热固型芯片接合薄膜、带切割片的芯片接合薄膜及半导体装置的制造方法

文档序号:3798423阅读:214来源:国知局
热固型芯片接合薄膜、带切割片的芯片接合薄膜及半导体装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供导热性高的热固型芯片接合薄膜、使用了热固型芯片接合薄膜的带切割片的芯片接合薄膜以及半导体装置的制造方法。本发明涉及一种热固型芯片接合薄膜,其包含导热性颗粒,上述导热性颗粒利用硅烷偶联剂进行了表面处理,上述导热性颗粒的含量相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上,所述热固型芯片接合薄膜在热固化后的导热系数为lW/m-K以上。
【专利说明】热固型芯片接合薄膜、带切割片的芯片接合薄膜及半导体 装置的制造方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及热固型芯片接合薄膜、带切割片的芯片接合薄膜以及半导体装置的制 造方法。

【背景技术】
[0002] 近年来,随着半导体装置的数据处理的高速化的推进,来自半导体芯片的发热量 变多,具备散热性的半导体装置的设计的重要性正在增加。热不仅会对半导体装置自身造 成不良影响,对组装有半导体装置的电子仪器主体也会造成各种各样的不良影响。作为用 于散热的封装对策而考虑了各种方法,最重要的是夹着印刷基板、引线框等基板的散热。
[0003] 因此,以往,在基板与半导体芯片的粘接中,有时使用具有高导热性的粘接剂。以 往,作为该粘接剂,使用了在粘接剂之中导热系数较高的银糊剂。
[0004] 然而,近年来,由于智能手机、平板电脑的普及、高性能化,随着半导体装置的轻 薄、短小化的推进,对于银糊剂而言,出现了半导体装置的组装困难的状况。
[0005] 具体而言,在智能手机、平板电脑的用途中使用了封装体,所述封装体使用了芯片 面积小、薄的半导体芯片。然而,想要利用糊剂状的粘接剂来粘接这样的半导体芯片时,会 发生如下的各种制造方面的问题:由于半导体芯片较薄而半导体芯片破损、或者在半导体 芯片的电路面有粘接剂卷入、或者半导体芯片产生倾斜等。另外,在使糊剂状的粘接剂粘接 并固化的工艺中容易产生空隙。因此,在半导体芯片与基板之间产生的空隙会妨碍散热,从 而成为无法表现出所设计的导热性(散热性)等不良的原因。
[0006] 另一方面,以往已知有片状的芯片接合薄膜(例如参照专利文献1)。若使用这样 的芯片接合薄膜,则能够抑制芯片的破损、粘接剂的卷入、芯片的倾斜。然而,与银糊剂相 t匕,以往的芯片接合薄膜在导热性低的方面存在改良的余地。
[0007]现有技术文献[0008]专利文献
[0009] 专利文献1 :日本特开2008-218571号公报
【发明内容】

[0010]发明要解决的问题
[0011] 为了使芯片接合薄膜为高导热性,可考虑大量填充导热性颗粒的方法。然而,导热 性颗粒难以在树脂中分散,因此难以大量填充导热性颗粒。
[0012] 第一本发明是鉴于前述问题点而作出的,其目的在于,提供导热性高的热固型芯 片接合薄膜、使用了热固型芯片接合薄膜的带切割片的芯片接合薄膜、以及半导体装置的 制造方法。
[0013]用于解决问题的方案
[0014] 本申请发明人等为了解决前述以往的问题点而对热固型芯片接合薄膜进行了研 究。其结果发现,通过采用下述的技术方案,能够大量填充导热性颗粒,可提高导热性,从而 完成了第一本发明。
[0015] 第一本发明涉及一种热固型芯片接合薄膜,其包含导热性颗粒,上述导热性颗粒 利用硅烷偶联剂进行了表面处理,上述导热性颗粒的含量相对于热固型芯片接合薄膜整体 为75重量%以上,所述热固型芯片接合薄膜在热固化后的导热系数为lW/m·K以上。
[0016] 第一本发明中,由于使用利用硅烷偶联剂进行了表面处理的导热性颗粒,因此可 提高导热性颗粒的分散性,能够大量填充导热性颗粒。由此,可得到高的导热性。
[0017] 上述导热性颗粒的导热系数优选为12W/m·K以上。由此,可得到高的导热性。
[0018] 优选的是,上述硅烷偶联剂包含水解性基团,上述水解性基团为甲氧基和/或乙 氧基。
[0019] 优选的是,上述硅烷偶联剂包含有机官能团,上述有机官能团包含选自由丙烯酰 基、甲基丙烯酰基、环氧基、苯基氨基组成的组中的至少1种。
[0020] 优选的是,上述硅烷偶联剂不含伯氨基、巯基以及异氰酸酯基。
[0021] 优选的是,在130°C下的熔融粘度为300Pa·s以下。由于在通常的芯片接合温度 (120°C?130°C)下的流动性高,因此能追随印刷电路板等被粘物的凹凸,能够抑制空隙的 产生。由此,能够得到空隙少、散热性优异的半导体装置。
[0022] 优选的是,上述热固型芯片接合薄膜的厚度为50μm以下。
[0023] 第一本发明还涉及一种半导体装置的制造方法,其包括如下工序:准备上述热固 型芯片接合薄膜的工序;以及,夹着上述热固型芯片接合薄膜,将半导体芯片芯片接合到被 粘物上的工序。
[0024] 第一本发明还涉及一种带切割片的芯片接合薄膜,其在切割片上层叠有上述热固 型芯片接合薄膜,所述切割片在基材上层叠有粘合剂层。
[0025] 第一本发明还涉及一种半导体装置的制造方法,其包括如下工序:准备上述带切 割片的芯片接合薄膜的工序;将上述带切割片的芯片接合薄膜的上述热固型芯片接合薄膜 与半导体晶圆的背面进行贴合的工序;将上述半导体晶圆与上述热固型芯片接合薄膜一起 进行切割,形成芯片状的半导体芯片的工序;将上述半导体芯片与上述热固型芯片接合薄 膜一起从上述带切割片的芯片接合薄膜拾取的工序;以及,夹着上述热固型芯片接合薄膜, 将上述半导体芯片芯片接合到被粘物上的工序。

【专利附图】

【附图说明】
[0026] 图1是表示实施方式1的带切割片的芯片接合薄膜的剖面示意图。
[0027] 图2是表示实施方式1的变形例的带切割片的芯片接合薄膜的剖面示意图。
[0028] 图3是用于说明实施方式1的半导体装置的制造方法的剖面示意图。
[0029] 图4是表示实施方式2的带切割片的芯片接合薄膜的剖面示意图。
[0030] 图5是表示实施方式2的变形例的带切割片的芯片接合薄膜的剖面示意图。
[0031] 图6是表示实施方式3的带切割片的芯片接合薄膜的剖面示意图。
[0032] 图7是表示实施方式3的变形例的带切割片的芯片接合薄膜的剖面示意图。
[0033] 图8是表示实施方式4的带切割片的芯片接合薄膜的剖面示意图。
[0034] 图9是表示实施方式4的变形例的带切割片的芯片接合薄膜的剖面示意图。
[0035] 图10是表示实施方式5的带切割片的芯片接合薄膜的剖面示意图。
[0036] 图11是表示实施方式5的变形例的带切割片的芯片接合薄膜的剖面示意图。
[0037] 图12是用于说明实施方式5的半导体装置的制造方法的剖面示意图。
[0038]附图标记说明
[0039] 1 基材
[0040] 2 粘合剂层
[0041] 3、3'芯片接合薄膜(热固型芯片接合薄膜)
[0042] 4 半导体晶圆
[0043] 5 半导体芯片
[0044] 6 被粘物
[0045]7 接合引线
[0046] 8 封装树脂
[0047] 10、12带切割片的芯片接合薄膜
[0048] 11切割片

【具体实施方式】
[0049]〈〈第一本发明》
[0050] 以下,示出实施方式1来详细说明第一本发明,但第一本发明不限定于此。
[0051][实施方式1]
[0052](带切割片的芯片接合薄膜)
[0053] 以下对实施方式1的热固型芯片接合薄膜(以下也称为"芯片接合薄膜")以及带 切割片的芯片接合薄膜进行说明。实施方式1的芯片接合薄膜可列举出在以下说明的带切 割片的芯片接合薄膜中未贴合切割片的状态的芯片接合薄膜。因此,以下对带切割片的芯 片接合薄膜进行说明,关于芯片接合薄膜在其中进行说明。
[0054] 如图1所示,带切割片的芯片接合薄膜10具备在切割片11上层叠有热固型芯片 接合薄膜3的构成。切割片11是在基材1上层叠粘合剂层2而构成的,芯片接合薄膜3设 置在该粘合剂层2上。芯片接合薄膜3具备用于贴附工件(work)的工件贴附部分3a和配 置在工件贴附部分3a的周边的周边部分3b。如图2所示,作为变形例,带切割片的芯片接 合薄膜12也可以仅在工件贴附部分具备芯片接合薄膜3'。
[0055] 前述基材1具有紫外线透射性,且成为带切割片的芯片接合薄膜10、12的强度基 体。例如可列举出低密度聚乙烯、直链状聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超低密度 聚乙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯等聚烯烃;乙 烯-醋酸乙烯酯共聚物、离聚物树脂、乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸 酯(无规、交替)共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二 醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯;聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、 聚酰胺、全芳香族聚酰胺、聚苯硫醚、芳纶(纸)、玻璃、玻璃布、氟树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯 乙烯、纤维素系树脂、硅树脂、金属(箔)、纸等。
[0056] 另外,作为基材1的材料,可列举出前述树脂的交联体等聚合物。前述塑料薄膜可 以无拉伸地使用,也可以根据需要使用实施了单轴或双轴的拉伸处理的塑料薄膜。若利用 通过拉伸处理等而赋予了热收缩性的树脂片,通过在切割后使该基材1热收缩而降低粘合 剂层2与芯片接合薄膜3、3'的粘接面积,能够实现半导体芯片的回收的容易化。
[0057]为了提高与相邻的层的密合性、保持性等,基材1的表面可以实施惯用的表面处 理例如铬酸处理、臭氧暴露、火焰暴露、高压电击暴露、离子化放射线处理等化学处理或物 理处理;利用底涂剂(例如后述的粘合物质)的涂布处理。前述基材1可以适当选择使用 同种或不同种的基材,可以使用根据需要共混有数种而得到的基材。
[0058]对基材1的厚度没有特别限定,可以适当决定,通常为5?200μm左右。
[0059]作为用于形成粘合剂层2的粘合剂,没有特别限定,例如可以使用丙烯酸类粘合 齐IJ、橡胶类粘合剂等通常的压敏性粘合剂。作为前述压敏性粘合剂,从半导体晶圆、玻璃等 怕污染的电子部件的利用超纯水、醇等有机溶剂的清洁清洗性等方面出发,优选以丙烯酸 类聚合物为基础聚合物的丙烯酸类粘合剂。
[0060] 作为前述丙烯酸类聚合物,例如可列举出将(甲基)丙烯酸烷基酯(例如甲酯、乙 酯、丙酯、异丙酯、丁酯、异丁酯、仲丁酯、叔丁酯、戊酯、异戊酯、己酯、庚酯、辛酯、2-乙基己 酯、异辛酯、壬酯、癸酯、异癸酯、十一烷基酯、十二烷基酯、十三烷基酯、十四烷基酯、十六烷 基酯、十八烷基酯、二十烷基酯等烷基的碳数1?30、尤其是碳数4?18的直链状或支链状 的烷基酯等)以及(甲基)丙烯酸环烷基酯(例如环戊酯、环己酯等)中的1种或2种以 上用作单体成分的丙烯酸类聚合物等。需要说明的是,(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯和/ 或甲基丙烯酸酯,本说明书中的(甲基)全部为相同的意义。
[0061] 出于内聚力、耐热性等改性的目的,前述丙烯酸类聚合物可以根据需要包含对应 于能够与前述(甲基)丙烯酸烷基酯或环烷基酯共聚的其它单体成分的单元。作为这样的 单体成分,例如可列举出丙烯酸、甲基丙烯酸、(甲基)丙烯酸羧基乙酯、(甲基)丙烯酸羧 基戊酯、衣康酸、马来酸、富马酸、巴豆酸等含羧基的单体;马来酸酐、衣康酸酐等酸酐单体; (甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸-4-羟基丁 酯、(甲基)丙烯酸-6-羟基己酯、(甲基)丙烯酸-8-羟基辛酯、(甲基)丙烯酸-10-羟 基癸酯、(甲基)丙烯酸-12-羟基月桂酯、(甲基)丙烯酸(4-羟基甲基环己基)甲酯等 含羟基的单体;苯乙烯磺酸、烯丙基磺酸、2_(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙 烯酰胺丙磺酸、(甲基)丙烯酸磺基丙酯、(甲基)丙烯酰氧基萘磺酸等含磺酸基的单体; 2-羟基乙基丙烯酰磷酸酯等含磷酸基的单体;丙烯酰胺、丙烯腈等。这些能够共聚的单体 成分可以使用1种或2种以上。这些能够共聚的单体的用量优选为全部单体成分的40重 量%以下。
[0062]进而,前述丙烯酸类聚合物为了进行交联,也可以根据需要而包含多官能性单体 等作为共聚用单体成分。作为这样的多官能性单体,例如可列举出己二醇二(甲基)丙烯 酸酯、(聚)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二 (甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊 四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、聚酯 (甲基)丙烯酸酯、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯等。这些多官能性单体也可以使用1种或 2种以上。从粘合特性等方面出发,多官能性单体的用量优选为全部单体成分的30重量% 以下。
[0063]前述丙烯酸类聚合物可以通过使单一单体或2种以上的单体混合物聚合而得到。 聚合也可以以溶液聚合、乳液聚合、本体聚合、悬浮聚合等任意方式来进行。从防止对清洁 的被粘物的污染等的方面出发,优选低分子量物质的含量少。从这一点出发,丙烯酸类聚合 物的数均分子量优选为10万以上、进一步优选为20万?300万左右、特别优选为30万? 100万左右。
[0064] 另外,在前述粘合剂中,为了提高作为基础聚合物的丙烯酸类聚合物等的数均分 子量,也可以适当采用外部交联剂。作为外部交联方法的具体手段,可列举出:添加多异氰 酸酯化合物、环氧化合物、氮丙啶化合物、三聚氰胺系交联剂等所谓的交联剂并使其反应的 方法。使用外部交联剂时,其用量根据其与要交联的基础聚合物的平衡、进而根据作为粘合 剂的使用用途来适当决定。通常优选的是,相对于前述基础聚合物100重量份,配混5重量 份左右以下、进而0. 1?5重量份。进而,在粘合剂中,根据需要,除了前述成分之外,也可 以使用以往公知的各种赋粘剂、防老剂等添加剂。
[0065] 粘合剂层2可以利用放射线固化型粘合剂来形成。放射线固化型粘合剂可以通过 照射紫外线等放射线而使交联度增加、使其粘合力容易地降低,通过仅对图2所示的粘合 剂层2的与工件贴附部分相对应的部分2a照射放射线,能够设置与其它部分2b的粘合力 之差。
[0066] 另外,通过根据图2所示的芯片接合薄膜3'来使放射线固化型的粘合剂层2进行 固化,能够容易地形成粘合力显著降低的前述部分2a。由于芯片接合薄膜3'贴附在固化并 且粘合力降低的前述部分2a处,因此粘合剂层2的前述部分2a与芯片接合薄膜3'的界面 具备在拾取时会容易地剥离的性质。另一方面,未照射放射线的部分具有充分的粘合力,形 成前述部分2b。需要说明的是,对粘合剂层照射放射线可以在切割之后且拾取之前进行。 [0067] 如前所述,在图1所示的带切割片的芯片接合薄膜10的粘合剂层2中,由未固化 的放射线固化型粘合剂形成的前述部分2b与芯片接合薄膜3粘合,可以确保切割时的保持 力。这样,放射线固化型粘合剂能够以粘接/剥离的平衡良好地支撑用于将芯片状工件(半 导体芯片等)固定在基板等被粘物上的芯片接合薄膜3。在图2所示的带切割片的芯片接 合薄膜11的粘合剂层2中,前述部分2b可以固定晶圆环。
[0068] 放射线固化型粘合剂只要具有碳-碳双键等放射线固化性的官能团且显示粘合 性,就可以没有特别限制地使用。作为放射线固化型粘合剂,例如可例示出在前述丙烯酸类 粘合剂、橡胶类粘合剂等通常的压敏性粘合剂中配混放射线固化性的单体成分、低聚物成 分而成的添加型放射线固化型粘合剂。
[0069] 作为所配混的放射线固化性的单体成分,例如可列举出氨基甲酸酯低聚物、氨基 甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、四羟甲基甲烷四(甲基)丙 烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇单羟基五 (甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯等。 另外,放射线固化性的低聚物成分可列举出氨基甲酸酯系、聚醚系、聚酯系、聚碳酸酯系、聚 丁二烯系等各种低聚物,其分子量在100?30000左右的范围内是适当的。放射线固化性 的单体成分、低聚物成分的配混量可以根据前述粘合剂层的种类来适当决定能够降低粘合 剂层的粘合力的量。通常,相对于构成粘合剂的丙烯酸类聚合物等基础聚合物100重量份, 例如为5?500重量份、优选为40?150重量份左右。
[0070] 另外,作为放射线固化型粘合剂,除了前述说明的添加型放射线固化型粘合剂之 夕卜,还可列举出使用了在聚合物侧链或主链中或者在主链末端具有碳-碳双键的聚合物作 为基础聚合物的内在型放射线固化型粘合剂。内在型放射线固化型粘合剂不需要含有或不 大量含有属于低分子成分的低聚物成分等,因此,低聚物成分等不会经时地在粘合剂层中 移动,能够形成层结构稳定的粘合剂层,故而优选。
[0071] 前述具有碳-碳双键的基础聚合物可以没有特别限制地使用具有碳-碳双键且具 有粘合性的聚合物。作为这样的基础聚合物,优选以丙烯酸类聚合物作为基本骨架。作为 丙烯酸类聚合物的基本骨架,可列举出前述例示出的丙烯酸类聚合物。
[0072]对向前述丙烯酸类聚合物中导入碳-碳双键的方法没有特别限定,可以采用各种 方法,从分子设计的方面来看,将碳-碳双键导入聚合物侧链是容易的。例如可列举出如下 方法:预先使丙烯酸类聚合物与具有官能团的单体进行共聚,然后使具有能够与该官能团 反应的官能团和碳-碳双键的化合物在维持碳-碳双键的放射线固化性的状态下进行缩聚 或加成反应的方法。
[0073]作为这些官能团的组合的例子,可列举出羧酸基与环氧基、羧酸基与氮丙啶基、羟 基与异氰酸酯基等。这些官能团的组合之中,从追踪反应的容易程度出发,羟基与异氰酸酯 基的组合是适宜的。另外,只要是通过这些官能团的组合来生成具有前述碳-碳双键的丙 烯酸类聚合物这样的组合,则官能团可以在丙烯酸类聚合物和前述化合物中的任一侧,在 前述的优选组合中,丙烯酸类聚合物具有羟基且前述化合物具有异氰酸酯基的情况是适合 的。此时,作为具有碳-碳双键的异氰酸酯化合物,例如可列举出甲基丙烯酰基异氰酸酯、 2_甲基丙烯酰氧基乙基异氰酸酯、间异丙烯基-α,α-二甲基苄基异氰酸酯等。另外,作为 丙烯酸类聚合物,可以使用将前述例示的含羟基的单体、2_羟基乙基乙烯基醚、4-羟基丁 基乙烯基醚、二乙二醇单乙烯基醚的醚系化合物等共聚而成的聚合物。
