粘接薄膜、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] 本发明涉及粘接薄膜、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] 迄今为止，为了在制造半导体装置时向基板、电极构件固定半导体芯片而使用银 糊剂。该固定处理如下进行：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。
[0003] 然而，糊剂状粘接剂在涂覆量、涂覆形状等方面会产生大的偏差，变得难以均一 化，或者涂布中需要特殊装置、长时间。因此，提出了一种切割/芯片接合薄膜，其在切割工 序中粘接保持半导体晶圆，并且还赋予固定（mount)工序所需要的芯片固定用的粘接薄膜 (参见专利文献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，切割薄膜为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 进行使用。即，在基于粘接薄膜的保持下切割半导体晶圆和粘接薄膜，然后拉伸支撑基材， 将半导体芯片与粘接薄膜一起剥离并各自回收。进而，将半导体芯片借助粘接薄膜粘接固 定于BT基板、引线框等被粘物上。多级层叠半导体芯片时，在借助粘接薄膜固定的半导体 芯片上进一步粘接固定带有粘接薄膜的半导体芯片。
[0005] 另外，正在更进一步地要求半导体装置及其封装体的高功能化、薄型化、小型化。 作为其对策之一，开发了将半导体元件在其厚度方向上层叠多层而实现半导体元件的高密 度集成化的三维安装技术。
[0006] 作为通常的三维安装方法，采用如下的步骤：在基板等被粘物上固定半导体元件， 在该最下层的半导体元件上依次层叠半导体元件。在半导体元件间、以及半导体元件与被 粘物之间主要通过键合引线（以下也称为"引线"。）实现电连接。另外，半导体元件的固 定中广泛使用薄膜状的粘接剂。
[0007] 在这种半导体装置中，出于控制多个半导体元件各自的操作、控制半导体元件间 的通信等目的，在最上层半导体元件的上方配置控制用的半导体元件（以下也称为"控制 器（controller) "。）（参照专利文献2) 〇
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利f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] 控制器与下层的半导体元件同样，也通过引线来实现与被粘物的电连接。然而，随 着半导体元件的层叠层数增多，控制器与被粘物的距离变长，电连接所需要的引线也变长。 其结果，会产生半导体封装体的通信速度降低、由于外部因素（热、冲击等）造成的引线的 不良情况，半导体封装体的品质降低，或者引线键合工序变复杂，半导体装置制造的成品率 降低。
[0014] 因此，本申请发明人等开发了能够在将控制器固定于被粘物的同时包埋该控制器 并固定其它半导体元件的包埋用的粘接薄膜，并对此进行了申请（在本申请申请之时尚未 公开）。
[0015] 通过将这种粘接薄膜用作切割/芯片接合薄膜的粘接薄膜，半导体装置的制造效 率的提高和半导体装置的高品质化成为可能。
[0016] 然而，作为问题之一，由于被粘物上固定有控制器等半导体元件，被粘物的表面结 构也相应地变得复杂，存在被粘物（及其表面上的元件）与包埋用的粘接薄膜之间的密合 性降低的担心。此时，在两者间会产生空隙，存在导致最终所得的半导体装置的可靠性降低 的担心。
[0017] 另外，作为其它问题，接着粘接薄膜将第2层及其后的半导体元件载置于被粘物 上之后，有时会在加压条件下一边加热粘接薄膜一边使其热固化。在该固定之时，根据粘接 薄膜的状态的不同，有时由于所施加的压力而使粘接薄膜变形、应当被固定的半导体元件 的固定位置相对于所期望的位置产生位移。其结果，对第2层及其后的半导体元件的引线 键合、进一步的半导体元件的层叠等变困难，导致半导体装置的制造的成品率降低。
