底层填充材料、密封片材及半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及底部填充材料、密封片材及半导体装置的制造方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着电子设备的小型、薄型化所致的高密度安装的要求急剧增加。因此， 半导体封装中，适于高密度安装的表面安装型已代替以往的插件型成为主流。该表面安装 型将导线直接焊接于印刷基板等。通过作为加热方法的红外线回流焊、气相回流焊、浸沾软 钎焊等对封装体整体加热来进行安装。
[0003] 在表面安装后，为了保护半导体元件表面、确保半导体元件与基板之间的连接可 靠性，对半导体元件与基板之间的空间进行密封树脂的填充。作为这样的密封树脂，广泛使 用液状的密封树脂，但是液状的密封树脂难以调节注入位置和注入量。因此，还提出了使用 片状的密封树脂填充半导体元件与基板之间的空间的技术（专利文献1)。
[0004] 通常，作为使用片状的密封树脂（底部填充材料）的工艺，例如采用如下步骤：将 底部填充材料粘贴于半导体晶片后，进行半导体晶片的切割而形成半导体元件，一边将半 导体元件连接于被粘物来进行安装，一边用将与半导体元件成为一体的底部填充材料填充 基板等被粘物与半导体元件之间的空间。该工艺容易进行被粘物与半导体元件之间的空间 的填充。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :日本专利第4438973号
【发明内容】
[0008] 发明所要解决的问题
[0009] 另外，对于半导体装置的小型化、薄型化而言只要减薄半导体元件的厚度即可，但 随着半导体元件的薄型化的推进，被粘物的热响应行为对半导体元件的影响（翘曲或膨胀 等）变大。起因在于，通常基板等被粘物的热膨胀系数大于半导体元件的值。尤其是，在连 接半导体元件与被粘物的焊料凸块等连接构件处，由半导体元件及被粘物的热响应行为的 差异引起的应力容易集中，根据情况而有时在接合部产生断裂。
[0010] 另一方面，随着半导体元件中的电路宽度、端子间距离的狭小化，在对安装时的连 接位置进行对准时发生即便是微小的偏差，也有可能导致半导体元件的损伤、安装时的接 合不良等，进而还会导致半导体装置的成品率降低。
[0011] 关于安装时的定位，由于片状的底部填充材料预先层叠在半导体元件上，因此底 部填充材料需要具有如下程度的透射性，g卩，能够辨别在半导体元件安装时的半导体元件 与基板间的对位时赋予半导体元件的对准用标记。然而，若为了缓和半导体元件与被粘物 的热膨胀率之差而在底部填充材料中添加二氧化硅填料等，则有时底部填充材料的透射性 降低，在安装半导体元件时难以进行半导体元件与基板的对位。
[0012] 本发明的目的在于，提供一种可缓和半导体元件与被粘物的热响应行为之差且用 于半导体元件安装的对位简单的底部填充材料及具备其的密封片材、以及使用该底部填充 材料的半导体装置的制造方法。
[0013] 用于解决问题的方法
[0014] 本案发明者进行了深入研究，结果发现通过采用下述构成可实现上述目的，从而 完成了本发明。
[0015] 即，本发明的底部填充材料，热固化处理前的雾度为70%以下，
[0016] 且在175°C下经1小时热固化处理后的储能弹性模量E' [MPa]及热膨胀系数 a [ppm/K]在25°C下满足下述式（1)。
[0017] 10000 < E，X a < 250000 [Pa/K] (1)
[0018] 由于该底部填充材料的热固化后的储能弹性模量E' [MPa]及热膨胀系数a [ppm/ K]满足上述式（1)，因此能够缓和半导体元件与被粘物的热响应行为之差，能够得到接合 部的断裂受到抑制的连接可靠性高的半导体装置。上述式（1)中，储能弹性模量E'与热膨 胀系数a成反比例的关系。当储能弹性模量E'变高时，底部填充材料自身的刚性提高，从 而可以吸收或分散应力。此时热膨胀系数a变低，底部填充材料自身的热膨胀行为受到抑 制，因此能够降低对邻接的构件（即半导体元件、被粘物）的机械损伤。另一方面，当储能弹 性模量E'变低时，底部填充材料自身的柔软性提高，能够吸收邻接的构件、尤其是被粘物的 热响应行为。此时热膨胀系数a变高，底部填充材料的热响应行为与被粘物的热响应行为 呈同一步调，且由于储能弹性模量E'的降低，因此对半导体元件的影响受到抑制，使整体上 的应力得到缓和。由此能够实现半导体元件、被粘物、及底部填充材料的相互的应力的最佳 缓和，因此也能够抑制连接构件的断裂，其结果能够提高半导体装置的连接可靠性。此外， 由于将热固化处理前的雾度抑制为70%以下，因此可准确且容易地进行半导体元件的安装 时的位置对准。这样，该底部填充材料有效地平衡半导体元件与被粘物之间的热响应行为 的缓和、与半导体元件安装时的位置对准的容易化。需要说明的是，储能弹性模量E'、热膨 胀系数a及雾度的测定方法记载于实施例中。
