 mass% or less, or 65 mass% or less, based on the total amount of the (A1) component.
- the content of the (A1a) component in the (A1) component in the adhesive composition when forming the film-like adhesive may be in the same range as above.
- the content of the (A1b) component may be 20% by mass or more, 30% by mass or more, or 35% by mass or more, and 95% by mass or less, 90% by mass or less, or 85% by mass or less, based on the total amount of the (A1) component.
- the content of the (A1b) component in the (A1) component in the adhesive composition when forming the film-like adhesive may be in the same range as above.
- the epoxy equivalent of component (A1) is not particularly limited, but may be 90 to 300 g/eq or 110 to 290 g/eq. When the epoxy equivalent of component (A1) is in this range, it tends to be easier to ensure the fluidity of the adhesive composition when forming the film-like adhesive while maintaining the bulk strength of the film-like adhesive.
- Component (A2) Phenol resin Component (A2) is a component that acts as a curing agent for component (A1), i.e., it can be a curing agent for epoxy resin. By including component (A2) in the film-like adhesive, the film-like adhesive can be highly crosslinked, improving the storage modulus after curing.
- the (A2) component can be used without any particular restriction as long as it has a phenolic hydroxyl group in the molecule.
- the (A2) component is not particularly limited as long as it has a phenolic hydroxyl group in the molecule.
- Examples of the (A2) component include novolac-type phenolic resins obtained by condensing or co-condensing phenols such as phenol, cresol, resorcin, catechol, bisphenol A, bisphenol F, phenylphenol, aminophenol, etc. and/or naphthols such as ⁇ -naphthol, ⁇ -naphthol, dihydroxynaphthalene, etc.
- the phenolic resin may include a novolac type phenolic resin or a phenylaralkyl type phenolic resin.
- the hydroxyl equivalent of component (A2) may be 70 g/eq or more, or 70 to 300 g/eq. If the hydroxyl equivalent of component (A2) is 70 g/eq or more, the storage modulus tends to be improved, and if it is 300 g/eq or less, it is possible to prevent defects due to the generation of foaming, outgassing, etc.
- the softening point of the (A2) component is not particularly limited, but may be, for example, 90°C or higher, 100°C or higher, or 110°C or higher.
- the upper limit of the softening point of the (A2) component may be, for example, 200°C or lower.
- component (A2) Commercially available products of component (A2) include, for example, PSM-4326 (trade name, manufactured by Gun-ei Chemical Industry Co., Ltd., softening point: 120°C), J-DPP-140 (trade name, manufactured by JFE Chemical Corporation, softening point: 140°C), and GPH-103 (trade name, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., softening point: 99-106°C).
- the ratio of the epoxy equivalent of component (A1) to the hydroxyl equivalent of component (A2) may be 0.30/0.70 to 0.70/0.30, 0.35/0.65 to 0.65/0.35, 0.40/0.60 to 0.60/0.40, or 0.45/0.55 to 0.55/0.45, from the viewpoint of curability.
- the equivalent ratio is 0.30/0.70 or more, more sufficient curability tends to be obtained.
- the equivalent ratio is 0.70/0.30 or less, it is possible to prevent the viscosity from becoming too high, and more sufficient fluidity can be obtained.
- the content of the (A) component (the sum of the (A1) component and the (A2) component) may be 35% by mass or more, 40% by mass or more, or 45% by mass or more, based on the total amount of the film-like adhesive.
- the content of the (A) component may be 80% by mass or less, 75% by mass or less, or 70% by mass or less, based on the total amount of the film-like adhesive.
- the content of the (A) component (the sum of the (A1) component and the (A2) component) in the adhesive composition when forming the film-like adhesive may be the same as the above range.
- (B) component elastomer
- the (B) component include acrylic resin, polyester resin, polyamide resin, polyimide resin, silicone resin, butadiene resin, and modified products of these resins.
- the (B) component may be an acrylic resin (acrylic rubber) having a structural unit derived from a (meth)acrylic acid ester as a main component, since it has less ionic impurities and is more excellent in heat resistance, is easier to ensure the connection reliability of the semiconductor device, and is more excellent in fluidity.
- the content of the structural unit derived from a (meth)acrylic acid ester in the (B) component may be, for example, 70% by mass or more, 80% by mass or more, or 90% by mass or more based on the total amount of the structural units.
- the acrylic resin (acrylic rubber) may contain a structural unit derived from a (meth)acrylic acid ester having a crosslinkable functional group such as an epoxy group, an alcoholic or phenolic hydroxyl group, or a carboxyl group.
- the glass transition temperature (Tg) of the (B) component may be 0 to 30°C. If the Tg of the (B) component is 0°C or higher, the adhesive strength of the film-like adhesive can be improved, and the flexibility of the film-like adhesive tends to be prevented from becoming too high. If the Tg of the (B) component is 30°C or lower, the film-like adhesive tends to be prevented from decreasing in flexibility, and the adhesive tends to have excellent breaking strength and excellent processability when a thin film is formed.
- the glass transition temperature (Tg) of the (B) component may be 5°C or higher or 10°C or higher, and may be 25°C or lower or 20°C or lower.
- Tg means a value measured using a DSC (differential scanning calorimeter) (for example, Thermo Plus 2, manufactured by Rigaku Corporation).
- the Tg of the (B) component can be adjusted to a desired range by adjusting the type and content of the constituent units constituting the (B) component (when the (B) component is an acrylic resin (acrylic rubber), the constituent units derived from (meth)acrylic acid esters).
- the weight average molecular weight (Mw) of component (B) may be 100,000 or more, 300,000 or more, or 500,000 or more, and may be 3,000,000 or less, 2,000,000 or less, or 1,000,000 or less.
- Mw means a value measured by gel permeation chromatography (GPC) and converted using a calibration curve of standard polystyrene.
- GPC gel permeation chromatography
- the weight average molecular weight resulting from the peak with the highest peak intensity is defined as the weight average molecular weight in this specification.
- component (B) Commercially available products of component (B) include SG-P3 and SG-80H (both manufactured by Nagase ChemteX Corporation) and KH-CT-865 (manufactured by Resonac Corporation).
- the content of the (B) component may be 15% by mass or more, 20% by mass or more, or 25% by mass or more, based on the total amount of the film-like adhesive.
- the content of the (B) component may be 45% by mass or less, 40% by mass or less, or 35% by mass or less, based on the total amount of the film-like adhesive.
- the content of the (B) component in the adhesive composition when forming the film-like adhesive may be the same as the above range.
- composition (C) Inorganic Filler
- the film-like adhesive 1 may further contain an inorganic filler. That is, the film-like adhesive 1 may include an embodiment that contains an inorganic filler and an embodiment that contains substantially no inorganic filler.
- component (C) examples include aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium carbonate, magnesium carbonate, calcium silicate, magnesium silicate, calcium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum borate whiskers, boron nitride, and silica.
- component (C) may be silica from the viewpoint of adjusting the melt viscosity.
- the shape of component (C) is not particularly limited, but may be spherical.
- the average particle size of the (C) component may be 0.7 ⁇ m or less, 0.6 ⁇ m or less, 0.5 ⁇ m or less, 0.4 ⁇ m or less, or 0.3 ⁇ m or less.
- the average particle size of the (C) component may be, for example, 0.01 ⁇ m or more.
- the average particle size means the particle size with an accumulated frequency of 50% in the particle size distribution determined by the laser diffraction/scattering method.
- the average particle size of the (C) component can also be determined by using a film-like adhesive containing the (C) component.
- the film-like adhesive is heated to decompose the resin component, and the residue obtained is dispersed in a solvent to prepare a dispersion, and the average particle size of the (C) component can be determined from the particle size distribution obtained by applying the laser diffraction/scattering method to this.
- the content of the (C) component may be 0 to 25% by mass based on the total amount of the film-like adhesive. When the content of the (C) component is in this range, it tends to be possible to further reduce the thickness. In one embodiment, the content of the (C) component may be 20% by mass or less, 15% by mass or less, 10% by mass or less, 5% by mass or less, 3% by mass or less, or 1% by mass or less based on the total amount of the film-like adhesive. In one embodiment, the content of the (C) component may be 0% by mass or more, more than 0% by mass, 1% by mass or more, 3% by mass or more, or 5% by mass or more based on the total amount of the film-like adhesive. In one embodiment, the content of the (C) component may be 0% by mass based on the total amount of the film-like adhesive. The content of the (C) component in the adhesive composition when forming the film-like adhesive may be the same as the above range.
- Component (D) Coupling Agent
- Component (D) may be a silane coupling agent.
- the silane coupling agent include ⁇ -ureidopropyltriethoxysilane, ⁇ -mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-phenylaminopropyltrimethoxysilane, and 3-(2-aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilane.
- Component (E) Curing Accelerator
- the component (E) include imidazoles and derivatives thereof, organic phosphorus compounds, secondary amines, tertiary amines, quaternary ammonium salts, etc.
- the component (E) may be imidazoles and derivatives thereof.
- imidazoles examples include 2-methylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazole, and 1-cyanoethyl-2-methylimidazole.
- Component (E) may be 2-phenylimidazole, as this easily promotes curing at low temperatures.
- the film adhesive may further contain other components.
- other components include pigments, ion scavengers, antioxidants, etc.
- the total content of the (D) component, the (E) component, and other components may be 0.1 mass% or more, 0.3 mass% or more, or 0.5 mass% or more, and may be 30 mass% or less, 20 mass% or less, 10 mass% or less, or 5 mass% or less, based on the total mass of the film-like adhesive.
- the total content of the (D) component, the (E) component, and other components in the adhesive composition when forming the film-like adhesive may be in the same range as above.
- the thickness of the film-like adhesive 1 may be 1 to 15 ⁇ m.
- the thickness of the film-like adhesive 1 may be 12 ⁇ m or less, 10 ⁇ m or less, 8 ⁇ m or less, or 7 ⁇ m or less.
- the thickness of the film-like adhesive 1 can be determined, for example, by measuring the thickness at five points on a cross-section of the film-like adhesive 1 using a scanning microscope photograph and calculating the average of the measured values.
- the storage modulus of the cured product at 150°C may be 50 MPa or more, 55 MPa or more, 60 MPa or more, 65 MPa or more, 70 MPa or more, 75 MPa or more, 80 MPa or more, 85 MPa or more, 90 MPa or more, 95 MPa or more, or 100 MPa or more. If the storage modulus is 50 MPa or more, it is possible to compensate for the brittleness of the semiconductor chip due to the thinning, and as a result, it is possible to suppress the occurrence of chip cracks.
- the upper limit of the storage modulus is not particularly limited, but may be, for example, 500 MPa or less, 300 MPa or less, 250 MPa or less, or 200 MPa or less.
- the storage modulus at 150°C of the cured product when the film-like adhesive is cured under conditions of 140°C and 30 minutes can be measured, for example, by the following method.
- a sample for measurement is prepared by laminating multiple 5 ⁇ m-thick film-like adhesives to a thickness of 20 ⁇ m or more and cutting this into a size of 4 mm wide x 20 mm long or more.
- the prepared sample is cured under conditions of 140°C and 30 minutes, and then the cured sample is set in a dynamic viscoelasticity measuring device (Rheogel E-4000, manufactured by UBM Co., Ltd.) and viscoelasticity is measured in a temperature-dependent measurement mode in which a tensile load is applied and measurements are made from room temperature (25°C) to 300°C under conditions of a frequency of 10 Hz and a heating rate of 3°C/min.
- the value of the storage modulus at 150°C is taken as the storage modulus at 150°C.
- the film-like adhesive 1 (adhesive film) shown in FIG. 1 is formed by forming an adhesive composition containing components (A) and (B), and, if necessary, component (C) and added components, into a film.
- a film-like adhesive 1 can be formed by applying the adhesive composition to a support film.
- a varnish (adhesive varnish) containing the adhesive composition and a solvent may be used.
- the adhesive varnish is prepared by mixing or kneading components (A) and (B), and, if necessary, component (C) and added components in a solvent, and the obtained adhesive varnish is applied to a support film, and the solvent is removed by heating and drying to obtain the film-like adhesive 1.
- the support film is not particularly limited as long as it can withstand the above-mentioned heat drying, but may be, for example, a polyester film, a polypropylene film, a polyethylene terephthalate film, a polyimide film, a polyetherimide film, a polyethylene naphthalate film, a polymethylpentene film, etc.
- the support film may be a multi-layer film combining two or more types, and may have a surface treated with a silicone-based, silica-based, or other release agent.
- the thickness of the support film may be, for example, 10 to 200 ⁇ m or 20 to 170 ⁇ m.
- Mixing or kneading can be carried out using a conventional mixer, a mixing machine, a three-roll mill, a ball mill, or other dispersing machine, in any suitable combination.
- the solvent used in preparing the adhesive varnish is not limited as long as it can dissolve, knead, or disperse each component uniformly, and any conventionally known solvent can be used.
- solvents include ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone, as well as dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, toluene, and xylene. From the standpoint of drying speed and cost, the solvent may be methyl ethyl ketone or cyclohexanone.
- any known method can be used to apply the adhesive varnish to the support film, such as knife coating, roll coating, spray coating, gravure coating, bar coating, curtain coating, etc.
