带有凸块电极的半导体器件制造用粘合剂片材及半导体器件的制造方法
【专利摘要】通过在软质膜上形成有碱溶性粘合剂膜的带有凸块电极的半导体器件制造用粘合剂片材，能够在不损伤凸块电极的情况下使凸块电极露出，进而在其后，通过使用碱性水溶液湿蚀刻凸块顶部上的粘合剂，能够制成凸块顶部上不存在粘合剂的状态，从而能够制造倒装芯片封装后连接可靠性优异的半导体器件。
【专利说明】带有凸块电极的半导体器件制造用粘合剂片材及半导体器 件的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及带有凸块电极化ump electrode)的半导体器件制造用粘合剂片材及 使用了所述粘合剂片材的半导体器件的制造方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着半导体器件的小型化和高密度化，倒装芯片封装作为将半导体芯片 封装在电路基板上的方法受到关注，并且迅速得到推广。倒装芯片封装中，半导体芯片的粘 合采用了下述一般性方法：使环氧树脂类粘合剂介于形成在半导体芯片上的凸块电极和电 路基板的焊盘电极之间。进一步地，还提出了下述技术；使用在柔软性膜上层合有粘合剂膜 的粘合剂片材，W不覆盖凸块电极的方式将粘合剂与半导体芯片贴合，然后封装在电路基 板上，从而提高半导体芯片和电路基板的电连接可靠性（参见例如专利文献1及2)。
[0003] 现有技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1:日本特开2005-28734号公报
[0006] 专利文献2:日本特开2011-171586号公报
【发明内容】
[0007] 但是，使用上述那样的粘合剂片材将粘合剂与半导体芯片贴合时，虽然可能将凸 块电极一定程度地露出，但是不能制成在凸块电极的上部（凸块顶部）不存在粘合剂的状 态。其结果，由于在封装后在半导体芯片的凸块电极和电路基板的焊盘电极之间存在粘合 齐U，所W难W确保充分的连接可靠性。
[0008] 鉴于上述状况，本发明的目的在于提供一种粘合剂片材，使用所述粘合剂片材将 粘合剂与半导体芯片贴合时，能够在不损伤凸块电极的情况下制成凸块顶部上不存在粘合 剂的状态，从而能够制造在倒装芯片封装后半导体芯片的凸块电极和电路基板的焊盘电极 之间的连接可靠性优异的半导体器件。
[0009] 目P，本发明为带有凸块电极的半导体器件制造用粘合剂片材，其在软质膜上形成 有碱溶性粘合剂膜。
[0010] 此外，本发明包括半导体器件的制造方法，所述制造方法依次具有下述工序：在具 有凸块电极的第一电路部件的凸块电极面上贴合权利要求1?7中任一项所述的带有凸块 电极的半导体器件制造用粘合剂片材的碱溶性粘合剂膜侧的面的工序；仅将该粘合剂片材 的碱溶性粘合剂膜留在所述电路部件上，剥离该粘合剂片材中包含的其他膜的工序；用碱 性水溶液蚀刻该碱溶性粘合剂膜而除去凸块电极上的该粘合剂的工序；W及通过加热加压 将所述第一电路部件和具有焊盘电极的第二电路部件电连接的工序。
[0011] 使用本发明的粘合剂片材将粘合剂与半导体芯片贴合时，能够在不损伤凸块电极 的情况下使凸块电极露出。进而在贴合后，通过使用碱性水溶液湿蚀刻（wet etching)凸 块顶部上的粘合剂，能够制成凸块顶部上不存在粘合剂的状态，从而能够制造倒装芯片封 装后半导体芯片和电路基板的连接可靠性优异的半导体器件。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] [图1]是表示使用本发明的带有凸块电极的半导体器件制造用粘合剂片材、在带 有凸块电极的电路部件上形成粘合剂被膜的工艺的一个例子的示意图。