[0019] 该底部填充材料优选为：作为40~100°C下的粘度而具有达到20000Pa *s以下的 区域，且100~200°C下的最低粘度为lOOPa ? s以上。对于底部填充材料而言，作为40~ 100°C下的粘度而具有达到20000Pa ? s以下的区域，因此在贴合时底部填充材料对半导体 元件的凹凸的埋入性良好，可防止在底部填充材料与半导体元件之间产生空隙。另外，由于 将底部填充材料在100~200°C下的最低粘度设为lOOPa ? s以上，因此可防止因贴合时压 入底部填充材料而引起的空隙的产生，另外，可抑制由吸湿及逸气引起的空隙的产生，因此 可获得较高的可靠性。
[0020] 本发明还包括一种密封片材，所述密封片材具备：具有基材及设置于该基材上的 粘合剂层的粘合带；以及
[0021] 层叠在上述粘合剂层上的该底部填充材料。
[0022] 通过一体地使用该底部填充材料与粘合带，可实现自半导体晶片的加工至半导体 元件的安装为止的制造过程的高效化。
[0023] 关于该密封片材，优选为上述底部填充材料的自上述粘合带的剥离力为0. 03~ 0. 10N/20mm。由此，可防止自粘合带剥离时的底部填充材料的断裂或变形，并且例如在粘合 带为切割胶带的情况下，可容易地进行半导体晶片的切割后的拾取。
[0024] 关于该密封片材，优选为上述底部填充材料在25°C下的断裂延伸率为10%以上 且800%以下。由此，即便在粘贴于半导体元件前产生伸缩作用也不会发生断裂，此外，即便 在剥离时负载上述剥离力，也可防止底部填充材料本身的断裂，可获得良好的操作性。
[0025] 上述粘合带既可以为半导体晶片的背面研削用胶带，也可以为切割胶带。
[0026] 本发明还包括一种半导体装置的制造方法，其为制造具备被粘物、与该被粘物电 连接的半导体元件、及填充于该被粘物与该半导体元件之间的空间的底部填充材料的半导 体装置的制造方法，
[0027] 上述半导体装置的制造方法包括：
[0028] 准备在上述半导体元件上贴合有该底部填充材料的带有底部填充材料的半导体 元件的工序；以及
[0029] 用上述底部填充材料填充上述被粘物与上述半导体元件之间的空间，并且将上述 半导体元件与上述被粘物电连接的连接工序。
[0030] 在该制造方法中，由于使用规定的底部填充材料，因此能够可靠地识别设置于半 导体元件或被粘物的对准标记。由此，可准确且简单地进行半导体元件安装于被粘物时的 位置对准，可成品率良好地制造半导体装置而不发生电连接的失误。另外，可缓和半导体元 件与被粘物之间的热膨胀率之差，可制造连接可靠性较高的半导体装置。
【附图说明】
[0031] 图1是表示本发明的一实施方式的密封片材的剖面示意图。
[0032] 图2A是表示本发明的一实施方式的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面示 意图。
[0033] 图2B是表示本发明的一实施方式的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面示 意图。
[0034] 图2C是表示本发明的一实施方式的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面示 意图。
[0035] 图2D是表示本发明的一实施方式的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面示 意图。
[0036] 图2E是表示本发明的一实施方式的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面示 意图。
[0037] 图2F是表示本发明的一实施方式的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面示 意图。
[0038] 图2G是表示本发明的一实施方式的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面示 意图。
