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_4

文档序号:8414037阅读:来源:国知局
。从 干燥速度快、能够廉价获得的方面出发,优选使用甲乙酮、环己酮等。
[0177] 将如上所述地制备的粘接剂组合物溶液以规定厚度涂布在隔离膜上形成涂布膜, 然后使该涂布膜在规定条件下干燥。作为隔离膜,可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、 聚乙烯、聚丙烯、用氟类剥离剂、丙烯酸长链烷基酯系剥离剂等剥离剂进行了表面涂布的塑 料薄膜、纸等。另外,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。例如可在干燥温度70~160°C、干燥时间1~5分钟的范 围内进行。由此,可得到本实施方式的粘接薄膜。
[0178] 切割/芯片接合薄腊的制诰方法
[0179] 切割/芯片接合薄膜10、10'例如可以通过预先分别制作切割薄膜和粘接薄膜、最 后将它们贴合来制作。具体而言,可以按照以下的步骤来制作。
[0180] 首先,基材4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模挤出法、共挤出 法、干式层压法等。
[0181] 接着,制备粘合剂层形成用的粘合剂组合物。在粘合剂组合物中配混有在粘合剂 层的项中进行了说明的树脂、添加物等。在基材4上涂布所制备的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(根据需要使其加热交联),形成粘合剂层3。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,以上述干燥条件使涂布膜干燥,形成粘 合剂层3。其后,将粘合剂层3与隔离膜一起贴合在基材4上。由此,可制作具备基材4和 粘合剂层3的切割薄膜。
[0182] 接着,从切割薄膜剥离隔离膜,以使粘接薄膜与粘合剂层为贴合面的方式将两者 贴合。贴合可以通过例如压接来进行。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~lOkgf/cm。然后,剥离粘接薄膜上的隔离膜,得到本实施方式的切割/芯片接合薄 膜。
[0183]半导体装詈的制诰方法
[0184] 在本实施方式的半导体装置的制造方法中,经由第1固定工序和第1引线键合工 序来预先准备安装(固定)有至少1个第1半导体元件的被粘物(被粘物准备工序),利用 经历了对该第1半导体元件的切割和拾取的粘接薄膜将前述第1半导体元件包埋并且将与 前述第1半导体元件不同的第2半导体元件固定于前述被粘物。图3A~图3H分别示意性 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。
[0185]第1固宙工序
[0186] 如图3A所示,在第1固定工序中,将至少1个第1半导体元件11固定在被粘物1 上。第1半导体元件11借助第1粘接薄膜21固定于被粘物1。在图3A中,第1半导体元 件11仅示出了 1个,但根据目标半导体装置的规格,也可以将2个、3个、4个或5个以上的 多个第1半导体元件11固定于被粘物1。
[0187]第1半导体元件
[0188] 作为第1半导体元件11,只要是俯视尺寸比层叠于第2层的半导体元件(第2半 导体元件12 ;参照图3F)更小的元件,就没有特别限定,例如可以适宜地使用作为半导体元 件的一种的控制器、存储芯片、逻辑芯片(logicchip)。控制器控制所层叠的各半导体元件 的操作,因此通常连接多根引线。半导体封装体的通信速度受到引线长的影响时,在本实施 方式中由于第1半导体元件11被固定于被粘物1并位于最下层,因此能够缩短引线长,由 此即使增加半导体元件的层叠数,也能够抑制半导体封装体(半导体装置)的通信速度的 降低。
[0189] 虽然对第1半导体元件11的厚度并没有特别限定,但通常多为100ym以下的情 况。另外,随着近年的半导体封装体的薄型化,也逐渐使用75ym以下、进而50ym以下的 第1半导体元件11。