【具体实施方式】
[0013] 本发明的带有凸块电极的半导体器件制造用粘合剂片材在软质膜上形成有碱溶 性粘合剂膜。
[0014] 本发明的粘合剂片材可W用于制造带有凸块电极的半导体器件。本发明中所谓的 半导体器件，是指能够利用半导体元件的特性而发挥作用的所有器件。下述器件均包括在 半导体器件中：将半导体元件连接在基板上所得的器件；将半导体元件之间或基板之间连 接所得的器件；电光学器件；半导体电路基板；W及包含它们的电子部件。本发明的粘合剂 片材可W合适地用作用于将上述半导体器件中使用的部件彼此进行粘合或固定的半导体 用粘合剂，或用于密封半导体元件等的半导体用粘合剂。
[0015] 使用图1对本发明的粘合剂片材的使用方法的一个例子进行说明。首先，准备带 有凸块电极的电路部件1〇〇(图1(a))。此处，所谓电路部件，是在娃基板等半导体基板、 化合物半导体基板、有机类电路基板、无机类电路基板等基板上配置有电路的部件。作为 娃基板，也可W使用半导体芯片。作为有机类电路基板的例子，可W举出玻璃布?环氧覆 铜层合板等玻璃基材覆铜层合板；玻璃无纺布?环氧覆铜层合板等复合材料覆铜层合板； 聚離醜亚胺树脂基板、聚離丽树脂基板、聚讽类树脂基板等耐热?热塑性基板；聚醋覆铜膜 基板；聚醜亚胺覆铜膜基板等柔性基板。作为无机类电路基板，可W举出氧化铅基板、氮化 铅基板、碳化娃基板等陶瓷基板；铅基板（aluminum base substrate)、铁基板（iron base substrate)等金属类基板作为例子。作为电路的构成材料的例子，可W举出含有银、金、 铜等金属的导体、含有无机类氧化物等的电阻、含有玻璃类材料和/或树脂等的低介电材 料（low dielectric material)、含有树脂或高介电常数无机粒子等的高介电材料化i曲 dielectric material)、含有玻璃类材料等的绝缘体等。
[0016] 带有凸块电极的电路部件在上述基板上形成有凸块电极。作为凸块电极的材质， 可W举出银、金、铜、焊锡（solder)等。从将凸块电极与其他电路部件的焊盘电极电连接的 必要性考虑，凸块电极的材质优选为焊锡。进一步地，为了与间距窄的凸块相对应，焊锡凸 块优选形成于金属柱、特别是铜柱（copper pillar)上。图1(a)所示的带有凸块电极的电 路部件100中，在铜柱101上形成有焊锡凸块102。
[0017] 接着，将所述带有凸块电极的电路部件的凸块电极侧的面、和本发明的粘合剂片 材的碱溶性粘合剂膜侧的面相对，通过热压接进行贴合（图1化)）。此时，由于碱溶性粘合 剂膜103的支承体为软质膜104,所W如图1化）所示，能够W不造成凸块电极损伤或变形的 方式使凸块露出。此处，所谓凸块露出，是指贴合后的碱溶性粘合剂膜的厚度在凸块电极的 高度W下的状态。
[001引接着，剥离软质膜104,由此仅碱溶性粘合剂膜103留在带有凸块电极的电路部件 上，得到形成有碱溶性粘合剂被膜的带有凸块电极的电路部件（图I (C))。如图I (C)所示， 凸块电极的上部（凸块顶部）露出，即，凸块顶部突出至碱溶性粘合剂被膜之上，但在凸块 顶部上附着有少量的碱溶性粘合剂105。
[0019] 接着，通过蚀刻除去凸块顶部上的碱溶性粘合剂，制成凸块顶部上不存在碱溶性 粘合剂的状态（图1(d))。碱溶性粘合剂的蚀刻通过使用碱性水溶液的湿蚀刻来进行。
