切割/芯片接合薄膜、半导体装置的制造方法以及半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及切割/芯片接合薄膜、半导体装置的制造方法以及半导体装置。
【背景技术】
[0002] 一直以来，制造半导体装置时半导体芯片向基板、电极构件上的固定使用了银糊。 所述固定处理是通过在半导体芯片或引线框上涂覆糊剂状粘接剂，借助糊剂状粘接剂将半 导体芯片搭载于基板，最后使糊剂状粘接剂层固化而进行的。
[0003] 然而，对于糊剂状粘接剂而言，涂覆量、涂覆形状等会产生较大偏差而难以均匀 化，或者涂布需要特殊装置、长时间。因此，提出了在切割工序中粘接保持半导体晶圆且赋 予安装工序所需的芯片固定用粘接薄膜的切割/芯片接合薄膜（参照专利文献1)。
[0004] 这种切割/芯片接合薄膜具有在切割薄膜上层叠有芯片接合薄膜（粘接薄膜）的 结构。另外，切割薄膜是在支撑基材上层叠有粘合剂层的结构。该切割/芯片接合薄膜如 下来使用。即，在利用粘接薄膜进行保持下对半导体晶圆和粘接薄膜进行切割后，拉伸支撑 基材而将半导体芯片与粘接薄膜一起剥离，并将其分别回收。进而，夹着粘接薄膜使半导体 芯片粘接固定于BT基板、引线框等被粘物。将半导体芯片多阶段地层叠时，在借助粘接薄 膜而固定的半导体芯片上进一步粘接固定带粘接薄膜的半导体芯片。
[0005] 然而，正在更进一步寻求半导体装置及其封装体的高功能化、薄型化、小型化。作 为其一个对策而开发了使半导体元件在其厚度方向上多阶段地层叠来实现半导体元件的 高密度集成化的三维安装技术。
[0006] 作为一般的三维安装方法，采用了在基板等被粘物上固定半导体元件，并在其最 下阶的半导体元件上依次层叠半导体元件的步骤。在半导体元件之间、以及半导体元件与 被粘物之间，主要利用接合线（以下也称为"线"。）来实现电连接。另外，半导体元件的固 定广泛使用了薄膜状的粘接剂。
[0007] 这样的半导体装置中，出于控制多个半导体元件的各自的动作、控制半导体元件 之间的通信等的目的，在最上阶的半导体元件上配置用于控制的半导体元件（以下也称为 "控制器"。）（参照专利文献2)。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1 :日本特开2010-074144号公报
[0011] 专利文献2 :日本特开2007-096071号公报
【发明内容】
[0012] 发明要解决的问题
[0013]控制器也与下阶的半导体元件同样地利用线来实现其与被粘物的电连接。然而， 随着半导体元件的层叠阶段数变多，控制器与被粘物的距离变长，电连接所需的线也变长。 其结果，有时半导体封装体的通信速度降低，由外部因素（热、冲击等）导致线产生不良情 况而使半导体封装体的品质降低，或者引线接合工序变得复杂而使半导体装置制造的成品 率降低。
[0014] 因而，本申请发明人等开发出将控制器固定于被粘物、且能够包埋该控制器并固 定其它半导体元件的包埋用粘接薄膜，并针对它们申请了专利（在本申请的申请时未公 开）。通过将这样的粘接薄膜用作切割/芯片接合薄膜的粘接薄膜，能够提高半导体装置的 制造效率并实现半导体装置的高品质化。
[0015]然而，在推进包埋用粘接薄膜的应用的研宄的基础上，有时会产生以下的问题。
[0016] 第一，如图5所示那样，使用具备包埋用粘接薄膜122的切割/芯片接合薄膜110 的半导体晶圆112的切割工序也与以往同样地，利用切割刀片D对贴附在切割/芯片接合 薄膜110的粘接薄膜122上的半导体晶圆112赋予切口，切割半导体晶圆112和粘接薄膜 122。由于需要切断粘接薄膜122,因此切入深度达到粘合剂层103或基材104为止。
[0017]然而，包埋用粘接薄膜122为了包埋控制器等下阶的半导体元件而比现有产品更 厚，因此贴附半导体晶圆112时的切割/芯片接合薄膜110与半导体晶圆112的厚度的总 和也变得相当厚。在这种状态下利用切割刀片D进行向半导体晶圆112的切入时，从切割 刀片D向半导体晶圆112传导的力会相对于切割刀片D的行进方向左右逃离，切割刀片D 的刀刃如图5中的两个箭头所示那样相对于行进方向左右摇摆而蛇行。由于切割刀片D的 蛇行，沿着该线的粘合剂层103、粘接薄膜122也会成为被向左右推挤的形状，其结果，粘合 剂层103与粘接薄膜122之间有时发生剥离。切割时，为了散发因切入而产生的热、去除切 削肩，通常会使水进行流通，但存在如下可能：发生了剥离的部分浸入水或带入切削肩（硅 肩等），或者保持性能降低，无法进行期望的切割。