[0190]被粘物
[0191] 作为被粘物1,可列举出基板、引线框、其它半导体元件等。作为基板,可以使用印 刷电路基板等以往公知的基板。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-三嘆)、聚酰亚胺等制成 的有机基板。但是,本实施方式不限定于此,还包括能够将半导体元件固定并与半导体元件 电连接而使用的电路基板。
[0192] 第1粘接薄腊
[0193] 作为第1粘接薄膜21,可以使用前述包埋用粘接薄膜,也可以使用以往公知的半 导体元件固定用的粘接薄膜。其中,使用包埋用粘接薄膜时,第1粘接薄膜21不需要包埋 半导体元件,因此将厚度减薄成5ym~60ym左右使用即可。
[0194] 固宙方法
[0195]如图3A所示,借助第1粘接薄膜21将第1半导体元件11芯片接合于被粘物1。 作为将第1半导体元件11固定在被粘物1上的方法,例如可列举出:在被粘物1上层叠第 1粘接薄膜21,然后以使引线键合面为上侧的方式在该第1粘接薄膜21上层叠第1半导体 元件11的方法。另外,也可以将预先贴附有第1粘接薄膜21的第1半导体元件11配置在 被粘物1上进行层叠。
[0196]第1粘接薄膜21为半固化状态,因此向被粘物1上载置第1粘接薄膜21后,进行 规定条件下的热处理,由此使第1粘接薄膜21热固化,使第1半导体元件11固定在被粘物 1上。关于进行热处理时的温度,优选以100~200°C进行、更优选以120°C~180°C的范围 内进行。另外,热处理时间优选以〇.25~10小时进行、更优选以0. 5~8小时进行。
[0197] 第1引线键合工序
[0198] 第1引线键合工序是将被粘物1的端子部(例如内部引线)的前端与第1半导体 元件11上的电极极板(未图示)用键合引线31进行电连接的工序(参照图3B)。作为键 合引线31,例如可以使用金线、铝线或铜线等。关于进行引线键合时的温度,可以在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。接 线可以在加热到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。
[0199] 晶圆贴合工序
[0200] 另行地如图3C所示将半导体晶圆2压接在切割/芯片接合薄膜10中的包埋用粘 接薄膜22上,并使其粘接保持而固定(贴合工序)。本工序一边利用压接辊等按压手段来 押压一边进行。
[0201] 切割工序
[0202] 接着,如图3D所示,进行半导体晶圆2的切割。由此,将半导体晶圆2切断成规定 的尺寸而单片化,制造半导体芯片12 (切割工序)。切割例如可以从半导体晶圆2的电路 面侧按照常规方法来进行。另外,在本工序中,例如可以采用切入到切割薄膜5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,半导体晶圆被切割/芯片接合薄膜10粘接固定,因此不仅能够抑 制芯片缺损、芯片飞散,还能够抑制半导体晶圆2的破损。另外,由于使用包埋用粘接薄膜 22,因此能够防止切割后的再粘接、能够良好地进行接下来的拾取工序。
[0203] 拾取工序
[0204] 如图3E所示,为了将粘接固定于切割/芯片接合薄膜10的半导体芯片12剥离而 进行半导体芯片12与包埋用粘接薄膜22 -起的拾取(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:用针从基材4侧将各个半导体芯 片12顶起,并利用拾取装置拾取被顶起的半导体芯片12的方法等。
[0205] 此处,在粘合剂层3为紫外线固化型的情况下,拾取在对该粘合剂层3照射紫外线 后进行。由此,粘合剂层3对粘接薄膜22的粘合力降低,半导体芯片12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。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,作为在紫外线照射中使用的光源,可 以使用高压汞灯、微波激励型灯、化学灯等。