[0020] 接下来，对本发明的粘合剂片材的材料进行说明。本发明的粘合剂片材在软质膜 上形成有碱溶性粘合剂膜。
[0021] 软质膜是作为碱溶性粘合剂膜的支承体的膜。软质膜优选在40?8(TC下具有1? SOOMPa的拉伸弹性模量。作为那样的软质膜，可W使用聚己帰（P巧膜、己帰己酸己帰醋共 聚物巧VA)膜、聚氯己帰膜、聚己帰丙稀酸甲醋膜、聚己帰甲基丙帰酸甲醋膜、聚氨醋膜、聚 四氣己帰膜、聚己帰醇缩酵膜等。上述软质膜可W单独使用，也可W并用2种W上。上述软 质膜中，从与碱溶性粘合剂膜的密合性良好、将粘合剂片材贴合在基材上后的剥离性良好 的方面来看，优选PE膜或EVA膜。
[0022] 软质膜的厚度没有特别限定，但从抑制凸块电极的损伤的方面来看，优选为Sum W上、进一步优选为10 U m W上。此外，从易于将碱溶性粘合剂从凸块电极上排开而进行碱 蚀刻的方面来看，软质膜的厚度优选为200 y m W下、进一步优选为150 y m W下。
[0023] 碱溶性粘合剂膜形成于上述软质膜上。碱溶性粘合剂膜与软质膜接触即可，也可 W进一步层合其他膜。因此，作为碱溶性粘合剂膜的支承体膜，可W单独为软质膜，也可W 为软质膜和不同种类的膜层合而成的膜。从制成粘合剂片材时的操作的容易性考虑，作为 支承体膜，优选软质膜与硬质膜层合得到的膜。从抑制使用了软质膜的粘合剂片材因加热 或冷却而产生粘合剂片材的翅曲的方面来看，进一步优选W软质膜/硬质膜/软质膜的顺 序层合得到的膜。作为硬质膜，可W使用聚对苯二甲酸己二醇醋（PET)膜、聚丙帰膜、聚碳 酸醋膜、聚醜亚胺膜等。
[0024] 本发明中所谓的碱溶性粘合剂膜为碱溶性，是指将该膜于23C下在2. 38%四甲 基氨氧化馈水溶液中浸溃10分钟时，该膜的膜厚减少0. 1 y m W上。
[0025] 关于碱溶性粘合剂膜的碱溶性，从能够容易地对凸块顶部上的树脂进行蚀刻、倒 装芯片封装后的连接电阻值不易升高的方面来看，23C的对于2. 38%四甲基氨氧化馈水溶 液而言的蚀刻速率优选为0. Sym/分钟W上、进一步优选为1. Oy m/分钟W上。此外，从易 于控制想要留存粘合剂的部分的蚀刻量的方面来看，蚀刻速率优选为IOOum/分钟W下、 进一步优选为50 y m/分钟W下、最优选为10 y m/分钟W下。碱溶性粘合剂膜的碱溶性可 W通过下文所述构成碱溶性粘合剂膜的各成分的种类及含有比率进行调节。
[0026] 碱溶性粘合剂膜的厚度没有特别限定，但从保持使用粘合剂片材制作的半导体器 件的粘合强度、提高连接可靠性的方面来看，优选为5 y m W上。此外，从制作碱溶性粘合剂 膜时能够良好地进行溶剂的干燥、能够抑制半导体封装后的由残留溶剂产生的空隙、提高 半导体器件的连接可靠性的方面来看，碱溶性粘合剂膜的厚度优选为IOOum W下。
[0027] 碱溶性粘合剂膜优选含有（A)碱溶性树脂、炬）环氧化合物、（C)固化促进剂及值） 无机粒子。
[002引所谓（A)碱溶性树脂，是指相对于IOOg的2. 38%四甲基氨氧化馈水溶液而言、 25C下溶解0. Ig W上的树脂。为了使利用碱性水溶液的蚀刻容易进行，（A)碱溶性树脂优 选具有碱溶性官能团。碱溶性官能团是具有酸性的官能团，具体而言，可W举出酷性轻基、 駿基、賴酸基及琉基等。从碱溶性粘合剂膜的胆存稳定性、对作为导体的铜布线、铅布线、焊 锡凸块的腐蚀等问题考虑，碱溶性基团优选为酷性轻基。