- the heat drying conditions there are no particular restrictions on the heat drying conditions as long as the solvent used is sufficiently evaporated, but the conditions may be 50 to 150°C and 1 to 30 minutes.
- the film-like adhesive 1 can be thinned, it can be suitably used in the manufacturing process of a semiconductor device in which multiple semiconductor chips are stacked.
- the semiconductor device may be a stacked MCP or a three-dimensional NAND memory.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of a dicing/die bonding integrated film.
- the dicing/die bonding integrated film 10 shown in Fig. 4 includes a base layer 2, a pressure-sensitive adhesive layer 3, and an adhesive layer 1A made of the above-mentioned film-like adhesive 1, in this order.
- the base layer 2 and the pressure-sensitive adhesive layer 3 can be a dicing tape 4.
- the lamination process to the semiconductor wafer is performed only once, so that the efficiency of the work can be improved.
- the dicing/die bonding integrated film may be in the form of a film, a sheet, a tape, or the like.
- the dicing tape 4 comprises a base layer 2 and an adhesive layer 3 provided on the base layer 2.
- the substrate layer 2 examples include plastic films such as polytetrafluoroethylene film, polyethylene terephthalate film, polyethylene film, polypropylene film, polymethylpentene film, and polyimide film. These substrate layers 2 may be subjected to surface treatments such as primer coating, UV treatment, corona discharge treatment, polishing treatment, and etching treatment, as necessary.
- the adhesive layer 3 is a layer made of an adhesive.
- the adhesive may be either a radiation-curable or non-radiation-curable adhesive.
- a non-radiation-curable adhesive is an adhesive that exhibits a certain level of adhesiveness when pressure is applied for a short period of time.
- a radiation-curable adhesive is an adhesive that has the property of decreasing adhesiveness when exposed to radiation (e.g., ultraviolet light).
- the thickness of the dicing tape 4 may be 60 to 150 ⁇ m or 70 to 130 ⁇ m from the standpoint of economy and ease of handling of the film.
- the dicing/die bonding integrated film 10 can be obtained, for example, by preparing a film-like adhesive 1 and a dicing tape 4, and bonding the film-like adhesive 1 to the pressure-sensitive adhesive layer 3 of the dicing tape 4.
- the dicing/die bonding integrated film 10 can also be obtained, for example, by preparing a dicing tape 4, and applying an adhesive composition (adhesive varnish) onto the pressure-sensitive adhesive layer 3 of the dicing tape 4, in the same manner as in the method of forming the film-like adhesive 1 described above.
- the dicing/die-bonding integrated film 10 can be formed by laminating the film-like adhesive 1 onto the dicing tape 4 under specified conditions (e.g., room temperature (20°C) or in a heated state) using a roll laminator, vacuum laminator, or the like.
- the dicing/die-bonding integrated film 10 can be produced continuously and is highly efficient, so it may be formed in a heated state using a roll laminator.
- the film-like adhesive and the integrated dicing and die bonding film may be used in a manufacturing process for a semiconductor device, or may be used in a manufacturing process for a semiconductor device in which multiple semiconductor chips are stacked.
- the film-like adhesive and the integrated dicing and die bonding film may be used in a manufacturing process for a semiconductor device that includes a process of bonding an adhesive layer of the film-like adhesive or the integrated dicing and die bonding film to a semiconductor wafer or an already-singulated semiconductor chip, and obtaining a semiconductor chip with an adhesive piece by cutting with a rotary blade, laser, or stretching, and a process of adhering the semiconductor chip with the adhesive piece onto a support member or another semiconductor chip via the adhesive piece.
- the film-like adhesive is also suitable for use as an adhesive for bonding semiconductor chips together in stacked MCPs (e.g., three-dimensional NAND memory), which are semiconductor devices made by stacking multiple semiconductor chips.
- stacked MCPs e.g., three-dimensional NAND memory
- the film adhesive can also be used, for example, as a protective sheet to protect the back surface of the semiconductor chip of a flip-chip type semiconductor device, or as a sealing sheet to seal the gap between the front surface of the semiconductor chip of a flip-chip type semiconductor device and an adherend.
- the semiconductor device manufactured using the film-like adhesive and the integrated dicing and die bonding film is specifically described below with reference to the drawings. Note that in recent years, semiconductor devices with various structures have been proposed, and the applications of the film-like adhesive and integrated dicing and die bonding film of this embodiment are not limited to semiconductor devices with the structures described below.
- FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of a semiconductor device.
- the semiconductor device 100 shown in Fig. 5 includes a semiconductor chip 11 (first semiconductor chip), a support member 12 on which the semiconductor chip 11 is mounted, and an adhesive member 15.
- the adhesive member 15 is provided between the semiconductor chip 11 and the support member 12, and bonds the semiconductor chip 11 and the support member 12.
- the adhesive member 15 is a cured product of an adhesive composition (cured product of a film-like adhesive).
- the connection terminals (not shown) of the semiconductor chip 11 are electrically connected to external connection terminals (not shown) via bonding wires 13, and are sealed with a sealing material 14.
- FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of a semiconductor device.
- the first-stage semiconductor chip 11a first semiconductor chip
- the second-stage semiconductor chip 11b second semiconductor chip
- the connection terminals (not shown) of the first-stage semiconductor chip 11a and the second-stage semiconductor chip 11b are electrically connected to external connection terminals via bonding wires 13 and sealed by a sealing material 14.
- the semiconductor device 110 shown in FIG. 6 can be said to further include another semiconductor chip (11b) stacked on the surface of the semiconductor chip (11a) in the semiconductor device 100 shown in FIG. 5.
- the semiconductor device 120 shown in FIG. 7 includes a support member 12 and semiconductor chips 11a (first semiconductor chip), 11b (second semiconductor chip), 11c (third semiconductor chip), and 11d (fourth semiconductor chip) stacked on the support member 12.
- the four semiconductor chips 11a, 11b, 11c, and 11d are stacked at positions shifted from each other in the horizontal direction (direction perpendicular to the stacking direction) for connection with a connection terminal (not shown) formed on the surface of the support member 12 (see FIG. 7).
- the semiconductor chip 11a is adhered to the support member 12 by an adhesive member 15a (cured product of an adhesive composition (cured product of a film-like adhesive)), and adhesive members 15b, 15c, and 15d (cured product of an adhesive composition (cured product of a film-like adhesive)) are also interposed between the three semiconductor chips 11b, 11c, and 11d.
- the semiconductor device 120 shown in FIG. 7 can be said to be the semiconductor device 100 shown in FIG. 5, further including other semiconductor chips (11b, 11c, 11d) stacked on the surface of the semiconductor chip (11a).
- FIG. 7 illustrates a semiconductor device in which four semiconductor chips are stacked, but the number of stacked semiconductor chips is not limited to this. Also, FIG. 7 illustrates a semiconductor device in which the semiconductor chips are stacked in positions shifted from each other in the horizontal direction (direction perpendicular to the stacking direction), but the semiconductor device may be one in which the semiconductor chips are stacked in positions that are not shifted from each other in the horizontal direction (direction perpendicular to the stacking direction).
- the semiconductor device (semiconductor package) shown in Figures 5, 6, and 7 can be obtained by a method including a step of interposing the above-mentioned film-like adhesive between a semiconductor chip (first semiconductor chip) and a support member, or between a semiconductor chip (first semiconductor chip) and a semiconductor chip (second semiconductor chip), and bonding the semiconductor chip (first semiconductor chip) and the support member, or between a semiconductor chip (first semiconductor chip) and a semiconductor chip (second semiconductor chip).
- the above-mentioned film-like adhesive is interposed between a semiconductor chip and a support member, or between a semiconductor chip (first semiconductor chip) and a semiconductor chip (second semiconductor chip), and these are heated and pressed to bond the two together, and then, as necessary, a heat curing step, a wire bonding step, a sealing step using a sealing material, a heating and melting step including reflow using solder, and the like can be obtained.
- a method for interposing a film-like adhesive between a semiconductor chip (first semiconductor chip) and a support member, or between a semiconductor chip (first semiconductor chip) and a semiconductor chip (second semiconductor chip) a method may be used in which a semiconductor chip with an adhesive piece is first produced and then attached to a support member or another semiconductor chip, as described below.
- the semiconductor device can be obtained, for example, by a method comprising a step of attaching a semiconductor wafer to the adhesive layer of the above-mentioned dicing/die bonding integrated film (lamination step), a step of cutting the semiconductor wafer with the adhesive layer attached to produce a plurality of individual adhesive piece-attached semiconductor chips (dicing step), and a step of adhering a first adhesive piece-attached semiconductor chip having a first semiconductor chip and a first adhesive piece to a support member via the first adhesive piece as the adhesive piece-attached semiconductor chip (step of adhering the adhesive piece-attached semiconductor chip to a support member via the adhesive piece) (first adhering step).
- the method for manufacturing a semiconductor device may further include a step of adhering a second semiconductor chip with adhesive piece, which has a second semiconductor chip and a second adhesive piece, to the surface of the first semiconductor chip in the first semiconductor chip with adhesive piece adhered to the support member via the second adhesive piece (a step of adhering another semiconductor chip with adhesive piece to the surface of the semiconductor chip adhered to the support member via an adhesive piece possessed by the other semiconductor chip with adhesive piece) (second adhering step).
- the lamination process is a process in which a semiconductor wafer is pressed against the adhesive layer 1A of the dicing/die bonding integrated film 10, and the semiconductor wafer is adhered and held in place. This process may be performed while pressing with a pressing means such as a pressing roll.
- Semiconductor wafers include, for example, single crystal silicon, polycrystalline silicon, various ceramics, and compound semiconductors such as gallium arsenide.
- the dicing process is a process in which a semiconductor wafer is diced. This allows the semiconductor wafer to be cut to a predetermined size, producing a number of individual semiconductor chips with adhesive pieces attached. Dicing can be performed, for example, from the circuit side of the semiconductor wafer in a conventional manner.
- This process can employ, for example, a method known as full cut, in which a cut is made all the way to the dicing tape, a method in which a half cut is made in the semiconductor wafer and the wafer is divided by cooling and pulling, or a method in which the wafer is divided by a laser.
- a method known as full cut in which a cut is made all the way to the dicing tape
- a method in which a half cut is made in the semiconductor wafer and the wafer is divided by cooling and pulling
- a method in which the wafer is divided by a laser There are no particular limitations on the dicing device used in this process, and any conventionally known device can be used.
- Semiconductor chips are composed of, for example, a circuit layer and a semiconductor layer (for example, single crystal silicon, polycrystalline silicon, various ceramics, and compound semiconductors such as gallium arsenide).
- semiconductor chips include ICs (integrated circuits).
- support members include lead frames such as 42 alloy lead frames and copper lead frames; plastic films such as polyimide resin and epoxy resin; modified plastic films in which a substrate such as glass nonwoven fabric is impregnated and hardened with plastics such as polyimide resin and epoxy resin; and ceramics such as alumina.
- the method for manufacturing a semiconductor device may include a pick-up step as necessary.
- the pick-up step is a step of picking up the semiconductor chips with adhesive pieces in order to peel off the semiconductor chips with adhesive pieces that have been adhesively fixed to the dicing/die bonding integrated film.
- the pick-up method is not particularly limited, and various conventionally known methods can be used.
- such a method includes a method in which each semiconductor chip with adhesive pieces is pushed up from the dicing/die bonding integrated film side by a needle, and the pushed-up semiconductor chips with adhesive pieces are picked up by a pick-up device.
- the adhesive layer is of a radiation (e.g., ultraviolet) curing type
- pick-up can be performed after irradiating the adhesive layer with radiation. This reduces the adhesive strength of the adhesive layer to the adhesive piece, making it easier to peel off the semiconductor chip with the adhesive piece attached. As a result, pick-up is possible without damaging the semiconductor chip with the adhesive piece attached.
- a radiation e.g., ultraviolet
- the first bonding step is a step of bonding a semiconductor chip with a first adhesive piece formed by dicing to a support member for mounting the semiconductor chip via the first adhesive piece.
- the manufacturing method of a semiconductor device may include a step (second bonding step) of bonding a semiconductor chip with a second adhesive piece to the surface of the semiconductor chip bonded to the support member via the second adhesive piece, as necessary. Both bonding steps can be performed by pressure bonding. There are no particular limitations on the pressure bonding conditions, and they can be set appropriately as necessary.
- the pressure bonding conditions may be, for example, a temperature of 80 to 160°C, a load of 5 to 15 N, and a time of 1 to 10 seconds.
- the support member may be, for example, the same support member as above.
- the method for manufacturing a semiconductor device may include a step of further thermally curing the adhesive pieces (the first adhesive piece in the semiconductor chip with the first adhesive piece, and the second adhesive piece in the semiconductor chip with the second adhesive piece) or the film-like adhesive (thermal curing step) as necessary.
- the adhesive pieces the first adhesive piece in the semiconductor chip with the first adhesive piece, and the second adhesive piece in the semiconductor chip with the second adhesive piece
- pressure may be applied at the same time to harden them.
- the heating temperature in this step can be appropriately changed depending on the constituent components of the adhesive pieces.
- the heating temperature may be, for example, 60 to 200°C or 100 to 180°C.
- the temperature or pressure may be changed stepwise.
- the heating time may be, for example, 1 to 120 minutes or 15 to 60 minutes.