[0074]前述内在型放射线固化型粘合剂可以单独使用前述具有碳-碳双键的基础聚合 物(尤其是丙烯酸类聚合物),也可以在不会使特性恶化的程度下配混前述放射线固化性 的单体成分、低聚物成分。放射线固化性的低聚物成分等通常相对于基础聚合物100重量 份为30重量份的范围内,优选为0?10重量份的范围内。
[0075]前述放射线固化型粘合剂在利用紫外线等进行固化时含有光聚合引发剂。作 为光聚合引发剂,例如可列举出4-(2-羟基乙氧基)苯基(2-羟基-2-丙基)酮、α-羟 基-α,α二甲基苯乙酮、2-甲基-2-羟基苯丙酮、1-羟基环己基苯基酮等α-酮醇 系化合物;甲氧基苯乙酮、2, 2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2, 2-二乙氧基苯乙酮、2-甲 基-1-[4-(甲硫基)-苯基]-2-吗啉代丙烷-1-酮等苯乙酮系化合物;苯偶姻乙基醚、苯 偶姻异丙基醚、茴香偶姻甲基醚等苯偶姻醚系化合物;苄基二甲基缩酮等缩酮系化合物; 2_萘磺酰氯等芳香族磺酰氯系化合物;1-苯酮-1,1-丙二醇-2-(0-乙氧基羰基)肟等光 活性肟系化合物;二苯甲酮、苯甲酰基苯甲酸、3, 3' -二甲基-4-甲氧基二苯甲酮等二苯甲 酮系化合物;噻吨酮、2-氯代噻吨酮、2-甲基噻吨酮、2, 4-二甲基噻吨酮、异丙基噻吨酮、 2, 4-二氯代噻吨酮、2, 4-二乙基噻吨酮、2, 4-二异丙基噻吨酮等噻吨酮系化合物;樟脑醌; 卤代酮;酰基氧化膦;酰基膦酸酯等。光聚合引发剂的配混量相对于构成粘合剂的丙烯酸 类聚合物等基础聚合物100重量份,例如为〇. 05?20重量份左右。
[0076]另外,作为放射线固化型粘合剂,例如可列举出日本特开昭60-196956号公报中 公开的、含有具有2个以上不饱和键的加成聚合性化合物、具有环氧基的烷氧基硅烷等光 聚合性化合物与羰基化合物、有机硫化合物、过氧化物、胺、鎗盐系化合物等光聚合引发剂 的橡胶类粘合剂、丙烯酸类粘合剂等。
[0077] 前述放射线固化型的粘合剂层2中,根据需要,也可以含有利用放射线照射而着 色的化合物。通过在粘合剂层2中包含利用放射线照射而着色的化合物,能够仅将进行了 放射线照射的部分着色。即,能够使图1所示的与工件贴附部分3a相对应的部分2a着色。 因此,能够通过目视直接判断是否对粘合剂层2进行了放射线照射,容易识别工件贴附部 分3a,容易贴合工件。另外,利用光传感器等检测半导体芯片时,其检测精度提高,在半导体 芯片的拾取时不会产生误操作。
[0078] 利用放射线照射而着色的化合物是在照射放射线前呈无色或浅色,通过放射线照 射而变成有色的化合物。作为该化合物的优选具体例,可列举出隐色染料。作为隐色染料, 优选使用惯用的三苯基甲烷系、荧烷系、吩噻嗪系、金胺系、螺吡喃系。具体而言,可列举出 3-[N-(对甲苯基氨基)]-7-苯胺基荧烷、3-[N-(对甲苯基)-N-甲基氨基]-7-苯胺基荧 烧、3-[N_(对甲苯基)-N_乙基氨基]-7-苯胺基突烧、3-二乙基氨基-6-甲基-7-苯胺基 荧烷、结晶紫内酯、4,4',4"_三(二甲基氨基)三苯基甲醇、4,4',4"_三(二甲基氨基) 二苯基甲烧等。
[0079] 作为优选与这些隐色染料共同使用的显色剂,可列举出以往以来使用的酚醛树脂 的初始聚合物、芳香族羧酸衍生物、活性白土等电子受体,进而,在使色调变化的情况下,也 可以组合使用各种公知的显色剂。
[0080] 这样的利用放射线照射而着色的化合物可以暂时溶于有机溶剂等后包含在放射 线固化型粘合剂中,或者也可以制成微粉末状而包含在该粘合剂中。理想的是,该化合物的 使用比率在粘合剂层2中为10重量%以下、优选为0. 01?10重量%、进一步优选为0. 5? 5重量%。该化合物的比率超过10重量%时,对粘合剂层2照射的放射线被该化合物过度 吸收,因此粘合剂层2的前述部分2a的固化变得不充分,有时粘合力不会充分地降低。另 一方面,为了使其充分地着色,优选使该化合物的比率为〇. 01重量%以上。
[0081] 利用放射线固化型粘合剂形成粘合剂层2时,可以按照使粘合剂层2中的前述部 分2a的粘合力〈其它部分2b的粘合力的方式对粘合剂层2的一部分照射放射线。
[0082]作为在前述粘合剂层2形成前述部分2a的方法,可列举出:在支撑基材1上形成 放射线固化型的粘合剂层2后,对前述部分2a局部照射放射线而使其固化的方法。局部的 放射线照射可以隔着形成有与工件贴附部分3a以外的部分3b等相对应的图案的光掩模来 进行。另外,可列举出点状(spot)地照射紫外线而使其固化的方法等。放射线固化型的粘 合剂层2的形成可以通过将设置在隔离膜上的粘合剂层2转印到支撑基材1上来进行。局 部的放射线固化也可以对设置在隔离膜上的放射线固化型的粘合剂层2来进行。
[0083]另外,利用放射线固化型粘合剂来形成粘合剂层2时,使用对支撑基材1的至少单 面的、除与工件贴附部分3a相对应的部分以外的部分的全部或一部分进行了遮光的支撑 基材1,在形成放射线固化型的粘合剂层2后对其照射放射线,使与工件贴附部分3a相对应 的部分固化,从而能够形成粘合力降低的前述部分2a。作为遮光材料,可以通过在支撑薄膜 上将能够成为光掩模的材料进行印刷、蒸镀等来制作。根据该制造方法,能够高效地制造带 切割片的芯片接合薄膜10。
[0084]需要说明的是,在照射放射线时,在发生因氧气引起的固化阻碍的情况下,理想的 是,用某种方法从放射线固化型的粘合剂层2的表面隔绝氧气(空气)。例如可列举出:将 前述粘合剂层2的表面用隔离膜覆盖的方法、在氮气气氛中进行紫外线等放射线的照射的 方法等。
[0085] 对粘合剂层2的厚度没有特别限定,从防止芯片切断面的缺损、固定保持粘接层 的兼顾性等方面来看,优选为1?50μm左右。优选为2?30μm、进一步优选为5?25μm。
[0086] 芯片接合薄膜3、3'的130°C下的熔融粘度优选为300Pa·s以下、更优选为 280Pa·s以下、进一步优选为250Pa·s以下。为300Pa·s以下时,在通常的芯片接合温度 (120°C?130°C)下的流动性高,能够追随印刷电路板等被粘物的凹凸,能够抑制空隙的产 生。另外,130°C下的熔融粘度优选为IOPa·s以上、更优选为20Pa·s以上、进一步优选为 50Pa·s以上。为IOPa·s以上时,能够维持薄膜的形状。
[0087] 需要说明的是,130°C下的熔融粘度是指作为测定条件而将剪切速率设为5秒4而 得到的值。
[0088] 芯片接合薄膜3、3'的130°C下的熔融粘度可以通过导热性颗粒的平均粒径、环氧 树脂的软化点、酚醛树脂的软化点等来控制。例如,通过将导热性颗粒的平均粒径设定为较 大、使环氧树脂的软化点降低、使酚醛树脂的软化点降低,能够降低130°C下的熔融粘度。
[0089] 芯片接合薄膜3、3'在热固化后的导热系数为lW/m·K以上、优选为I. 2W/m·K以 上、更优选为I. 5W/m·K以上。由于热固化后的导热系数为lW/m·K以上,因此使用芯片接 合薄膜3、3'制造的半导体装置的散热性优异。需要说明的是,芯片接合薄膜3、3'在热固 化后的导热系数越高越优选,但例如为20W/m·K以下。
[0090] "热固化后的导热系数"是指以130°C加热1小时、接着以175°C加热5小时后的导 热系数。
[0091] 芯片接合薄膜3、3'包含利用硅烷偶联剂进行了表面处理(前处理)的导热性颗 粒。进行了表面处理的导热性颗粒的分散性优异,能够大量填充于芯片接合薄膜3、3'。[0092] 作为硅烷偶联剂,优选为包含硅原子、水解性基团以及有机官能团的硅烷偶联剂。
[0093] 水解性基团键合于硅原子。
[0094] 作为水解性基团,例如可列举出甲氧基、乙氧基等。其中,从水解速度快、容易处理 这一理由出发,优选为甲氧基。
[0095] 从能够与导热性颗粒进行交联且硅烷偶联剂彼此交联、并且即使导热性颗粒表面 的交联点少也能够用硅烷偶联剂对导热性颗粒整体进行表面处理的方面出发,硅烷偶联剂 中的水解性基团的数量优选为2?3个、更优选为3个。
[0096]有机官能团键合于娃原子。
[0097] 作为有机官能团,例如可列举出包含丙烯酰基、甲基丙烯酰基、环氧基、苯基氨基 (-NH-Ph)等的有机官能团。其中,由于与环氧树脂没有反应性、进行了处理的导热性颗粒的 保存稳定性良好,因此优选丙烯酰基。
[0098] 需要说明的是,由于具有与环氧基的反应性高的官能团时,会与环氧树脂发生反 应,因此保存稳定性、流动性降低。从抑制流动性降低的方面出发,作为有机官能团,优选不 含伯氣基、疏基或异氛酸醋基。
[0099] 硅烷偶联剂中的有机官能团的数量优选为1个。由于硅原子形成四个键,因此有 机官能团多时,水解基团的数量会不足。
[0100] 硅烷偶联剂可以进一步包含与硅原子键合的烷基。通过使硅烷偶联剂包含烷基, 可以使反应性比甲基丙烯酰基更低,能够防止由急剧的反应导致的表面处理的偏差。作为 烷基,可列举出甲基、二甲基等。其中,优选为甲基。
[0101] 作为硅烷偶联剂,具体而言,可列举出2-(3, 4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、 3_环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲 基二甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙 氧基娃烧、甲基二甲氧基娃烧、甲基二乙氧基娃烧、苯基二甲氧基娃烧、苯基二乙氧基娃烧、 N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙 烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧 基丙基二乙氧基娃烧等。
[0102] 作为利用硅烷偶联剂来处理导热性颗粒的方法,没有特别限定,可列举出在溶剂 中将导热性颗粒和硅烷偶联剂进行混合的湿法、在气相中对导热性颗粒和硅烷偶联剂进行 处理的干法等。
[0103] 对硅烷偶联剂的处理量没有特别限定,优选的是,相对于导热性颗粒100重量份, 处理0. 05?5重量份的硅烷偶联剂。
[0104] 导热性颗粒的导热系数优选为12W/m·K以上、更优选为20W/m·K以上。对导热 性颗粒的导热系数的上限没有特别限定,例如为50W/m·K以下、优选为30W/m·K以下。
[0105] 需要说明的是,导热性颗粒的导热系数可以由利用X射线结构分析得到的导热性 颗粒的晶体结构来推测。
[0106] 导热性颗粒的平均粒径优选为1μm以上、更优选为1. 5μm以上。由于为1μm以 上,因此可提高120°C?130°C下的流动性。另外,导热性颗粒的平均粒径优选为ΙΟμπι以 下、更优选为8μm以下。由于为10μm以下,因此可得到良好的薄膜成型性。
[0107] 需要说明的是,导热性颗粒的平均粒径可以利用实施例中记载的方法进行测定。
[0108] 在导热性颗粒的粒度分布中,优选存在两个以上的峰。具体而言,优选在0. 2? 0. 8μm的粒径范围存在第一峰、且在3?15μm的粒径范围存在第二峰。由此,能够在形成 第二峰的导热性颗粒之间(间隙中)填充形成第一峰的导热性颗粒,因此能够大量填充导 热性颗粒。
[0109] 第一峰的粒径不足0. 2μm时,存在芯片接合薄膜3、3'的粘度变高、无法追随被粘 物的凹凸的倾向。第一峰的粒径超过〇. 8μm时,存在导热性颗粒的大量填充化变得困难的 倾向。
[0110] 另外,第二峰的粒径不足3μπι时,存在导热性颗粒的大量填充化变得困难的倾 向。另外,存在芯片接合薄膜3、3'的粘度变得过高、无法追随被粘物的凹凸的倾向。第二 峰的粒径超过15μm时,芯片接合薄膜3、3'的薄膜化变得困难。
[0111] 第二峰更优选存在于4?8μπι的粒径范围。
[0112] 需要说明的是,在导热性颗粒的粒度分布中,要想存在两个以上的峰,配混平均粒 径不同的两种以上的导热性颗粒即可。
[0113] 作为导热性颗粒的形状,没有特别限定,例如可以使用片状(flake)、针状、丝状、 球状、鳞片状的颗粒,优选球形度为0.9以上的颗粒、更优选为0.95以上。由此,能够减小 导热性颗粒与树脂的接触面积、可提高120°C?130°C下的流动性。需要说明的是,球形度 越接近I,则表示越接近正球形。
[0114] 需要说明的是,导热性颗粒的球形度可以利用下述方法来测定。
[0115] 球形度的测定
[0116] 将芯片接合薄膜放入坩埚中,在大气气氛下以700°C进行2小时的强热而使其灰 化。利用SEM(电子扫描显微镜)对所得灰分拍摄照片,利用下式由所观察的颗粒的面积和 周长算出球形度。需要说明的是,使用图像处理装置(SysmexCorporation:FPIA-3000)对 100个颗粒测定球形度。
[0117] (球形度)={4πX(面积)+ (周长)2}
[0118] 从容易获取导热性高、球形度高的颗粒的观点来看,作为导热性颗粒,优选为氧化 铝颗粒(导热系数:36W/m·Κ)、氧化锌颗粒(导热系数:54W/m·Κ)、氮化铝颗粒(导热系 数:150W/m·K)、氮化硅颗粒(导热系数:27W/m·K)、碳化硅颗粒(导热系数:200W/m·K)、 氧化镁颗粒(导热系数:59W/m·K)、氮化硼颗粒(导热系数:60W/m·K)等。尤其氧化铝颗 粒为高导热系数,从分散性、获取容易性的方面来看是优选的。另外,氮化硼颗粒具有更高 的导热系数,因此能够适宜地使用。
[0119] 导热性颗粒的含量相对于芯片接合薄膜3、3'整体为75重量%以上、优选为80重 量%以上、更优选为85重量%以上。由于为75重量%以上,因此使用芯片接合薄膜3、3' 制造的半导体装置的散热性优异。另外,导热性颗粒的含量越多越优选,但从制膜性的观点 出发,例如为93重量%以下。
[0120] 芯片接合薄膜3、3'优选包含热固性树脂、热塑性树脂等树脂成分。
[0121] 作为热固性树脂,可列举出酚醛树脂、氨基树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、聚氨 酯树脂、硅树脂、或者热固性聚酰亚胺树脂等。这些树脂可以单独使用或者组合两种以上使 用。特别优选包含腐蚀半导体芯片的离子性杂质等较少的环氧树脂。另外,作为环氧树脂 的固化剂,优选为酚醛树脂。
[0122] 环氧树脂只要是作为芯片接合用途的粘接剂而通常使用的树脂就没有特别限定, 例如可以使用双酚A型、双酚F型、双酚S型、溴化双酚A型、氢化双酚A型、双酚AF型、联 苯型、萘型、芴型、苯酚酚醛清漆型、邻甲酚酚醛清漆型、三羟基苯基甲烷型、四(苯基羟基) 乙烧(Tetraphenylolethane)型等二官能环氧树脂、多官能环氧树脂;或者乙内酰脲型、三 缩水甘油基异氰脲酸酯型或缩水甘油基胺型等的环氧树脂。它们可以单独使用或组合两种 以上使用。其中,从在室温下为液态从而能够对芯片接合薄膜3、3'赋予可挠性、能够防止 芯片接合薄膜3、3'变得容易破损这样的理由出发,优选为双酚A型环氧树脂。
[0123] 从可提高120°C?130°C下的流动性这一观点出发,优选在室温下为液态的环氧 树脂。
[0124] 本说明书中,液态是指25°C下的粘度不足5000Pa*s。需要说明的是,粘度可以使 用ThermoFisherScientificΚ·Κ·制造的型号HAAKERotoVISCOl进行测定。
[0125] 从可提高120°C?130°C下的流动性的方面出发,环氧树脂的软化点优选为KKTC 以下、更优选为80°C以下。进一步优选为70°C以下。
[0126] 需要说明的是,环氧树脂的软化点可以通过JISK7234-1986中规定的环球法来测 定。
[0127]进而,酚醛树脂作为环氧树脂的固化剂而起作用,例如可列举出苯酚酚醛清漆树 月旨、苯酚芳烷基树脂、甲酚酚醛清漆树脂、叔丁基苯酚酚醛清漆树脂、壬基苯酚酚醛清漆树 脂等酚醛清漆型酚醛树脂;甲阶酚醛型酚醛树脂、聚对氧苯乙烯等聚氧苯乙烯等。它们可以 单独使用或组合两种以上使用。在这些酚醛树脂之中,特别优选苯酚酚醛清漆树脂、苯酚芳 烷基树脂。这是因为能够提高半导体装置的连接可靠性。另外,从结晶性高、具有刚直性的 结构从而能够提高热的传导性这一理由出发,优选为具有联苯芳烷基骨架的酚醛树脂。
[0128] 从可提高120°C?130°C下的流动性的方面出发,酚醛树脂的软化点优选为KKTC 以下、更优选为80°C以下。
[0129] 需要说明的是,酚醛树脂的软化点可以通过JISK6910-2007中规定的环球法来测 定。
[0130] 关于环氧树脂与酚醛树脂的配混比例,例如,适宜的是,以酚醛树脂中的羟基相对 于环氧树脂成分中的环氧基1当量为〇. 5?2. 0当量的方式进行配混。更适宜为0. 8? 1. 2当量。即,这是因为,两者的配混比例偏离前述范围时,不会进行充分的固化反应,环氧 树脂固化物的特性容易劣化。
[0131] 作为热塑性树脂,可列举出天然橡胶、丁基橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、乙 烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丁二烯树脂、聚碳 酸酯树脂、热塑性聚酰亚胺树脂、6-尼龙、6, 6-尼龙等聚酰胺树脂、苯氧基树脂、丙烯酸类 树脂、PET、PBT等饱和聚酯树脂、聚酰胺酰亚胺树脂或氟树脂等。这些热塑性树脂可以单独 使用或组合两种以上使用。这些热塑性树脂之中,特别优选离子性杂质少、耐热性高、能够 确保半导体芯片的可靠性的丙烯酸类树脂。
[0132] 作为丙烯酸类树脂,没有特别限定,可列举出将具有碳数30以下、尤其是碳数4? 18的直链或支链的烷基的丙烯酸或甲基丙烯酸的酯中的1种或2种以上作为成分的聚合 物(丙烯酸类共聚物)等。作为烷基,例如可列举出甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁 基、异丁基、戊基、异戊基、己基、庚基、环己基、2-乙基己基、辛基、异辛基、壬基、异壬基、癸 基、异癸基、十一烷基、月桂基、十三烷基、十四烷基、硬脂基、十八烷基、或者十二烷基等。
[0133] 另外,作为形成聚合物的其它单体,没有特别限定,例如可列举出丙烯酸、甲基丙 烯酸、丙烯酸羧基乙酯、丙烯酸羧基戊酯、衣康酸、马来酸、富马酸或巴豆酸等之类的含羧基 的单体;马来酸酐或衣康酸酐等之类的酸酐单体;(甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯、(甲基) 丙烯酸-2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸-4-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸-6-羟基己酯、(甲 基)丙烯酸-8-羟基辛酯、(甲基)丙烯酸-10-羟基癸酯、(甲基)丙烯酸-12-羟基月桂 酯或丙烯酸(4-羟基甲基环己基)甲酯等之类的含羟基的单体;苯乙烯磺酸、烯丙基磺酸、 2_ (甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯酰胺丙磺酸、(甲基)丙烯酸磺基丙酯 或(甲基)丙烯酰氧基萘磺酸等之类的含磺酸基的单体;或者2-羟基乙基丙烯酰基磷酸酯 等之类的含磷酸基的单体。