[0018] 本发明是鉴于前述问题而作出的，其目的在于，提供能够成品率良好地制造高可 靠性的半导体装置的粘接薄膜及其用途。
[0019] 用于解决问题的方案
[0020] 本申请发明人等为了解决前述以往的问题而对粘接薄膜的特性进行了深入研宄。 其结果发现，通过使其为下述构成，能够达成前述目的，从而完成了本发明。
[0021] 即，本发明的第1实施方式为一种粘接薄膜，其是用于将固定于被粘物上的第1半 导体元件包埋、并将与该第1半导体元件不同的第2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"。），
[0022] 其在120°C且剪切速度50s-1下的熔融粘度为50Pa?s以上且500Pa?s以下。
[0023] 在该粘接薄膜中，由于将120°C且剪切速度50s4下的熔融粘度设为50Pa?s以上 且500Pa?s以下，因此利用该粘接薄膜向被粘物固定第2半导体元件时，能够提高该粘接 薄膜对包含第1半导体元件的被粘物的表面结构的追随性，由此能够提高包埋用粘接薄膜 与被粘物的密合性。其结果，可以防止半导体装置中的空隙的产生，能够制造高可靠性的半 导体装置。同时，利用该粘接薄膜向被粘物固定第2半导体元件时，能够减少俯视下的粘接 薄膜从第2半导体元件的区域的突出。进而，由于能包埋被粘物上的第1半导体元件，因此 能维持被粘物与第1半导体元件的通信速度并减少外部因素的影响，能够成品率良好地制 造高品质的半导体装置。需要说明的是，熔融粘度的测定方法依据实施例的记载。
[0024] 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带一体化而得到的切割/芯片接合薄膜的实施方式中，贴合于粘接薄 膜的半导体晶圆通过切割而被单片化为半导体芯片，与此同时粘接薄膜也被单片化。通过 将粘接薄膜的储能模量设为上述下限以上，能够防止邻接的粘接薄膜彼此的再粘接。另外， 通过设为上述上限以下，能够发挥与半导体晶圆的良好的粘接性。
[0025] 该粘接薄膜包含无机填充剂，该无机填充剂的含量优选为10~80重量％。通过 使该粘接薄膜包含规定量的无机填充剂，能够以更高的水平发挥包埋容易性、突出防止性、 操作容易性。
[0026] 本发明的第1实施方式还包括一种切割/芯片接合薄膜，其具备：
[0027] 具有基材与形成于该基材上的粘合剂层的切割薄膜、以及
[0028] 层叠于前述粘合剂层上的该粘接薄膜。
[0029] 本发明的第1实施方式的切割/芯片接合薄膜由于具备该粘接薄膜，因此能够成 品率良好地制造高可靠性的半导体装置。
[0030] 另外，本发明的第1实施方式还包括一种半导体装置的制造方法，其具备如下工 序：
[0031] 准备固定有第1半导体元件的被粘物的被粘物准备工序；
[0032] 将该切割/芯片接合薄膜的粘接薄膜与半导体晶圆贴合的贴合工序；
[0033] 切割前述半导体晶圆和粘接薄膜而形成第2半导体元件的切割工序；
[0034] 将前述第2半导体元件与前述粘接薄膜一起拾取的拾取工序；以及，
[0035] 利用与前述第2半导体元件一起拾取的粘接薄膜，将固定于前述被粘物的前述第 1半导体元件包埋并且将前述第2半导体元件固定于该被粘物的固定工序。
[0036] 在本发明的第1实施方式的制造方法中，由于使用该切割/芯片接合薄膜制造半 导体装置，因此能够防止半导体装置中的空隙的产生，能够制造高可靠性的半导体装置。另 外，能够良好地进行从切割至拾取的步骤，能够生产效率良好地制造半导体装置。进而，由 于可以利用上述粘接薄膜将控制器等第1半导体元件固定在被粘物上，因此可以缩短电连 接所需要的引线，由此可防止半导体封装体的通信速度降低、并且能够制造减少了因外部 因素造成的引线的不良情况的产生的高品质的半导体装置。而且，在该制造方法中，通过上 述粘接薄膜的使用，第1半导体元件在被粘物上的包埋成为可能，因此第1半导体元件与被 粘物的引线键合变容易，由此能够提高半导体装置的制造的成品率。