[0206]第2固宙工序
[0207] 在第2固定工序中,借助与第2半导体元件12 -起拾取的包埋用粘接薄膜22,将 另行固定在被粘物1上的第1半导体元件11包埋并且将与前述第1半导体元件11不同的 第2半导体元件12固定于前述被粘物1 (参照图3F)。包埋用粘接薄膜22具有比前述第1 半导体元件11的厚度更厚的厚度T。在本实施方式中,前述被粘物1与前述第1半导体 元件11的电连接是通过引线键合连接而达成的,因此前述厚度T与前述厚度1\之差优选 为40ym以上且260ym以下。前述厚度T与前述厚度之差的下限优选为40ym以上, 但更优选为50ym以上、进一步优选为60ym以上。另外,前述厚度T与前述厚度之差 的上限优选为260ym以下,但更优选为200ym以下、进一步优选为150ym以下。由此,不 但能够实现半导体装置整体的薄型化,而且能够防止第1半导体元件11与第2半导体元件 12的接触并将第1半导体元件11整体包埋在包埋用粘接薄膜22的内部,使作为控制器的 第1半导体元件11在被粘物1上的固定(即引线长为最短的最下层上的固定)成为可能。
[0208] 包埋用粘接薄膜22的厚度T考虑到能够包埋第1半导体元件11的第1半导体元 件11的厚度1\和引线突出量而适当设定即可,其下限优选为80ym以上、更优选为100ym 以上、进一步优选为120ym以上。另一方面,厚度T的上限优选为300ym以下、更优选为 200ym以下、进一步优选为150ym以下。通过这样使粘接薄膜较厚,能够基本上覆盖通常 的控制器的厚度,能够容易地进行第1半导体元件11在包埋用粘接薄膜22中的包埋。
[0209]第2半导体元件
[0210] 作为第2半导体元件12,没有特别限定,例如可以使用受到作为控制器的第1半导 体元件11的操作控制的存储芯片。
[0211] 固宙方法
[0212] 作为将第2半导体元件12固定在被粘物1上的方法,与第1固定工序同样地,例 如可列举出:在被粘物1上层叠包埋用粘接薄膜22,然后以使引线键合面为上侧的方式在 该包埋用粘接薄膜22上层叠第2半导体元件12的方法。另外,也可以将预先贴附有包埋 用粘接薄膜22的第2半导体元件12配置在被粘物1上进行层叠。
[0213] 为了使第1半导体元件11在包埋用粘接薄膜22中的进入和包埋容易,优选在芯 片接合时对包埋用粘接薄膜22进行加热处理。作为加热温度,只要是包埋用粘接薄膜22 软化且未完全热固化的温度即可,优选为80°C以上且150°C以下、更优选为100°C以上且 130°C以下。此时也可以以0.IMPa以上且1.OMPa以下进行加压。
[0214] 由于将包埋用粘接薄膜22在120°C且剪切速度50s4下的熔融粘度设为规定的范 围,因此能够提高包埋用粘接薄膜22对被粘物1的表面结构(表面凹凸)的追随性、提高 包埋用粘接薄膜22与被粘物1的密合性。并且,利用包埋用粘接薄膜22向被粘物1固定 第2半导体元件12时,能够减少俯视下的包埋用粘接薄膜22从第2半导体元件12的区域 的突出量。
[0215] 包埋用粘接薄膜22为半固化状态,因此向被粘物1上载置包埋用粘接薄膜22后, 进行规定条件下的热处理,由此使包埋用粘接薄膜22热固化,使第2半导体元件12固定在 被粘物1上。关于进行热处理时的温度,优选以100~200°C进行、更优选以120°C~180°C 的范围内进行。另外,热处理时间优选以0. 25~10小时进行、更优选以0. 5~8小时进行。
[0216] 此时,热固化后的包埋用粘接薄膜22相对于被粘物1的剪切粘接力在25~250°C 下优选为〇.IMPa以上、更优选为0. 2~lOMPa。若包埋用粘接薄膜22的剪切粘接力为 0.IMPa以上,则能够抑制因针对第2半导体元件12的引线键合工序中的超声波振动、加热 而在包埋用粘接薄膜22与第2半导体元件12或被粘物1的粘接面产生剪切变形。即,能 够抑制第2半导体元件12因引线键合时的超声波振动而移动,由此防止引线键合的成功率 降低。