[0134] 树脂成分的含量相对于芯片接合薄膜3、3'整体优选为7重量%以上。树脂成分 的含量相对于芯片接合薄膜3、3'整体优选为25重量%以下、更优选为20重量%以下、进 一步优选为15重量%以下。
[0135] 作为树脂成分(热固性树脂与热塑性树脂的合计量)中的热固性树脂的配混比 率,只要是在规定条件下加热时芯片接合薄膜3、3'会发挥作为热固型的功能的程度,就没 有特别限定,从可提高120°C?130°C下的流动性的方面出发,优选为75?99重量%的范 围内、更优选为85?98重量%的范围内。
[0136] 作为树脂成分中的热塑性树脂的配混比率,从可提高120°C?130°C下的流动性 的方面出发,优选为1?25重量%的范围内、更优选为2?15重量%的范围内。
[0137] 芯片接合薄膜3、3'优选包含固化催化剂。由此,能够促进环氧树脂与酚醛树脂等 固化剂的热固化。作为固化催化剂,没有特别限定,例如可列举出四苯基硼四苯基鱗(商品 名;TPP-K)、四(对甲苯基硼)四苯基鱗(商品名;TPP-MK)、三苯基膦三苯基硼烷(商品名; TPP-S)等磷-硼系固化催化剂(均为北兴化学工业株式会社制)。其中,从组合使用环氧 树脂和酚醛树脂时潜伏性高因而在室温下的保存性优异的方面出发,优选为四(对甲苯基 硼)四苯基鱗。
[0138]固化催化剂的含量可以适当设定,相对于热固性树脂100重量份,优选为0. 1?3 重量份、更优选为〇. 5?2重量份。
[0139] 在预先使芯片接合薄膜3、3'进行某种程度的交联的情况下,在制作时,预先添加 与聚合物的分子链末端的官能团等发生反应的多官能性化合物来作为交联剂即可。由此, 能够提高在高温下的粘接特性,实现耐热性的改善。
[0140] 作为交联剂,可以采用以往公知的交联剂。尤其更优选为甲苯二异氰酸酯、二苯基 甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、多元醇与二异氰酸酯的加成物等多 异氰酸酯化合物。作为交联剂的添加量,相对于聚合物100重量份,通常优选设为〇. 05? 7重量份。交联剂的量多于7重量份时,粘接力会降低,因而不优选。另一方面,少于0.05 重量份时,内聚力不足,因而不优选。另外,也可以与这样的多异氰酸酯化合物一同,根据需 要而一并含有环氧树脂等其它多官能性化合物。
[0141] 另外,芯片接合薄膜3、3'中,根据其用途可以适当配混除了导热性颗粒以外的填 料。填料的配混能够调节弹性模量等。作为填料,可列举出无机填料和有机填料。作为无机 填料,没有特别限定,例如可列举出碳酸钙、碳酸镁、硅酸钙、硅酸镁、氧化钙、硼酸铝晶须、 结晶二氧化硅、非晶二氧化硅等。它们可以单独使用或组合两种以上使用。
[0142] 需要说明的是,芯片接合薄膜3、3'中,除了填料以外,还可以根据需要适当地配混 其它添加剂。作为其它添加剂,例如可列举出阻燃剂、硅烷偶联剂或离子捕获剂等。作为 阻燃剂,例如可列举出三氧化锑、五氧化锑、溴化环氧树脂等。它们可以单独使用或组合两 种以上使用。作为硅烷偶联剂,例如可列举出β_(3, 4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、 Y-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、Y-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷等。这些化合 物可以单独使用或组合两种以上使用。作为离子捕获剂,例如可列举出水滑石类、氢氧化铋 等。它们可以单独使用或组合两种以上使用。
[0143] 对芯片接合薄膜3、3'的层叠结构没有特别限定,例如可列举出:仅由粘接剂层单 层形成的结构、在芯材料的单面或两面形成有粘接剂层的多层结构等。作为芯材料,可列举 出薄膜(例如聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯 薄膜、聚碳酸酯薄膜等)、用玻璃纤维、塑料制无纺纤维进行了强化的树脂基板、硅基板或玻 璃基板等。
[0144] 对芯片接合薄膜3、3'的厚度(在层叠体的情况下为总厚度)没有特别限定,优 选为1μm以上、更优选为5μm以上、进一步优选为10μm以上。另外,芯片接合薄膜3、3' 的厚度优选为200μm以下、更优选为150μm以下、进一步优选为100μm以下、特别优选为 50μm以下。
[0145] 相对于基材1、粘合剂层2、芯片接合薄膜3、3',出于防止其粘接时和剥离时等产 生静电、由此使半导体晶圆等带电而导致电路被破坏等目的,可以使前述带切割片的芯片 接合薄膜10、12具备抗静电功能。赋予抗静电功能可以通过如下的适当的方式来进行:向 基材1、粘合剂层2、芯片接合薄膜3、3'中添加抗静电剂、导电性物质的方法;向基材1附设 由电荷转移络合物、金属膜等制成的导电层等。这些方式中,优选为不易产生有可能使半导 体晶圆变质的杂质离子的方式。作为出于赋予导电性、提高导电性等目的而配混的导电性 物质(导电填料),可列举出银、铝、金、铜、镍、导电性合金等的球状、针状、片状的金属粉、 无定形碳黑、石墨等。
[0146] 前述带切割片的芯片接合薄膜10、12的芯片接合薄膜3、3'优选受到隔离膜的保 护(未图示)。隔离膜具有作为保护芯片接合薄膜3、3'直至供于实用的保护材料的功能。 另外,隔离膜进一步可以用作向粘合剂层2转印芯片接合薄膜3、3'时的支撑基材。隔离膜 在向带切割片的芯片接合薄膜1〇、12的芯片接合薄膜3、3'上贴合工件时被剥离。作为隔 离膜,也可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯、聚丙烯、利用氟系剥离剂、长链烷 基丙烯酸酯系剥离剂等剥离剂进行了表面涂布的塑料薄膜、纸等。
[0147] 本实施方式的带切割片的芯片接合薄膜10、12例如可如下操作来制作。
[0148]首先,基材1可以利用以往公知的制膜方法来制膜。作为该制膜方法,例如可例示 出压延制膜法、在有机溶剂中的流延法、在密闭体系中的吹胀挤出法、T模具挤出法、共挤出 法、干式层压法等。
[0149] 接着,在基材1上涂布粘合剂组合物溶液而形成涂布膜后,使该涂布膜在规定条 件下干燥(根据需要而使其加热交联),形成粘合剂层2。作为涂布方法没有特别限定,例如 可列举出辊涂覆、丝网印刷涂覆、凹版涂覆等。另外,作为干燥条件,例如在干燥温度80? 150°C、干燥时间0. 5?5分钟的范围内进行。另外,也可以在隔离膜上涂布粘合剂组合物 而形成涂布膜后,以前述干燥条件使涂布膜干燥,形成粘合剂层2。其后,将粘合剂层2与隔 离膜一起贴合在基材1上。由此来制作切割片11。
[0150] 芯片接合薄膜3、3'例如可如下操作来制作。
[0151] 首先,制作芯片接合薄膜3、3'的形成材料即粘接剂组合物。在该粘接剂组合物 中,如上所述,根据需要而配混有热固性树脂、热塑性树脂、导热性颗粒、以及其它各种添加 剂等。通常,粘接剂组合物以溶解在溶剂中的溶液状态或分散在溶剂中的分散液状态来使 用(以下,溶液状态中也包括分散液状态)。
[0152] 接着,将粘接剂组合物溶液以成为规定厚度的方式涂布在基材隔离膜上,形成涂 布膜后,使该涂布膜在规定条件下干燥,形成粘接剂层。作为涂布方法没有特别限定,例如 可列举出辊涂覆、丝网印刷涂覆、凹版涂覆等。另外,作为干燥条件,例如在干燥温度70? 160°C、干燥时间1?5分钟的范围内进行。另外,也可以在隔离膜上涂布粘合剂组合物溶 液而形成涂布膜后,以前述干燥条件使涂布膜干燥,形成粘接剂层。其后,将粘接剂层与隔 离膜一同贴合在基材隔离膜上。
[0153] 接着,从切割片11和粘接剂层上分别剥离隔离膜,以粘接剂层和粘合剂层2成为 贴合面的方式将两者进行贴合。贴合例如可以通过压接来进行。此时,对层压温度没有特 别限定,例如优选为30?50°C、更优选为35?45°C。另外,对线压没有特别限定,例如优 选为0. 1?20kgf/cm、更优选为1?10kgf/cm。接着,将粘接剂层上的基材隔离膜剥离,得 到本实施方式的带切割片的芯片接合薄膜1〇、12。
[0154] (半导体装置的制造方法)
[0155] 作为实施方式1的半导体装置的制造方法,对实施方式1-1的半导体装置的制造 方法和实施方式1-2的半导体装置的制造方法进行说明。
[0156] 实施方式1-1的半导体装置的制造方法包括如下工序:
[0157] 准备前述热固型芯片接合薄膜的工序;以及
[0158] 夹着前述热固型芯片接合薄膜,将半导体芯片芯片接合到被粘物上的芯片接合工 序。
[0159] 另外,实施方式1-2的半导体装置的制造方法包括如下工序:
[0160] 准备前述所述的带切割片的芯片接合薄膜的工序;
[0161] 将前述带切割片的芯片接合薄膜的热固型芯片接合薄膜与半导体晶圆的背面进 行贴合的贴合工序;
[0162] 将前述半导体晶圆与前述热固型芯片接合薄膜一起进行切割,形成芯片状的半导 体芯片的切割工序;
[0163] 将前述半导体芯片与前述热固型芯片接合薄膜一起从前述带切割片的芯片接合 薄膜拾取的拾取工序;以及
[0164] 夹着前述热固型芯片接合薄膜,将前述半导体芯片芯片接合到被粘物上的芯片接 合工序。
[0165] 实施方式1-2的半导体装置的制造方法使用了带切割片的芯片接合薄膜,与此相 对,实施方式1-1的半导体装置的制造方法单独使用了芯片接合薄膜,在这一点上两者存 在不同,但其它方面是共通的。在实施方式1-1的半导体装置的制造方法中,如果准备芯片 接合薄膜后进行将其与切割片贴合的工序,则其后可以与实施方式1-2的半导体装置的制 造方法相同。因此,以下对实施方式1-2的半导体装置的制造方法进行说明。
[0166] 首先,准备带切割片的芯片接合薄膜10、12(准备工序)。带切割片的芯片接合薄 膜10、12可以适宜地剥离在芯片接合薄膜3、3'上任意设置的隔离膜,并如下使用。以下, 边参照图1?3边以使用了带切割片的芯片接合薄膜10的情况为例进行说明。
[0167] 首先,在带切割片的芯片接合薄膜10中的芯片接合薄膜3的半导体晶圆贴附部分 3a上压接半导体晶圆4,使其粘接保持并固定(贴合工序)。本工序边利用压接辊等按压手 段来按压边进行。对固定时的贴附温度没有特别限定,例如优选为40?90°C的范围内。
[0168] 接着,进行半导体晶圆4的切割(切割工序)。由此,将半导体晶圆4切断成规定 的尺寸而单片化,制造半导体芯片5。对切割的方法没有特别限定,例如可以从半导体晶圆 4的电路面侧按照常规方法来进行。另外,在本工序中,例如可以进行切入直到带切割片的 芯片接合薄膜10为止的、被称为全切(fullcut)的切断方式等。作为本工序中使用的切 割装置,没有特别限定,可以使用以往公知的装置。另外,半导体晶圆4被带切割片的芯片 接合薄膜10所粘接固定,因此能够抑制芯片缺损、芯片飞散,并且能够抑制半导体晶圆4的 破损。
[0169] 接着,为了将粘接固定于带切割片的芯片接合薄膜10的半导体芯片5剥离而进行 半导体芯片5的拾取(拾取工序)。作为拾取的方法,没有特别限定,可以采用以往公知的 各种方法。例如可列举出:用针从带切割片的芯片接合薄膜10侧将各个半导体芯片5顶 起,并用拾取装置拾取被顶起的半导体芯片5的方法等。
[0170]作为拾取条件,从防止破片的观点来看,针的顶起速度优选为5?IOOmm/秒、更优 选为5?IOmm/秒。
[0171]此处,在粘合剂层2为紫外线固化型的情况下,拾取在对该粘合剂层2照射紫外线 后进行。由此,粘合剂层2对芯片接合薄膜3的粘合力降低,半导体芯片5的剥离变得容易。 其结果,能够进行拾取而不会损伤半导体芯片5。对紫外线照射时的照射强度、照射时间等 条件没有特别限定,适当根据需要进行设定即可。另外,作为用于紫外线照射的光源,可以 使用公知的光源。需要说明的是,在预先对粘合剂层2照射紫外线而使其固化、再将该固化 了的粘合剂层2与芯片接合薄膜贴合的情况下,此处的紫外线照射是不需要的。
[0172]接着,将所拾取的半导体芯片5夹着芯片接合薄膜3粘接固定于被粘物6 (芯片接 合工序)。作为被粘物6,可列举出引线框、TAB薄膜、基板或另行制作的半导体芯片等。被 粘物6例如可以是容易变形的变形型被粘物,也可以是难以变形的非变形型被粘物(半导 体晶圆等)。
[0173]作为前述基板,可以使用以往公知的基板。另外,作为前述引线框,可以使用Cu引 线框、42合金引线框等金属引线框或玻璃环氧树脂(glass-epoxy)、BT(双马来酰亚胺-三 嗪)、聚酰亚胺等制成的有机基板。但是,基板不限定于此,还包括能够将半导体芯片固定并 与半导体芯片进行电连接而使用的电路基板。
[0174]接着,由于芯片接合薄膜3为热固型,因此通过加热固化而将半导体芯片5粘接固 定于被粘物6,使其耐热强度提高(热固化工序)。可以在加热温度为80?200°C下进行、 优选为100?175°C、更优选为100?140°C。另外,可以在加热时间为0. 1?24小时下进 行、优选为〇. 1?3小时、更优选为0. 2?1小时。另外,加热固化可以在加压条件下进行。 作为加压条件,优选在1?20kg/cm2的范围内、更优选在3?15kg/cm2的范围内。加压下 的加热固化例如可以在填充有非活性气体的腔室内进行。需要说明的是,夹着芯片接合薄 膜3而在基板等上粘接固定了半导体芯片5而得到的产物可以供于回流焊工序。
[0175]热固化后的芯片接合薄膜3的剪切粘接力相对于被粘物6优选为0· 2MPa以上、更 优选为0. 2?lOMPa。若芯片接合薄膜3的剪切粘接力至少为0. 2MPa以上,则在进行引线 接合工序时,不会因该工序中的超声波振动、加热而在芯片接合薄膜3与半导体芯片5或被 粘物6的粘接面产生剪切变形。即,半导体芯片5不会因引线接合时的超声波振动而移动, 由此防止引线接合的成功率降低。
[0176]接着,根据需要,如图3所示,将被粘物6的端子部(内部引线)的前端与半导体 芯片5上的电极极板(未图示)用接合引线7进行电连接(引线接合工序)。作为前述接 合引线7,例如可以使用金线、铝线或铜线等。关于进行引线接合时的温度,可以在为80? 250°C、优选为80?220°C的范围内进行。另外,在其加热时间为数秒?数分钟下进行。线 连接可以在加热为前述温度范围内的状态下通过将基于超声波的振动能量和基于施加加 压的压接能量组合使用来进行。本工序可以在不进行芯片接合薄膜3的热固化的条件下实 施。
[0177]接着,根据需要,如图3所示,利用封装树脂8来封装半导体芯片5 (封装工序)。 本工序是为了保护搭载于被粘物6的半导体芯片5、接合引线7而进行的。本工序可以通过 利用模具对封装用树脂进行成型来进行。作为封装树脂8,例如使用环氧系的树脂。树脂 封装时的加热温度通常在175°C下进行60?90秒钟,但加热条件不限定于此,例如可以在 165?185°C下固化数分钟。由此,使封装树脂8固化并且夹着芯片接合薄膜3而使半导体 芯片5与被粘物6固定。即,即使在不进行后述的后固化工序的情况下,也能够在本工序中 利用芯片接合薄膜3进行固定,能够有助于减少制造工序数量和缩短半导体装置的制造周 期。另外,在本封装工序中,也可以采用向片状的封装用片中包埋半导体芯片5的方法(例 如,参照日本特开2013-7028号公报)。
[0178] 接着,根据需要进行加热,使前述封装工序中未充分固化的封装树脂8完全地固 化(后固化工序)。即使在封装工序中芯片接合薄膜3未完全热固化的情况下,在本工序中 芯片接合薄膜3也能够与封装树脂8 -同完全热固化。本工序中的加热温度因封装树脂的 种类而异,例如为165?185°C的范围内,加热时间为0.5?8小时左右。
[0179] 需要说明的是,也可以在利用芯片接合工序进行预固定后,进行引线接合而不经 由基于芯片接合薄膜3的加热处理的热固化工序,进而将半导体芯片5用封装树脂8进行 封装,并使该封装树脂8固化(后固化)。此时,芯片接合薄膜3的预固定时的剪切粘接力 相对于被粘物6优选为0. 2MPa以上、更优选为0. 2?lOMPa。若芯片接合薄膜3的预固定 时的剪切粘接力至少为〇. 2MPa以上,则即使不经由加热工序地进行引线接合工序,也不会 因该工序中的超声波振动、加热而在芯片接合薄膜3与半导体芯片5或被粘物6的粘接面 产生剪切变形。即,半导体芯片不会因引线接合时的超声波振动而移动,由此来防止引线接 合的成功率降低。需要说明的是,预固定是指如下状态:为了不对后续的工序造成影响,使 该芯片接合薄膜3固化至未达到热固型芯片接合薄膜3的固化反应完全进行的状态的程度 (制成半固化状态)而将半导体芯片5固定的状态。需要说明的是,在进行引线接合而不经 由基于芯片接合薄膜3的加热处理的热固化工序的情况下,上述后固化的工序相当于本说 明书中的热固化工序。
[0180]〈〈第二本发明》
[0181] 此处开始对第二本发明进行说明。
[0182] 第二本发明要解决的课题
[0183] 为了使芯片接合薄膜呈现高导热性,可以考虑大量填充导热性颗粒的方法。然而, 导热性颗粒在粒度分布中显示单一峰时,无法形成紧密的填充结构,难以大量填充。
[0184] 另一方面,在向芯片接合薄膜中填充导热性颗粒的状态下,由于导热性颗粒与树 脂的相互作用,芯片接合薄膜的粘度变高,从而流动性降低,有时芯片接合薄膜无法充分地 追随印刷电路板等基板的凹凸。芯片接合薄膜的凹凸追随性差时,芯片接合薄膜与基板之 间产生空隙。空隙会使半导体装置的散热性降低。另外,在回流焊工序中,芯片接合薄膜容 易因空隙而从被粘物上剥离。
[0185] 第二本发明是鉴于前述问题点而作出的,其目的在于,提供能够大量填充导热性 颗粒、且可得到良好的凹凸追随性和耐湿回流焊性的热固型芯片接合薄膜、使用了热固型 芯片接合薄膜的带切割片的芯片接合薄膜、以及半导体装置的制造方法。
[0186] 第二本发明涉及一种热固型芯片接合薄膜,其包含导热性颗粒,在上述导热性颗 粒的粒度分布中,在不足2μm的粒径范围存在峰A、在2μm以上的粒径范围存在峰B,上述 峰B的粒径相对于上述峰A的粒径的比为5?20,该热固型芯片接合薄膜在热固化后的导 热系数为lW/m,K以上。
[0187] 第二本发明中,由于能够在形成峰B的导热性颗粒之间(间隙中)填充形成峰A 的导热性颗粒,因此能够大量填充导热性颗粒。另外,峰B的粒径相对于峰A的粒径的比为 特定范围,因此能够得到良好的凹凸追随性和耐湿回流焊性。
[0188] 上述导热性颗粒的导热系数优选为12W/m·K以上。由此,可得到优异的导热性。
[0189] 在上述导热性颗粒的粒度分布中,优选的是,在0. 3μπι以上且不足2μπι的粒径范 围存在上述峰Α。
[0190] 在上述导热性颗粒的粒度分布中,优选的是,在2μπι?20μπι的粒径范围存在上 述峰Β。
[0191] 上述导热性颗粒的平均粒径优选为1?l〇ym。由此,可得到更良好的凹凸追随 性。
[0192] 上述热固型芯片接合薄膜的厚度优选为50μm以下。
[0193] 上述导热性颗粒的球形度优选为0. 95以上。由此,导热性颗粒与树脂的接触面积 小,能够提高通常的芯片接合温度(120°C?130°C)下的流动性。由此,可得到更良好的凹 凸追随性。