- the method for manufacturing a semiconductor device may include, as necessary, a step of electrically connecting the first and second semiconductor chips to the support member with bonding wires, more specifically, a step of electrically connecting the electrode pads on the semiconductor chips to the tips of the terminal portions (inner leads) of the support member with bonding wires (wire bonding step).
- wire bonding step For example, gold wire, aluminum wire, copper wire, etc., are used as the bonding wire.
- the temperature during wire bonding may be within a range of 80 to 250°C or 80 to 220°C. The heating time may be several seconds to several minutes.
- Wire bonding may be performed by combining ultrasonic vibration energy and compression energy by applied pressure while heated within the above temperature range.
- the manufacturing method of a semiconductor device may include a step of sealing the semiconductor chip with a sealing material (sealing step) as necessary. This step is performed to protect the semiconductor chip or bonding wires mounted on the support member. This step can be performed by molding the sealing resin (sealing resin) in a mold.
- the sealing resin may be, for example, an epoxy-based resin. The support member and residue are embedded by the heat and pressure during sealing, and peeling due to air bubbles at the adhesive interface can be prevented.
- the method for manufacturing a semiconductor device may, if necessary, include a process (post-curing process) for completely curing any encapsulating resin that is not fully cured in the encapsulating process. Even if the adhesive pieces are not thermally cured in the encapsulating process, in this process, the adhesive pieces are thermally cured together with the encapsulating resin, making it possible to bond and fix the pieces.
- the heating temperature in this process can be set appropriately depending on the type of encapsulating resin, and may be within the range of 165 to 185°C, for example, and the heating time may be approximately 0.5 to 8 hours.
- the method for manufacturing a semiconductor device may, as necessary, include a step of heating the semiconductor chip with adhesive attached to the support member using a reflow furnace (heating and melting step).
- the resin-encapsulated semiconductor device may be surface-mounted on the support member.
- surface mounting methods include reflow soldering, in which solder is first supplied onto a printed wiring board, then heated and melted by hot air or the like, and soldered.
- heating methods include hot air reflow and infrared reflow.
- the heating method may be to heat the entire surface or to heat localized areas.
- the heating temperature may be, for example, within the range of 240 to 280°C.
- Component (A2) Phenolic resin (A2-1) PSM-4326 (product name, manufactured by Gun-ei Chemical Industry Co., Ltd., phenol novolac type phenolic resin, hydroxyl equivalent: 105 g/eq, softening point: 120° C.)
- A2-2 MEH-7800M (product name, manufactured by Meiwa Chemical Industry Co., Ltd., phenol novolac type phenolic resin, hydroxyl equivalent: 175 g/eq, softening point: 61 to 90° C.)
- Component (D) Coupling agent (D-1) Z-6119 (trade name, manufactured by Dow Toray Co., Ltd., ⁇ -ureidopropyltriethoxysilane) (D-2) A-189 (trade name, manufactured by Nippon Unicar Co., Ltd., ⁇ -mercaptopropyltrimethoxysilane)
- Component (E) Curing accelerator (E-1) 2PZ-T (trade name, manufactured by Shikoku Chemical Industry Co., Ltd., 2-phenylimidazole) (E-2) 2PZ-CN (trade name, manufactured by Shikoku Chemical Industry Co., Ltd., 1-cyanoethyl-2-phenylimidazole)
- the baseline of the analysis temperature range was specified and the peak area was integrated to calculate the amount of heat generated (unit: J/g).
- a total area analysis method was used as a means of analyzing the onset temperature, and by instructing analysis in the temperature range of 30°C to 300°C, the intersection point between the baseline of the heat generation peak in each DSC curve and the maximum slope point was calculated, and the onset temperature (unit: °C) was obtained.
- the onset temperature was analyzed by determining the maximum point of the exothermic peak and calculating the peak temperature (unit: ° C.). The results are shown in Table 1.
- the storage modulus after curing was measured using the film-like adhesives of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2.
- the storage modulus after curing was measured by the following method. That is, a thickness of 20 ⁇ m or more was made by laminating a plurality of film-like adhesives each having a thickness of 5 ⁇ m, and a size of 4 mm wide x 20 mm long or more was prepared as a sample for measurement. The prepared sample was cured under conditions of 140° C.
- the cured sample (cured product) was set in a dynamic viscoelasticity measuring device (Rheogel E-4000, manufactured by UBM Co., Ltd.) and viscoelasticity was measured in a temperature dependency measurement mode in which a tensile load was applied and measurements were made from room temperature (25° C.) to 300° C. under conditions of a frequency of 10 Hz and a heating rate of 3° C./min.
- the value of the storage modulus at 150° C. was taken as the storage modulus at 150° C.
- Table 1 The larger the storage modulus at 150° C. (for example, 50 MPa or more), the more the fragility of the semiconductor chip due to the thinning can be compensated for, and as a result, the occurrence of chip cracks can be suppressed.
- Table 1 The results are shown in Table 1.
- 1...film-like adhesive 1A...adhesive layer, 2...base material layer, 3...adhesive layer, 4...dicing tape, 10...dicing and die bonding integrated film, 11, 11a, 11b, 11c, 11d...semiconductor chip, 12...support member, 13...bonding wire, 14...sealant, 15, 15a, 15b, 15c, 15d...adhesive member, 16...terminal, 100, 110, 120...semiconductor device.
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Abstract
熱硬化性樹脂成分と、エラストマーとを含有するフィルム状接着剤が開示される。フィルム状接着剤を、昇温速度10℃/分及び測定温度範囲30~300℃の条件で示差走査熱量測定を実施して得られるDSC曲線において、当該DSC曲線で観測される発熱ピークのオンセット温度は165℃以下であり、ピーク温度は185℃以下であり、かつ発熱量は90J/g以上である。
Description
本開示は、フィルム状接着剤、ダイシング・ダイボンディング一体型フィルム、並びに半導体装置及びその製造方法に関する。
近年、半導体チップを多段に積層したスタックドMCP(Multi Chip Package)が普及しており、携帯電話、携帯オーディオ機器用のメモリ半導体パッケージ等として搭載されている。また、携帯電話等の多機能化に伴い、半導体パッケージの高速化、高密度化、高集積化等も推し進められている。
半導体装置の製造方法として、半導体ウェハの裏面に、接着剤層及び粘着剤層を備えるダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを貼り付け、その後、半導体ウェハ、接着剤層、及び粘着剤層の一部を切断して個片化する方式(半導体ウェハ裏面貼付け方式)が、一般的に用いられている。例えば、特許文献1、2には、このような方式における接着剤層に使用されるフィルム状接着剤が開示されている。
近年の半導体パッケージにおいては、回路層と半導体層とから構成される半導体チップにおいて、回路層が厚く、半導体層が薄くなる傾向がある。このような半導体パッケージにおいては、例えば、ワイヤボンディングを用いて半導体チップを接続する際に、チップクラックが発生する場合がある。このようなチップクラックは、半導体層が薄くなって、半導体チップが脆くなり、ワイヤボンディング時の振動によって発生すると推測される。そのため、ダイシング・ダイボンディング一体型フィルムに使用されるフィルム状接着剤には、チップクラックの発生を抑制できることが求められている。また、近年、フィルム状接着剤においては、硬化温度の低温化及び硬化時間の短時間化の検討が進められており、ダイシング・ダイボンディング一体型フィルムに使用されるフィルム状接着剤には、低温で短時間の加熱条件(例えば、140℃、30分)において硬化が充分であることも求められている。
