半导体装置的制造方法、片状树脂组合物及切割胶带一体型片状树脂组合物的制作方法_3

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丙酸乙 烯酯等乙烯酯系单体;异戊二烯、丁二烯、异丁烯等烯烃系单体;乙烯醚等乙烯醚系单体; N-乙烯基吡咯烷酮、甲基乙烯基吡咯烷酮、乙烯基吡啶、乙烯基哌啶酮、乙烯基嘧啶、乙烯基 哌嗪、乙烯基吡嗪、乙烯基吡咯、乙烯基咪唑、乙烯基噁唑、乙烯基吗啉、N-乙烯基羧酰胺类、 N-乙烯基己内酰胺等含有氮的单体;N-环己基马来酰亚胺、N-异丙基马来酰亚胺、N-月桂 基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺等马来酰亚胺系单体;N-甲基衣康酰亚胺、N-乙基衣康 酰亚胺、N- 丁基衣康酰亚胺、N-辛基衣康酰亚胺、N-2-乙基己基衣康酰亚胺、N-环己基衣 康酰亚胺、N-月桂基衣康酰亚胺等衣康酰亚胺系单体;N-(甲基)丙烯酰氧基亚甲基琥珀 酰亚胺、N-(甲基)丙烯酰基-6-氧基六亚甲基琥珀酰亚胺、N-(甲基)丙烯酰基-8-氧基 八亚甲基琥珀酰亚胺等琥珀酰亚胺系单体;(甲基)丙烯酸聚乙二醇、(甲基)丙烯酸聚丙 二醇、(甲基)丙烯酸甲氧基乙二醇、(甲基)丙烯酸甲氧基聚丙二醇等二醇系丙烯酸酯单 体;(甲基)丙烯酸四氢糠酯、氟(甲基)丙烯酸酯、硅酮(甲基)丙烯酸酯等具有杂环、卤 素原子、硅原子等的丙烯酸酯系单体;己二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)乙二醇二(甲基) 丙烯酸酯、(聚)丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二 (甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季 戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、胺基甲酸酯丙烯酸酯、二乙烯基 苯、二(甲基)丙烯酸丁酯、二(甲基)丙烯酸己酯等多官能单体等。这些共聚性单体成分 可使用1种,或者可使用2种以上。
[0125] 在使用放射线固化型粘合剂(或者能量射线固化型粘合剂)作为粘合剂的情况 下,作为放射线固化型粘合剂(组合物),例如可列举:将在聚合物侧链或主链中或者主链 末端具有自由基反应性碳-碳双键的聚合物用作基础聚合物的内在型的放射线固化型粘 合剂、或者在粘合剂中配合有紫外线固化性的单体成分或低聚物成分的放射线固化型粘合 剂等。另外,在使用热膨胀性粘合剂作为粘合剂的情况下,作为热膨胀性粘合剂,例如可列 举包含粘合剂及发泡剂(尤其是热膨胀性微小球)的热膨胀性粘合剂等。
[0126] 在第1本发明中,在上述粘合剂层中,在不损害第1本发明的效果的范围内,还可 包含各种添加剂(例如,增粘树脂、着色剂、增粘剂、增量剂、填充材料、塑化剂、防老化剂、 抗氧化剂、表面活性剂、交联剂等)。
[0127] 作为上述交联剂,并无特别限制,可使用公知的交联剂。具体而言,作为交联剂,除 异氰酸酯系交联剂、环氧系交联剂、三聚氰胺系交联剂、过氧化物系交联剂以外,可列举脲 系交联剂、金属醇盐系交联剂、金属螯合物系交联剂、金属盐系交联剂、碳二亚胺系交联剂、 噁唑啉系交联剂、氮丙啶系交联剂、胺系交联剂等,优选为异氰酸酯系交联剂、环氧系交联 剂。交联剂可单独使用,或者将2种以上组合使用。需要说明的是,交联剂的使用量并无特 别限制。
[0128] 作为上述异氰酸酯系交联剂,例如可列举:1,2-亚乙基二异氰酸酯、1,4-亚丁基 二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯等低级脂肪族聚异氰酸酯类;亚环戊基二异氰酸 酯、亚环己基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、氢化甲苯二异氰酸酯、氢化二甲苯二异氰 酸酯等脂环族聚异氰酸酯类;2, 4-甲苯二异氰酸酯、2, 6-甲苯二异氰酸酯、4, 4' -二苯甲 烷二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯等芳香族聚异氰酸酯类等,此外还可使用三羟甲基丙烷 /甲苯二异氰酸酯三聚物加成物[日本聚氨酯工业(株)制造,商品名"CoronateL"]、 三羟甲基丙烷/六亚甲基二异氰酸酯三聚物加成物[日本聚氨酯工业(株)制造,商品名 "CoronateHL"]等。另外,作为上述环氧系交联剂,例如除N,N,N',N' -四缩水甘油基-间 二甲苯二胺、二缩水甘油基苯胺、1,3-双(N,N-缩水甘油基胺基甲基)环己烷、1,6-己二醇 二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、聚乙 二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、山梨糖醇聚缩水甘油醚、甘油聚缩水甘油醚、 季戊四醇聚缩水甘油醚、聚甘油聚缩水甘油醚、山梨糖醇酐聚缩水甘油醚、三羟甲基丙烷聚 缩水甘油醚、己二酸二缩水甘油酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、三缩水甘油基-三(2-羟基 乙基)异氰尿酸酯、间苯二酚二缩水甘油醚、双酚-S-二缩水甘油醚以外,还可列举分子内 具有2个以上环氧基的环氧系树脂等。
[0129] 需要说明的是,在第1本发明中,能够代替使用交联剂,或者在使用交联剂的同 时,通过电子射线或紫外线等的照射而实施交联处理。