[0194] 上述导热性颗粒优选为选自由氢氧化铝颗粒、氧化锌颗粒、氮化铝颗粒、氮化硅颗 粒、碳化硅颗粒、氧化镁颗粒以及氮化硼颗粒组成的组中的至少1种。它们容易得到导热性 高、球形度高的颗粒。
[0195] 第二本发明还涉及半导体装置的制造方法,其包括如下工序:准备上述热固型芯 片接合薄膜的工序;以及,夹着上述热固型芯片接合薄膜,将半导体芯片芯片接合到被粘物 上的工序。
[0196] 第二本发明还涉及带切割片的芯片接合薄膜,其在切割片上层叠有上述热固型芯 片接合薄膜,所述切割片在基材上层叠有粘合剂层。
[0197] 第二本发明还涉及半导体装置的制造方法,其包括如下工序:准备上述带切割片 的芯片接合薄膜的工序;将上述带切割片的芯片接合薄膜的上述热固型芯片接合薄膜与半 导体晶圆的背面进行贴合的工序;将上述半导体晶圆与上述热固型芯片接合薄膜一起进行 切割,形成芯片状的半导体芯片的工序;将上述半导体芯片与上述热固型芯片接合薄膜一 起从上述带切割片的芯片接合薄膜拾取的工序;以及,夹着上述热固型芯片接合薄膜,将上 述半导体芯片芯片接合到被粘物上的工序。
[0198] 以下,示出实施方式2来详细说明第二本发明,但第二本发明不限定于此。
[0199] [实施方式2]
[0200](带切割片的芯片接合薄膜)
[0201] 对实施方式2的热固型芯片接合薄膜(以下也称为"芯片接合薄膜")以及带切割 片的芯片接合薄膜进行以下说明。实施方式2的芯片接合薄膜可列举出在以下说明的带切 割片的芯片接合薄膜中未贴合切割片的状态的芯片接合薄膜。因此,以下对带切割片的芯 片接合薄膜进行说明,关于芯片接合薄膜,在其中进行说明。
[0202] 如图4所示,带切割片的芯片接合薄膜210具备在切割片11上层叠有热固型芯片 接合薄膜203的构成。切割片11是在基材1上层叠粘合剂层2而构成的,芯片接合薄膜 203设置在该粘合剂层2上。芯片接合薄膜203具备用于贴附工件的工件贴附部分203a和 配置在工件贴附部分203a周边的周边部分203b。如图5所示,作为变形例,带切割片的芯 片接合薄膜212可以仅在工件贴附部分具备芯片接合薄膜203'。
[0203] 芯片接合薄膜203、203'在热固化后的导热系数为lW/m·Κ以上、优选为I. 2W/m·Κ 以上、更优选为I. 5W/m·K以上。由于热固化后的导热系数为lW/m·K以上,因此使用芯片 接合薄膜203、203'制造的半导体装置的散热性优异。需要说明的是,芯片接合薄膜203、 203'在热固化后的导热系数越高越优选,但例如为20W/m·K以下。
[0204] "热固化后的导热系数"是指以130°C加热1小时、接着以175°C加热5小时后的导 热系数。
[0205] 芯片接合薄膜203、203'包含导热性颗粒。
[0206] 导热性颗粒的导热系数优选为12W/m·K以上。对导热性颗粒的导热系数的上限 没有特别限定,例如为400W/m·K以下。
[0207] 需要说明的是,导热性颗粒的导热系数可以由利用X射线结构分析而得到的导热 性颗粒的晶体结构来推测。
[0208] 在导热性颗粒的粒度分布中,存在两个以上的峰。具体而言,在不足2μπι的粒径 范围存在峰Α、在2μπι以上的粒径范围存在峰Β。在芯片接合薄膜203、203'中,在形成峰 B的导热性颗粒之间填充有形成峰A的导热性颗粒。由此,能够使导热性颗粒大量填充化。
[0209] 在导热性颗粒的粒度分布中,由于峰A存在于不足2 μ m的粒径范围,因此能够大 量填充导热性颗粒。峰A优选存在于Ιμπι以下的粒径范围。
[0210] 峰A优选存在于0. 3μπι以上的粒径范围、更优选存在于0. 5μπι以上的粒径范围。 为0.3μπι以上时,可得到良好的凹凸追随性。
[0211] 在导热性颗粒的粒度分布中,由于峰B存在于2μm以上的粒径范围,因此能够大 量填充导热性颗粒。可得到良好的凹凸追随性。峰B优选存在于4μπι以上的粒径范围。
[0212] 峰B优选存在于20μm以下的粒径范围、更优选存在于12μm以下的粒径范围。 为20μm以下时,能够使芯片接合薄膜203、203'薄型化,能够通过薄型化将来自芯片热有 效地逸散至被粘物。
[0213] 在导热性颗粒的粒度分布中,可以存在除了峰A和峰B以外的峰。
[0214] 需要说明的是,导热性颗粒的粒度分布可以利用实施例中记载的方法来测定。
[0215] 峰B的粒径相对于峰A的粒径的比(峰B的粒径/峰A的粒径)为5以上、优选 为7以上。由于为5以上,因此能够使导热性颗粒大量填充化、可得到良好的凹凸追随性。 峰B的粒径相对于峰A的粒径的比为20以下、优选为18以下、更优选为15以下。由于为 20以下,因此可得到良好的耐湿回流焊性。
[0216] 需要说明的是,在导热性颗粒的粒度分布中,要想存在两个以上的峰,配混平均粒 径不同的两种以上的导热性颗粒即可。
[0217] 导热性颗粒的平均粒径优选为1μm以上、更优选为1. 5μm以上。由于为1μm以 上,因此可得到良好的凹凸追随性。另外,导热性颗粒的平均粒径优选为10μm以下、更优 选为8μm以下。由于为10μm以下,因此可得到良好的薄膜成型性。
[0218] 需要说明的是,导热性颗粒的平均粒径可以利用实施例中记载的方法来测定。
[0219] 导热性颗粒的比表面积优选为0. 5m2/g以上、更优选为0. 7m2/g以上。为0. 5m2/ g以上时,固化后的弹性模量变高、耐回流焊性优异。另外,导热性颗粒的比表面积优选为 8m2/g以下、更优选为6. 5m2/g以下。为8m2/g以下时,可得到良好的凹凸追随性。
[0220] 需要说明的是,导热性颗粒的比表面积可以利用实施例中记载的方法来测定。
[0221] 作为导热性颗粒的形状,没有特别限定,例如可以使用片状、针状、丝状、球状、鳞 片状的颗粒,优选球形度为〇. 9以上的颗粒、更优选为0. 95以上。由此,能够减小导热性颗 粒与树脂的接触面积、可提高120°C?130°C下的流动性。需要说明的是,球形度越接近1, 则表示越接近正球形。
[0222] 需要说明的是,导热性颗粒的球形度可以利用下述方法来测定。
[0223] 球形度的测定
[0224] 将芯片接合薄膜放入坩埚中,在大气气氛下以700°C进行2小时的强热而使其灰 化。利用SEM(电子扫描显微镜)对所得灰分拍摄照片,利用下式由所观察的颗粒的面积和 周长算出球形度。需要说明的是,使用图像处理装置(SysmexCorporation:FPIA-3000)对 100个颗粒测定球形度。
[0225] (球形度)={4 π X (面积)+ (周长)2}
[0226] 从容易获取导热性高、球形度高的颗粒的观点来看,作为导热性颗粒,优选为氧化 铝颗粒(导热系数:36W/m·Κ)、氧化锌颗粒(导热系数:54W/m·Κ)、氮化铝颗粒(导热系 数:150W/m·K)、氮化硅颗粒(导热系数:27W/m·K)、碳化硅颗粒(导热系数:200W/m·K)、 氧化镁颗粒(导热系数:59W/m·K)、氮化硼颗粒(导热系数:60W/m·K)等。尤其氧化铝颗 粒为高导热系数,从分散性、获取容易性的方面来看是优选的。另外,氮化硼颗粒具有更高 的导热系数,因此能够适宜地使用。
[0227] 导热性颗粒优选利用硅烷偶联剂进行了处理(前处理)。由此,导热性颗粒的分散 性变得良好,能够使导热性颗粒大量填充。
[0228] 适宜的硅烷偶联剂如实施方式1中的说明。
[0229] 作为利用硅烷偶联剂来处理导热性颗粒的方法,没有特别限定,可列举出:在溶剂 中将导热性颗粒与硅烷偶联剂进行混合的湿法、在气相中对导热性颗粒和硅烷偶联剂进行 处理的干法等。
[0230] 对硅烷偶联剂的处理量没有特别限定,优选的是,相对于导热性颗粒100重量份, 处理0. 05?5重量份的硅烷偶联剂。
[0231] 导热性颗粒的含量相对于芯片接合薄膜203、203'整体优选为75重量%以上、更 优选为80重量%以上、进一步优选为85重量%以上。为75重量%以上时,使用芯片接合 薄膜203、203'制造的半导体装置的散热性优异。另外,导热性颗粒的含量越多越优选,但 从制膜性的观点出发,例如为93重量%以下。
[0232] 芯片接合薄膜203、203'优选包含热固性树脂、热塑性树脂等树脂成分。
[0233] 作为热固性树脂,可列举出酚醛树脂、氨基树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、聚氨 酯树脂、硅树脂或者热固性聚酰亚胺树脂等。这些树脂可以单独使用或组合两种以上使用。 特别优选包含腐蚀半导体芯片的离子性杂质等较少的环氧树脂。另外,作为环氧树脂的固 化剂,优选为酚醛树脂。
[0234] 环氧树脂只要是作为芯片接合用途的粘接剂而通常使用的树脂就没有特别限定, 例如可以使用双酚A型、双酚F型、双酚S型、溴化双酚A型、氢化双酚A型、双酚AF型、联 苯型、萘型、芴型、苯酚酚醛清漆型、邻甲酚酚醛清漆型、三羟基苯基甲烷型、四(苯基羟基) 乙烧(Tetraphenylolethane)型等二官能环氧树脂、多官能环氧树脂;或者乙内酰脲型、三 缩水甘油基异氰脲酸酯型或缩水甘油胺型等环氧树脂。它们可以单独使用或组合两种以上 使用。在这些环氧树脂之中,特别优选为酚醛清漆型环氧树脂、联苯型环氧树脂、三羟基苯 基甲烷型树脂或四(苯基羟基)乙烷型环氧树脂。这是因为,这些环氧树脂富有与作为固 化剂的酚醛树脂的反应性,耐热性等优异。
[0235] 从可提高120°C?130°C下的流动性的方面出发,优选在室温下为液态的环氧树 脂。
[0236] 本说明书中,液态是指25°C下的粘度不足5000Pa*s。需要说明的是,粘度可以使 用ThermoFisherScientificΚ·Κ·制造的型号HAAKERotoVISCOl进行测定。
[0237] 从可提高120°C?130°C下的流动性的方面出发,环氧树脂的软化点优选为KKTC 以下。
[0238] 需要说明的是,环氧树脂的软化点可以通过JISK7234-1986中规定的环球法来测 定。
[0239] 进而,酚醛树脂作为环氧树脂的固化剂而发挥作用,例如可列举出苯酚酚醛清漆 树脂、苯酚芳烷基树脂、甲酚酚醛清漆树脂、叔丁基苯酚酚醛清漆树脂、壬基苯酚酚醛清漆 树脂等酚醛清漆型酚醛树脂;甲阶酚醛型酚醛树脂、聚对氧苯乙烯等聚氧苯乙烯等。它们可 以单独使用或组合两种以上使用。在这些酚醛树脂之中,特别优选苯酚酚醛清漆树脂、苯酚 芳烷基树脂。这是因为能够提高半导体装置的连接可靠性。
[0240] 从可提高120°C?130°C下的流动性的方面出发,酚醛树脂的软化点优选为KKTC 以下、更优选为80°C以下。
[0241] 需要说明的是,酚醛树脂的软化点可以通过JISK6910-2007中规定的环球法来测 定。
[0242] 关于环氧树脂与酚醛树脂的配混比率,例如,适宜的是,以酚醛树脂中的羟基相对 于环氧树脂成分中的环氧基1当量为〇. 5?2. 0当量的方式进行配混。更适合为0. 8? 1. 2当量。即,这是因为,两者的配混比率偏离前述范围时,不会进行充分的固化反应,环氧 树脂固化物的特性容易劣化。
[0243] 作为热塑性树脂,可列举出天然橡胶、丁基橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、乙 烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丁二烯树脂、聚碳 酸酯树脂、热塑性聚酰亚胺树脂、6-尼龙、6, 6-尼龙等聚酰胺树脂、苯氧基树脂、丙烯酸类 树脂、PET、PBT等饱和聚酯树脂、聚酰胺酰亚胺树脂或氟树脂等。这些热塑性树脂可以单独 使用或组合两种以上使用。在这些热塑性树脂之中,特别优选离子性杂质少、耐热性高、能 够确保半导体芯片的可靠性的丙烯酸类树脂。
[0244] 适宜的丙烯酸类树脂如实施方式1中的说明。
[0245] 树脂成分的含量相对于芯片接合薄膜203、203'整体优选为7重量%以上。树脂 成分的含量相对于芯片接合薄膜203、203'整体优选为25重量%以下、更优选为20重量% 以下、进一步优选为15重量%以下。
[0246] 作为树脂成分(热固性树脂与热塑性树脂的合计量)中的热固性树脂的配混比 率,只要是在规定条件下加热时芯片接合薄膜203、203'会发挥作为热固型的功能的程度, 就没有特别限定,从可提高120°C?130°C下的流动性的方面出发,优选为75?99重量% 的范围内、更优选为85?98重量%的范围内。
[0247] 作为树脂成分中的热塑性树脂的配混比率,从可提高120°C?130°C下的流动性 的方面出发,优选为1?25重量%的范围内、更优选为2?15重量%的范围内。
[0248] 芯片接合薄膜203、203'优选包含固化催化剂。由此,能够促进环氧树脂与酚醛树 脂等固化剂的热固化。作为固化催化剂,没有特别限定,例如可列举出四苯基硼四苯基鱗 (商品名:TPP-K)、四(对甲苯基硼)四苯基鱗(商品名:TPP-MK)、三苯基膦三苯基硼烷(商 品名:TPP-S)等磷-硼系固化催化剂(均为北兴化学工业株式会社制)。其中,从潜伏性优 异因而在室温下的保存稳定性良好的观点出发,优选为四(对甲苯基硼)四苯基鱗。
[0249] 固化催化剂的含量可以适当设定,相对于热固性树脂100重量份,优选为0. 1?3 重量份、更优选为〇. 5?2重量份。
[0250]在预先使芯片接合薄膜203、203'进行某种程度的交联的情况下,在制作时,预先 添加与聚合物的分子链末端的官能团等发生反应的多官能性化合物来作为交联剂即可。由 此,能够提高在高温下的粘接特性,实现耐热性的改善。
[0251]适合的交联剂如实施方式1中的说明。
[0252] 另外,芯片接合薄膜203、203'中,根据其用途可以适当配混除了导热性颗粒以外 的填料。填料的配混能够调节弹性模量等。填料的具体例如实施方式1中的说明。
[0253] 需要说明的是,芯片接合薄膜203、203'中,除了填料以外,还可以根据需要适当地 配混其它添加剂。其它添加剂的具体例如实施方式1中的说明。
[0254]对芯片接合薄膜203、203'的层叠结构没有特别限定,例如可列举出:仅由粘接剂 层单层形成的结构;在芯材料的单面或两面形成有粘接剂层的多层结构等。作为芯材料,可 列举出薄膜(例如聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚萘二甲酸乙二 醇酯薄膜、聚碳酸酯薄膜等)、用玻璃纤维、塑料制无纺纤维进行了强化的树脂基板、硅基板 或玻璃基板等。
[0255]对芯片接合薄膜203、203'的厚度(在层叠体的情况下为总厚度)没有特别限定, 优选为1μm以上、更优选为5μm以上、进一步优选为10μm以上。另外,芯片接合薄膜203、 203'的厚度优选为200μm以下、更优选为150μm以下、进一步优选为100μm以下、特别优 选为50μm以下。
[0256]相对于基材1、粘合剂层2、芯片接合薄膜203、203',出于防止其粘接时和剥离时 等产生静电、由此使半导体晶圆等带电而导致电路被破坏等目的,可以使前述带切割片的 芯片接合薄膜210、212具备抗静电功能。赋予抗静电功能可以通过如下的适当的方式来进 行:向基材1、粘合剂层2、芯片接合薄膜203、203'中添加抗静电剂、导电性物质的方法;向 基材1附设由电荷转移络合物、金属膜等制成的导电层等。这些方式中,优选不易产生有可 能使半导体晶圆变质的杂质离子的方式。作为出于赋予导电性、提高导电性等目的而配混 的导电性物质(导电填料),可列举出:银、铝、金、铜、镍、导电性合金等的球状、针状、片状 的金属粉、无定形碳黑、石墨等。
[0257] 前述带切割片的芯片接合薄膜210、212的芯片接合薄膜203、203'优选受到隔离 膜的保护(未图示)。隔离膜具有作为保护芯片接合薄膜203、203'直至供于实用的保护材 料的功能。另外,隔离膜进一步可以用作向粘合剂层2转印芯片接合薄膜203、203'时的支 撑基材。隔离膜在向带切割片的芯片接合薄膜210、212的芯片接合薄膜203、203'上贴合 工件时被剥离。作为隔离膜,也可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯、聚丙烯、利 用氟系剥离剂、长链烷基丙烯酸酯系剥离剂等剥离剂进行了表面涂布的塑料薄膜、纸等。
[0258] 带切割片的芯片接合薄膜210、212可以利用实施方式1中说明的方法等来制造。
[0259] 在实施方式2中,可以利用与实施方式1相同的方法来制造半导体装置。
[0260]〈〈第三本发明》
[0261] 此处开始对第三本发明进行说明。
[0262] 第三本发明要解决的课题
[0263] 在半导体装置中,高频设备(RF设备)的发热量尤其大,散热性重要。
[0264] 另一方面,有时对高频设备等半导体装置要求满足吸湿回流焊试验的Moisture SensitivityLevels(MSL,潮湿敏感度等级)1的可靠性。然而,以往的芯片接合薄膜对引 线框的密合性不高,有时在芯片接合薄膜与引线框之间产生剥离,对于可靠性还有改善的 余地。
[0265] 第三本发明是鉴于前述问题点而作出的,其目的在于,提供可得到散热性高、可靠 性优异的半导体装置的热固型芯片接合薄膜、使用了热固型芯片接合薄膜的带切割片的芯 片接合薄膜、以及半导体装置的制造方法。
[0266] 本申请发明人等为了解决前述以往的问题点而对热固型芯片接合薄膜进行了研 究。其结果发现,通过采用下述的技术方案,能够得到散热性高、可靠性优异的半导体装置, 从而完成了第三本发明。
[0267] 第三本发明涉及一种热固型芯片接合薄膜,其包含导热性颗粒,上述导热性颗粒 的含量相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上,使该热固型芯片接合薄膜固化 而得到的固化物的玻璃化转变温度以下的线膨胀系数为5ppm/K?50ppm/K,上述固化物的 超过玻璃化转变温度的温度下的线膨胀系数为150ppm/K以下。
[0268] 第三本发明中,通过配混较多导热性颗粒,将固化物的玻璃化转变温度以下的线 膨胀系数调整至5ppm/K?50ppm/K,并将固化物的超过玻璃化转变温度的温度下的线膨胀 系数调整至150ppm/K以下。在第三本发明的热固型芯片接合薄膜中,由于玻璃化转变温度 以下的线膨胀系数以及超过玻璃化转变温度的温度下的线膨胀系数接近于引线框的主成 分即铜的线膨胀系数16. 8ppm/K,因此在进行高温(例如260°C)加热的回流焊工序中能够 抑制由线膨胀的差异引起的应力的产生,可得到可靠性优异的半导体装置。
[0269] 第三本发明的热固型芯片接合薄膜优选的是,上述导热性颗粒的导热系数为12W/ m·K以上。
[0270] 第三本发明的热固型芯片接合薄膜优选的是,上述固化物的260°C下的储能模量 (E')为IGPa以下。
[0271] 第三本发明还涉及半导体装置的制造方法,其包括如下工序:准备上述热固型芯 片接合薄膜的工序;以及,夹着上述热固型芯片接合薄膜,将半导体芯片芯片接合到被粘物 上的工序。
[0272] 第三本发明还涉及带切割片的芯片接合薄膜,其在切割片上层叠有上述热固型芯 片接合薄膜,所述切割片在基材上层叠有粘合剂层。
