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_2

文档序号:8414037阅读:来源:国知局
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。
[0068] 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。
[0069] 本发明的第3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。
【附图说明】
[0070]图1为示意性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。
[0071] 图2为示意性示出本发明的另一实施方式的切割/芯片接合薄膜的截面图。
[0072] 图3A为示意性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。
[0073] 图3B为示意性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。
[0074] 图3C为示意性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。
[0075] 图3D为示意性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。
[0076] 图3E为示意性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。
[0077] 图3F为示意性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。
[0078] 图3G为示意性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。
[0079] 图3H为示意性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。
[0080] 图4A为示意性示出本发明的另一实施方式的半导体装置的制造方法的一个工序 的截面图。
[0081] 图4B为示意性示出本发明的另一实施方式的半导体装置的制造方法的一个工序 的截面图。
[0082] 图4C为示意性示出本发明的另一实施方式的半导体装置的制造方法的一个工序 的截面图。
[0083] 图4D为示意性示出本发明的另一实施方式的半导体装置的制造方法的一个工序 的截面图。
[0084] 附图标iP,说明
[0085] 1 被粘物
[0086] 2 半导体晶圆
[0087] 3 粘合剂层
[0088] 4 基材
[0089] 5 切割薄膜
[0090] 10切割/芯片接合薄膜
[0091] 11第1半导体元件
[0092] 12第2半导体元件
[0093] 13第3半导体元件
[0094] 21第1粘接薄膜
[0095] 22粘接薄膜
[0096] 23第3粘接薄膜
[0097] 31、32 键合引线
[0098] 100、200半导体装置
[0099] T 粘接薄膜的厚度
[0100] 第1半导体元件的厚度
【具体实施方式】
[0101] 对于本发明的实施方式,一边参照附图一边在以下进行说明。其中,对于附图的一 部分或全部,在说明中省略所不需要的部分,并且为了容易说明,存在进行了扩大或缩小等 而图示的部分。
[0102] 第1实施方式
[0103] 本发明的第1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,
[0104] 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。
[0105]实施方式1-1
[0106] 在实施方式1-1中,如图1所示,以在切割薄膜5上层叠有包埋用的粘接薄膜22 的切割/芯片接合薄膜的方式为例进行以下说明,所述切割薄膜5上是在基材4上层叠粘 合剂层3而成的。在本实施方式中,对通过引线键合连接来实现被粘物与第1半导体元件 的电连接的方式进行说明。
[0107] 粘接薄腊
[0108] 在粘接薄膜22中,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。上述恪融粘度的下限优选为60Pa?s以上、更优选为70Pa?s以上。上述 熔融粘度的上限优选为400Pa?s以下、更优选为300Pa?s以下。通过采用上述上限,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被粘物的表面结构的 追随性,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,通过采用上述下限,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半导体元件的区域突出。
[0109] 对粘接薄膜的构成没有特别限定,例如可列举出:仅由粘接薄膜单层形成的粘接 薄膜、在芯材料的单面或两面形成有粘接薄膜的多层结构的粘接薄膜等。此处,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。另外,也可以将粘接薄膜与切割片制成进行了一体化的一体型薄 膜而使用。
[0110] 粘接薄膜是具有粘接功能的层,作为其构成材料,可列举出将热塑性树脂和热固 性树脂组合使用的材料。另外,热塑性树脂也可以单独使用。
[0111] 热塑件树脂
[0112] 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,或者组合两种以上使用。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。
[0113] 作为前述丙烯酸类树脂,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种或两种以上作为成分 的聚合物等。作为前述烷基,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、或二十烷基等。
[0114] 另外,作为形成前述聚合物的其它单体,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-羟基丙醋、(甲基)丙烯酸-4-羟基丁醋、(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。
[0115] 热固件树脂
[0116] 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。特别优选为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。