[0037] 在该制造方法中，优选的是，前述粘接薄膜具有比前述第1半导体元件的厚度 更厚的厚度T，前述被粘物与前述第1半导体元件被引线键合连接，且前述厚度T与前述厚 度之差为40ym以上且260ym以下。或者，优选的是，前述粘接薄膜具有比前述第1半 导体元件的厚度更厚的厚度T，前述被粘物与前述第1半导体元件被倒装芯片连接，且前 述厚度T与前述厚度之差为10ym以上且200ym以下。可以根据第1半导体元件与被 粘物的连接形式适宜地包埋第1半导体元件。
[0038] 本发明的第1实施方式还包括通过该半导体装置的制造方法得到的半导体装置。
[0039] 另外，本发明的第2实施方式涉及一种半导体装置的制造方法，其包括如下工序： 将第1半导体元件固定于被粘物的第1固定工序；准备第2半导体元件和配置于第2半导 体元件上的包埋用粘接薄膜的元件准备工序；利用包埋用粘接薄膜将固定于被粘物的第1 半导体元件包埋并且将第2半导体元件固定于被粘物的第2固定工序；在第2固定工序之 后使包埋用粘接薄膜在加压下热固化的热固化工序。
[0040] 通过利用包埋用粘接薄膜将固定于被粘物的第1半导体元件包埋，可以维持被粘 物与第1半导体元件的通信速度并且减少外部因素的影响，能够成品率良好地制造高品质 的半导体装置。进而，通过使包埋用粘接薄膜在加压下热固化，可以减少包埋用粘接薄膜与 第1半导体元件等之间存在的空隙，能够制造高可靠性的半导体装置。
[0041] 通过利用包埋用粘接薄膜将控制器等第1半导体元件固定于被粘物，可以缩短电 连接所需要的引线，由此可防止通信速度的降低，并且能够制造减少了因外部因素造成的 引线的不良情况的产生的高品质的半导体装置。另外，通过将控制器等第1半导体元件固 定于被粘物，可以使引线键合工序简洁，能够提高半导体装置的制造的成品率。
[0042] 在热固化工序中，优选的是，在9. 8Xl(T2MPa以上的气氛下使包埋用粘接薄膜热 固化。由此能够有效地减少空隙。
[0043] 在第1固定工序中，例如，可以借助第1粘接薄膜将第1半导体元件固定于被粘 物。本发明的半导体装置的制造方法优选还包括利用键合引线将第1半导体元件与被粘物 电连接的引线键合工序。此时，包埋用粘接薄膜具有比第1半导体元件的厚度1\更厚的厚 度T，厚度T与厚度之差优选为40ym以上且260ym以下。由此，能够良好地包埋第1 半导体元件。
[0044]在第1固定工序中，例如，可以通过将第1半导体元件与被粘物进行倒装芯片连接 而将第1半导体元件固定于被粘物。此时，包埋用粘接薄膜具有比第1半导体元件的厚度 更厚的厚度T，厚度T与厚度Ti之差优选为10ym以上且200ym以下。由此，能够良好 地包埋第1半导体元件。
[0045] 本发明的第2实施方式的半导体装置的制造方法还可以包含将第3半导体元件固 定在第2半导体元件上的第3固定工序。
[0046] 本发明的第2实施方式还涉及用于在半导体装置的制造方法中使用的包埋用粘 接薄膜。包埋用粘接薄膜的120°C下的熔融粘度优选为lOOPa ? s以上且3000Pa?s以下。 由此，利用包埋用粘接薄膜向被粘物固定第2半导体元件时，能够更加容易地进行第1半导 体元件的包埋。需要说明的是，熔融粘度的测定方法依据实施例的记载。
[0047] 本发明的第2实施方式还涉及一种半导体装置的制造方法，其包括如下工序：将 第1半导体元件固定于被粘物的第1固定工序；准备切割/芯片接合薄膜的准备工序；将切 割/芯片接合薄膜的包埋用粘接薄膜与半导体晶圆贴合的贴合工序；切割半导体晶圆和包 埋用粘接薄膜而形成第2半导体元件的切割工序；将第2半导体元件与包埋用粘接薄膜一 起拾取的拾取工序；利用与第2半导体元件一起拾取的包埋用粘接薄膜将固定于被粘物的 第1半导体元件包埋并将第2半导体元件固定于被粘物的第2固定工序；在第2固定工序 之后使包埋用粘接薄膜在加压下热固化的热固化工序。