そこで、本開示は、低温で短時間の加熱条件で硬化させた場合であっても、チップクラックの発生を抑制することが可能なフィルム状接着剤を提供することを主な目的とする。
本発明者らが、上記課題を解決すべく鋭意検討したところ、フィルム状接着剤を、所定の条件で示差走査熱量測定を実施して得られるDSC曲線において、当該DSC曲線で観測される発熱ピークのオンセット温度、ピーク温度、及び発熱量が所定の範囲にあることにより、低温で短時間の加熱条件で硬化させた場合であっても、フィルム状接着剤の硬化物の貯蔵弾性率を向上させることができ、チップクラックの発生を抑制することができることを見出し、本開示の発明を完成するに至った。
本開示は、[1]~[8]に記載のフィルム状接着剤、[9]に記載のダイシング・ダイボンディング一体型フィルム、[10]、[11]に記載の半導体装置、及び[12]~[17]に記載の半導体装置の製造方法を提供する。
[1]熱硬化性樹脂成分と、エラストマーとを含有するフィルム状接着剤であって、
前記フィルム状接着剤を、昇温速度10℃/分及び測定温度範囲30~300℃の条件で示差走査熱量測定を実施して得られるDSC曲線において、当該DSC曲線で観測される発熱ピークのオンセット温度が165℃以下であり、ピーク温度が185℃以下であり、かつ発熱量が90J/g以上である、フィルム状接着剤。
[2]前記フィルム状接着剤が、無機フィラーをさらに含有していてもよく、
前記無機フィラーが、フィルム状接着剤の全量を基準として、0~25質量%である、[1]に記載のフィルム状接着剤。
[3]前記熱硬化性樹脂成分がエポキシ樹脂を含む、[1]又は[2]に記載のフィルム状接着剤。
[4]前記熱硬化性樹脂成分がフェノール樹脂をさらに含む、[3]に記載のフィルム状接着剤。
[5]前記フィルム状接着剤の厚さが1~15μmである、[1]~[4]のいずれかに記載のフィルム状接着剤。
[6]前記フィルム状接着剤を140℃、30分の条件で硬化させたときの硬化物の150℃における貯蔵弾性率が80MPa以上である、[1]~[5]のいずれかに記載のフィルム状接着剤。
[7]複数の半導体チップを積層してなる半導体装置の製造プロセスに用いられる、[1]~[6]のいずれかに記載のフィルム状接着剤。
[8]前記半導体装置が三次元NAND型メモリである、[7]に記載のフィルム状接着剤。
[9]基材層と、粘着剤層と、[1]~[6]のいずれかに記載のフィルム状接着剤からなる接着剤層とをこの順に備える、ダイシング・ダイボンディング一体型フィルム。
[10]半導体チップと、
前記半導体チップを搭載する支持部材と、
前記半導体チップ及び前記支持部材の間に設けられ、前記半導体チップと前記支持部材とを接着する、[1]~[6]のいずれかに記載のフィルム状接着剤の硬化物と、
を備える、半導体装置。
[11]前記半導体チップの表面上に積層された、前記半導体チップとは異なる半導体チップをさらに備える、[10]に記載の半導体装置。
[12][9]に記載のダイシング・ダイボンディング一体型フィルムの前記接着剤層を半導体ウェハに貼り付ける工程と、
前記接着剤層を貼り付けた前記半導体ウェハを切断することによって、複数の個片化された接着剤片付き半導体チップを作製する工程と、
前記接着剤片付き半導体チップとして、第1の半導体チップ及び第1の接着剤片を有する第1の接着剤片付き半導体チップを支持部材に前記第1の接着剤片を介して接着する工程と、
を備える、半導体装置の製造方法。
[13]前記第1の接着剤片付き半導体チップにおける前記第1の接着剤片を100~180℃、15~60分の条件で熱硬化させる工程と、
前記第1の半導体チップと前記支持部材とをボンディングワイヤで電気的に接続する工程と、
をさらに備える、[12]に記載の半導体装置の製造方法。
[14]前記接着剤片付き半導体チップとして、第2の半導体チップ及び第2の接着剤片を有する第2の接着剤片付き半導体チップを、前記支持部材に接着された前記第1の接着剤片付き半導体チップにおける前記第1の半導体チップの表面に、前記第2の接着剤片を介して接着する工程をさらに備える、[12]に記載の半導体装置の製造方法。
[15]前記第1の接着剤片付き半導体チップにおける前記第1の接着剤片、及び、前記第2の接着剤片付き半導体チップにおける前記第2の接着剤片を100~180℃、15~60分の条件で熱硬化させる工程と、
前記第1の半導体チップ及び前記第2の半導体チップと前記支持部材とをボンディングワイヤで電気的に接続する工程と、
をさらに備える、[14]に記載の半導体装置の製造方法。
[16]第1の半導体チップと支持部材との間、又は、第1半導体チップと前記第1の半導体チップと異なる第2の半導体チップとの間に、請求項1又は2に記載のフィルム状接着剤を介在させ、前記第1の半導体チップ及び前記支持部材、又は、前記第1の半導体チップ及び前記第2の半導体チップを接着させる工程を備える、半導体装置の製造方法。
[17]前記フィルム状接着剤を100~180℃、15~60分の条件で熱硬化させる工程と、
前記第1の半導体チップ及び前記第2の半導体チップと前記支持部材とをボンディングワイヤで電気的に接続する工程と、
をさらに備える、[16]に記載の半導体装置の製造方法。
[1]熱硬化性樹脂成分と、エラストマーとを含有するフィルム状接着剤であって、
前記フィルム状接着剤を、昇温速度10℃/分及び測定温度範囲30~300℃の条件で示差走査熱量測定を実施して得られるDSC曲線において、当該DSC曲線で観測される発熱ピークのオンセット温度が165℃以下であり、ピーク温度が185℃以下であり、かつ発熱量が90J/g以上である、フィルム状接着剤。
[2]前記フィルム状接着剤が、無機フィラーをさらに含有していてもよく、
前記無機フィラーが、フィルム状接着剤の全量を基準として、0~25質量%である、[1]に記載のフィルム状接着剤。
[3]前記熱硬化性樹脂成分がエポキシ樹脂を含む、[1]又は[2]に記載のフィルム状接着剤。
[4]前記熱硬化性樹脂成分がフェノール樹脂をさらに含む、[3]に記載のフィルム状接着剤。
[5]前記フィルム状接着剤の厚さが1~15μmである、[1]~[4]のいずれかに記載のフィルム状接着剤。
[6]前記フィルム状接着剤を140℃、30分の条件で硬化させたときの硬化物の150℃における貯蔵弾性率が80MPa以上である、[1]~[5]のいずれかに記載のフィルム状接着剤。
[7]複数の半導体チップを積層してなる半導体装置の製造プロセスに用いられる、[1]~[6]のいずれかに記載のフィルム状接着剤。
[8]前記半導体装置が三次元NAND型メモリである、[7]に記載のフィルム状接着剤。
[9]基材層と、粘着剤層と、[1]~[6]のいずれかに記載のフィルム状接着剤からなる接着剤層とをこの順に備える、ダイシング・ダイボンディング一体型フィルム。
[10]半導体チップと、
前記半導体チップを搭載する支持部材と、
前記半導体チップ及び前記支持部材の間に設けられ、前記半導体チップと前記支持部材とを接着する、[1]~[6]のいずれかに記載のフィルム状接着剤の硬化物と、
を備える、半導体装置。
[11]前記半導体チップの表面上に積層された、前記半導体チップとは異なる半導体チップをさらに備える、[10]に記載の半導体装置。
[12][9]に記載のダイシング・ダイボンディング一体型フィルムの前記接着剤層を半導体ウェハに貼り付ける工程と、
前記接着剤層を貼り付けた前記半導体ウェハを切断することによって、複数の個片化された接着剤片付き半導体チップを作製する工程と、
前記接着剤片付き半導体チップとして、第1の半導体チップ及び第1の接着剤片を有する第1の接着剤片付き半導体チップを支持部材に前記第1の接着剤片を介して接着する工程と、
を備える、半導体装置の製造方法。
[13]前記第1の接着剤片付き半導体チップにおける前記第1の接着剤片を100~180℃、15~60分の条件で熱硬化させる工程と、
前記第1の半導体チップと前記支持部材とをボンディングワイヤで電気的に接続する工程と、
をさらに備える、[12]に記載の半導体装置の製造方法。
[14]前記接着剤片付き半導体チップとして、第2の半導体チップ及び第2の接着剤片を有する第2の接着剤片付き半導体チップを、前記支持部材に接着された前記第1の接着剤片付き半導体チップにおける前記第1の半導体チップの表面に、前記第2の接着剤片を介して接着する工程をさらに備える、[12]に記載の半導体装置の製造方法。
[15]前記第1の接着剤片付き半導体チップにおける前記第1の接着剤片、及び、前記第2の接着剤片付き半導体チップにおける前記第2の接着剤片を100~180℃、15~60分の条件で熱硬化させる工程と、
前記第1の半導体チップ及び前記第2の半導体チップと前記支持部材とをボンディングワイヤで電気的に接続する工程と、
をさらに備える、[14]に記載の半導体装置の製造方法。
[16]第1の半導体チップと支持部材との間、又は、第1半導体チップと前記第1の半導体チップと異なる第2の半導体チップとの間に、請求項1又は2に記載のフィルム状接着剤を介在させ、前記第1の半導体チップ及び前記支持部材、又は、前記第1の半導体チップ及び前記第2の半導体チップを接着させる工程を備える、半導体装置の製造方法。
[17]前記フィルム状接着剤を100~180℃、15~60分の条件で熱硬化させる工程と、
前記第1の半導体チップ及び前記第2の半導体チップと前記支持部材とをボンディングワイヤで電気的に接続する工程と、
をさらに備える、[16]に記載の半導体装置の製造方法。
本開示によれば、低温で短時間の加熱条件で硬化させた場合であっても、チップクラックの発生を抑制することが可能なフィルム状接着剤が提供される。また、本開示によれば、このようなフィルム状接着剤を用いたダイシング・ダイボンディング一体型フィルム、並びに半導体装置及びその製造方法が提供される。さらに、本開示によれば、このようなダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを用いた半導体装置の製造方法が提供される。
以下、図面を適宜参照しながら、本開示の実施形態について説明する。ただし、本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素(ステップ等も含む)は、特に明示した場合を除き、必須ではない。各図における構成要素の大きさは概念的なものであり、構成要素間の大きさの相対的な関係は各図に示されたものに限定されない。
本開示における数値及びその範囲についても同様であり、本開示を制限するものではない。本明細書において「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。また、個別に記載した上限値及び下限値は任意に組み合わせ可能である。また、「A又はB」とは、A及びBのどちらか一方を含んでいればよく、両方とも含んでいてもよい。また、以下で例示する材料は、特に断らない限り、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
本明細書において、(メタ)アクリレートは、アクリレート又はそれに対応するメタクリレートを意味する。(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリル共重合体等の他の類似表現についても同様である。
[フィルム状接着剤]
図1は、フィルム状接着剤の一実施形態を示す模式断面図である。図1に示されるフィルム状接着剤1(接着剤フィルム)は、熱硬化性であってよく、半硬化(Bステージ)状態を経て、硬化処理後に完全硬化(Cステージ)状態となり得るものであってよい。
図1は、フィルム状接着剤の一実施形態を示す模式断面図である。図1に示されるフィルム状接着剤1(接着剤フィルム)は、熱硬化性であってよく、半硬化(Bステージ)状態を経て、硬化処理後に完全硬化(Cステージ)状態となり得るものであってよい。
フィルム状接着剤1は、熱硬化性樹脂成分(以下、「(A)成分」という場合がある。)と、エラストマー(以下、「(B)成分」という場合がある。)とを含有し、無機フィラー(以下、「(C)成分」という場合がある。)をさらに含有していてもよい。(A)成分は、例えば、エポキシ樹脂(以下、「(A1)成分」という場合がある。)と、フェノール樹脂(以下、「(A2)成分」という場合がある。)とを含んでいてもよい。また、フィルム状接着剤1は、(A)成分、(B)成分、及び(C)成分に加えて、カップリング剤(以下、「(D)成分」という場合がある。)、硬化促進剤(以下、「(E)成分」という場合がある。)、その他の成分等をさらに含有していてもよい。
フィルム状接着剤1を、昇温速度10℃/分及び測定温度範囲30~300℃の条件で示差走査熱量測定(DSC:Differential Scanning Calorimetry)を実施して得られるDSC曲線において、当該DSC曲線で観測される発熱ピークのオンセット温度は160℃以下であり、ピーク温度は180℃以下であり、かつ発熱量は100J/g以上である。なお、DSC曲線においては、複数の発熱ピークが存在する場合がある。この場合、対象となる発熱ピークは、最も大きな発熱量を示す発熱ピークであり得る。
本明細書において、示差走査熱量測定は、サンプルとなるフィルム状接着剤1のサンプル量を10±0.5mgとし、昇温速度10℃/分とし、測定温度範囲を30~300℃として、空気又は窒素雰囲気でサンプルを加熱することによって実施する。
従来のフィルム状接着剤は、通常、DSC曲線の30~300℃の温度領域に発熱ピークを有している。この温度領域における発熱は、熱硬化性樹脂成分の硬化反応(例えば、エポキシ樹脂とフェノール樹脂との反応)に由来する発熱であると推察される。本実施形態のフィルム状接着剤は、発熱ピークのオンセット温度が165℃以下であり、ピーク温度が185℃以下であり、かつ発熱量が90J/g以上であることから、低温で短時間の加熱条件で硬化した場合であっても、フィルム状接着剤の硬化物の貯蔵弾性率を向上させることができ、チップクラックの発生を抑制することができる。
図2は、DSC曲線から発熱ピークのオンセット温度及びピーク温度を求める方法を示す模式図である。図2に示されるDSC曲線は、30~300℃の温度領域に、ベースラインL0と、ベースラインL0の途中に観測される、フィルム状接着剤1の硬化反応による発熱ピークPとを含む。発熱ピークPの下部におけるベースラインL0の延長線L1と、発熱ピークPにおいてDSC曲線が最大勾配を示す点におけるDSC曲線の接線L2との交点の温度T1が、オンセット温度である。また、発熱ピークPにおける最大点の温度T2が、ピーク温度である。
発熱ピークのオンセット温度は、165℃以下であり、例えば、160℃又は155℃以下であってもよい。発熱ピークのオンセット温度が165℃以下であると、低温で短時間の加熱条件でフィルム状接着剤を硬化させることが可能となる。発熱ピークのオンセット温度は、例えば、100℃以上、110℃以上、又は120℃以上であってよい。
発熱ピークのピーク温度は、185℃以下であり、例えば、180℃以下又は175℃以下であってもよい。発熱ピークのピーク温度が185℃以下であると、低温で短時間の加熱条件でフィルム状接着剤の硬化反応が充分に進行し、所望の貯蔵弾性率が得られ易い傾向がある。発熱ピークのピーク温度は、例えば、140℃以上、150℃以上、又は160℃以上であってよい。