[0117] 前述环氧树脂只要是通常用作粘接剂组合物的环氧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 (Tetraphenylolethane)型等二官能环氧树脂、多官能环氧树脂;或乙内酰脲型、三缩水甘 油基异氰脲酸酯型或缩水甘油胺型等的环氧树脂。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。
[0118] 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,或者组合两种以上使用。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。
[0119] 关于前述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。
[0120] 需要说明的是,在本实施方式中,特别优选为包含环氧树脂、酚醛树脂以及丙烯酸 类树脂的粘接薄膜。这些树脂由于离子性杂质少、耐热性高,因此能够确保半导体元件的可 靠性。此时适宜的配混比为:相对于丙烯酸类树脂成分100重量份,环氧树脂与酚醛树脂的 混合量为100~1300重量份。
[0121] 夺联剂
[0122] 对本实施方式的粘接薄膜而言,为了预先进行某种程度的交联,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。
[0123] 作为前述交联剂,可以采用以往公知的交联剂。尤其是,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,相对于前述聚合物100重量份,通常优 选为0.05~7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,在含有这样的多异氰酸酯化合物 的同时也可以根据需要而一并含有环氧树脂等其它多官能性化合物。
[0124] 无机填充剂
[0125]另外,本实施方式的粘接薄膜中,根据其用途可以适当配混无机填充剂。无机填 充剂的配混可以赋予导电性、提高导热性、调节弹性模量等。作为前述无机填充剂,例如可 列举出由二氧化硅、粘土、石膏、碳酸钙、硫酸钡、氧化铝、氧化铍、碳化硅、氮化硅等陶瓷类、 铝、铜、银、金、镍、铬、锡、锌、钯、焊料等金属、或合金类、其它碳等形成的各种无机粉末。它 们可以单独使用或组合两种以上使用。其中,可适宜地使用二氧化硅、尤其是熔融二氧化 硅。另外,通过添加由铝、铜、银、金、镍、铬、锡、锌等形成的导电性微粒制成导电性粘接薄 膜,能够抑制静电的产生。需要说明的是,无机填充剂的平均粒径优选为〇. 1~80ym的范 围内。
[0126]前述无机填充剂的含量优选设定为相对于组成粘接薄膜的成分(不包括溶剂。) 的总重量为10~80重量%、更优选为20~60重量%。
[0127]热固化催化剂
[0128] 作为粘接薄膜的构成材料,也可以使用热固化催化剂。作为其含量,粘接薄膜包 含丙烯酸类树脂、环氧树脂以及酚醛树脂时,相对于丙烯酸类树脂成分1〇〇重量份,优选为 0. 01~3重量份、更优选为0. 05~1重量份。通过使含量为上述下限以上,能够使芯片接 合时未反应的环氧基彼此在后续工序中聚合,使该未反应的环氧基减少或消失。其结果,可 以制造使半导体元件粘接固定在被粘物上的没有剥离的半导体装置。另一方面,通过使配 混比例为上述上限以下,能够防止产生固化抑制。
[0129] 作为前述热固化催化剂,没有特别限定,例如可列举出咪唑系化合物、三苯基膦系 化合物、胺系化合物、三苯基硼烷系化合物、三卤代硼烷系化合物等。它们可以单独使用、或 组合两种以上使用。
[0130] 作为前述咪唑系化合物,可列举出:2_甲基咪唑(商品名:2MZ)、2-i^一烷基咪唑 (商品名:C11Z)、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-^烷基咪唑(商 品名:C11Z-CN)、1_氰基乙基-2-苯基咪唑鑰偏苯三酸盐(商品名:2PZCNS-PW)、2, 4-二氨 基-6-[2'_甲基咪唑基-(1')]-乙基-均三嗪(商品名:2MZ-A)、2,4-二氨基-6-[2'-i^一 烷基咪唑基乙基-均三嗪(商品名:C11Z-A)、2,4-二氨基-6-[2'_乙基-4'-甲 基咪唑基_(1')]-乙基-均三嗪(商品名:2E4MZ-A)、2,4-二氨基_6_[2' -甲基咪唑 基-(1')]-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 四国化成株式会社制)。
[0131] 作为前述三苯基膦系化合物,没有特别限定,例如可列举出:三苯基膦、三丁基膦、 三(对甲基苯基)膦、三(壬基苯基)膦、二苯基三膦等三有机膦、溴化四苯基鱗(商品名: TPP-PB)、甲基三苯基鱗(商品名:TPP-MB)、氯化甲基三苯基鱗(商品名:TPP-MC)、甲氧基 甲基三苯基鱗(商品名:TPP-MOC)、氯化苄基三苯基鱗(商品名:TPP-ZC)等(均为北兴化学 株式会社制)。另外,作为前述三苯基膦系化合物,优选为实质上对环氧树脂显示非溶解性 的化合物。若对环氧树脂为非溶解性,则能够抑制热固化过度进行。作为具有三苯基膦结 构、且实质上对环氧树脂显示非溶解性的热固化催化剂,例如可例示出甲基三苯基鱗(商 品名:TPP-MB)等。需要说明的是,前述"非溶解性"是指:由三苯基膦系化合物形成的热固 化催化剂对由环氧树脂形成的溶剂为不溶性,更详细而言,是指在温度10~40°C的范围中 不溶解10重量%以上。
[0132] 作为前述三苯基硼烷系化合物,没有特别限定,例如可列举出三(对甲基苯基)硼 烷等。另外,作为三苯基硼烷系化合物,也可包含还具有三苯基膦结构的化合物。作为该具 有三苯基膦结构和三苯基硼烷结构的化合物,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)、四苯基硼苄基三苯 基鱗(商品名:TPP-ZK)、三苯基膦三苯基硼烷(商品名:TPP-S)等(均为北兴化学株式会 社制)。
[0133] 作为前述氨基系化合物,没有特别限定,例如可列举出单乙醇胺三氟硼酸盐 (StellaChemifaCorporation制)、双氛胺(NacalaiTesque,Inc?制)等。
[0134] 作为前述三卤代硼烷系化合物,没有特别限定,例如可列举出三氯硼烷等。
[0135] 其灾添加剂
[0136] 需要说明的是,在本实施方式的粘接薄膜中,除了前述无机填充剂以外,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。
[0137] 作为前述阻燃剂,例如可列举出三氧化锑、
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