[0273] 第三本发明还涉及半导体装置的制造方法,其包括如下工序:准备上述带切割片 的芯片接合薄膜的工序;将上述带切割片的芯片接合薄膜的上述热固型芯片接合薄膜与半 导体晶圆的背面进行贴合的工序;将上述半导体晶圆与上述热固型芯片接合薄膜一起进行 切割,形成芯片状的半导体芯片的工序;将上述半导体芯片与上述热固型芯片接合薄膜一 起从上述带切割片的芯片接合薄膜拾取的工序;以及,夹着上述热固型芯片接合薄膜,将上 述半导体芯片芯片接合到被粘物上的工序。
[0274] 以下,示出实施方式3来详细说明第三本发明,但第三本发明不限定于此。
[0275][实施方式3]
[0276](带切割片的芯片接合薄膜)
[0277] 对实施方式3的热固型芯片接合薄膜(以下也称为"芯片接合薄膜")以及带切割 片的芯片接合薄膜进行以下说明。实施方式3的芯片接合薄膜可列举出在以下说明的带切 割片的芯片接合薄膜中未贴合切割片的状态的芯片接合薄膜。因此,以下对带切割片的芯 片接合薄膜进行说明,关于芯片接合薄膜,在其中进行说明。
[0278] 如图6所示,带切割片的芯片接合薄膜310具备在切割片11上层叠有热固型芯片 接合薄膜303的构成。切割片11是在基材1上层叠粘合剂层2而构成的,芯片接合薄膜 303设置在该粘合剂层2上。芯片接合薄膜303具备用于贴附工件的工件贴附部分303a和 配置在工件贴附部分303a周边的周边部分303b。如图7所示,作为变形例,带切割片的芯 片接合薄膜312可以仅在工件贴附部分具备芯片接合薄膜303'。
[0279] 使芯片接合薄膜303、303'固化而得到的固化物的玻璃化转变温度以下的线膨胀 系数为5ppm/K以上。由于为5ppm/K以上,因此在回流焊工序中,能够抑制由芯片接合薄膜 303、303'的线膨胀与引线框等被粘物的线膨胀的差异引起的应力的产生,可得到可靠性优 异的半导体装置。固化物的玻璃化转变温度以下的线膨胀系数优选为10ppm/K以上。另一 方面,固化物的玻璃化转变温度以下的线膨胀系数为50ppm/K以下。由于为50ppm/K以下, 因此在回流焊工序中,能够抑制由芯片接合薄膜303、303'的线膨胀与引线框等被粘物的线 膨胀的差异引起的应力的产生,可得到可靠性优异的半导体装置。固化物的玻璃化转变温 度以下的线膨胀系数优选为40ppm/K以下。
[0280] 使芯片接合薄膜303、303'固化而得到的固化物的超过玻璃化转变温度的温度下 的线膨胀系数为150ppm/K以下。由于为150ppm/K以下,因此在回流焊工序中,能够抑制由 芯片接合薄膜303、303'的线膨胀与引线框等被粘物的线膨胀的差异引起的应力的产生,可 得到可靠性优异的半导体装置。固化物的超过玻璃化转变温度的温度下的线膨胀系数优选 为140ppm/K以下、更优选为120ppm/K以下。
[0281] 另一方面,对固化物的超过玻璃化转变温度的温度下的线膨胀系数的下限没有特 别限定,例如为5ppm/K以上。为5ppm/K以上时,在回流焊工序中,能够抑制由芯片接合薄 膜303、303'的线膨胀与引线框等被粘物的线膨胀的差异引起的应力的产生,可得到可靠性 优异的半导体装置。
[0282] "固化物"是指以130°C加热1小时、接着以175°C加热5小时而得到的固化物。需 要说明的是,线膨胀系数可以利用实施例中记载的方法来测定。
[0283] 固化物的线膨胀系数可以通过导热性颗粒的含量等来控制。例如,通过增加导热 性颗粒的含量,可以降低线膨胀系数。
[0284] 使芯片接合薄膜303、303'固化而得到的固化物的玻璃化转变温度优选为80°C以 上。为80°C以上时,能够抑制半导体装置的通常使用温度范围和热循环可靠性试验的温度 范围内的急剧的物性变化。另一方面,对固化物的玻璃化转变温度没有特别限定,例如为 200°C以下、优选为120°C以下。
[0285] 需要说明的是,固化物的玻璃化转变温度可以利用实施例中记载的方法来测定。
[0286] 固化物的玻璃化转变温度可以通过基于热固性树脂(例如环氧树脂、酚醛树脂) 的官能团的交联密度等来控制。例如通过使用分子中的官能团数量多的热固性树脂,能够 提高玻璃化转变温度。
[0287] 使芯片接合薄膜303、303'固化而得到的固化物的260°C下的储能模量(E')优选 为IGPa以下。为IGPa以下时,应力缓和性优异,能够缓和在热变化时半导体装置中产生 的内部应力,不易从被粘物产生剥离。固化物的260°C下的储能模量优选为IMPa以上。为 IMPa以上时,难以产生高温下的内聚失效、耐回流焊性优异。
[0288] 需要说明的是,固化物的储能模量可以利用实施例中记载的方法来测定。
[0289] 芯片接合薄膜303、303'的130°C下的熔融粘度优选为300Pa·s以下、更优选为 280Pa·s以下、进一步优选为250Pa·s以下。为300Pa·s以下时,在通常的芯片接合温度 (120°C?130°C)下的流动性高、能够追随印刷电路板等被粘物的凹凸、能够抑制空隙的产 生。另外,130°C下的熔融粘度优选为IOPa·s以上、更优选为20Pa·s以上、进一步优选为 50Pa·s以上。为IOPa·s以上时,能够维持薄膜的形状。
[0290] 需要说明的是,130°C下的熔融粘度是指作为测定条件而将剪切速率设为5秒4而 得到的值。
[0291] 芯片接合薄膜303、303'的130°C下的熔融粘度可以通过导热性颗粒的平均粒径、 环氧树脂的软化点、酚醛树脂的软化点等来控制。例如,通过将导热性颗粒的平均粒径设定 为较大、使环氧树脂的软化点降低、使酚醛树脂的软化点降低,能够降低130°C下的熔融粘 度。
[0292] 芯片接合薄膜303、303'在热固化后的导热系数优选为lW/m·K以上、更优选为 I. 2W/m·K以上、进一步优选为I. 5W/m·K以上。由于热固化后的导热系数为lW/m·K以 上,因此使用芯片接合薄膜303、303'制造的半导体装置的散热性优异。需要说明的是,芯 片接合薄膜303、303'在热固化后的导热系数越高越优选,例如为20W/m·K以下。
[0293] "热固化后的导热系数"是指以130°C加热1小时、接着以175°C加热5小时后的导 热系数。
[0294] 芯片接合薄膜303、303'包含导热性颗粒。
[0295] 导热性颗粒的导热系数优选为12W/m·K以上、更优选为20W/m·K以上。对导热 性颗粒的导热系数的上限没有特别限定,例如为400W/m·K以下、优选为50W/m·K以下。
[0296] 需要说明的是,导热性颗粒的导热系数可以由利用X射线结构分析而得到的导热 性颗粒的晶体结构来推测。
[0297] 导热性颗粒的平均粒径为3μm以上、优选为3. 5μm以上。由于为3μm以上,因此 可提高120°C?130°C下的流动性。另外,导热性颗粒的平均粒径为7μm以下、优选为6μm 以下。由于为7μm以下,因此可得到良好的薄膜成型性。
[0298] 需要说明的是,导热性颗粒的平均粒径可以利用实施例中记载的方法来测定。
[0299] 在导热性颗粒的粒度分布中,优选存在两个以上的峰。具体而言,优选的是,在 0. 2?0. 8μm的粒径范围存在第一峰、在3?15μm的粒径范围存在第二峰。由此,能够在 形成第二峰的导热性颗粒之间(间隙中)填充形成第一峰的导热性颗粒,因此能够大量填 充导热性颗粒。
[0300] 第一峰的粒径不足0. 2μm时,存在芯片接合薄膜303、303'的粘度变高、无法追随 被粘物的凹凸的倾向。第一峰的粒径超过〇. 8μm时,存在导热性颗粒的大量填充化变得困 难的倾向。
[0301] 另外,第二峰的粒径不足3μπι时,存在导热性颗粒的大量填充化变得困难的倾 向。另外,存在芯片接合薄膜303、303'的粘度变得过高、无法追随被粘物的凹凸的倾向。第 二峰的粒径超过15μm时,芯片接合薄膜303、303'的薄膜化变得困难。
[0302] 需要说明的是,在导热性颗粒的粒度分布中,要想存在两个以上的峰,配混平均粒 径不同的两种以上的导热性颗粒即可。
[0303] 作为导热性颗粒的形状,没有特别限定,例如可以使用片状、针状、丝状、球状、鳞 片状的颗粒,优选球形度为〇. 9以上的颗粒、更优选为0. 95以上。由此,能够减小导热性颗 粒与树脂的接触面积、能够提高120°C?130°C下的流动性。需要说明的是,球形度越接近 1,则表示越接近正球形。
[0304] 需要说明的是,导热性颗粒的球形度可以利用下述方法来测定。
[0305] 球形度的测定
[0306] 将芯片接合薄膜放入坩埚中,在大气气氛下以700°C进行2小时的强热而使其灰 化。利用SEM对所得灰分拍摄照片,利用下式由所观察的颗粒的面积和周长算出球形度。需 要说明的是,使用图像处理装置(SysmexCorporation:FPIA_3000)对100个颗粒测定球形 度。
[0307] (球形度)={4πX(面积)+ (周长)2}
[0308] 从容易获取导热性高、球形度高的颗粒的观点来看,作为导热性颗粒,优选为氧化 铝颗粒(导热系数:36W/m·Κ)、氧化锌颗粒(导热系数:54W/m·Κ)、氮化铝颗粒(导热系 数:150W/m·K)、氮化硅颗粒(导热系数:27W/m·K)、碳化硅颗粒(导热系数:200W/m·K)、 氧化镁颗粒(导热系数:59W/m·K)、氮化硼颗粒(导热系数:60W/m·K)等。尤其氧化铝颗 粒为高导热系数,从分散性、获取容易性的方面来看是优选的。另外,氮化硼颗粒具有更高 的导热系数,因此能够适宜地使用。
[0309] 导热性颗粒优选利用硅烷偶联剂进行了处理(前处理)。由此,导热性颗粒的分散 性变得良好、能够使导热性颗粒大量填充化。
[0310] 适宜的硅烷偶联剂如实施方式1中说明的那样。
[0311] 作为利用硅烷偶联剂来处理导热性颗粒的方法,没有特别限定,可列举出在溶剂 中将导热性颗粒与硅烷偶联剂进行混合的湿法、在气相中对导热性颗粒和硅烷偶联剂进行 处理的干法等。
[0312] 对硅烷偶联剂的处理量没有特别限定,优选的是,相对于导热性颗粒100重量份, 处理0. 05?5重量份的硅烷偶联剂。
[0313] 导热性颗粒的含量相对于芯片接合薄膜303、303'整体为75重量%以上、优选为 80重量%以上、更优选为85重量%以上。由于为75重量%以上,因此使用芯片接合薄膜 303、303'制造的半导体装置的散热性优异。能够容易地将固化物的玻璃化转变温度以下的 线膨胀系数调节为5ppm/K?30ppm/K,并且能够容易地将固化物的超过玻璃化转变温度的 温度下的线膨胀系数调节为100ppm/K以下。另外,导热性颗粒的含量越多越优选,但从制 膜性的观点出发,例如为93重量%以下。
[0314] 芯片接合薄膜303、303'优选包含热固性树脂、热塑性树脂等树脂成分。
[0315] 作为热固性树脂,可列举出酚醛树脂、氨基树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、聚氨 酯树脂、硅树脂或热固性聚酰亚胺树脂等。这些树脂可以单独使用或组合两种以上使用。特 别优选腐蚀半导体芯片的离子性杂质等的含量少的环氧树脂。另外,作为环氧树脂的固化 齐U,优选酚醛树脂。
[0316]环氧树脂只要是通常用作芯片接合用途的粘接剂的树脂就没有特别限定,例如可 以使用双酚A型、双酚F型、双酚S型、溴化双酚A型、氢化双酚A型、双酚AF型、联苯型、萘 型、芴型、苯酚酚醛清漆型、邻甲酚酚醛清漆型、三羟基苯基甲烷型、四(苯基羟基)乙烷型 等二官能环氧树脂、多官能环氧树脂;或者乙内酰脲型、三缩水甘油基异氰脲酸酯型或缩水 甘油胺型等环氧树脂。它们可以单独使用或组合两种以上使用。在这些环氧树脂之中,特 别优选酚醛清漆型环氧树脂、联苯型环氧树脂、三羟基苯基甲烷型树脂或四(苯基羟基)乙 烷型环氧树脂。这是因为,这些环氧树脂富有与作为固化剂的酚醛树脂的反应性,耐热性等 优异。
[0317] 另外,从在常温下柔软且对芯片接合薄膜303、303'赋予可挠性的方面出发,优选 双酚A环氧树脂。从高耐热性且耐化学试剂性优异、在室温下柔软且对芯片接合薄膜303、 303'赋予可挠性的方面出发,优选双酚F型环氧树脂。
[0318] 从可提高120°C?130°C下的流动性的方面出发,优选在室温下为液态的环氧树 脂。
[0319]在本说明书中,液态是指25°C下的粘度不足5000Pa*s。需要说明的是,粘度可以 使用ThermoFisherScientificΚ·Κ·制造的型号HAAKERotoVISCOl进行测定。
[0320] 从可提高120°C?130°C下的流动性的方面出发,环氧树脂的软化点优选为KKTC 以下、更优选为80°C以下。进一步优选为70°C以下。
[0321] 需要说明的是,环氧树脂的软化点可以通过JISK7234-1986中规定的环球法来测 定。
[0322] 芯片接合薄膜303、303'含有在室温下为液态的环氧树脂时,优选还含有软化点为 40°C?KKTC的环氧树脂。由此,可得到抑制在室温下的粘合性且操作性良好的芯片接合薄 膜 303、303'。
[0323] 芯片接合薄膜303、303'含有在室温下为液态的环氧树脂和软化点为40°C? KKTC的环氧树脂时,室温下为液态的环氧树脂的含量在环氧树脂100重量%中优选为10 重量%以上、更优选为20重量%以上。另外,室温下为液态的环氧树脂的含量在环氧树脂 100重量%中优选为80重量%以下、更优选为70重量%以下。
[0324]进而,酚醛树脂作为环氧树脂的固化剂而起作用,例如可列举出苯酚酚醛清漆树 月旨、苯酚芳烷基树脂、甲酚酚醛清漆树脂、叔丁基苯酚酚醛清漆树脂、壬基苯酚酚醛清漆树 脂等酚醛清漆型酚醛树脂;甲阶酚醛型酚醛树脂、聚对氧苯乙烯等聚氧苯乙烯等。它们可以 单独使用或组合两种以上使用。在这些酚醛树脂之中,特别优选苯酚酚醛清漆树脂、苯酚芳 烷基树脂。这是因为能够提高半导体装置的连接可靠性。
[0325] 从可提高120°C?130°C下的流动性的方面出发,酚醛树脂的软化点优选为KKTC 以下、更优选为80°C以下。
[0326] 需要说明的是,酚醛树脂的软化点可以通过JISK6910-2007中规定的环球法来测 定。
[0327] 关于环氧树脂与酚醛树脂的配混比率,例如,适宜的是,以酚醛树脂中的羟基相对 于环氧树脂成分中的环氧基1当量为〇. 5?2. 0当量的方式进行配混。更适合为0. 8? 1. 2当量。即,这是因为,两者的配混比率偏离前述范围时,不会进行充分的固化反应,环氧 树脂固化物的特性容易劣化。
[0328] 作为热塑性树脂,可列举出天然橡胶、丁基橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、乙 烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丁二烯树脂、聚碳 酸酯树脂、热塑性聚酰亚胺树脂、6-尼龙、6, 6-尼龙等聚酰胺树脂、苯氧基树脂、丙烯酸类 树脂、PET、PBT等饱和聚酯树脂、聚酰胺酰亚胺树脂或氟树脂等。这些热塑性树脂可以单独 使用或组合两种以上使用。这些热塑性树脂之中,特别优选离子性杂质少、耐热性高、能够 确保半导体芯片的可靠性的丙烯酸类树脂。
[0329] 适宜的丙烯酸类树脂如实施方式1中的说明。
[0330] 树脂成分的含量相对于芯片接合薄膜303、303'整体优选为7重量%以上。树脂 成分的含量相对于芯片接合薄膜303、303'整体优选为25重量%以下、更优选为20重量% 以下、进一步优选为15重量%以下。
[0331] 作为树脂成分(热固性树脂与热塑性树脂的合计量)中的热固性树脂的配混比 率,只要是在规定条件下加热时芯片接合薄膜303、303'会发挥作为热固型的功能的程度, 就没有特别限定,从可提高120°C?130°C下的流动性的方面出发,优选为75?99重量% 的范围内、更优选为85?98重量%的范围内。
[0332] 作为树脂成分中的热塑性树脂的配混比率,从可提高120°C?130°C下的流动性 的方面出发,优选为1?25重量%的范围内、更优选为2?15重量%的范围内。
[0333] 芯片接合薄膜303、303'优选包含固化促进催化剂。由此,能够促进环氧树脂与酚 醛树脂等固化剂的热固化。作为固化催化剂,没有特别限定,例如,作为磷-硼系固化催化 齐IJ,可列举出四苯基硼四苯基鱗(商品名:TPP-K)、四(对甲苯基硼)四苯基鱗(商品名: TPP-MK)、三苯基膦三苯基硼烷(商品名:TPP-S)等(均为北兴化学工业株式会社制)。作 为咪唑系固化促进剂(咪唑系固化促进催化剂),可列举出2-甲基咪唑(商品名:2MZ)、 2--I^一烷基咪唑(商品名:Cll-Z)、2-十七烷基咪唑(商品名:C17Z)、1,2-二甲基咪唑 (商品名:1. 2DMZ)、2_乙基-4-甲基咪唑(商品名:2E4MZ)、2_苯基咪唑(商品名:2PZ)、 2-苯基-4-甲基咪唑(商品名:2P4MZ)、1-苄基-2-甲基咪唑(商品名:1B2MZ)、1-苄 基-2-苯基咪唑(商品名:1B2PZ)、1-氰基乙基-2-甲基咪唑(商品名:2MZ-CN)、1-氰基乙 基-2-i烷基咪唑(商品名:C11Z-CN)、1-氰基乙基-2-苯基咪唑鎗偏苯三酸盐(商品 名:2?20呢-?1)、2,4-二氨基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基均三嗪(商品名:21^-八)、 2,4-二氨基-6-[2'-^^一烷基咪唑基_(1')]_乙基均三嗪(商品名:C11Z-A)、2,4-二 氨基-6-[2' -乙基-4' -甲基咪唑基-(Γ)]-乙基均三嗪(商品名:2E4MZ-A)、2,4-二 氨基-6-[2' -甲基咪唑基-(Γ)]-乙基均三嗪异氰脲酸加成物(商品名:2MA-0K)、2-苯 基-4, 5-二羟基甲基咪唑(商品名:2PHZ-PW)、2_苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑(商品 名:2P4MHZ-PW)等(均为四国化成工业株式会社制)。其中,从反应性高、固化反应在短时 间内推进的观点出发,优选为2-苯基-4, 5-二羟基甲基咪唑。
[0334] 固化催化剂的含量可以适当设定,相对于热固性树脂100重量份,优选为0. 1?3 重量份、更优选为〇. 5?2重量份。
[0335] 在预先使芯片接合薄膜303、303'进行某种程度的交联的情况下,在制作时,预先 添加与聚合物的分子链末端的官能团等发生反应的多官能性化合物来作为交联剂即可。由 此,能够提高在高温下的粘接特性,实现耐热性的改善。
[0336] 适宜的交联剂如实施方式1中的说明。
[0337] 另外,在芯片接合薄膜303、303'中,根据其用途可以适当配混除了导热性颗粒以 外的填料。填料的配混能够调节弹性模量等。填料的具体例如实施方式1中的说明。
[0338] 需要说明的是,在芯片接合薄膜303、303'中,除了填料以外,还可以根据需要适当 地配混其它添加剂。其它添加剂的具体例如实施方式1中的说明。
[0339] 对芯片接合薄膜303、303'的层叠结构没有特别限定,例如可列举出:仅由粘接剂 层单层形成的结构;在芯材料的单面或两面形成有粘接剂层的多层结构等。作为芯材料,可 列举出薄膜(例如,聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚萘二甲酸乙 二醇酯薄膜、聚碳酸酯薄膜等)、用玻璃纤维、塑料制无纺纤维进行了强化的树脂基板、硅基 板或玻璃基板等。