[0029] 作为上述碱溶性树脂，只要为碱溶性即可，没有特别限定，可W举出例如聚醜亚胺 树脂、聚醜胺树脂、苯氧基树脂、聚讽树脂、聚苯硫離树脂、聚醋树脂、聚離丽树脂、聚離树 月旨、（甲基）丙帰酸共聚物等。上述树脂可W单独使用或组合2种W上使用。上述树脂中， 从耐热性良好、维持作为粘合剂的良好连接的可靠性优异的方面来看，优选碱溶性聚醜亚 胺。
[0030] 可W通过使二胺、四駿酸二酢或封端剂中含有碱溶性基团来向聚醜亚胺中导入碱 溶性官能团。需要说明的是，聚醜亚胺的醜亚胺化率小于100%时，来源于四駿酸二酢的駿 基有残留，但该駿基不包括在此处所谓的碱溶性基团中。
[0031] 本发明中优选使用的碱溶性聚醜亚胺具有下述通式（1)表示的结构单元、且在主 链末端的至少一方具有下述通式（2)和/或（3)表示的结构。
[0032]
【权利要求】
1. 一种带有凸块电极的半导体器件制造用粘合剂片材，其在软质膜上形成有碱溶性粘 合剂膜。
2. 如权利要求1所述的带有凸块电极的半导体器件制造用粘合剂片材，其中，所述软 质膜为聚乙烯膜或乙烯乙酸乙烯酯共聚物膜。
3. 如权利要求1或2所述的带有凸块电极的半导体器件制造用粘合剂片材，其中，所述 碱溶性粘合剂膜含有（A)碱溶性树脂、（B)环氧化合物、（C)固化促进剂及（D)无机粒子。
4. 如权利要求3所述的带有凸块电极的半导体器件制造用粘合剂片材，其中，所述（A) 碱溶性树脂为碱溶性聚酰亚胺。
5. 如权利要求4所述的带有凸块电极的半导体器件制造用粘合剂片材，其中，所述碱 溶性聚酰亚胺具有下述通式（1)表示的结构单元、且在主链末端的至少一方具有下述通式 ⑵和/或（3)表示的结构：
上述通式⑴?（3)中，R1表示4?14价有机基团；R2表示2?12价有机基团；R3及 R4分别可以相同也可以不同基团混合存在，表示选自羧基、酚性羟基、磺酸基及巯基中的至 少1个基团；α及β分别独立地表示0?10的整数；Y表示具有至少1个选自羧基、酚性 羟基、磺酸基及巯基中的基团的1价有机基团；Ζ表示具有至少1个选自羧基、酚性羟基、磺 酸基及巯基中的基团的2价有机基团。
6. 如权利要求4或5所述的带有凸块电极的半导体器件制造用粘合剂片材，其中，所述 碱溶性聚酰亚胺含有酚性羟基。
7. 如权利要求1?6中任一项所述的带有凸块电极的半导体器件制造用粘合剂片材， 其中，所述碱溶性粘合剂膜的、23°C的对于2. 38%四甲基氢氧化铵水溶液而言的蚀刻速率 为0. 5?100 μ m/分钟。
8. -种半导体器件的制造方法，所述制造方法依次包括下述工序： 在具有凸块电极的第一电路部件的凸块电极面上贴合权利要求1?7中任一项所述的 带有凸块电极的半导体器件制造用粘合剂片材的碱溶性粘合剂膜侧的面的工序； 仅将所述粘合剂片材的碱溶性粘合剂膜留在所述电路部件上，剥离所述粘合剂片材中 包含的其他膜的工序； 用碱性水溶液蚀刻所述碱溶性粘合剂膜而除去凸块电极上的所述粘合剂的工序；以及 通过加热加压将所述第一电路部件和具有焊盘电极的第二电路部件电连接的工序。
9. 如权利要求8所述的半导体器件的制造方法，其中，蚀刻所述碱溶性粘合剂膜的工 序中的蚀刻速率为〇. 5?100 μ m/分钟。
【文档编号】H01L23/29GK104302723SQ201380025308
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年5月21日 优先权日:2012年5月30日
【发明者】松村和行, 藤丸浩一, 野中敏央 申请人:东丽株式会社