発熱ピークのピーク温度とオンセット温度との差は、例えば、45℃以下、40℃以下、35℃以下、30℃以下、25℃以下、又は20℃以下であってよい。発熱ピークのピーク温度とオンセット温度との差がこのような範囲にあると、低温で短時間の加熱条件でフィルム状接着剤の硬化反応が充分に進行し、所望の貯蔵弾性率が得られ易い傾向がある。発熱ピークのピーク温度とオンセット温度との差は、例えば、5℃以上又は10℃以上であってよい。
発熱ピークのオンセット温度及びピーク温度は、例えば、フィルム状接着剤における(E)成分の含有量を増やす、(E)成分をより低温で作用するものに変更する、フィルム状接着剤における(A)成分の含有量を増やす等により、低下させることができる。
図3は、DSC曲線から発熱ピークの発熱量を求める方法を示す模式図である。図3に示されるDSC曲線は、図2に示されるDSC曲線と同様である。図3に示すように、発熱量Qは、発熱ピークPのピーク面積(発熱ピークPとベースラインL0の延長線L1とで囲まれる領域の面積)の積分により算出される。
発熱ピークの発熱量は、90J/g以上であり、例えば、95J/g以上、100J/g以上、105J/g以上、110J/g以上、115J/g以上、120J/g以上、125J/g以上、又は130J/g以上であってもよい。発熱ピークの発熱量が90J/g以上であると、低温で短時間の加熱条件でフィルム状接着剤の硬化反応の反応率を充分に高めることが可能となる。発熱ピークの発熱量は、例えば、250J/g以下又は200J/g以下であってよい。
発熱ピークの発熱量は、例えば、フィルム状接着剤における(A)成分の含有量を増やす、(A)成分の(A1)成分としてエポキシ当量がより小さい成分を用いる、(A1)成分のエポキシ当量と(A2)成分の水酸基当量との比((A1)成分のエポキシ当量/(A2)成分の水酸基当量)を大きくする等により、向上させることができる。
以下、本実施形態のフィルム状接着剤を構成する各成分について説明する。
(A)成分:熱硬化性樹脂成分
・(A1)成分:エポキシ樹脂
(A1)成分は、分子内にエポキシ基を有するものであれば、特に制限なく用いることができる。(A1)成分としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂;ビスフェノールF型エポキシ樹脂;ビスフェノールS型エポキシ樹脂;フェノールノボラック型エポキシ樹脂;クレゾールノボラック型エポキシ樹脂;ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂;ビスフェノールFノボラック型エポキシ樹脂;スチルベン型エポキシ樹脂;トリアジン骨格含有エポキシ樹脂;フルオレン骨格含有エポキシ樹脂;トリフェノールメタン型エポキシ樹脂;ビフェニル型エポキシ樹脂;キシリレン型エポキシ樹脂;ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂;ナフタレン型エポキシ樹脂;多官能フェノール類、アントラセン等の多環芳香族類のジグリシジルエーテル化合物などが挙げられる。これらの中でも、(A1)成分は、フィルムのタック性、柔軟性等の観点から、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、又はビスフェノールA型エポキシ樹脂を含んでいてもよい。
・(A1)成分:エポキシ樹脂
(A1)成分は、分子内にエポキシ基を有するものであれば、特に制限なく用いることができる。(A1)成分としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂;ビスフェノールF型エポキシ樹脂;ビスフェノールS型エポキシ樹脂;フェノールノボラック型エポキシ樹脂;クレゾールノボラック型エポキシ樹脂;ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂;ビスフェノールFノボラック型エポキシ樹脂;スチルベン型エポキシ樹脂;トリアジン骨格含有エポキシ樹脂;フルオレン骨格含有エポキシ樹脂;トリフェノールメタン型エポキシ樹脂;ビフェニル型エポキシ樹脂;キシリレン型エポキシ樹脂;ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂;ナフタレン型エポキシ樹脂;多官能フェノール類、アントラセン等の多環芳香族類のジグリシジルエーテル化合物などが挙げられる。これらの中でも、(A1)成分は、フィルムのタック性、柔軟性等の観点から、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、又はビスフェノールA型エポキシ樹脂を含んでいてもよい。
(A1)成分は、軟化点が40℃以下であるエポキシ樹脂(又は30℃で液状であるエポキシ樹脂、以下、「(A1a)成分」という場合がある。)を含んでいてもよい。(A1)成分は、(A1a)成分と軟化点が40℃を超えるエポキシ樹脂(又は30℃で固形であるエポキシ樹脂、以下、「(A1b)成分」という場合がある。)との組み合わせであってよい。(A1)成分が、(A1a)成分を含むことによって、硬化後の貯蔵弾性率をより向上させ易い傾向がある。また、(A1)成分が、(A1a)成分と(A1b)成分との組み合わせであることによって、薄膜化をより一層達成し易い傾向がある。
なお、本明細書において、軟化点とは、JIS K7234に準拠し、環球法によって測定される値を意味する。
(A1a)成分の市販品としては、例えば、EXA-830CRP(商品名、DIC株式会社製、30℃で液状)、YDF-8170C(商品名、日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製、30で液状)、EP-4088S(商品名、株式会社ADEKA製、30℃で液状)等が挙げられる。
(A1)成分が(A1a)成分と(A1b)成分との組み合わせである場合、(A1a)成分の含有量は、(A1)成分の全量を基準として、5質量%以上、10質量%以上、又は15質量%以上であってよく、80質量%以下、70質量%以下、又は65質量%以下であってよい。なお、フィルム状接着剤を形成する際の接着剤組成物中の(A1)成分における(A1a)成分の含有量は上記範囲と同様であってよい。
(A1)成分が(A1a)成分と(A1b)成分との組み合わせである場合、(A1b)成分の含有量は、(A1)成分の全量を基準として、20質量%以上、30質量%以上、又は35質量%以上であってよく、95質量%以下、90質量%以下、又は85質量%以下であってよい。なお、フィルム状接着剤を形成する際の接着剤組成物中の(A1)成分における(A1b)成分の含有量は上記範囲と同様であってよい。
(A1)成分のエポキシ当量は、特に制限されないが、90~300g/eq又は110~290g/eqであってよい。(A1)成分のエポキシ当量がこのような範囲にあると、フィルム状接着剤のバルク強度を維持しつつ、フィルム状接着剤を形成する際の接着剤組成物の流動性を確保し易い傾向がある。
・(A2)成分:フェノール樹脂
(A2)成分は、(A1)成分の硬化剤として作用する成分、すなわち、エポキシ樹脂の硬化剤であり得る。フィルム状接着剤が(A2)成分を含有することによって、フィルム状接着剤が高架橋化し、硬化後の貯蔵弾性率を向上させることができる。
(A2)成分は、(A1)成分の硬化剤として作用する成分、すなわち、エポキシ樹脂の硬化剤であり得る。フィルム状接着剤が(A2)成分を含有することによって、フィルム状接着剤が高架橋化し、硬化後の貯蔵弾性率を向上させることができる。
(A2)成分は、分子内にフェノール性水酸基を有するものであれば、特に制限なく用いることができる。(A2)成分は、分子内にフェノール性水酸基を有するものであれば特に限定されない。(A2)成分としては、例えば、フェノール、クレゾール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、フェニルフェノール、アミノフェノール等のフェノール類及び/又はα-ナフトール、β-ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類とホルムアルデヒド等のアルデヒド基を有する化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック型フェノール樹脂;アリル化ビスフェノールA、アリル化ビスフェノールF、アリル化ナフタレンジオール、フェノールノボラック、フェノール等のフェノール類及び/又はナフトール類とジメトキシパラキシレン又はビス(メトキシメチル)ビフェニルから合成されるフェノールアラルキル樹脂;ナフトールアラルキル樹脂;ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂;フェニルアラルキル型フェノール樹脂などが挙げられる。これらの中でも、フェノール樹脂は、ノボラック型フェノール樹脂又はフェニルアラルキル型フェノール樹脂を含んでいてもよい。
(A2)成分の水酸基当量は、70g/eq以上又は70~300g/eqであってよい。(A2)成分の水酸基当量が70g/eq以上であると、貯蔵弾性率がより向上する傾向があり、300g/eq以下であると、発泡、アウトガス等の発生による不具合を防ぐことが可能となる。
(A2)成分の軟化点は、特に制限されないが、例えば、90℃以上、100℃以上、又は110℃以上であってよい。(A2)成分の軟化点の上限は、例えば、200℃以下であってよい。
(A2)成分の市販品としては、例えば、PSM-4326(商品名、群栄化学工業株式会社製、軟化点:120℃)、J-DPP-140(商品名、JFEケミカル株式会社製、軟化点:140℃)、GPH-103(商品名、日本化薬株式会社製、軟化点:99~106℃)等が挙げられる。
(A1)成分のエポキシ当量と(A2)成分の水酸基当量との比((A1)成分のエポキシ当量/(A2)成分の水酸基当量)は、硬化性の観点から、0.30/0.70~0.70/0.30、0.35/0.65~0.65/0.35、0.40/0.60~0.60/0.40、又は0.45/0.55~0.55/0.45であってよい。当該当量比が0.30/0.70以上であると、より充分な硬化性が得られる傾向がある。当該当量比が0.70/0.30以下であると、粘度が高くなり過ぎることを防ぐことができ、より充分な流動性を得ることができる。
(A)成分((A1)成分及び(A2)成分の合計)の含有量は、フィルム状接着剤の全量を基準として、35質量%以上であってよく、40質量%以上又は45質量%以上であってもよい。(A)成分の含有量がこのような範囲であると、硬化後の貯蔵弾性率をより向上させ易い傾向がある。(A)成分の含有量は、取扱い性の観点から、フィルム状接着剤の全量を基準として、80質量%以下、75質量%以下、又は70質量%以下であってよい。なお、フィルム状接着剤を形成する際の接着剤組成物中の(A)成分((A1)成分及び(A2)成分の合計)の含有量は上記範囲と同様であってよい。
(B)成分:エラストマー
(B)成分としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ブタジエン樹脂;これら樹脂の変性体等が挙げられる。これらの中でも、(B)成分は、イオン性不純物が少なく耐熱性により優れること、半導体装置の接続信頼性をより確保し易いこと、流動性により優れることから、(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位を主成分として有するアクリル樹脂(アクリルゴム)であってよい。(B)成分における(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位の含有量は、構成単位全量を基準として、例えば、70質量%以上、80質量%以上、又は90質量%以上であってよい。アクリル樹脂(アクリルゴム)は、エポキシ基、アルコール性又はフェノール性水酸基、カルボキシル基等の架橋性官能基を有する(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位を含むものであってよい。
(B)成分としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ブタジエン樹脂;これら樹脂の変性体等が挙げられる。これらの中でも、(B)成分は、イオン性不純物が少なく耐熱性により優れること、半導体装置の接続信頼性をより確保し易いこと、流動性により優れることから、(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位を主成分として有するアクリル樹脂(アクリルゴム)であってよい。(B)成分における(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位の含有量は、構成単位全量を基準として、例えば、70質量%以上、80質量%以上、又は90質量%以上であってよい。アクリル樹脂(アクリルゴム)は、エポキシ基、アルコール性又はフェノール性水酸基、カルボキシル基等の架橋性官能基を有する(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位を含むものであってよい。
(B)成分のガラス転移温度(Tg)は、0~30℃であってよい。(B)成分のTgが0℃以上であると、フィルム状接着剤の接着強度をより向上させることが可能となり、さらにはフィルム状接着剤の柔軟性が高くなり過ぎることを防ぐことができる傾向がある。(B)成分のTgが30℃以下であると、フィルム状接着剤の柔軟性の低下を抑制でき、薄膜を形成したときの破断強度に優れるとともに加工性にも優れる傾向がある。(B)成分のガラス転移温度(Tg)は、5℃以上又は10℃以上であってもよく、25℃以下又は20℃以下であってもよい。ここで、Tgは、DSC(熱示差走査熱量計)(例えば、株式会社リガク製、Thermo Plus 2)を用いて測定した値を意味する。(B)成分のTgは、(B)成分を構成する構成単位((B)成分がアクリル樹脂(アクリルゴム)である場合、(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位)の種類及び含有量を調整することによって、所望の範囲に調整することができる。
(B)成分の重量平均分子量(Mw)は、10万以上、30万以上、又は50万以上であってよく、300万以下、200万以下、又は100万以下であってよい。(B)成分のMwがこのような範囲にあると、フィルム形成性、フィルム強度、可撓性、タック性等を適切に制御することができるとともに、リフロー性に優れ、埋め込み性を向上することができる。ここで、Mwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定し、標準ポリスチレンによる検量線を用いて換算した値を意味する。なお、GPCにおいて複数のピークが観測された場合、最もピーク強度の高いピークに起因する重量平均分子量を、本明細書における重量平均分子量と定義する。
(B)成分の市販品としては、SG-P3、SG-80H(いずれもナガセケムテックス株式会社製)、KH-CT-865(株式会社レゾナック製)等が挙げられる。