[0340] 对芯片接合薄膜303、303'的厚度(在层叠体的情况下为总厚度)没有特别限定, 优选为1μm以上、更优选为5μm以上、进一步优选为10μm以上。另外,芯片接合薄膜303、 303'的厚度优选为200μm以下、更优选为150μm以下、进一步优选为100μm以下、特别优 选为50μm以下。
[0341] 相对于基材1、粘合剂层2、芯片接合薄膜303、303',为了防止其粘接时和剥离时 等产生静电、由此使半导体晶圆等带电而导致电路被破坏等,可以使前述带切割片的芯片 接合薄膜310、312具备抗静电功能。赋予抗静电功能可以通过如下的适当的方式来进行: 向基材1、粘合剂层2、芯片接合薄膜303、303'中添加抗静电剂、导电性物质的方法;向基材 1附设由电荷转移络合物、金属膜等制成的导电层等。这些方式中,优选不易产生有可能使 半导体晶圆变质的杂质离子的方式。作为出于赋予导电性、提高导电性等目的而配混的导 电性物质(导电填料),可列举出银、铝、金、铜、镍、导电性合金等的球状、针状、片状的金属 粉、无定形碳黑、石墨等。
[0342] 前述带切割片的芯片接合薄膜310、312的芯片接合薄膜303、303'优选受到隔离 膜的保护(未图示)。隔离膜具有作为保护芯片接合薄膜303、303'直至供于实用的保护材 料的功能。另外,隔离膜进一步可以用作向粘合剂层2转印芯片接合薄膜303、303'时的支 撑基材。隔离膜在向带切割片的芯片接合薄膜310、312的芯片接合薄膜303、303'上贴合 工件时被剥离。作为隔离膜,也可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯、聚丙烯、利 用氟系剥离剂、长链烷基丙烯酸酯系剥离剂等剥离剂进行了表面涂布的塑料薄膜、纸等。
[0343] 带切割片的芯片接合薄膜310、312可以利用实施方式1中说明的方法等来制造。
[0344] 实施方式3中,可以利用与实施方式1相同的方法来制造半导体装置。
[0345]〈〈第四本发明》
[0346] 此处开始对第四本发明进行说明。
[0347] 第四本发明要解决的课题
[0348] 为了使芯片接合薄膜为高导热性,需要大量填充地配混高导热性的导热性颗粒。 然而,在芯片接合薄膜中大量填充导热性颗粒的状态下,芯片接合薄膜的表面凹凸变大。因 此,存在如下问题:从层叠在切割片上的状态进行剥离时的剥离力局部地变大或变小,不稳 定。
[0349] 第四本发明是鉴于前述问题点而进行的,其目的在于,提供大量填充地配混导热 性颗粒并且能够降低表面的凹凸、使从层叠在切割片上的状态进行剥离时的剥离力稳定的 热固型芯片接合薄膜、以及具有该热固型芯片接合薄膜的带切割片的芯片接合薄膜。
[0350] 另外,提供该热固型芯片接合薄膜的制造方法、以及使用了该带切割片的芯片接 合薄膜的半导体装置的制造方法。
[0351] 本申请发明人等为了解决前述以往的问题点而对热固型芯片接合薄膜进行了研 究。其结果发现,通过采用下述的技术方案,能够使从层叠在切割片上的状态进行剥离时的 剥离力稳定,从而完成了第四本发明。
[0352]S卩,第四本发明的热固型芯片接合薄膜的特征在于,
[0353] 其含有相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上的导热系数为12W/m·K 以上的导热性颗粒,
[0354] 一个面的表面粗糙度Ra为200nm以下。
[0355] 根据前述技术方案,由于含有相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上 的导热系数为12W/m·K以上的导热性颗粒,因此具有高导热性。
[0356] 另外,由于一个面的表面粗糙度Ra为200nm以下,因此,将该面作为贴合面而贴合 在切割片上时,能够使从该切割片上剥离时的剥离力稳定。其结果,剥离力局部地变小,能 够抑制产生翘起等,例如能够防止切割时水侵入到切割片与热固型芯片接合薄膜之间。
[0357] 前述技术方案中,优选的是,80°C下的熔融粘度为IOOOOPa·s以下。
[0358] 80°C下的熔融粘度为IOOOOPa *s以下时,能够在切割片的可耐受温度(例如90°C 以下)的范围内贴合于切割片。
[0359]另外,第四本发明的带切割片的芯片接合薄膜的特征在于,前述热固型芯片接合 薄膜与切割片是以表面粗糙度Ra为前述的一个面作为贴合面而层叠的。
[0360] 根据前述技术方案,由于热固型芯片接合薄膜与切割片是以前述一个面作为贴合 面而层叠的,因此能够使从前述切割片上剥离前述热固型芯片接合薄膜时的剥离力稳定。
[0361] 另外,第四本发明的热固型芯片接合薄膜的制造方法的特征在于,
[0362] 其为制造前述所述的热固型芯片接合薄膜的方法,包括如下工序:
[0363] 将用于形成热固型芯片接合薄膜的粘接剂组合物溶液涂覆在第一隔离膜上形成 涂覆膜的工序;以及
[0364] 在前述涂覆膜上重叠第二隔离膜,在温度40°C?KKTC且压力0. IPa?I. OPa的 条件下,在速度1?20m/分钟的范围内,用前述第一隔离膜与前述第二隔离膜夹持前述涂 覆膜并保持,形成热固型芯片接合薄膜的工序。
[0365] 根据前述技术方案,在温度40°C?KKTC且压力0. IPa?LOPa的条件下,在速度 1?20m/分钟的范围内,用前述第一隔离膜与前述第二隔离膜夹持前述涂覆膜并保持,形 成热固型芯片接合薄膜。因此,前述涂覆膜在第一隔离膜与第二隔离膜之间进行平坦化。其 结果,即使含有相对于热固型芯片接合薄膜整体多至75重量%以上的导热系数为12W/m ·Κ 以上的导热性颗粒,也能够制造表面的凹凸少、至少一个面具有表面粗糙度Ra为200nm以 下的面的热固型芯片接合薄膜。
[0366] 另外,第四本发明的半导体装置的制造方法的特征在于,其包括如下工序:
[0367] 准备前述所述的带切割片的芯片接合薄膜的工序;
[0368] 将前述带切割片的芯片接合薄膜的热固型芯片接合薄膜与半导体晶圆的背面进 行贴合的贴合工序;
[0369] 将前述半导体晶圆与前述热固型芯片接合薄膜一起进行切割,形成芯片状的半导 体芯片的切割工序;
[0370] 将前述半导体芯片与前述热固型芯片接合薄膜一起从前述带切割片的芯片接合 薄膜拾取的拾取工序;以及
[0371] 夹着前述热固型芯片接合薄膜,将前述半导体芯片芯片接合到被粘物上的芯片接 合工序。
[0372] 前述带切割片的芯片接合薄膜是将热固型芯片接合薄膜与切割片以前述一个面 作为贴合面而层叠的,因此,能够使从前述切割片上剥离前述热固型芯片接合薄膜时的剥 离力稳定。因此,能够稳定地进行前述拾取工序。
[0373] 以下,示出实施方式4来详细说明第四本发明,但第四本发明不限定于此。
[0374][实施方式4]
[0375](带切割片的芯片接合薄膜)
[0376] 对实施方式4的热固型芯片接合薄膜(以下,也称为"芯片接合薄膜")以及带切 割片的芯片接合薄膜,进行以下说明。实施方式4的芯片接合薄膜可列举出在以下说明的 带切割片的芯片接合薄膜中未贴合切割片的状态的芯片接合薄膜。因此,以下对带切割片 的芯片接合薄膜进行说明,关于芯片接合薄膜,在其中进行说明。
[0377] 如图8所示,带切割片的芯片接合薄膜410具备在切割片11上层叠有芯片接合薄 膜403的构成。切割片11是在基材1上层叠粘合剂层2而构成的,芯片接合薄膜403设置 在该粘合剂层2上。芯片接合薄膜403具备用于贴附工件的工件贴附部分403a和配置在 工件贴附部分403a的周边的周边部分403b。如图9所示,作为变形例,带切割片的芯片接 合薄膜412也可以仅在工件贴附部分具备芯片接合薄膜403'。
[0378] 芯片接合薄膜403、403'含有相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上的 导热系数为12W/m·K以上的导热性颗粒、优选含有80重量%以上、更优选含有85重量% 以上。另外,前述导热性颗粒的含量越多越优选,但从制膜性的观点出发,例如为93重量% 以下。含有相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上的导热系数为12W/m·Κ以上 的导热性颗粒时,使用该热固型芯片接合薄膜制造的半导体装置的散热性优异。需要说明 的是,导热性颗粒的导热系数可以由利用X射线结构分析而得到的导热性颗粒的晶体结构 来推测。
[0379] 芯片接合薄膜403、403'在热固化后的导热系数优选为lW/m·K以上、更优选为 I. 2W/m·K以上、进一步优选为I. 5W/m·K以上。热固化后的导热系数为lW/m·K以上时, 使用芯片接合薄膜403、403'制造的半导体装置的散热性更优异。需要说明的是,芯片接合 薄膜403、403'在热固化后的导热系数越高越优选,但例如为20W/m·K以下。
[0380]"热固化后的导热系数"是指以130°C加热1小时、接着以175°C加热5小时后的导 热系数。
[0381] 芯片接合薄膜403、403'的一个面的表面粗糙度Ra为200nm以下。具体而言,芯 片接合薄膜403、403'处于未与切割片11层叠的形态时,至少一个面的表面粗糙度Ra为 200nm以下。此时,将表面粗糙度Ra为200nm以下的面作为贴合面而贴合在切割片上时,能 够使从该切割片上剥离时的剥离力稳定。
[0382] 另外,芯片接合薄膜403、403'处于与切割片11进行层叠的形态时,与切割片的贴 合面的表面粗糙度Ra为200nm以下。此时,芯片接合薄膜403、403'与切割片11以表面粗 糙度Ra为200nm以下的面作为贴合面来进行层叠,因此,能够使从切割片11上剥离芯片接 合薄膜403、403'时的剥离力稳定。前述表面粗糙度Ra优选为150nm以下。另外,前述表 面粗糙度Ra越小越优选,但例如可以设为IOnm以上。
[0383] 另外,芯片接合薄膜403、403'的80°C下的熔融粘度优选为10000Pa,s以下、更优 选为SOOOPa·s以下、进一步优选为5000Pa·s以下。由于切割片11通常的可耐受温度为 90°C以下左右,因此在切割片11上贴合芯片接合薄膜403、403'时,需要在切割片11的可耐 受温度条件下进行贴合。因而,芯片接合薄膜403、403'的80°C下的熔融粘度为IOOOOPa*s 以下时,能够在切割片11的可耐受温度(例如90°C以下)的范围内贴合于切割片。另外, 芯片接合薄膜403、403'的80°C下的熔融粘度优选为小,但从维持薄膜的形状的观点出发, 例如可以设为IOOPa *s以上。需要说明的是,80°C下的熔融粘度是作为测定条件而将剪切 速率设为5秒4而得到的值。
[0384] 另外,芯片接合薄膜403、403'的130°C下的熔融粘度优选为IOPa·s?300Pa·s 的范围内、更优选为20Pa·s?280Pa·s的范围内、进一步优选为50Pa·s?250Pa·s的 范围内。130°C下的熔融粘度在IOPa·s?300Pa·s的范围内时,维持薄膜的形状且粘度 较低。因此,能够充分地追随印刷电路板等被粘物的凹凸、能够抑制空隙的产生。
[0385] 需要说明的是,130°C下的熔融粘度是作为测定条件而将剪切速率设为5秒4而得 至IJ的值。
[0386]前述导热性颗粒优选为选自由氧化铝颗粒(导热系数:36W/m·K)、氧化锌颗粒 (导热系数:54W/m·Κ)、氮化铝颗粒(导热系数:150W/m·Κ)、氮化硅颗粒(导热系数:27W/ m·K)、碳化硅颗粒(导热系数:200W/m·K)、氧化镁颗粒(导热系数:59W/m·K)、以及氮化 硼颗粒(导热系数:60W/m·Κ)组成的组中的至少1种颗粒。尤其氧化铝为高导热系数,从 分散性、获取容易性的方面来看是优选的。另外,氮化硼由于具有更高的导热系数,因此可 适宜地使用。
[0387] 导热性颗粒优选利用硅烷偶联剂进行了处理(前处理)。由此,导热性颗粒的分散 性变得良好、能够使导热性颗粒大量填充化,且能够防止由凝聚导致的导热系数的降低。另 夕卜,由于凝聚受到抑制,因此能够降低表面粗糙度。
[0388] 适合的硅烷偶联剂如实施方式1中的说明。
[0389] 作为利用硅烷偶联剂来处理导热性颗粒的方法,没有特别限定,可列举出在溶剂 中将导热性颗粒和硅烷偶联剂进行混合的湿法、在气相中对导热性颗粒和硅烷偶联剂进行 处理的干法等。
[0390] 对硅烷偶联剂的处理量没有特别限定,优选的是,相对于导热性颗粒100重量份, 处理0. 05?5重量份的硅烷偶联剂。
[0391] 作为前述导热性颗粒的形状,没有特别限定,例如可以使用片状、针状、丝状、球 状、鳞片状的颗粒,从提高分散性、填充率的方面来看,优选为球状的颗粒。
[0392] 前述导热性颗粒的平均粒径优选为1μm以上且10μm以下、更优选为1. 5μm以 上且8μm以下。这是因为,通过使前述导热性颗粒的平均粒径为1μm以上,能够确保热固 型芯片接合薄膜对被粘物、半导体晶圆的润湿性,发挥良好的粘接性,通过为10μm以下, 能够使通过添加导热性颗粒而导热性提高的效果更加良好。另外,通过前述范围的平均粒 径,能够减薄热固型芯片接合薄膜的厚度,进而能够使半导体芯片高层叠化,并且能够防止 导热性颗粒从热固型芯片接合薄膜突出而导致芯片裂纹的产生。需要说明的是,导热性颗 粒的平均粒径是利用光度式的粒度分布计(H0RIBA,LTD.制、装置名;LA-910)求出的值。
[0393] 另外,作为前述导热性颗粒,可以使用平均粒径不同的两种以上导热性颗粒。这是 因为,通过使用平均粒径不同的两种以上导热性颗粒,能够容易地提高填充率。
[0394] 对芯片接合薄膜403、403'的层叠结构没有特别限定,例如可列举出:仅由粘接剂 层单层形成的结构;在芯材料的单面或两面形成有粘接剂层的多层结构等。作为前述芯材 料,可列举出薄膜(例如聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚萘二甲 酸乙二醇酯薄膜、聚碳酸酯薄膜等)、用玻璃纤维、塑料制无纺纤维进行了强化的树脂基板、 硅基板或玻璃基板等。
[0395] 芯片接合薄膜403、403'优选包含热塑性树脂、热固性树脂等树脂成分。
[0396] 作为前述热固性树脂,可列举出酚醛树脂、氨基树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、 聚氨酯树脂、硅树脂或者热固性聚酰亚胺树脂等。这些树脂可以单独使用或组合两种以上 使用。特别优选腐蚀半导体芯片的离子性杂质等的含量少的环氧树脂。另外,作为环氧树 脂的固化剂,优选为酚醛树脂。
[0397] 前述环氧树脂只要是作为粘接剂组合物而通常使用的树脂就没有特别限定,例如 可以使用双酚A型、双酚F型、双酚S型、溴化双酚A型、氢化双酚A型、双酚AF型、联苯型、 萘型、芴型、苯酚酚醛清漆型、邻甲酚酚醛清漆型、三羟基苯基甲烷型、四(苯基羟基)乙烷 型等二官能环氧树脂、多官能环氧树脂;或者乙内酰脲型、三缩水甘油基异氰脲酸酯型或缩 水甘油胺型等环氧树脂。它们可以单独使用或组合两种以上使用。在这些环氧树脂之中, 特别优选酚醛清漆型环氧树脂、联苯型环氧树脂、三羟基苯基甲烷型树脂或四(苯基羟基) 乙烷型环氧树脂。这些环氧树脂富有与作为固化剂的酚醛树脂的反应性,耐热性等优异。
[0398] 另外,前述环氧树脂可以将在常温下呈固态的树脂与在常温下呈液态的树脂这两 种组合使用。通过对在常温下呈固态的环氧树脂添加在常温下呈液态的环氧树脂,能够改 善形成薄膜时的脆弱性、能够提高操作性。
[0399] 其中,从能够降低热固型芯片接合薄膜的80°C下的熔融粘度的观点出发,在前述 环氧树脂之中,优选软化点为80°C以下的树脂。
[0400] 需要说明的是,环氧树脂的软化点可以通过JISK7234-1986中规定的环球法来测 定。
[0401] 进而,前述酚醛树脂作为前述环氧树脂的固化剂而起作用,例如可列举出苯酚酚 醛清漆树脂、苯酚芳烷基树脂、甲酚酚醛清漆树脂、叔丁基苯酚酚醛清漆树脂、壬基苯酚酚 醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂;甲阶酚醛型酚醛树脂、聚对氧苯乙烯等聚氧苯乙烯等。 它们可以单独使用或组合两种以上使用。在这些酚醛树脂之中,特别优选为苯酚酚醛清漆 树脂、苯酚芳烷基树脂。这是因为能够提高半导体装置的连接可靠性。
[0402] 其中,从能够降低热固型芯片接合薄膜的80°C下的熔融粘度的观点出发,在前述 酚醛树脂之中,优选软化点为80°C以下的树脂。
[0403] 需要说明的是,酚醛树脂的软化点可以通过JISK6910-2007中规定的环球法来测 定。
[0404] 关于前述环氧树脂与酚醛树脂的配混比率,例如,适合的是,以酚醛树脂中的羟基 相对于前述环氧树脂成分中的环氧基1当量为〇. 5?2. 0当量的方式进行配混。更适宜为 0. 8?1. 2当量。即,这是因为,两者的配混比率偏离前述范围时,不会进行充分的固化反 应,环氧树脂固化物的特性容易劣化。
[0405] 作为前述热塑性树脂,可列举出天然橡胶、丁基橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁二烯橡 胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丁二烯树 月旨、聚碳酸酯树脂、热塑性聚酰亚胺树脂、6-尼龙、6, 6-尼龙等聚酰胺树脂、苯氧基树脂、丙 烯酸类树脂、PET、PBT等饱和聚酯树脂、聚酰胺酰亚胺树脂或氟树脂等。这些热塑性树脂可 以单独使用或组合两种以上使用。在这些热塑性树脂之中,特别优选离子性杂质少、耐热性 高、能够确保半导体芯片的可靠性的丙烯酸类树脂。
[0406] 适宜的丙烯酸类树脂如实施方式1中的说明。
[0407] 树脂成分的含量相对于芯片接合薄膜403、403'整体优选为7重量%以上。树脂 成分的含量相对于芯片接合薄膜403、403'整体优选为25重量%以下、更优选为20重量% 以下、进一步优选为15重量%以下。
[0408] 作为树脂成分(热固性树脂与热塑性树脂的合计量)中的热固性树脂的配混比 率,只要是在规定条件下加热时芯片接合薄膜403、403'会发挥作为热固型的功能的程度, 就没有特别限定,为了降低80°C下的熔融粘度,优选为75?99重量%的范围内、更优选为 85?98重量%的范围内。
[0409] 另外,作为树脂成分中的热塑性树脂的配混比率,为了降低80°C下的熔融粘度,优 选为1?25重量%的范围内、更优选为2?15重量%的范围内。
[0410] 芯片接合薄膜403、403'优选包含固化催化剂。由此,能够促进环氧树脂与酚醛树 脂等固化剂的热固化。作为固化催化剂,没有特别限定,例如可列举出四苯基硼四苯基鱗 (商品名:TPP-K)、四(对甲苯基硼)四苯基鱗(商品名:TPP-MK)、三苯基膦三苯基硼烷(商 品名:TPP-S)等磷-硼系固化催化剂(均为北兴化学工业株式会社制)。其中,从潜伏性优 异因而在室温下的保存稳定性良好的方面出发,优选为四(对甲苯基硼)四苯基鱗。
[0411] 固化催化剂的含量可以适当设定,相对于热固性树脂100重量份,优选为0. 1?3 重量份、更优选为〇. 5?2重量份。