[0217] 第3固宙工序
[0218] 在第3固定工序中,将与该第2半导体元件同种或不同种的第3半导体元件13固 定在前述第2半导体元件12上(参照图3G)。第3半导体元件13借助第3粘接薄膜23固 定于第2半导体元件12。
[0219]第3半导体元件
[0220] 第3半导体元件13可以是与第2半导体元件12同种的存储芯片、与第2半导体 元件12不同种的存储芯片。第3半导体元件13的厚度也可以根据目标半导体装置的规格 而适当设定。
[0221] 第3粘接薄腊
[0222] 作为第3粘接薄膜23,可以适宜地使用与第1固定工序中的第1粘接薄膜21同样 的薄膜。作为第3粘接薄膜23,使用包埋用粘接薄膜22时,由于不需要包埋其它半导体元 件,因此使厚度减薄为5ym~60ym左右使用即可。
[0223] 固宙方法
[0224] 如图3G所示,借助第3粘接薄膜23将第3半导体元件13芯片接合于第2半导体 元件12。作为将第3半导体元件13固定在第2半导体元件12上的方法,例如可列举出: 在第2半导体元件12上层叠第3粘接薄膜23,然后以使引线键合面为上侧的方式在该第3 粘接薄膜23上层叠第3半导体元件13的方法。另外,也可以将预先贴附有第3粘接薄膜 23的第3半导体元件13配置在第2半导体元件12上进行层叠。其中,为了后述第2半导 体元件12与第3半导体元件13之间的引线键合,有时以避开第2半导体元件12的引线键 合面(上表面)的电极极板的方式将第3半导体元件13相对于第2半导体元件12偏移地 固定。此时,若预先将第3粘接薄膜23贴附在第2半导体元件12的上表面,则第3粘接薄 膜23的从第2半导体元件12的上表面突出的部分(所谓的突起(overhang)部)会弯折 而附着于第2半导体元件12的侧面、包埋用粘接薄膜22的侧面,有产生不可预期的不良情 况的担心。因此,在第3固定工序中,优选的是预先将第3粘接薄膜23贴附于第3半导体 元件13,将其配置在第2半导体元件12上进行层叠。
[0225]由于第3粘接薄膜23也为半固化状态,因此向第2半导体元件12上载置第3粘 接薄膜23后,进行规定条件下的热处理,由此使第3粘接薄膜23热固化,使第3半导体元 件13固定在第2半导体元件12上。需要说明的是,考虑到第3粘接薄膜23的弹性模量、 工艺效率,也可以不进行热处理地将第3半导体元件13固定。关于进行热处理时的温度, 优选以100~200°C进行、更优选以120°C~180°C的范围内进行。另外,热处理时间优选以 0. 25~10小时进行、更优选以0. 5~8小时进行。
[0226] 第2引线键合工序
[0227] 第2引线键合工序是将第2半导体元件12上的电极极板(未图示)与第3半导 体元件13上的电极极板(未图示)用键合引线33进行电连接的工序(参照图3H)。引线 的材料、引线键合条件可以适当地采用与第1引线键合工序同样的材料和条件。
[0228] 半导体装詈
[0229] 通过以上工序,可以制造3个半导体元件夹着规定的粘接薄膜多层层叠的半导体 装置100。进而,通过重复与第3固定工序和第2引线键合工序同样的步骤,能够制造层叠 有4个以上的半导体元件的半导体装置。
[0230] 封装工序
[0231] 层叠规定数量的半导体元件后,也可以进行将半导体装置100整体树脂封装的封 装工序。封装工序是利用封装树脂封装半导体装置100的工序(未图示)。本工序是为了 保护搭载于被粘物1的半导体元件、键合引线而进行的。本工序例如通过利用模具将封装 用树脂成型来进行。作为封装树脂,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,但本实施方式不限定于此,例如可以在165~185°C下固化 数分钟。另外在本工序中,树脂封装时也可以加压。此时,加压的压力优选为1~15MPa、更 优选为3~lO
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