(B)成分の含有量は、フィルム状接着剤の全量を基準として、15質量%以上、20質量%以上、又は25質量%以上であってもよい。(B)成分の含有量がこのような範囲であると、薄膜形成性に優れるとともに、薄膜を形成したときの破断強度に優れる傾向がある。(B)成分の含有量は、フィルム状接着剤の全量を基準として、45質量%以下、40質量%以下、又は35質量%以下であってもよい。(B)成分の含有量がこのような範囲であると、硬化後の貯蔵弾性率をより向上させ易い傾向がある。なお、フィルム状接着剤を形成する際の接着剤組成物中の(B)成分の含有量は上記範囲と同様であってよい。
(C)成分:無機フィラー
フィルム状接着剤1は、無機フィラーをさらに含有していてもよい。すなわち、フィルム状接着剤1は、無機フィラーを含有する態様と無機フィラーを実質的に含有しない態様とが存在し得る。
フィルム状接着剤1は、無機フィラーをさらに含有していてもよい。すなわち、フィルム状接着剤1は、無機フィラーを含有する態様と無機フィラーを実質的に含有しない態様とが存在し得る。
(C)成分としては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ホウ酸アルミウィスカ、窒化ホウ素、シリカ等が挙げられる。これらの中でも、(C)成分は、溶融粘度の調整の観点から、シリカであってもよい。(C)成分の形状は、特に制限されないが、球状であってよい。
(C)成分の平均粒径は、流動性及び貯蔵弾性率の観点から、0.7μm以下であってよく、0.6μm以下、0.5μm以下、0.4μm以下、又は0.3μm以下であってもよい。(C)成分の平均粒径は、例えば、0.01μm以上であってよい。ここで、平均粒径は、レーザー回折・散乱法によって求められる粒度分布における積算頻度50%の粒径を意味する。なお、(C)成分の平均粒径は、(C)成分が含有されるフィルム状接着剤を用いることによっても求めることができる。この場合、フィルム状接着剤を加熱して樹脂成分を分解することによって得られる残渣を溶媒に分散して分散液を作製し、これにレーザー回折・散乱法を適用して得られる粒度分布から、(C)成分の平均粒径を求めることができる。
(C)成分の含有量は、フィルム状接着剤の全量を基準として、0~25質量%であってよい。(C)成分の含有量がこのような範囲にあると、薄膜化がより一層可能となる傾向がある。(C)成分の含有量は、一実施形態において、フィルム状接着剤の全量を基準として、20質量%以下、15質量%以下、10質量%以下、5質量%以下、3質量%以下、又は1質量%以下であってもよい。(C)成分の含有量は、一実施形態において、フィルム状接着剤の全量を基準として、0質量%以上、0質量%超、1質量%以上、3質量%以上、又は5質量%以上であってもよい。(C)成分の含有量は、一実施形態において、フィルム状接着剤の全量を基準として、0質量%であってもよい。なお、フィルム状接着剤を形成する際の接着剤組成物中の(C)成分の含有量は上記範囲と同様であってよい。
(D)成分:カップリング剤
(D)成分は、シランカップリング剤であってよい。シランカップリング剤としては、例えば、γ-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
(D)成分は、シランカップリング剤であってよい。シランカップリング剤としては、例えば、γ-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
(E)成分:硬化促進剤
(E)成分としては、例えば、イミダゾール類及びその誘導体、有機リン系化合物、第二級アミン類、第三級アミン類、第四級アンモニウム塩等が挙げられる。これらの中でも、反応性の観点から(E)成分はイミダゾール類及びその誘導体であってもよい。
(E)成分としては、例えば、イミダゾール類及びその誘導体、有機リン系化合物、第二級アミン類、第三級アミン類、第四級アンモニウム塩等が挙げられる。これらの中でも、反応性の観点から(E)成分はイミダゾール類及びその誘導体であってもよい。
イミダゾール類としては、例えば、2-メチルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-メチルイミダゾール等が挙げられる。
(E)成分は、低温での硬化を促進し易いことから、2-フェニルイミダゾールであってよい。
フィルム状接着剤は、その他の成分をさらに含有していてもよい。その他の成分としては、例えば、顔料、イオン補捉剤、酸化防止剤等が挙げられる。
(D)成分、(E)成分、及びその他の成分の合計の含有量は、フィルム状接着剤の全質量を基準として、0.1質量%以上、0.3質量%以上、又は0.5質量%以上であってよく、30質量%以下、20質量%以下、10質量%以下、又は5質量%以下であってよい。なお、フィルム状接着剤を形成する際の接着剤組成物中の(D)成分、(E)成分、及びその他の成分の合計の含有量は上記範囲と同様であってよい。
フィルム状接着剤1の厚さは、1~15μmであってよい。フィルム状接着剤1の厚さは、12μm以下、10μm以下、8μm以下、又は7μm以下であってもよい。フィルム状接着剤1の厚さは、例えば、フィルム状接着剤1の断面を走査型顕微鏡写真にて5か所について厚さを測定し、測定された測定値の平均を算出することによって求めることができる。
フィルム状接着剤1を140℃、30分の条件で硬化させたときの硬化物の150℃における貯蔵弾性率は、50MPa以上、55MPa以上、60MPa以上、65MPa以上、70MPa以上、75MPa以上、80MPa以上、85MPa以上、90MPa以上、95MPa以上、又は100MPa以上であってよい。当該貯蔵弾性率が50MPa以上であると、薄膜化による半導体チップの脆さをカバーすることができ、結果として、チップクラックの発生を抑制することが可能となる。当該貯蔵弾性率の上限は、特に制限されないが、例えば、500MPa以下、300MPa以下、250MPa以下、又は200MPa以下であってよい。
本明細書において、フィルム状接着剤を140℃、30分の条件で硬化させたときの硬化物の150℃における貯蔵弾性率は、例えば、以下の方法によって測定することができる。厚さ5μmのフィルム状接着剤を複数積層することによって厚さを20μm以上とし、これを幅4mm×長さ20mm以上のサイズにすることによって測定用の試料を作製する。作製した試料を140℃、30分の条件で硬化させた後、硬化後の試料を動的粘弾性測定装置(Rheogel E-4000、株式会社ユービーエム製)にセットし、引張荷重をかけて、周波数10Hz、昇温速度3℃/分の条件で室温(25℃)~300℃まで測定する温度依存性測定モードにて、粘弾性を測定する。ここで、150℃のときの貯蔵弾性率の値を150℃における貯蔵弾性率とする。
図1に示されるフィルム状接着剤1(接着剤フィルム)は、(A)成分及び(B)成分、並びに、必要に応じて、(C)成分及び添加される成分を含有する接着剤組成物をフィルム状に成形してなるものである。このようなフィルム状接着剤1は、接着剤組成物を支持フィルムに塗布することによって形成することができる。フィルム状接着剤1の形成においては、接着剤組成物と溶剤を含むワニス(接着剤ワニス)を用いてもよい。接着剤ワニスを用いる場合は、(A)成分及び(B)成分、並びに、必要に応じて、(C)成分及び添加される成分を溶剤中で混合又は混練して接着剤ワニスを調製し、得られた接着剤ワニスを支持フィルムに塗布し、溶剤を加熱乾燥して除去することによってフィルム状接着剤1を得ることができる。
支持フィルムは、上記の加熱乾燥に耐えるものであれば特に限定されないが、例えば、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリメチルペンテンフィルム等であってよい。支持フィルムは、2種以上を組み合わせた多層フィルムであってもよく、表面がシリコーン系、シリカ系等の離型剤などで処理されたものであってもよい。支持フィルムの厚さは、例えば、10~200μm又は20~170μmであってよい。
混合又は混練は、通常の撹拌機、らいかい機、三本ロールミル、ボールミル等の分散機を用い、これらを適宜組み合わせて行うことができる。
接着剤ワニスの調製に用いられる溶剤は、各成分を均一に溶解、混練、又は分散できるものであれば制限はなく、従来公知のものを使用することができる。このような溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Nメチルピロリドン、トルエン、キシレン等が挙げられる。溶剤は、乾燥速度及び価格の観点から、メチルエチルケトン又はシクロヘキサノンであってよい。
接着剤ワニスを支持フィルムに塗布する方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、ナイフコート法、ロールコート法、スプレーコート法、グラビアコート法、バーコート法、カーテンコート法等を用いることができる。加熱乾燥条件は、使用した溶剤が充分に揮散する条件であれば特に制限はないが、50~150℃で、1~30分であってよい。
フィルム状接着剤1は、薄膜化が可能であることから、複数の半導体チップを積層してなる半導体装置の製造プロセスに好適に用いることができる。この場合、半導体装置は、スタックドMCPであってよく、三次元NAND型メモリであってもよい。
[ダイシング・ダイボンディング一体型フィルム]
図4は、ダイシング・ダイボンディング一体型フィルムの一実施形態を示す模式断面図である。図4に示されるダイシング・ダイボンディング一体型フィルム10は、基材層2と、粘着剤層3と、上記のフィルム状接着剤1からなる接着剤層1Aとをこの順に備える。基材層2及び粘着剤層3は、ダイシングテープ4であり得る。このようなダイシング・ダイボンディング一体型フィルム10を用いると、半導体ウェハへのラミネート工程が1回となることから、作業の効率化が可能である。ダイシング・ダイボンディング一体型フィルムは、フィルム状、シート状、テープ状等であってもよい。
図4は、ダイシング・ダイボンディング一体型フィルムの一実施形態を示す模式断面図である。図4に示されるダイシング・ダイボンディング一体型フィルム10は、基材層2と、粘着剤層3と、上記のフィルム状接着剤1からなる接着剤層1Aとをこの順に備える。基材層2及び粘着剤層3は、ダイシングテープ4であり得る。このようなダイシング・ダイボンディング一体型フィルム10を用いると、半導体ウェハへのラミネート工程が1回となることから、作業の効率化が可能である。ダイシング・ダイボンディング一体型フィルムは、フィルム状、シート状、テープ状等であってもよい。
ダイシングテープ4は、基材層2と、基材層2上に設けられた粘着剤層3とを備えている。
基材層2としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリイミドフィルム等のプラスチックフィルムなどが挙げられる。これらの基材層2は、必要に応じて、プライマー塗布、UV処理、コロナ放電処理、研磨処理、エッチング処理等の表面処理が行われていてもよい。
粘着剤層3は、粘着剤からなる層である。粘着剤は、ダイシング工程においては半導体チップが飛散しない充分な粘着力を有し、その後の半導体チップのピックアップ工程においては半導体チップを傷つけない程度の低い粘着力を有するものであれば特に制限なく、ダイシングテープの分野で従来公知のものを使用することができる。粘着剤は、放射線硬化型又は非放射線硬化型のいずれであってもよい。非放射線硬化型粘着剤は、短時間の加圧で一定の粘着性を示す粘着剤である。一方、放射線硬化型粘着剤は、放射線(例えば、紫外線)の照射によって、粘着性が低下する性質を有する粘着剤である。
ダイシングテープ4(基材層2及び粘着剤層3)の厚さは、経済性及びフィルムの取扱い性の観点から、60~150μm又は70~130μmであってよい。
ダイシング・ダイボンディング一体型フィルム10は、例えば、フィルム状接着剤1及びダイシングテープ4を準備し、フィルム状接着剤1とダイシングテープ4の粘着剤層3とを貼り合わせることによって得ることができる。また、ダイシング・ダイボンディング一体型フィルム10は、例えば、ダイシングテープ4を準備し、上記のフィルム状接着剤1を形成する方法と同様に、接着剤組成物(接着剤ワニス)をダイシングテープ4の粘着剤層3上に塗布することによっても得ることができる。
フィルム状接着剤1とダイシングテープ4の粘着剤層3とを貼り合わせる場合、ダイシング・ダイボンディング一体型フィルム10は、ロールラミネーター、真空ラミネーター等を用いて所定条件(例えば、室温(20℃)又は加熱状態)でダイシングテープ4にフィルム状接着剤1をラミネートすることによって形成することができる。ダイシング・ダイボンディング一体型フィルム10は、連続的に製造ができ、効率に優れることから、加熱状態でロールラミネーターを用いて形成してもよい。
フィルム状接着剤及びダイシング・ダイボンディング一体型フィルムは、半導体装置の製造プロセスに用いられるものであってよく、複数の半導体チップを積層してなる半導体装置の製造プロセスに用いられるものであってもよい。フィルム状接着剤及びダイシング・ダイボンディング一体型フィルムは、半導体ウェハ又はすでに個片化されている半導体チップに、フィルム状接着剤又はダイシング・ダイボンディング一体型フィルムの接着剤層を貼り合わせて、回転刃、レーザー又は伸張による分断で接着剤片付き半導体チップを得る工程と、当該接着剤片付き半導体チップを、支持部材又は他の半導体チップ上に接着剤片を介して接着する工程とを含む半導体装置の製造プロセスに用いられるものであってよい。
フィルム状接着剤は、複数の半導体チップを積層してなる半導体装置であるスタックドMCP(例えば、三次元NAND型メモリ)において、半導体チップ同士を接着するための接着剤としても好適に用いられる。
フィルム状接着剤は、例えば、フリップチップ型半導体装置の半導体チップの裏面を保護する保護シート、フリップチップ型半導体装置の半導体チップの表面と被着体との間を封止するための封止シート等としても用いることできる。
フィルム状接着剤及びダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを用いて製造された半導体装置について、以下、図面を用いて具体的に説明する。なお、近年は様々な構造の半導体装置が提案されており、本実施形態のフィルム状接着剤及びダイシング・ダイボンディング一体型フィルムの用途は、以下に説明する構造の半導体装置に限定されるものではない。
[半導体装置]
図5は、半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。図5に示される半導体装置100は、半導体チップ11(第1の半導体チップ)と、半導体チップ11を搭載する支持部材12と、接着部材15とを備えている。接着部材15は、半導体チップ11及び支持部材12の間に設けられ、半導体チップ11と支持部材12とを接着している。接着部材15は、接着剤組成物の硬化物(フィルム状接着剤の硬化物)である。半導体チップ11の接続端子(図示せず)はボンディングワイヤ13を介して外部接続端子(図示せず)と電気的に接続され、封止材14によって封止されている。
図5は、半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。図5に示される半導体装置100は、半導体チップ11(第1の半導体チップ)と、半導体チップ11を搭載する支持部材12と、接着部材15とを備えている。接着部材15は、半導体チップ11及び支持部材12の間に設けられ、半導体チップ11と支持部材12とを接着している。接着部材15は、接着剤組成物の硬化物(フィルム状接着剤の硬化物)である。半導体チップ11の接続端子(図示せず)はボンディングワイヤ13を介して外部接続端子(図示せず)と電気的に接続され、封止材14によって封止されている。