[0039] 图2H是表示本发明的一实施方式的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面示 意图。
[0040] 图3A是表示本发明的其他实施方式的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面 示意图。
[0041] 图3B是表示本发明的其他实施方式的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面 示意图。
[0042] 图3C是表示本发明的其他实施方式的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面 示意图。
[0043] 图3D是表示本发明的其他实施方式的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面 示意图。
[0044] 图3E是表示本发明的其他实施方式的半导体装置的制造工序的一个工序的剖面 示意图。
【具体实施方式】
[0045] <第1实施方式>
[0046] 以下，关于本发明的一实施方式，以底部填充材料与背面研削用胶带成为一体的 密封片材及使用其的半导体装置的制造方法为例进行说明。因此，在本实施方式中，使用背 面研削用胶带作为粘合带。以下说明基本上也可适用于底部填充材料单独的情形。
[0047] 在本实施方式中，使用具备层叠于背面研削用胶带上的底部填充材料的密封胶带 进行半导体晶片的背面研削，其后，进行切割胶带上的切割、半导体元件的拾取，最后将半 导体元件安装于被粘物。
[0048] 作为本实施方式的代表性的工序，包括：准备工序，准备具备背面研削用胶带、及 层叠于该背面研削用胶带上的底部填充材料的密封片材；贴合工序，将形成有半导体晶片 的连接构件的电路面与上述密封片材的底部填充材料贴合；研削工序，对上述半导体晶片 的背面进行研削；固定工序，将半导体晶片与上述底部填充材料一并自背面研削用胶带剥 离，并将该半导体晶片粘贴于切割胶带；切割位置决定工序，决定上述半导体晶片的切割位 置；切割工序，将上述半导体晶片切割而形成带有上述底部填充材料的半导体元件；拾取 工序，将带有上述底部填充材料的半导体元件自上述切割胶带剥离；位置对准工序，将上述 半导体元件与上述被粘物的相对位置与相互的连接预定位置对准；及连接工序，用上述底 部填充材料填充上述被粘物与上述半导体元件之间的空间，且借助上述连接构件将上述半 导体元件与上述被粘物电连接。
[0049] [准备工序]
[0050] 准备工序中，准备具备背面研削用胶带与层叠于该背面研削用胶带上的底部填充 材料的密封片材。
[0051] (密封片材）
[0052] 如图1所示，密封片材10具备背面研削用胶带1、及层叠于背面研削用胶带1上的 底部填充材料2。需要说明的是，底部填充材料2只要如图1所示按照足以与半导体晶片 3 (参照图2A)贴合的尺寸设置即可，也可层叠于背面研削用胶带1的整个面。
[0053] (背面研削用胶带）
[0054] 背面研削用胶带1具备基材la、层叠于基材la上的粘合剂层lb。需要说明的是， 底部填充材料2层叠于粘合剂层lb上。
[0055] (基材）
[0056] 上述基材la是成为密封片材10的强度基础的物质。可列举例如：低密度聚乙烯、 直链状聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚 聚丙烯、均聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯等聚烯烃；乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、离聚物树脂、 乙烯-(甲基）丙烯酸共聚物、乙烯-(甲基）丙烯酸酯（无规、交替）共聚物、乙烯-丁烯共 聚物、乙烯-己烯共聚物、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯；聚 碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、全芳香族聚酰胺、聚苯硫醚、 芳族聚酰胺（纸）、玻璃、玻璃布、氟树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、纤维素系树脂、硅酮树 月旨、金属（箱）、纸等。在粘合剂层lb为紫外线固化型的情况下，基材la优选为对紫外线具 有透射性的基材。
[0057] 另外，作为基材la的材料，可列举上述树脂的交联体等聚合物。上