[0018]本发明是鉴于前述包埋用粘接薄膜特有的问题而做出的，其目的在于，提供一种 即使具备包埋用粘接薄膜也能够实现期望切割的切割/芯片接合薄膜和使用其的半导体 装置的制造方法、以及利用该制造方法得到的半导体装置。
[0019]第二，对于在被粘物上固定有控制器等半导体元件的部分，被粘物的表面结构变 得复杂，被粘物（及其表面上的要素）与包埋用粘接薄膜之间的密合性以及半导体元件的 包埋性有可能降低。此时，两者之间有可能产生空隙，从而导致最终得到的半导体装置的可 靠性降低。
[0020] 因此，本发明的另一个目的在于，提供能够以良好的成品率制造高可靠性的半导 体装置的半导体装置制造方法。
[0021]用于解决问题的方案
[0022] 本申请发明人等为了解决前述现有问题，针对切割/芯片接合薄膜的特性、半导 体装置的制造工序进行了深入研宄。其结果发现，通过制成下述构成而能够实现前述目的， 从而完成了本发明。
[0023]即，本发明的第一实施方式是一种切割/芯片接合薄膜，其具备：具有基材和在该 基材上形成的粘合剂层的切割薄膜、以及
[0024]层叠在前述粘合剂层上的粘接薄膜，
[0025] 前述粘接薄膜是用于包埋被固定在被粘物上的第一半导体元件并将与该第一半 导体元件不同的第二半导体元件固定于被粘物的粘接薄膜（以下也称为"包埋用粘接薄 膜"），
[0026] 前述粘接薄膜与前述粘合剂层之间的剥离力为0. 03N/20mm以上且0. 2N/20mm以 下。
[0027] 对于该切割/芯片接合薄膜而言，将粘接薄膜与粘合剂层之间的剥离力设定为 0. 03N/20mm以上且0. 2N/20mm以下，因此即使在切割半导体晶圆时切割刀片发生蛇行，也 能够防止粘接薄膜与粘合剂层的剥离，防止水、硅肩等的进入，由此能够进行期望的切割。 并且还能够获得良好的拾取性。另外，能够在切割后良好地进行拾取，能够以良好的生产效 率制造半导体装置。进而，利用上述粘接薄膜能够包埋控制器等第一半导体元件并将第二 半导体元件固定在被粘物上，因此能够缩短电连接所需的线，由此能够制造可防止半导体 封装体的通信速度降低、且由外部因素导致的线的不良情况的产生得以降低的高品质半导 体装置。加之，该制造方法中，通过使用上述粘接薄膜，能够将第一半导体元件包埋在被粘 物上，因此第一半导体元件与被粘物的引线接合变得容易，由此能够提高半导体装置的制 造的成品率。此处，上述剥离力过小时，由于切割刀片的蛇行而发生粘接薄膜与粘合剂层的 剥离。另一方面，上述剥离力过大时，难以拾取半导体芯片。需要说明的是，剥离力的测定 依据实施例的记载。
[0028]前述粘合剂层的厚度优选为5ym以上且50ym以下。一般来说，切割/芯片接合 薄膜的基材具有比粘接薄膜、粘合剂层高的硬度。在切割时若切割刀片到达切割薄膜的基 材，则切割刀片有时因上述基材的硬度而受到源自基材的反弹力，蛇行的程度变大。通过 使粘合剂层的厚度在上述范围，粘合剂层能够作为用于防止切割刀片到达基材的所谓缓冲 层、边层（marginlayer)而充分地起作用，能够抑制切割刀片的蛇行。
[0029] 如述粘接薄I旲的厚度可以为80ym以上且150ym以下。具体具有这种范围的厚 度的粘接薄膜适合于包埋第一半导体元件，但容易发生切割刀片的蛇行。然而，对于该切割 /芯片接合薄膜，由于使粘接薄膜与粘合剂层之间的剥离力为规定范围，因此即使发生切割 刀片的蛇行，也能够防止由粘接薄膜与粘合剂层的剥离导致的不良情况。
[0030] 热固化前的该粘接薄膜的25°C下的储能模量优选为lOMPa以上且lOOOOMPa以下。 在使粘接薄膜与切割薄膜一体化而成的切割/芯片接合薄膜的形态下，贴合于粘接薄膜的 半导体晶圆通过切割而单片化成为半导体芯片，同时粘接薄膜也进行单片化。通过使粘接 薄膜的储能模量为上述下限以上，能够防止相邻的粘接薄膜彼此的再粘接。另外，通过为上 述上限以下，能够发挥其与半导体晶圆的良好粘接性。
[0031] 优选的是，该粘接薄膜包含无机填充剂，该无机填充剂的含量为25~80重量％。 通过使该粘接薄膜包含规定量的无机填充剂，能够调整剥离力并且以更高水平发挥与此相 伴的抗蛇行性、包埋容易性、操作容易性。
[0032] 另外，本发明的第一实施方式中还包括一种半导体装置的制造方法，其包括以下 的工序：
[0033] 准备固定有第一半导体元件的被粘物的被粘物准备工序；
[0034] 将该切割/芯片接合薄膜的粘接薄膜与半导体晶圆进行贴合的贴合工序；
[0035] 切割前述半导体晶圆和粘接薄膜，形成第二半导体元件的切割工序；
[0036] 将前述第二半导体元件与前述粘接薄膜一起拾取的拾取工序；以及