[0048] 本发明的第2实施方式还涉及一种切割/芯片接合薄膜，其具备：具有基材以及配 置在基材上的粘合剂层的切割薄膜、以及配置在粘合剂层上的包埋用粘接薄膜。
[0049] 本发明的第2实施方式还涉及半导体装置。
[0050]进而，本发明的第3实施方式为一种粘接薄膜，其用于将固定于被粘物上的第1半 导体元件包埋、并将与该第1半导体元件不同的第2半导体元件固定于被粘物，其中，
[0051] 所述粘接薄膜在l〇〇°C且剪切速度50s4下的熔融粘度为800Pa?S以下，
[0052] 在150°C且剪切速度5s4下的熔融粘度为50Pa?s以上。
[0053] 在该粘接薄膜中，由于将在100°C且剪切速度50s4下的熔融粘度设为800Pa *s以 下，因此利用该粘接薄膜向被粘物固定第2半导体元件时，能够提高该粘接薄膜对包括第1 半导体元件的被粘物的表面结构的追随性，由此能够提高包埋用粘接薄膜与被粘物的密合 性。其结果，可以防止半导体装置中的空隙的产生，能够制造高可靠性的半导体装置。另外， 由于可以包埋被粘物上的第1半导体元件，因此可以维持被粘物与第1半导体元件的通信 速度并减少外部因素的影响，能够成品率良好地制造高品质的半导体装置。
[0054] 另外，在该粘接薄膜中，由于将在150°C且剪切速度5s4下的熔融粘度设为 50Pa*s以上，因此能够防止第2半导体元件在层叠后通过加压加热而热固化时的粘接薄膜 的变形、能够防止第2半导体元件的固定位置的位移。需要说明的是，各熔融粘度的测定方 法依据实施例的记载。
[0055] 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带一体化而得到的切割/芯片接合薄膜的实施方式中，贴合于粘接薄 膜的半导体晶圆通过切割而被单片化为半导体芯片，与此同时粘接薄膜也被单片化。通过 将粘接薄膜的储能模量设为上述下限以上，能够防止邻接的粘接薄膜彼此的再粘接。另外， 通过设为上述上限以下，能够发挥与半导体晶圆的良好的粘接性。
[0056] 该粘接薄膜包含无机填充剂，该无机填充剂的含量优选为10~80重量％。通过 使该粘接薄膜包含规定量的无机填充剂，能够以更高的水平发挥包埋容易性、突出防止性、 元件位移防止性。
[0057] 本发明的第3实施方式还包括一种切割/芯片接合薄膜，其具备：
[0058] 具有基材与形成于该基材上的粘合剂层的切割薄膜、以及
[0059] 层叠于前述粘合剂层上的该粘接薄膜。
[0060] 本发明的第3实施方式的切割/芯片接合薄膜由于具备该粘接薄膜，因此能够成 品率良好地制造高可靠性的半导体装置。
[0061] 另外，本发明的第3实施方式还包括一种半导体装置的制造方法，其具备如下工 序：
[0062] 准备固定有第1半导体元件的被粘物的被粘物准备工序；
[0063] 将该切割/芯片接合薄膜的粘接薄膜与半导体晶圆贴合的贴合工序；
[0064] 切割前述半导体晶圆和粘接薄膜而形成第2半导体元件的切割工序；
[0065] 将前述第2半导体元件与前述粘接薄膜一起拾取的拾取工序；以及，
[0066] 利用与前述第2半导体元件一起拾取的粘接薄膜，将固定于前述被粘物的前述第 1半导体元件包埋并且将前述第2半导体元件固定于该被粘物的固定工序。
[0067] 在本发明的第3实施方式的制造方法中，由于使用该切割/芯片接合薄膜制造半 导体装置，因此能够防止半导体装置中的空隙的产生，能够制造高可靠性的半导体装置。另 外，能够良好地进行从切割至拾取的步骤，能够生产效率良好地制造半导体装置。进而，由 于可以利用上述粘接薄膜将控制器等第1半导体元件固定在被粘物上，因此可以缩短电连 接所需要的引线，由此能防止半导体封装体的通信速度降低、并且能够制造减少了因外部 因素造成的引线的不良情况的产生的高品质的半导体装置。而且，在该制造方法中，通过上 述粘接薄