[0412] 在预先使芯片接合薄膜403、403'进行某种程度的交联的情况下,在制作时,预先 添加与聚合物的分子链末端的官能团等发生反应的多官能性化合物来作为交联剂即可。由 此,能够提高在高温下的粘接特性、实现耐热性的改善。
[0413] 适宜的交联剂如实施方式1中的说明。
[0414] 另外,在芯片接合薄膜403、403'中,根据其用途可以适当配混除了前述导热性颗 粒以外的填料。前述填料的配混能够调节弹性模量等。填料的具体例如实施方式1中的说 明。
[0415] 需要说明的是,在芯片接合薄膜403、403'中,除了前述填料以外,还可以根据需要 适当地配混其它添加剂。其它添加剂的具体例如实施方式1中的说明。
[0416] 对芯片接合薄膜403、403'的厚度(在层叠体的情况下为总厚度)没有特别限 定,从防止芯片切断面的缺损、基于粘接层的固定保持的兼顾性的观点出发,优选为1? 200μm、更优选为3?100μm、进一步优选为5?80μm。
[0417] 相对于基材1、粘合剂层、芯片接合薄膜,出于防止其粘接时和剥离时等产生静电、 由此使半导体晶圆等带电而导致电路被破坏等目的,可以使前述带切割片的芯片接合薄膜 410、412具备抗静电功能。赋予抗静电功能可以通过如下的适当的方式来进行:向基材1、 粘合剂层2、芯片接合薄膜403、403'中添加抗静电剂、导电性物质的方法;向基材1附设由 电荷转移络合物、金属膜等制成的导电层等。这些方式中,优选难以产生有可能使半导体晶 圆变质的杂质离子的方式。作为出于赋予导电性、提高导电性等目的而配混的导电性物质 (导电填料),可列举出银、铝、金、铜、镍、导电性合金等的球状、针状、片状的金属粉、无定 形碳黑、石墨等。
[0418] 前述带切割片的芯片接合薄膜410、412的芯片接合薄膜403、403'优选受到隔离 膜的保护(未图示)。隔离膜具有作为保护芯片接合薄膜403、403'直至供于实用的保护材 料的功能。另外,隔离膜进一步可以用作向粘合剂层2转印芯片接合薄膜403、403'时的支 撑基材。隔离膜在向带切割片的芯片接合薄膜410、412的芯片接合薄膜403、403'上贴合 工件时被剥离。作为隔离膜,也可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯、聚丙烯、利 用氟系剥离剂、长链烷基丙烯酸酯系剥离剂等剥离剂进行了表面涂覆的塑料薄膜、纸等。
[0419](芯片接合薄膜的制造方法)
[0420] 芯片接合薄膜403、403'例如可如下操作来制造。
[0421] 首先,制作用于形成芯片接合薄膜403、403'的粘接剂组合物溶液。前述粘接剂组 合物溶液是将作为芯片接合薄膜403、403'的形成材料的粘接剂组合物溶解或分散在溶剂 中而制作的(以下,溶液也包括分散液)。前述粘接剂组合物如上所述,是将导热性颗粒与 根据需要的热固性树脂、热塑性树脂、以及其它各种添加剂等配混而成的。
[0422] 接着,将前述粘接剂组合物溶液以成为规定厚度的方式涂布在第一隔离膜(未图 示)上,形成涂覆膜。作为涂布方法没有特别限定,例如可列举出辊涂覆、丝网印刷涂覆、凹 版涂覆等。
[0423] 接着,在前述涂布膜上重叠第二隔离膜(未图示),在温度40°C?KKTC且压力 0.OlMPa?I.OPa的条件下,在速度Im/分钟?20m/分钟的范围内,用前述第一隔离膜与前 述第二隔离膜夹持前述涂覆膜并保持,形成芯片接合薄膜403、403'。前述温度更优选为温 度45°C?95°C、进一步优选为温度50°C?90°C。另外,前述压力更优选为0. 05Pa?5Pa、 进一步优选为〇.IPa?3Pa。另外,前述速度更优选为2?15m/分钟、进一步优选为3? IOm/分钟。
[0424] 在温度40°C?KKTC且压力0·IPa?I.OPa的条件下、在速度1?20m/分钟的 范围内,用前述第一隔离膜与前述第二隔离膜夹持前述涂覆膜并保持,形成芯片接合薄膜 403、403',因此前述涂覆膜在第一隔离膜与第二隔离膜之间进行平坦化。即,在涂覆膜的表 面突出一部分的导热性颗粒由于加压而被压入芯片接合薄膜403、403'的薄膜内,表面得以 平坦化。其结果,即使含有相对于芯片接合薄膜整体为多至75重量%以上的导热系数为 12W/m·K以上的导热性颗粒,也能够制造表面的凹凸少、至少一个面具有表面粗糙度Ra为 200nm以下的面的芯片接合薄膜403、403'。
[0425](带切割片的芯片接合薄膜的制造方法)
[0426] 本实施方式的带切割片的芯片接合薄膜410、412例如可如下操作来制作。
[0427] 首先,基材1可以利用以往公知的制膜方法来制膜。作为该制膜方法,例如可例示 出压延制膜法、在有机溶剂中的流延法、在密闭体系中的吹胀挤出法、T模具挤出法、共挤出 法、干式层压法等。
[0428] 接着,在基材1上涂布粘合剂组合物溶液而形成涂布膜后,使该涂布膜在规定条 件下干燥(根据需要而加热交联),形成粘合剂层2。作为涂布方法没有特别限定,例如 可列举出辊涂覆、丝网印刷涂覆、凹版涂覆等。另外,作为干燥条件,例如在干燥温度80? 150°C、干燥时间0. 5?5分钟的范围内进行。另外,也可以在隔离膜上涂布粘合剂组合物 而形成涂布膜后,以前述干燥条件使涂布膜干燥而形成粘合剂层2。其后,将粘合剂层2与 隔离膜一起贴合在基材1上。由此,制作切割片11。
[0429] 接着,从切割片11和切割薄膜3、3'上分别剥离隔离膜,以使切割薄膜3、3'和切 割片11的粘合剂层2成为贴合面的方式将两者进行贴合。此时,将芯片接合薄膜403、403' 的表面粗糙度Ra为IOOnm以下的面作为与切割片11 (粘合剂层2)的贴合面进行贴合。贴 合例如可以利用压接来进行。此时,对层压温度没有特别限定,例如优选为30?50°C、更优 选为35?45°C。另外,对线压没有特别限定,例如优选为0. 1?20kgf/cm、更优选为1? 10kgf/cm。接着,将粘接剂层上的基材隔离膜剥离,得到本实施方式的带切割片的芯片接合 薄膜 410、412。
[0430] 在实施方式4中,可以利用与实施方式1相同的方法来制造半导体装置。在实施 方式4中,由于将表面粗糙度Ra为IOOnm以下的面作为贴合面来贴合芯片接合薄膜403与 切割片11,因此能够使从切割片11上剥离芯片接合薄膜403时的剥离力稳定。因此,能够 稳定地进行拾取工序。另外,剥离力局部地变小,能够抑制翘起等的发生,例如能够防止切 割时水侵入到切割片11与芯片接合薄膜403之间。
[0431]〈〈第五本发明》
[0432] 此处开始对第五本发明进行说明。
[0433] 第五本发明要解决的课题
[0434] 为了使芯片接合薄膜为高导热性,需要大量填充地配混高导热性的导热性颗粒。 然而,在芯片接合薄膜中大量填充导热性颗粒的状态下,存在如下问题:因导热性颗粒与树 脂的相互作用而使芯片接合薄膜的粘度变高,从而流动性降低、难以贴附于半导体晶圆。
[0435] 第五本发明是鉴于前述问题点而作出的,其目的在于,提供能够容易地将热固型 芯片接合薄膜贴附于半导体晶圆的半导体装置的制造方法。
[0436] 本申请发明人等为了解决前述以往的问题点而对半导体装置的制造方法进行了 研究。其结果发现,通过采用下述的技术方案,能够容易地将热固型芯片接合薄膜贴附于半 导体晶圆,从而完成了第五本发明。
[0437]S卩,第五本发明的半导体装置的制造方法的特征在于,
[0438] 准备热固型芯片接合薄膜的工序,所述热固型芯片接合薄膜含有相对于热固型芯 片接合薄膜整体为75重量%以上的导热系数为12W/m·K以上的导热性颗粒,该热固型芯 片接合薄膜在热固化后的导热系数为lW/m·Κ以上,80°C下的熔融粘度为5000Pa·s以下; 以及
[0439] 以80°C以下的温度且I. OMPa以下的压力将前述热固型芯片接合薄膜与半导体晶 圆的背面进行贴合的贴合工序。
[0440] 根据前述技术方案,由于热固型芯片接合薄膜含有相对于热固型芯片接合薄膜整 体为75重量%以上的导热系数为12W/m·K以上的导热性颗粒,该热固型芯片接合薄膜在 热固化后的导热系数为lW/m·K以上,因此具有高导热性。
[0441] 另外,前述热固型芯片接合薄膜在80°C下的熔融粘度为5000Pa*s以下,即使在较 低温度下也为低粘度。因此,在前述贴合工序中,即使将热固型芯片接合薄膜与半导体晶圆 的背面在80°C以下的温度且I. OMPa以下之类的较低压力下进行贴合,也能够确实地贴合。 由于能够以低压力将热固型芯片接合薄膜与半导体晶圆的背面进行贴合,因此从能够抑制 固定时晶圆的破损这一点来看是优异的。由于晶圆逐年薄型化而变得容易破损,因此想要 在商压下固定晶圆时,广生晶圆破损的风险变商。
[0442] 在前述技术方案中,优选的是,前述贴合工序中的贴合以5?20mm/秒的贴合速度 来进行。
[0443] 前述贴合工序中的贴合以5?20mm/秒的贴合速度这一较快的速度来进行时,生 广率提1?。
[0444] 另外,第五本发明的半导体装置的制造方法的特征在于,
[0445] 准备在切割片上层叠有热固型芯片接合薄膜的带切割片的芯片接合薄膜的工序, 所述热固型芯片接合薄膜含有相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上的导热系 数为12W/m·K以上的导热性颗粒,该热固型芯片接合薄膜在热固化后的导热系数为IW/ m·K以上,80°C下的熔融粘度为5000Pa·s以下;以及
[0446] 以80°C以下的温度且I. OMPa以下的压力将前述带切割片的芯片接合薄膜的热固 型芯片接合薄膜与半导体晶圆的背面进行贴合的贴合工序。
[0447] 根据前述技术方案,由于热固型芯片接合薄膜含有相对于热固型芯片接合薄膜整 体为75重量%以上的导热系数为12W/m·K以上的导热性颗粒,该热固型芯片接合薄膜在 热固化后的导热系数为lW/m·K以上,因此具有高导热性。
[0448] 另外,前述热固型芯片接合薄膜在80°C下的熔融粘度为5000Pa *s以下,即使在较 低温度下也为低粘度。因此,在前述贴合工序中,即使将热固型芯片接合薄膜与半导体晶圆 的背面在80°C以下的温度且I. OMPa以下之类的较低压力下进行贴合,也能够确实地贴合。 由于能够以低压力将热固型芯片接合薄膜与半导体晶圆的背面进行贴合,因此从不易引起 因压力而造成的晶圆破损的方面来看是优异的。
[0449] 另外,由于在切割片上预先层叠有热固型芯片接合薄膜,因此能够省略对切割片 贴附热固型芯片接合薄膜的工序。
[0450] 在前述技术方案中,优选的是,前述贴合工序中的贴合以5?20mm/秒的贴合速度 来进行。
[0451] 前述贴合工序中的贴合以5?20mm/秒的贴合速度这一较快的速度来进行时,生 产率提高。
[0452] 以下,示出实施方式5来详细说明第五本发明,但第五本发明不限定于此。
[0453][实施方式5]
[0454](带切割片的芯片接合薄膜)
[0455] 对实施方式5的热固型芯片接合薄膜(以下,也称为"芯片接合薄膜")以及带切 割片的芯片接合薄膜进行以下说明。实施方式5的芯片接合薄膜可列举出在以下说明的带 切割片的芯片接合薄膜中未贴合切割片的状态的芯片接合薄膜。因此,以下对带切割片的 芯片接合薄膜进行说明,关于芯片接合薄膜,在其中进行说明。
[0456] 如图10所示,带切割片的芯片接合薄膜510具备在切割片11上层叠有芯片接合 薄膜503的构成。切割片11是在基材1上层叠粘合剂层2而构成的,芯片接合薄膜503设 置在该粘合剂层2上。芯片接合薄膜503具备用于贴附工件的工件贴附部分503a和配置 在工件贴附部分503a的周边的周边部分503b。如图11所示,作为变形例,带切割片的芯片 接合薄膜512也可以仅在工件贴附部分具备芯片接合薄膜503'。
[0457] 芯片接合薄膜503、503'的热固化后的导热系数为lW/m·Κ以上、优选为I. 2W/m·Κ 以上、更优选为I. 5W/m·K以上。由于热固化后的导热系数为lW/m·K以上,因此,使用芯 片接合薄膜503、503'制造的半导体装置的散热性优异。需要说明的是,芯片接合薄膜503、 503'的导热系数越高越优选,但例如为20W/m·K以下。
[0458] "热固化后的导热系数"是指以130°C加热1小时、接着以175°C加热5小时后的导 热系数。
[0459] 芯片接合薄膜503、503'含有相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上的 导热系数为12W/m·K以上的导热性颗粒、优选含有80重量%以上、更优选含有85重量% 以上。另外,前述导热性颗粒的含量越多越优选,但从制膜性的观点出发,例如为93重量% 以下。含有相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上的导热系数为12W/m·Κ以上 的导热性颗粒时,使用该热固型芯片接合薄膜制造的半导体装置的散热性更优异。需要说 明的是,导热性颗粒的导热系数可以由利用X射线结构分析而得到的导热性颗粒的晶体结 构来推测。
[0460] 另外,芯片接合薄膜503、503'的80°C下的熔融粘度为5000Pa·s以下、优选为 2000Pa·s以下、更优选为1200Pa·s以下。另外,80°C下的熔融粘度越小越优选,但从维 持薄膜的形状的观点出发,例如可以设为500Pa·s以上。芯片接合薄膜503、503'的80°C 下的熔融粘度为5000Pa·s以下,即使在较低温度下也为低粘度。因此,在后述的贴合工 序(将芯片接合薄膜与半导体晶圆的背面进行贴合的工序)中,即使将芯片接合薄膜503、 503'与半导体晶圆的背面在80°C以下的温度且0. 2MPa以下之类的较低压力下进行贴合, 也能够确实地贴合。由于能够以低压力将芯片接合薄膜503、503'与半导体晶圆的背面进 行贴合,因此从不易产生因压力而造成的晶圆破损的方面来看是优异的。
[0461] 另外,芯片接合薄膜503、503'的130°C下的熔融粘度优选为IOPa·s?300Pa·s 的范围内、优选为20Pa·s?280Pa·s的范围内、更优选为50Pa·s?250Pa·s的范围 内。130°C下的熔融粘度在IOPa·s?300Pa·s的范围内时,维持薄膜的形状且粘度较低。 因此,能够充分地追随印刷电路板等被粘物的凹凸,能够抑制空隙的产生。需要说明的是, 130°C下的熔融粘度是指作为测定条件而将剪切速率设为5秒η而得到的值。
[0462] 前述导热性颗粒优选为选自由氧化铝颗粒(导热系数:36W/m·K)、氧化锌颗粒 (导热系数:54W/m·Κ)、氮化铝颗粒(导热系数:150W/m·Κ)、氮化硅颗粒(导热系数:27W/ m·K)、碳化硅颗粒(导热系数:200W/m·K)、氧化镁颗粒(导热系数:59W/m·K)、以及氮化 硼颗粒(导热系数:60W/m·Κ)组成的组中的至少1种颗粒。尤其氧化铝为高导热系数,从 分散性、获取容易性的方面来看是优选的。另外,氮化硼由于具有更高的导热系数,因此可 适宜地使用。
[0463] 导热性颗粒优选利用硅烷偶联剂进行了处理(前处理)。由此,导热性颗粒的分散 性变良好、能够使导热性颗粒大量填充化。
[0464]适宜的硅烷偶联剂如实施方式1中的说明。
[0465] 作为利用硅烷偶联剂来处理导热性颗粒的方法,没有特别限定,可列举出在溶剂 中将导热性颗粒和硅烷偶联剂进行混合的湿法、在气相中对导热性颗粒和硅烷偶联剂进行 处理的干法等。
[0466]对硅烷偶联剂的处理量没有特别限定,优选的是,相对于导热性颗粒100重量份, 处理0. 05?5重量份的硅烷偶联剂。
[0467] 作为前述导热性颗粒的形状,没有特别限定,例如可以使用片状、针状、丝状、球 状、鳞片状的颗粒,从提高分散性、填充率的方面来看,优选为球状的颗粒。
[0468] 前述导热性颗粒的平均粒径优选为1μm以上且10μm以下、更优选为1. 5μm以 上且8μm以下。这是因为,通过使前述导热性颗粒的平均粒径为1μm以上,能够确保热固 型芯片接合薄膜对被粘物、半导体晶圆的润湿性,发挥良好的粘接性,通过为10μm以下, 能够使通过添加导热性颗粒而导热性提高的效果更加良好。另外,通过前述范围的平均粒 径,能够减薄热固型芯片接合薄膜的厚度,进而能够使半导体芯片高层叠化,并且能够防止 导热性颗粒从热固型芯片接合薄膜突出而导致芯片裂纹的产生。需要说明的是,导热性颗 粒的平均粒径是利用光度式的粒度分布计(H0RIBA,LTD.制、装置名;LA-910)求出的值。
[0469] 另外,作为前述导热性颗粒,可以使用平均粒径不同的两种以上导热性颗粒。这是 因为,通过使用平均粒径不同的两种以上导热性颗粒,能够容易地提高填充率。
[0470]对芯片接合薄膜503、503'的层叠结构没有特别限定,例如可列举出:仅由粘接剂 层单层形成的结构;在芯材料的单面或两面形成有粘接剂层的多层结构等。作为前述芯材 料,可列举出薄膜(例如聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚萘二甲 酸乙二醇酯薄膜、聚碳酸酯薄膜等)、用玻璃纤维、塑料制无纺纤维进行了强化的树脂基板、 硅基板或玻璃基板等。
[0471] 芯片接合薄膜503、503'优选包含热塑性树脂、热固性树脂等树脂成分。
[0472] 作为前述热固性树脂,可列举出酚醛树脂、氨基树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、 聚氨酯树脂、硅树脂或者热固性聚酰亚胺树脂等。这些树脂可以单独使用或组合两种以上 使用。特别优选腐蚀半导体芯片的离子性杂质等的含量少的环氧树脂。另外,作为环氧树 脂的固化剂,优选酚醛树脂。
[0473] 前述环氧树脂只要是通常用作粘接剂组合物的树脂就没有特别限定,例如可以使 用双酚A型、双酚F型、双酚S型、溴化双酚A型、氢化双酚A型、双酚AF型、联苯型、萘型、 芴型、苯酚酚醛清漆型、邻甲酚酚醛清漆型、三羟基苯基甲烷型、四(苯基羟基)乙烷型等二 官能环氧树脂、多官能环氧树脂;或者乙内酰脲型、三缩水甘油基异氰脲酸酯型或缩水甘油 胺型等环氧树脂。它们可以单独使用或组合两种以上使用。在这些环氧树脂之中,特别优 选酚醛清漆型环氧树脂、联苯型环氧树脂、三羟基苯基甲烷型树脂或四(苯基羟基)乙烷型 环氧树脂。这些环氧树脂富有与作为固化剂的酚醛树脂的反应性,耐热性等优异。
[0474] 另外,前述环氧树脂可以将在常温下呈固态的树脂与在常温下呈液态的树脂这两 种组合使用。通过对在常温下呈固态的环氧树脂添加在常温下呈液态的环氧树脂,能够改 善形成薄膜时的脆弱性、能够提高操作性。
[0475] 其中,从能够降低热固型芯片接合薄膜的80°C下的熔融粘度的观点出发,在前述 环氧树脂之中,优选软化点为80°C以下的树脂。
[0476] 需要说明的是,环氧树脂的软化点可以通过JISK7234-1986中规定的环球法来测 定。
[0477] 进而,前述酚醛树脂作为前述环氧树脂的固化剂而起作用,例如可列举出苯酚酚 醛清漆树脂、苯酚芳烷基树脂、甲酚酚醛清漆树脂、叔丁基苯酚酚醛清漆树脂、壬基苯酚酚 醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂;甲阶酚醛型酚醛树脂、聚对氧苯乙烯等聚氧苯乙烯等。 它们可以单独使用或组合两种以上使用。在这些酚醛树脂之中,特别优选苯酚酚醛清漆树 月旨、苯酚芳烷基树脂。这是因为能够提高半导体装置的连接可靠性。