[0037] 利用与前述第二半导体元件一起拾取的粘接薄膜，包埋被固定于前述被粘物的前 述第一半导体元件并将前述第二半导体元件固定于该被粘物的固定工序。
[0038] 本发明的第一实施方式的制造方法中，使用该切割/芯片接合薄膜来制造半导体 装置，因此能够防止切割时的切割刀片发生蛇行，能够以良好的成品率制造半导体装置。
[0039] 本发明的第一实施方式还包括利用该半导体装置的制造方法得到的半导体装置。
[0040] 本发明的第二实施方式是一种半导体装置的制造方法，其包括以下的工序：
[0041] 准备用于包埋被固定在被粘物上的第一半导体元件并将与该第一半导体元件不 同的第二半导体元件固定于被粘物的粘接薄膜的工序；
[0042] 将至少1个第一半导体元件固定在被粘物上的第一固定工序；以及
[0043] 利用前述粘接薄膜，包埋前述第一半导体元件并将与前述第一半导体元件不同的 第二半导体元件固定于前述被粘物的第二固定工序，
[0044] 前述第一半导体元件的俯视面积为前述第二半导体元件的俯视面积的40%以下。
[0045] 该制造方法中，将第一半导体元件的俯视面积设为第二半导体元件的俯视面积的 40%以下，因此能够将第一半导体元件的外形对粘接薄膜与被粘物的密合性以及第一半导 体元件的包埋性造成的影响控制在最小限，能够抑制空隙的发生并制造可靠性高的半导体 装置。另外，在包埋第一半导体元件时，有时与第一半导体元件的容积相当的粘接薄膜被挤 出，并从第二半导体元件突出，但由于将第一半导体元件的尺寸设定为规定范围，因此能够 将那样的突出抑制在最小限。
[0046] 该制造方法中，在前述第一固定工序中，可以利用用于固定第一半导体元件的第 一粘接薄膜将前述第一半导体元件固定于前述被粘物。此时，优选还包括将前述第一半导 体元件与前述被粘物利用接合线进行电连接的引线接合工序。
[0047] 该制造方法中，在前述第一固定工序中，也可以利用倒装芯片连接将前述第一半 导体元件固定于前述被粘物。
[0048] 该制造方法中，通过还包括在前述第二半导体元件上固定与该第二半导体元件种 类相同或种类不同的第三半导体元件的第三固定工序，能够进行半导体元件的多阶段层 叠，能够制造高集成化的半导体装置。
[0049] 该制造方法中，前述粘接薄膜的120°C下的熔融粘度优选为lOOPa*S以上且 3000Pa?S以下。由此，在利用该粘接薄膜将第二半导体元件固定于被粘物时，能够更容易 地将第一半导体元件包埋于该粘接薄膜。需要说明的是，熔融粘度的测定方法依据实施例 的记载。
[0050] 本发明的第二实施方式还包括利用该半导体装置的制造方法得到的半导体装置。
【附图说明】
[0051]图1是示意性地示出本发明的一个实施方式的切割/芯片接合薄膜的截面图。
[0052]图2是示意性地示出本发明的其它实施方式的切割/芯片接合薄膜的截面图。
[0053] 图3A是示意性地示出本发明的一个实施方式的半导体装置的制造方法的一个工 序的截面图。
[0054] 图3B是示意性地示出本发明的一个实施方式的半导体装置的制造方法的一个工 序的截面图。
[0055] 图3C是示意性地示出本发明的一个实施方式的半导体装置的制造方法的一个工 序的截面图。
[0056] 图3D是示意性地示出本发明的一个实施方式的半导体装置的制造方法的一个工 序的截面图。
[0057] 图3E是示意性地示出本发明的一个实施方式的半导体装置的制造方法的一个工 序的截面图。
[0058] 图3F是示意性地示出本发明的一个实施方式的半导体装置的制造方法的一个工 序的截面图。
[0059] 图3G是示意性地示出本发明的一个实施方式的半导体装置的制造方法的一个工 序的截面图。
[0060] 图3H是示意性地示出本发明的一个实施方式的半导体装置的制造方法的一个工 序的截面图。
[0061] 图4A是示意性地示出本发明的另一个实施方式的半导体装置的制造方法的一个 工序的截面图。
[0062] 图4B是示意性地示出本发明的另一个实施方式的半导体装置的制造方法的一个 工序的截面图。
[0063] 图4C是示意性地示出本发明的另一个实施方式的半导体装置的制造方法的一个 工序的截面图。
[0064] 图4D是示意性地示出本发明的另一个实施方式的半导体装置的制造方法的一个 工序的截面图。
[0065] 图5是示意性地示出切割半导体晶圆时切割刀片发生蛇行的截面图。
[0066] 图6是图3F所示的第一半导体元件和第二半导体元件的部分透视俯视图。
[0067] 附图标iP,说明
[0068] 1被粘物
[0069] 2半导体晶圆
[0070]3粘合剂层
[0071]4基材
[0072] 5切割薄膜
[0073]10切割/芯片接合薄膜
[0074]