図6は、半導体装置の他の実施形態を示す模式断面図である。図6に示される半導体装置110において、一段目の半導体チップ11a(第1の半導体チップ)は、接着部材15a(接着剤組成物の硬化物(フィルム状接着剤の硬化物))によって、端子16が形成された支持部材12に接着され、一段目の半導体チップ11a上にさらに接着部材15b(接着剤組成物の硬化物(フィルム状接着剤の硬化物))によって二段目の半導体チップ11b(第2の半導体チップ)が接着されている。一段目の半導体チップ11a及び二段目の半導体チップ11bの接続端子(図示せず)は、ボンディングワイヤ13を介して外部接続端子と電気的に接続され、封止材14によって封止されている。図6に示される半導体装置110は、図5に示される半導体装置100において、半導体チップ(11a)の表面上に積層された他の半導体チップ(11b)をさらに備えているともいえる。
図7は、半導体装置の他の実施形態を示す模式断面図である。図7に示される半導体装置120は、支持部材12と、支持部材12上に積層された半導体チップ11a(第1の半導体チップ),11b(第2の半導体チップ),11c(第3の半導体チップ),11d(第4の半導体チップ)とを備える。四つの半導体チップ11a,11b,11c,11dは、支持部材12の表面に形成された接続端子(図示せず)との接続のために、横方向(積層方向と直交する方向)に互いにずれた位置に積層されている(図7参照)。半導体チップ11aは、接着部材15a(接着剤組成物の硬化物(フィルム状接着剤の硬化物))によって支持部材12に接着されており、三つの半導体チップ11b,11c,11dの間にも、接着部材15b,15c,15d(接着剤組成物の硬化物(フィルム状接着剤の硬化物))がそれぞれ介在している。図7に示される半導体装置120は、図5に示される半導体装置100において、半導体チップ(11a)の表面上に積層された他の半導体チップ(11b,11c,11d)をさらに備えているともいえる。
以上、本開示の実施形態について半導体装置(半導体パッケージ)を詳細に説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図7においては、四つの半導体チップが積層された態様の半導体装置を例示したが、積層する半導体チップの数はこれに限定されるものではない。また、図7においては、半導体チップが横方向(積層方向と直交する方向)に互いにずれた位置に積層されている態様の半導体装置を例示したが、半導体チップが横方向(積層方向と直交する方向)に互いにずれていない位置に積層されている態様の半導体装置であってもよい。
[半導体装置の製造方法]
図5、図6、及び図7に示される半導体装置(半導体パッケージ)は、半導体チップ(第1の半導体チップ)と支持部材との間、又は、半導体チップ(第1の半導体チップ)と半導体チップ(第2の半導体チップ)との間に上記のフィルム状接着剤を介在させ、半導体チップ(第1の半導体チップ)及び支持部材、又は、半導体チップ(第1の半導体チップ)及び半導体チップ(第2の半導体チップ)を接着させる工程を備える方法によって得ることができる。より具体的には、半導体チップと支持部材との間、又は、半導体チップ(第1の半導体チップ)と半導体チップ(第2の半導体チップ)との間に上記のフィルム状接着剤を介在させ、これらを加熱圧着して両者を接着させ、その後、必要に応じて、熱硬化工程、ワイヤボンディング工程、封止材による封止工程、はんだによるリフローを含む加熱溶融工程等を経ることによって得ることができる。
図5、図6、及び図7に示される半導体装置(半導体パッケージ)は、半導体チップ(第1の半導体チップ)と支持部材との間、又は、半導体チップ(第1の半導体チップ)と半導体チップ(第2の半導体チップ)との間に上記のフィルム状接着剤を介在させ、半導体チップ(第1の半導体チップ)及び支持部材、又は、半導体チップ(第1の半導体チップ)及び半導体チップ(第2の半導体チップ)を接着させる工程を備える方法によって得ることができる。より具体的には、半導体チップと支持部材との間、又は、半導体チップ(第1の半導体チップ)と半導体チップ(第2の半導体チップ)との間に上記のフィルム状接着剤を介在させ、これらを加熱圧着して両者を接着させ、その後、必要に応じて、熱硬化工程、ワイヤボンディング工程、封止材による封止工程、はんだによるリフローを含む加熱溶融工程等を経ることによって得ることができる。
半導体チップ(第1の半導体チップ)と支持部材との間、又は、半導体チップ(第1の半導体チップ)と半導体チップ(第2の半導体チップ)との間にフィルム状接着剤を介在させる方法としては、後述のように、予め接着剤片付き半導体チップを作製した後、支持部材又は他の半導体チップに貼り付ける方法であってよい。
次に、図4に示されるダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを用いた半導体装置の製造方法の一実施形態について説明する。なお、ダイシング・ダイボンディング一体型フィルムによる半導体装置の製造方法は、以下に説明する半導体装置の製造方法に限定されるものではない。
半導体装置は、例えば、上記のダイシング・ダイボンディング一体型フィルムの接着剤層に半導体ウェハを貼り付ける工程(ラミネート工程)と、接着剤層を貼り付けた半導体ウェハを切断することによって、複数の個片化された接着剤片付き半導体チップを作製する工程(ダイシング工程)と、接着剤片付き半導体チップとして、第1の半導体チップ及び第1の接着剤片を有する第1の接着剤片付き半導体チップを支持部材に第1の接着剤片を介して接着する工程(接着剤片付き半導体チップを支持部材に接着剤片を介して接着する工程)(第1の接着工程)とを備える方法によって得ることができる。半導体装置の製造方法は、接着剤片付き半導体チップとして、第2の半導体チップ及び第2の接着剤片を有する第2の接着剤片付き半導体チップを、支持部材に接着された第1の接着剤片付き半導体チップにおける第1の半導体チップの表面に、第2の接着剤片を介して接着する工程(他の接着剤片付き半導体チップを、支持部材に接着された半導体チップの表面に、他の前記接着剤片付き半導体チップが有する接着剤片を介して接着する工程)(第2の接着工程)をさらに備えていてもよい。
ラミネート工程は、ダイシング・ダイボンディング一体型フィルム10における接着剤層1Aに半導体ウェハを圧着し、これを接着保持させて貼り付ける工程である。本工程は、圧着ロール等の押圧手段によって押圧しながら行ってもよい。
半導体ウェハとしては、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン、各種セラミック、ガリウムヒ素等の化合物半導体などが挙げられる。
ダイシング工程は、半導体ウェハのダイシングを行う工程である。これによって、半導体ウェハを所定のサイズに切断して、複数の個片化された接着剤片付き半導体チップを製造することができる。ダイシングは、例えば、半導体ウェハの回路面側から常法に従って行うことができる。また、本工程では、例えば、ダイシングテープまで切り込みを設けるフルカットと呼ばれる方式、半導体ウェハに半分切り込みを設け、冷却化して引っ張ることによって分断する方式、レーザーによって分断する方式等を採用できる。本工程で用いるダイシング装置としては、特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。
半導体チップは、例えば、回路層と半導体層(例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン、各種セラミック、ガリウムヒ素等の化合物半導体)とから構成される。半導体チップとしては、例えば、IC(集積回路)等が挙げられる。支持部材としては、例えば、42アロイリードフレーム、銅リードフレーム等のリードフレーム;ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等のプラスチックフィルム;ガラス不織布等基材にポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等のプラスチックを含浸、硬化させた変性プラスチックフィルム;アルミナ等のセラミックスなどが挙げられる。
半導体装置の製造方法は、必要に応じて、ピックアップ工程を備えていてもよい。ピックアップ工程は、ダイシング・ダイボンディング一体型フィルムに接着固定された接着剤片付き半導体チップを剥離するために、接着剤片付き半導体チップのピックアップを行う工程である。ピックアップの方法としては、特に限定されず、従来公知の種々の方法を採用できる。このような方法としては、例えば、個々の接着剤片付き半導体チップをダイシング・ダイボンディング一体型フィルム側からニードルによって突き上げ、突き上げられた接着剤片付き半導体チップをピックアップ装置によってピックアップする方法等が挙げられる。
ここでピックアップは、粘着剤層が放射線(例えば、紫外線)硬化型の場合、該粘着剤層に放射線を照射した後に行うことができる。これによって、粘着剤層の接着剤片に対する粘着力が低下し、接着剤片付き半導体チップの剥離が容易になる。その結果、接着剤片付き半導体チップを損傷させることなく、ピックアップが可能となる。
第1の接着工程は、ダイシングによって形成された第1の接着剤片付き半導体チップを、半導体チップを搭載するための支持部材に第1の接着剤片を介して接着する工程である。半導体装置の製造方法は、必要に応じて、第2の接着剤片付き半導体チップを、支持部材に接着された半導体チップの表面に第2の接着剤片を介して接着する工程(第2の接着工程)を備えていてもよい。接着はいずれも圧着によって行うことができる。圧着条件としては、特に限定されず、適宜必要に応じて設定することができる。圧着条件は、例えば、80~160℃の温度、5~15Nの荷重、1~10秒の時間であってよい。なお、支持部材は、上記と同様の支持部材を例示することができる。
半導体装置の製造方法は、必要に応じて、接着剤片(第1の接着剤片付き半導体チップにおける第1の接着剤片、及び、第2の接着剤片付き半導体チップにおける第2の接着剤片)又はフィルム状接着剤をさらに熱硬化させる工程(熱硬化工程)を備えていてもよい。半導体チップ(第1の半導体チップ)及び支持部材、並びに、半導体チップ(第1の半導体チップ)及び半導体チップ(第2の半導体チップ)を接着している接着剤片(第1の接着剤片付き半導体チップにおける第1の接着剤片、及び、第2の接着剤片付き半導体チップにおける第2の接着剤片)をさらに熱硬化させることによって、より強固に接着固定が可能となる。熱硬化を行う場合、圧力を同時に加えて硬化させてもよい。本工程における加熱温度は、接着剤片を構成成分によって適宜変更することができる。加熱温度は、例えば、60~200℃又は100~180℃であってよい。なお、温度又は圧力は、段階的に変更しながら行ってもよい。加熱時間は、例えば、1~120分又は15~60分であってよい。
半導体装置の製造方法は、必要に応じて、第1の半導体チップ及び第2の半導体チップと支持部材とをボンディングワイヤで電気的に接続する工程、より具体的には、半導体チップ上の電極パッドと支持部材の端子部(インナーリード)の先端とをボンディングワイヤで電気的に接続する工程(ワイヤボンディング工程)を備えていてもよい。ボンディングワイヤとしては、例えば、金線、アルミニウム線、銅線等が用いられる。ワイヤボンディングを行う際の温度は、80~250℃又は80~220℃の範囲内であってよい。加熱時間は数秒~数分であってよい。ワイヤボンディングは、上記温度範囲内で加熱された状態で、超音波による振動エネルギーと印加加圧とによる圧着エネルギーの併用によって行ってもよい。
半導体装置の製造方法は、必要に応じて、封止材によって半導体チップを封止する工程(封止工程)を備えていてもよい。本工程は、支持部材に搭載された半導体チップ又はボンディングワイヤを保護するために行われる。本工程は、封止用の樹脂(封止樹脂)を金型で成型することによって行うことができる。封止樹脂としては、例えばエポキシ系の樹脂であってよい。封止時の熱及び圧力によって支持部材及び残渣が埋め込まれ、接着界面での気泡による剥離を防止することができる。
半導体装置の製造方法は、必要に応じて、封止工程で硬化不足の封止樹脂を完全に硬化させる工程(後硬化工程)を備えていてもよい。封止工程において、接着剤片が熱硬化されない場合でも、本工程において、封止樹脂の硬化とともに接着剤片を熱硬化させて接着固定が可能になる。本工程における加熱温度は、封止樹脂の種類よって適宜設定することができ、例えば、165~185℃の範囲内であってよく、加熱時間は0.5~8時間程度であってよい。
半導体装置の製造方法は、必要に応じて、支持部材に接着された接着剤片付き半導体チップに対して、リフロー炉を用いて加熱する工程(加熱溶融工程)を備えていてもよい。本工程では支持部材上に、樹脂封止した半導体装置を表面実装してもよい。表面実装の方法としては、例えば、プリント配線板上に予めはんだを供給した後、温風等によって加熱溶融し、はんだ付けを行うリフローはんだ付けなどが挙げられる。加熱方法としては、例えば、熱風リフロー、赤外線リフロー等が挙げられる。また、加熱方法は、全体を加熱するものであってもよく、局部を加熱するものであってもよい。加熱温度は、例えば、240~280℃の範囲内であってよい。
以下に、本開示を実施例に基づいて具体的に説明するが、本開示はこれらに限定されるものではない。
[フィルム状接着剤の作製]
(実施例1~4及び比較例1、2)
<接着剤ワニスの調製>
表1に示す成分及び含有量(単位:質量部)で、(A)成分((A1)成分及び(A2)成分)、(C)成分、並びに(D)成分からなる混合物にシクロヘキサノンを加え、撹拌混合した。これに、表1に示す成分及び含有量(単位:質量部)で、(B)成分を加えて撹拌し、さらに(E)成分及び(F)成分を加えて、各成分が均一になるまで撹拌して、実施例1~4及び比較例1、2の接着剤ワニスを調製した。なお、表1に示す各成分は下記のものを意味し、表1に示す数値は溶媒等を除いた成分の質量部を意味する。
(実施例1~4及び比較例1、2)
<接着剤ワニスの調製>
表1に示す成分及び含有量(単位:質量部)で、(A)成分((A1)成分及び(A2)成分)、(C)成分、並びに(D)成分からなる混合物にシクロヘキサノンを加え、撹拌混合した。これに、表1に示す成分及び含有量(単位:質量部)で、(B)成分を加えて撹拌し、さらに(E)成分及び(F)成分を加えて、各成分が均一になるまで撹拌して、実施例1~4及び比較例1、2の接着剤ワニスを調製した。なお、表1に示す各成分は下記のものを意味し、表1に示す数値は溶媒等を除いた成分の質量部を意味する。
(A)成分:熱硬化性樹脂成分
・(A1)成分:エポキシ樹脂
(A1a-1)EXA830-CRP(商品名、DIC株式会社製、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量:155~163g/eq、軟化点:40℃以下、30℃で液状)
(A1b-1)N-500P-10(商品名、DIC株式会社製、o-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量:204g/eq、軟化点:75~85℃、30℃で固形)
(A1b-2)HP-4710(商品名、DIC株式会社製、ナフタレン型エポキシ樹脂、エポキシ当量:170g/eq、軟化点:95℃、30℃で固形)