[0478] 其中,从能够降低热固型芯片接合薄膜的80°C下的熔融粘度的观点出发,在前述 酚醛树脂之中,优选软化点为80°C以下的树脂。
[0479] 需要说明的是,酚醛树脂的软化点可以通过JISK6910-2007中规定的环球法来测 定。
[0480] 关于前述环氧树脂与酚醛树脂的配混比率,例如,适宜的是,以酚醛树脂中的羟基 相对于前述环氧树脂成分中的环氧基1当量为〇. 5?2. 0当量的方式进行配混。更适宜为 0. 8?1. 2当量。即,这是因为,两者的配混比率偏离前述范围时,不会进行充分的固化反 应,环氧树脂固化物的特性容易劣化。
[0481] 作为前述热塑性树脂,可列举出天然橡胶、丁基橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁二烯橡 胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丁二烯树 月旨、聚碳酸酯树脂、热塑性聚酰亚胺树脂、6-尼龙、6, 6-尼龙等聚酰胺树脂、苯氧基树脂、丙 烯酸类树脂、PET、PBT等饱和聚酯树脂、聚酰胺酰亚胺树脂或氟树脂等。这些热塑性树脂可 以单独使用或组合两种以上使用。在这些热塑性树脂之中,特别优选离子性杂质少、耐热性 高、能够确保半导体芯片的可靠性的丙烯酸类树脂。
[0482] 适宜的丙烯酸类树脂如实施方式1中的说明。
[0483] 树脂成分的含量相对于芯片接合薄膜503、503'整体优选为7重量%以上。树脂 成分的含量相对于芯片接合薄膜503、503'整体优选为25重量%以下、更优选为20重量% 以下、进一步优选为15重量%以下。
[0484] 作为树脂成分(热固性树脂与热塑性树脂的合计量)中的热固性树脂的配混比 率,只要是在规定条件下加热时芯片接合薄膜503、503'会发挥作为热固型的功能的程度, 就没有特别限定,为了降低80°C下的熔融粘度,优选为75?99重量%的范围内、更优选为 85?98重量%的范围内。
[0485] 另外,作为树脂成分中的热塑性树脂的配混比率,为了降低80°C下的熔融粘度,优 选为1?25重量%的范围内、更优选为2?15重量%的范围内。
[0486] 芯片接合薄膜503、503'优选包含固化催化剂。由此,能够促进环氧树脂与酚醛树 脂等固化剂的热固化。作为固化催化剂,没有特别限定,例如可列举出四苯基硼四苯基鱗 (商品名:TPP-K)、四(对甲苯基硼)四苯基鱗(商品名:TPP-MK)、三苯基膦三苯基硼烷(商 品名:TPP-S)等磷-硼系固化催化剂(均为北兴化学工业株式会社制)。其中,从潜伏性优 异因而在室温下的保存稳定性良好的方面出发,优选四(对甲苯基硼)四苯基鱗。
[0487] 固化催化剂的含量可以适当设定,相对于热固性树脂100重量份,优选为0. 1?3 重量份、更优选为〇. 5?2重量份。
[0488] 在预先使芯片接合薄膜503、503'进行某种程度的交联的情况下,在制作时,预先 添加与聚合物的分子链末端的官能团等发生反应的多官能性化合物来作为交联剂即可。由 此,能够提高在高温下的粘接特性,实现耐热性的改善。
[0489] 适宜的交联剂如实施方式1中的说明。
[0490] 另外,在芯片接合薄膜503、503'中,根据其用途可以适当配混除了前述导热性颗 粒以外的填料。前述填料的配混能够调节弹性模量等。填料的具体例如如实施方式1中的 说明。
[0491] 需要说明的是,在芯片接合薄膜503、503'中,除了前述填料以外,还可以根据需要 适当地配混其它添加剂。其它添加剂的具体例如如实施方式1中的说明。
[0492] 对芯片接合薄膜503、503'的厚度(在层叠体的情况下为总厚度)没有特别限 定,从防止芯片切断面的缺损、基于粘接层的固定保持的兼顾性的观点出发,优选为1? 200μm、更优选为3?100μm、进一步优选为5?80μm。
[0493] 带切割片的芯片接合薄膜510、512可以利用实施方式1中说明的方法等来制造。
[0494](半导体装置的制造方法)
[0495] 作为实施方式5的半导体装置的制造方法,对实施方式5-1的半导体装置的制造 方法和实施方式5-2的半导体装置的制造方法进行说明。
[0496] 实施方式5-1的半导体装置的制造方法包括如下工序:
[0497] 准备热固型芯片接合薄膜的工序,所述热固型芯片接合薄膜含有相对于热固型芯 片接合薄膜整体为75重量%以上的导热系数为12W/m·K以上的导热性颗粒,该热固型芯 片接合薄膜在热固化后的导热系数为lW/m·Κ以上,80°C下的熔融粘度为5000Pa·s以下; 以及
[0498] 以80°C以下的温度且I. OMPa以下的压力将前述热固型芯片接合薄膜与半导体晶 圆的背面进行贴合的贴合工序。
[0499] 实施方式5-2的半导体装置的制造方法包括如下工序:
[0500] 准备在切割片上层叠有热固型芯片接合薄膜的带切割片的芯片接合薄膜的工序, 所述热固型芯片接合薄膜含有相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上的导热系 数为12W/m·K以上的导热性颗粒,该热固型芯片接合薄膜在热固化后的导热系数为IW/ m·K以上,80°C下的熔融粘度为5000Pa·s以下;
[0501] 以80°C以下的温度且I.OMPa以下的压力将前述带切割片的芯片接合薄膜的热固 型芯片接合薄膜与半导体晶圆的背面进行贴合的贴合工序。
[0502] 实施方式5-2的半导体装置的制造方法使用了带切割片的芯片接合薄膜,与此相 对,实施方式5-1的半导体装置的制造方法单独使用了芯片接合薄膜,在这一点上两者存 在不同,但其它方面是共通的。在实施方式5-1的半导体装置的制造方法中,如果准备芯片 接合薄膜后进行将其与切割片贴合的工序,则其后可以与实施方式5-2的半导体装置的制 造方法相同。因此,以下对实施方式5-2的半导体装置的制造方法进行说明。
[0503] 首先,准备带切割片的芯片接合薄膜(准备工序)。带切割片的芯片接合薄膜510、 512可以适当地剥离在芯片接合薄膜503、503'上任意设置的隔离膜并如下地使用。以下, 边参照图12边以使用了带切割片的芯片接合薄膜510的情况为例进行说明。
[0504] 首先,在带切割片的芯片接合薄膜510中的芯片接合薄膜503的半导体晶圆贴附 部分503a上压接半导体晶圆4,将芯片接合薄膜503与半导体晶圆4的背面进行贴合(贴 合工序)。本工序例如可以边利用压接辊等按压手段来按压边进行。贴合时的贴合温度为 80°C以下的温度、优选为75°C以下。另外,前述贴合时的贴合温度例如可以设为40°C以上。 另外,贴合时的压力为I.OMPa以下、优选为0· 15MPa以下。另外,前述贴合时的压力例如可 以设为0. 05MPa以上。如上所述,芯片接合薄膜503的80°C下的熔融粘度为5000Pa·s以 下,即使温度较低也为低粘度。因此,在该贴合工序中,即使将芯片接合薄膜503与半导体 晶圆4的背面在80°C以下的温度且I.OMPa以下之类的较低压力下进行贴合,也能够确实 地贴合。由于能够以低压力将芯片接合薄膜503与半导体晶圆4的背面进行贴合,因此从 即使晶圆较薄(例如50μm以下的晶圆)也不易产生因压力造成的破损的方面来看是优异 的。
[0505] 另外,贴合时的贴合速度优选为5?20mm/秒、更优选为10?15mm/秒。对于前 述贴合速度,若以5?20mm/秒这一较快的速度进行时,生产率提高。
[0506]接着,进行半导体晶圆4的切割(切割工序)。由此,将半导体晶圆4切断成规定 的尺寸而单片化,制造半导体芯片5。对切割的方法没有特别限定,例如从半导体晶圆4的 电路面侧按照常规方法来进行。另外,在本工序中,例如可以采用进行切入直至带切割片的 芯片接合薄膜510为止的、被称为全切(fullcut)的切断方式等。作为本工序中使用的切 割装置,没有特别限定,可以使用以往公知的装置。另外,半导体晶圆被带切割片的芯片接 合薄膜510所粘接固定,因此能够抑制芯片缺损、芯片飞散,并且能够抑制半导体晶圆4的 破损。
[0507] 接着,为了将粘接固定于带切割片的芯片接合薄膜510的半导体芯片剥离而进行 半导体芯片5的拾取(拾取工序)。作为拾取的方法,没有特别限定,可以采用以往公知的 各种方法。例如可列举出:用针从带切割片的芯片接合薄膜510侧将各个半导体芯片5顶 起,并利用拾取装置拾取被顶起的半导体芯片5的方法等。
[0508] 作为拾取条件,从防止破片的观点来看,针的顶起速度优选为5?IOOmm/秒、更优 选为5?IOmm/秒。
[0509] 此处,在粘合剂层2为紫外线固化型的情况下,拾取在对该粘合剂层2照射紫外线 后进行。由此,粘合剂层2对芯片接合薄膜503的粘合力降低,半导体芯片5的剥离变得容 易。其结果,能够进行拾取而不会损伤半导体芯片5。对紫外线照射时的照射强度、照射时 间等条件没有特别限定,适当根据需要设定即可。另外,作为用于紫外线照射的光源,可以 使用前述的光源。需要说明的是,在预先对粘合剂层照射紫外线使其固化、再将该固化了的 粘合剂层与芯片接合薄膜贴合的情况下,此处的紫外线照射是不需要的。
[0510]接着,将所拾取的半导体芯片5夹着芯片接合薄膜503粘接固定在被粘物6上(芯 片接合工序)。作为被粘物6,可列举出引线框、TAB薄膜、基板或另行制作的半导体芯片等。 被粘物6例如可以是容易变形的变形型被粘物,也可以是难以变形的非变形型被粘物(半 导体晶圆等)。
[0511] 作为前述基板,可以使用以往公知的基板。另外,作为前述引线框,可以使用Cu引 线框、42合金引线框等金属引线框、玻璃环氧树脂(glass-epoxy)、BT(双马来酰亚胺-三 嗪)、聚酰亚胺等所制成的有机基板。但是,基板不限定于此,还包括能够将半导体芯片固定 并与半导体芯片进行电连接而使用的电路基板。
[0512] 接着,由于芯片接合薄膜503为热固型,因此通过加热固化而将半导体芯片5粘接 固定于被粘物6,使其耐热强度提高(热固化工序)。可以在加热温度为80?200°C下进 行、优选为100?175°C、更优选为100?140°C。另外,可以在加热时间0. 1?24小时下 进行、优选为〇. 1?3小时、更优选为0. 2?1小时。另外,加热固化可以在加压条件下进 行。作为加压条件,优选为1?20kg/cm2的范围内、更优选为3?15kg/cm2的范围内。加 压下的加热固化例如可以在填充有非活性气体的腔室内进行。在加压下进行热固化的情况 下,假如在芯片接合工序中,即使在芯片接合薄膜与被粘物之间产生了空隙,也会使其在树 脂中分散并在外观上消失,而不会膨胀。其结果,能够降低由空隙导致的影响。需要说明的 是,夹着芯片接合薄膜503而在基板等上粘接固定有半导体芯片5的产物可以供于回流焊 工序。
[0513] 热固化后的芯片接合薄膜503的剪切粘接力相对于被粘物6优选为0. 2MPa以上、 更优选为〇. 2?lOMPa。若芯片接合薄膜503的剪切粘接力至少为0. 2MPa以上,则在进行 引线接合工序时,不会因该工序中的超声波振动、加热而在芯片接合薄膜503与半导体芯 片5或被粘物6的粘接面产生剪切变形。即,半导体芯片不会因引线接合时的超声波振动 而移动,由此防止引线接合的成功率降低。
[0514]接着,根据需要,如图12所示,将被粘物6的端子部(内部引线)的前端与半导体 芯片5上的电极极板(未图示)用接合引线7进行电连接(引线接合工序)。作为前述接合 引线7,例如可以使用金线、铝线或铜线等。关于进行引线接合时的温度,可在80?250°C、 优选为80?220°C的范围内进行。另外,其加热时间可在数秒?数分钟下进行。线连接可 以在加热成前述温度范围内的状态下通过将基于超声波的振动能量和基于施加加压的压 接能量组合使用来进行。本工序可以不进行芯片接合薄膜503的热固化而实施。另外,在 本工序的过程中,半导体芯片5与被粘物6没有因芯片接合薄膜503而固定。
[0515]接着,根据需要,如图12所示,利用封装树脂8来封装半导体芯片5 (封装工序)。 本工序是为了保护搭载于被粘物6的半导体芯片5、接合引线7而进行的。本工序可以通过 用模具将封装用树脂成型来进行。作为封装树脂8,例如使用环氧系的树脂。对于树脂封装 时的加热温度,通常以175°C进行60?90秒钟,但加热条件不限定于此,例如可以在165? 185°C下固化数分钟。由此,使封装树脂固化并且夹着芯片接合薄膜503使半导体芯片5与 被粘物6固定。即,即使在不进行后述的后固化工序的情况下,也能够在本工序中利用芯片 接合薄膜503进行固定,能够有助于减少制造工序数量和缩短半导体装置的制造周期。另 夕卜,本封装工序中,也可以采用向片状的封装用片中包埋半导体芯片5的方法(例如,参照 日本特开2013-7028号公报)。
[0516] 接着,根据需要进行加热,使前述封装工序中未充分固化的封装树脂8完全固化 (后固化工序)。即使在封装工序中芯片接合薄膜503未完全热固化的情况下,在本工序中 芯片接合薄膜503也能够与封装树脂8 -同完全热固化。本工序中的加热温度因封装树脂 的种类而异,例如为165?185°C的范围内,加热时间为0. 5?8小时左右。
[0517] 需要说明的是,也可以在利用芯片接合工序进行预固定后,进行引线接合而不经 由基于芯片接合薄膜503的加热处理的热固化工序,进而将半导体芯片5用封装树脂进行 封装,并使该封装树脂进行固化(后固化)。此时,芯片接合薄膜503的预固定时的剪切粘 接力相对于被粘物6优选为0. 2MPa以上、更优选为0. 2?lOMPa。若芯片接合薄膜503的 预固定时的剪切粘接力至少为〇. 2MPa以上,则即使不经由加热工序地进行引线接合工序, 也不会因该工序中的超声波振动、加热而在芯片接合薄膜503与半导体芯片5或被粘物6 的粘接面产生剪切变形。即,半导体芯片不会因引线接合时的超声波振动而移动,由此来防 止引线接合的成功率降低。需要说明的是,预固定是指如下状态:为了不对之后的工序造成 影响,使该芯片接合薄膜固化至未达到热固型芯片接合薄膜的固化反应完全进行的状态的 程度(制成半固化状态)而将半导体芯片5固定的状态。需要说明的是,在进行引线接合 而不经由基于芯片接合薄膜的加热处理的热固化工序的情况下,上述后固化的工序相当于 本说明书中的热固化工序。
[0518] 需要说明的是,第一?第五本发明的带切割片的芯片接合薄膜在将多个半导体芯 片层叠而三维安装的情况下也可以适宜地使用。此时,可以在半导体芯片之间层叠芯片接 合薄膜和间隔物,也可以在半导体芯片之间仅层叠芯片接合薄膜而不层叠间隔物,可以根 据制造条件、用途等进行适当变更。
[0519] 实施例
[0520]〈〈第一本发明的实施例》
[0521] 以下,例示性地详细说明第一本发明的适宜的实施例。其中,对于该实施例中记载 的材料、配混量等,在没有特别限定记载的情况下,第一本发明的主旨并不受它们的限定。
[0522] 对实施例中使用的成分进行说明。
[0523] 环氧树脂1:三菱化学株式会社制造的JER827(双酚A型环氧树脂、在25°C下为液 态、软化点:25°C以下)
[0524] 环氧树脂2:新日铁住金化学株式会社制造的ΚΙ_3000(甲酚酚醛清漆型环氧树 月旨、环氧基当量:199g/eq.、软化点:64°C)
[0525] 酚醛树脂:明和化成株式会社制造的MEH-7851_SS(具有联苯芳烷基骨架的酚醛 树脂、羟基当量:203g/eq·、软化点:67°C)
[0526]丙烯酸类橡胶:NagaseChemteXCorporation制造的TEISANRESINSG-P3 (丙烯酸 类共聚物、Mw:85万、玻璃化转变温度:12°C)
[0527] 催化剂:北兴化学工业株式会社制造的TPP-MK(四(对甲苯基硼)四苯基鱗)
[0528] 填料1:电气化学工业株式会社制造的DAW_03(球状氧化铝填料、平均粒径: 5. 1μm、比表面积:0. 5m2/g、导热系数:36W/m·K、球形度:0. 9)
[0529]填料2:AdmatechsCo.,Ltd.制造的A0802 (球状氧化错填料、平均粒径:0. 7μm、 比表面积:7. 5m2/g、导热系数:36W/m·K、球形度:0. 95)
[0530] 娃烧偶联剂:表1
[0531] 对填料的表面处理方法进行说明。
[0532] 相对于80重量份的填料1混合20重量份的填料2。对填料1和填料2的混合物 处理表1中记载的硅烷偶联剂,得到表面处理填料1?7。表面处理利用干法来进行,用下 式所示的量的硅烷偶联剂进行了处理。
[0533] 硅烷偶联剂处理量=(填料的重量(g)X填料的比表面积(m2/g))/硅烷偶联剂 的最小覆盖面积(m2/g)
[0534] 硅烷偶联剂的最小覆盖面积(m2/g) = 6. 02XIO23X13X1(Γ27硅烷偶联剂的分子 量

【权利要求】
1. 一种热固型芯片接合薄膜,其包含导热性颗粒, 所述导热性颗粒利用硅烷偶联剂进行了表面处理, 所述导热性颗粒的含量相对于热固型芯片接合薄膜整体为75重量%以上, 所述热固型芯片接合薄膜在热固化后的导热系数为lW/m·K以上。
2. 根据权利要求1所述的热固型芯片接合薄膜,其中,所述导热性颗粒的导热系数为 12W/m·K以上。
3. 根据权利要求1所述的热固型芯片接合薄膜,其中,所述硅烷偶联剂包含水解性基 团, 所述水解性基团为甲氧基和/或乙氧基。
4. 根据权利要求1所述的热固型芯片接合薄膜,其中,所述硅烷偶联剂包含有机官能 团, 所述有机官能团包含选自由丙烯酰基、甲基丙烯酰基、环氧基、苯基氨基组成的组中的 至少1种。
5. 根据权利要求1所述的热固型芯片接合薄膜,其中,所述硅烷偶联剂不含伯氨基、巯 基以及异氰酸酯基。
6. 根据权利要求1所述的热固型芯片接合薄膜,其在130°C下的熔融粘度为300Pa·s 以下。
7. 根据权利要求1所述的热固型芯片接合薄膜,其厚度为50μm以下。
8. -种半导体装置的制造方法,其包括如下工序: 准备权利要求1?7中任一项所述的热固型芯片接合薄膜的工序;以及 夹着所述热固型芯片接合薄膜,将半导体芯片芯片接合到被粘物上的工序。
9. 一种带切割片的芯片接合薄膜,其在切割片上层叠有权利要求1?7中任一项所述 的热固型芯片接合薄膜,所述切割片在基材上层叠有粘合剂层。
10. -种半导体装置的制造方法,其包括如下工序: 准备权利要求9所述的带切割片的芯片接合薄膜的工序; 将所述带切割片的芯片接合薄膜的所述热固型芯片接合薄膜与半导体晶圆的背面进 行贴合的工序; 将所述半导体晶圆与所述热固型芯片接合薄膜一起进行切割,形成芯片状的半导体芯 片的工序; 将所述半导体芯片与所述热固型芯片接合薄膜一起从所述带切割片的芯片接合薄膜 拾取的工序;以及 夹着所述热固型芯片接合薄膜,将所述半导体芯片芯片接合到被粘物上的工序。
【文档编号】C09J163/00GK104212374SQ201410244905
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年6月4日 优先权日:2013年6月4日
【发明者】木村雄大, 三隅贞仁, 大西谦司, 菅生悠树, 宍户雄一郎 申请人:日东电工株式会社
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1