・(A1)成分:エポキシ樹脂
(A1a-1)EXA830-CRP(商品名、DIC株式会社製、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量:155~163g/eq、軟化点:40℃以下、30℃で液状)
(A1b-1)N-500P-10(商品名、DIC株式会社製、o-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量:204g/eq、軟化点:75~85℃、30℃で固形)
(A1b-2)HP-4710(商品名、DIC株式会社製、ナフタレン型エポキシ樹脂、エポキシ当量:170g/eq、軟化点:95℃、30℃で固形)
・(A2)成分:フェノール樹脂
(A2-1)PSM-4326(商品名、群栄化学工業株式会社製、フェノールノボラック型フェノール樹脂、水酸基当量:105g/eq、軟化点:120℃)
(A2-2)MEH-7800M(商品名、明和化学株式会社製、フェノールノボラック型フェノール樹脂、水酸基当量:175g/eq、軟化点:61~90℃)
(A2-1)PSM-4326(商品名、群栄化学工業株式会社製、フェノールノボラック型フェノール樹脂、水酸基当量:105g/eq、軟化点:120℃)
(A2-2)MEH-7800M(商品名、明和化学株式会社製、フェノールノボラック型フェノール樹脂、水酸基当量:175g/eq、軟化点:61~90℃)
(B)成分:エラストマー
(B-1)SG-P3(商品名、ナガセケムテックス株式会社製、アクリルゴム、重量平均分子量:80万、Tg:12℃)
(B-1)SG-P3(商品名、ナガセケムテックス株式会社製、アクリルゴム、重量平均分子量:80万、Tg:12℃)
(C)成分:無機フィラー
(C-1)シリカフィラー分散液(CIKナノテック株式会社製、シリカフィラー、平均粒径:0.10μm)
(C-2)SC2050-HLG(商品名、アドマテックス株式会社製、シリカフィラー分散液、平均粒径:0.50μm)
(C-3)R972(商品名、日本アエロジル株式会社製、シリカ、平均粒径0.016μm)
(C-1)シリカフィラー分散液(CIKナノテック株式会社製、シリカフィラー、平均粒径:0.10μm)
(C-2)SC2050-HLG(商品名、アドマテックス株式会社製、シリカフィラー分散液、平均粒径:0.50μm)
(C-3)R972(商品名、日本アエロジル株式会社製、シリカ、平均粒径0.016μm)
(D)成分:カップリング剤
(D-1)Z-6119(商品名、ダウ・東レ株式会社製、γ-ウレイドプロピルトリエトキシシラン)
(D-2)A-189(商品名、日本ユニカー株式会社製、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン)
(D-1)Z-6119(商品名、ダウ・東レ株式会社製、γ-ウレイドプロピルトリエトキシシラン)
(D-2)A-189(商品名、日本ユニカー株式会社製、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン)
(E)成分:硬化促進剤
(E-1)2PZ-T(商品名、四国化成工業株式会社製、2-フェニルイミダゾール)
(E-2)2PZ-CN(商品名、四国化成工業株式会社製、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール)
(E-1)2PZ-T(商品名、四国化成工業株式会社製、2-フェニルイミダゾール)
(E-2)2PZ-CN(商品名、四国化成工業株式会社製、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール)
<フィルム状接着剤の作製>
実施例1~4及び比較例1、2の接着剤ワニスを100メッシュのフィルターでろ過し、真空脱泡した。支持フィルムとして、厚さ38μmの離型処理を施したポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用意し、真空脱泡後の接着剤ワニスをPETフィルム上に塗布した。塗布した接着剤ワニスを、90℃で5分、続いて140℃で5分加熱乾燥し、Bステージ状態にある実施例1~4及び比較例1、2のフィルム状接着剤を得た。実施例1~4及び比較例1、2のフィルム状接着剤においては、接着剤ワニスの塗布量によって、フィルム状接着剤の厚さが5μmになるように調整した。
実施例1~4及び比較例1、2の接着剤ワニスを100メッシュのフィルターでろ過し、真空脱泡した。支持フィルムとして、厚さ38μmの離型処理を施したポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用意し、真空脱泡後の接着剤ワニスをPETフィルム上に塗布した。塗布した接着剤ワニスを、90℃で5分、続いて140℃で5分加熱乾燥し、Bステージ状態にある実施例1~4及び比較例1、2のフィルム状接着剤を得た。実施例1~4及び比較例1、2のフィルム状接着剤においては、接着剤ワニスの塗布量によって、フィルム状接着剤の厚さが5μmになるように調整した。
[フィルム状接着剤の評価]
<薄膜形成性の評価>
実施例1~4及び比較例1、2のフィルム状接着剤の塗工面を目視で確認し、ブツ、ヌケ、スジ等の不具合の有無で評価した。不具合が確認されなかったものを「A」、不具合が確認されたものを「B」と評価した。結果を表1に示す。
<薄膜形成性の評価>
実施例1~4及び比較例1、2のフィルム状接着剤の塗工面を目視で確認し、ブツ、ヌケ、スジ等の不具合の有無で評価した。不具合が確認されなかったものを「A」、不具合が確認されたものを「B」と評価した。結果を表1に示す。
<オンセット温度、ピーク温度、及び発熱量の測定>
実施例1~4及び比較例1、2のフィルム状接着剤を、アルミパン(株式会社エポリードサービス製)に10±0.5mg秤量し、アルミ蓋を被せ、クリンパを用いて評価サンプルをサンプルパン内に密閉した。示差走査熱量計(Thermo plus DSC8235E、株式会社リガク製)を使用し、窒素雰囲気下、昇温速度10℃/min、測定温度範囲30~300℃でDSCを測定した。発熱量の解析手段としては、全面積の解析方法を用いた。各DSC曲線の30℃~300℃の温度範囲で解析指示することにより、解析温度範囲のベースライン指定、及び、ピーク面積の積分を行うことで発熱量(単位:J/g)を算出した。オンセット温度の解析手段としては、全面積の解析手法を用い、30℃~300℃の温度範囲で解析指示することにより、各DSC曲線における発熱ピークのベースラインと最大傾斜点との交点を算出し、オンセット温度(単位:℃)を求めた。オンセット温度の解析手段としては、発熱ピークの最大点を求め、ピーク温度(単位:℃)を求めた。結果を表1に示す。
実施例1~4及び比較例1、2のフィルム状接着剤を、アルミパン(株式会社エポリードサービス製)に10±0.5mg秤量し、アルミ蓋を被せ、クリンパを用いて評価サンプルをサンプルパン内に密閉した。示差走査熱量計(Thermo plus DSC8235E、株式会社リガク製)を使用し、窒素雰囲気下、昇温速度10℃/min、測定温度範囲30~300℃でDSCを測定した。発熱量の解析手段としては、全面積の解析方法を用いた。各DSC曲線の30℃~300℃の温度範囲で解析指示することにより、解析温度範囲のベースライン指定、及び、ピーク面積の積分を行うことで発熱量(単位:J/g)を算出した。オンセット温度の解析手段としては、全面積の解析手法を用い、30℃~300℃の温度範囲で解析指示することにより、各DSC曲線における発熱ピークのベースラインと最大傾斜点との交点を算出し、オンセット温度(単位:℃)を求めた。オンセット温度の解析手段としては、発熱ピークの最大点を求め、ピーク温度(単位:℃)を求めた。結果を表1に示す。
<貯蔵弾性率の測定>
実施例1~4及び比較例1、2のフィルム状接着剤を用いて、硬化後の貯蔵弾性率を測定した。硬化後の貯蔵弾性率は、以下の方法で測定した。すなわち、厚さ5μmのフィルム状接着剤を複数積層することによって厚さを20μm以上とし、これを幅4mm×長さ20mm以上のサイズにすることによって測定用の試料を作製した。作製した試料を140℃、30分の条件で硬化させた後、硬化後の試料(硬化物)を動的粘弾性測定装置(Rheogel E-4000、株式会社ユービーエム製)にセットし、引張荷重をかけて、周波数10Hz、昇温速度3℃/分の条件で室温(25℃)~300℃まで測定する温度依存性測定モードにて、粘弾性を測定し、150℃のときの貯蔵弾性率の値を150℃における貯蔵弾性率とした。表1に結果を示す。150℃における貯蔵弾性率は、数値が大きい(例えば、50MPa以上)ほど、薄膜化による半導体チップの脆さをカバーすることができ、結果として、チップクラックの発生を抑制することが可能となることを意味する。結果を表1に示す。
実施例1~4及び比較例1、2のフィルム状接着剤を用いて、硬化後の貯蔵弾性率を測定した。硬化後の貯蔵弾性率は、以下の方法で測定した。すなわち、厚さ5μmのフィルム状接着剤を複数積層することによって厚さを20μm以上とし、これを幅4mm×長さ20mm以上のサイズにすることによって測定用の試料を作製した。作製した試料を140℃、30分の条件で硬化させた後、硬化後の試料(硬化物)を動的粘弾性測定装置(Rheogel E-4000、株式会社ユービーエム製)にセットし、引張荷重をかけて、周波数10Hz、昇温速度3℃/分の条件で室温(25℃)~300℃まで測定する温度依存性測定モードにて、粘弾性を測定し、150℃のときの貯蔵弾性率の値を150℃における貯蔵弾性率とした。表1に結果を示す。150℃における貯蔵弾性率は、数値が大きい(例えば、50MPa以上)ほど、薄膜化による半導体チップの脆さをカバーすることができ、結果として、チップクラックの発生を抑制することが可能となることを意味する。結果を表1に示す。
表1に示すとおり、フィルム状接着剤を140℃、30分の条件で硬化させたときの硬化物の150℃における貯蔵弾性率において、所定の要件を満たす実施例1~4のフィルム状接着剤は、所定の要件を満たさない比較例1、2のフィルム状接着剤に比べて、充分に高い数値を示した。これらの結果から、本開示のフィルム状接着剤が、低温で短時間の加熱条件で硬化させた場合であっても、チップクラックの発生を抑制することが可能であることが確認された。
1…フィルム状接着剤、1A…接着剤層、2…基材層、3…粘着剤層、4…ダイシングテープ、10…ダイシング・ダイボンディング一体型フィルム、11,11a,11b,11c,11d…半導体チップ、12…支持部材、13…ボンディングワイヤ、14…封止材、15,15a,15b,15c,15d…接着部材、16…端子、100,110,120…半導体装置。
Claims (17)
- 熱硬化性樹脂成分と、エラストマーとを含有するフィルム状接着剤であって、
前記フィルム状接着剤を、昇温速度10℃/分及び測定温度範囲30~300℃の条件で示差走査熱量測定を実施して得られるDSC曲線において、当該DSC曲線で観測される発熱ピークのオンセット温度が165℃以下であり、ピーク温度が185℃以下であり、かつ発熱量が90J/g以上である、
フィルム状接着剤。 - 前記フィルム状接着剤が、無機フィラーをさらに含有していてもよく、
前記無機フィラーが、フィルム状接着剤の全量を基準として、0~25質量%である、
請求項1に記載のフィルム状接着剤。 - 前記熱硬化性樹脂成分がエポキシ樹脂を含む、
請求項1又は2に記載のフィルム状接着剤。 - 前記熱硬化性樹脂成分がフェノール樹脂をさらに含む、
請求項3に記載のフィルム状接着剤。 - 前記フィルム状接着剤の厚さが1~15μmである、
請求項1又は2に記載のフィルム状接着剤。 - 前記フィルム状接着剤を140℃、30分の条件で硬化させたときの硬化物の150℃における貯蔵弾性率が80MPa以上である、
請求項1又は2に記載のフィルム状接着剤。 - 複数の半導体チップを積層してなる半導体装置の製造プロセスに用いられる、
請求項1又は2に記載のフィルム状接着剤。 - 前記半導体装置が三次元NAND型メモリである、
請求項7に記載のフィルム状接着剤。 - 基材層と、粘着剤層と、請求項1又は2に記載のフィルム状接着剤からなる接着剤層とをこの順に備える、
ダイシング・ダイボンディング一体型フィルム。 - 半導体チップと、
前記半導体チップを搭載する支持部材と、
前記半導体チップ及び前記支持部材の間に設けられ、前記半導体チップと前記支持部材とを接着する、請求項1又は2に記載のフィルム状接着剤の硬化物と、
を備える、
半導体装置。 - 前記半導体チップの表面上に積層された、前記半導体チップとは異なる半導体チップをさらに備える、
請求項10に記載の半導体装置。 - 請求項9に記載のダイシング・ダイボンディング一体型フィルムの前記接着剤層を半導体ウェハに貼り付ける工程と、
前記接着剤層を貼り付けた前記半導体ウェハを切断することによって、複数の個片化された接着剤片付き半導体チップを作製する工程と、
前記接着剤片付き半導体チップとして、第1の半導体チップ及び第1の接着剤片を有する第1の接着剤片付き半導体チップを支持部材に前記第1の接着剤片を介して接着する工程と、
を備える、
半導体装置の製造方法。 - 前記第1の接着剤片付き半導体チップにおける前記第1の接着剤片を100~180℃、15~60分の条件で熱硬化させる工程と、
前記第1の半導体チップと前記支持部材とをボンディングワイヤで電気的に接続する工程と、
をさらに備える、
請求項12に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記接着剤片付き半導体チップとして、第2の半導体チップ及び第2の接着剤片を有する第2の接着剤片付き半導体チップを、前記支持部材に接着された前記第1の接着剤片付き半導体チップにおける前記第1の半導体チップの表面に、前記第2の接着剤片を介して接着する工程をさらに備える、
請求項12に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第1の接着剤片付き半導体チップにおける前記第1の接着剤片、及び、前記第2の接着剤片付き半導体チップにおける前記第2の接着剤片を100~180℃、15~60分の条件で熱硬化させる工程と、
前記第1の半導体チップ及び前記第2の半導体チップと前記支持部材とをボンディングワイヤで電気的に接続する工程と、
をさらに備える、
請求項14に記載の半導体装置の製造方法。 - 第1の半導体チップと支持部材との間、又は、第1の半導体チップと前記第1の半導体チップと異なる第2の半導体チップとの間に、請求項1又は2に記載のフィルム状接着剤を介在させ、前記第1の半導体チップ及び前記支持部材、又は、前記第1の半導体チップ及び前記第2の半導体チップを接着させる工程を備える、
半導体装置の製造方法。 - 前記フィルム状接着剤を100~180℃、15~60分の条件で熱硬化させる工程と、
前記第1の半導体チップ及び前記第2の半導体チップと前記支持部材とをボンディングワイヤで電気的に接続する工程と、
をさらに備える、
請求項16に記載の半導体装置の製造方法。
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2023
- 2023-08-09 WO PCT/JP2023/029152 patent/WO2025032779A1/ja unknown
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