[0130] 上述粘合剂层例如可通过如下惯用方法形成:将粘合剂(压敏胶粘剂)与视需要 的溶剂或其他添加剂等混合而形成为片状的层。具体而言,例如可利用如下方法形成粘合 剂层,所述方法有:将包含粘合剂及视需要的溶剂或其他添加剂的混合物涂布于上述基材 上的方法;在适当的隔离件(剥离纸等)上涂布上述混合物而形成粘合剂层,并将其转印 (移接)于上述基材上的方法等。
[0131] 上述粘合剂层的厚度并无特别限制,例如为5ym~300ym(优选为5ym~ 200ym,进一步优选为5ym~100ym,特别优选为7ym~50ym)左右。若上述粘合剂层 的厚度为上述范围内,则可发挥适当的粘合力。需要说明的是,上述粘合剂层可为单层、复 层中的任一种。
[0132](片状树脂组合物)
[0133] 片状树脂组合物16具有对切割晶片11所形成的芯片20(参照图6)与搭载用基 板22(参照图6)的间隙进行密封的功能。作为片状树脂组合物16的构成材料,可列举将 热塑性树脂与热固化性树脂并用而得的材料。另外,也可单独使用热固化性树脂。
[0134] 作为上述热塑性树脂,可列举:天然橡胶、丁基橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁橡胶、乙 烯一乙酸乙烯酯共聚物、乙烯一丙烯酸共聚物、乙烯一丙烯酸酯共聚物、聚丁二烯树脂、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 酸系树脂、PET或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 单独使用,或者将2种以上并用使用。这些热塑性树脂之中,特别优选离子性杂质少且耐热 性高、可确保半导体芯片的可靠性的丙烯酸系树脂。
[0135] 作为上述丙烯酸系树脂,并无特别限定,可列举以具有碳数30以下、尤其是碳数 4~18的直链或支链的烷基的丙烯酸或者甲基丙烯酸的酯的1种或2种以上为成分的聚合 物等。作为上述烷基,例如可列举甲基、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、^^一烷 基、月桂基、十三烷基、十四烷基、硬脂基、十八烷基或十二烷基等。
[0136]另外,作为形成上述聚合物的其他单体,并无特别限定,例如可列举如丙烯酸、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 有羧基的单体,如马来酸酐或衣康酸酐等之类的酸酐单体,如(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、 (甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、(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(4-羟基甲基环己基)_甲基丙烯酸酯等之类的含有羟基的单体,如苯乙烯磺酸、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有磺酸基的单体,或者如2-羟基乙基丙烯酰 基磷酸酯等之类的含有磷酸基的单体。
[0137] 作为上述热固化性树脂,可列举酚醛树脂、胺基树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、 聚氨酯树脂、硅酮树脂或热固化性聚酰亚胺树脂等。这些树脂可单独使用,或者将2种以上 并用使用。特别优选为较少含有腐蚀半导体芯片的离子性杂质等的环氧树脂。另外,作为 环氧树脂的固化剂,优选为酚醛树脂。
[0138] 上述环氧树脂只要是通常作为胶粘剂组合物使用的树脂,就不特别限定,例如可 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、苯酚线型酚醛型、邻甲酚线型酚醛型、三羟基苯基甲烷型、四羟苯基乙烷型等二官 能环氧树脂或多官能环氧树脂、或者乙内酰脲型、三缩水甘油基异氰尿酸酯型或缩水甘油 基胺型等环氧树脂。它们可单独使用,或者将2种以上并用使用。这些环氧树脂之中,特别 优选为线型酚醛型环氧树脂、联苯型环氧树脂、三羟基苯基甲烷型树脂或四羟苯基乙烷型 环氧树脂。其原因在于,这些环氧树脂富有与作为固化剂的酚醛树脂的反应性,且耐热性等 优异。
[0139] 此外,上述酚醛树脂作为上述环氧树脂的固化剂发挥作用,例如可列举:苯酚线型 酚醛树脂、苯酚芳烷基树脂、甲酚线型酚醛树脂、叔丁基苯酚线型酚醛树脂、壬基苯酚线型 酚醛树脂等线型酚醛型酚醛树脂、甲阶酚醛型酚醛树脂、聚对氧苯乙烯等聚氧苯乙烯等。它 们可单独使用,或者将2种以上并用使用。这些酚醛树脂中,特别优选为苯酚线型酚醛树 月旨、苯酚芳烷基树脂。其原因在于,可提高密封可靠性。
[0140] 关于上述环氧树脂与酚醛树脂的配合比例,例如,优选为以相对于上述环氧树脂 成分中的每1当量的环氧基,而使酚醛树脂中的羟基成为〇. 5~2. 0当量的方式进行配合。 更优选为0. 8~1. 2当量。即,其原因在于,两者的配合比例脱离上述范围,则无法进行充 分的固化反应,环氧树脂固化物的特性容易劣化。
[0141] 作为环氧树脂与酚醛树脂的热固化促进催化剂,并无特别限定,可自公知的热固 化促进催化剂中适当选择而使用。热固化促进催化剂可单独使用或组合2种以上使用。作 为热固化促进催化剂,例如可使用:胺系固化促进剂、磷系固化促进剂、咪唑系固化促进剂、 硼系固化促进剂、磷-硼系固化促进剂等。
[0142] 另外,在片状树脂组合物16中,可适当配合无机填充剂。无机填料的配合能够赋 予导电性、提高导热性、调节贮存弹性模量等。
[0143] 作为上述无机填料,例如可列举: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、铅、锡、锌、钯、焊料等金属、或者合 金类,以及其他的包含碳等的各种无机粉末等。它们可以单独使用或并用2种以上。其中, 可以优选使用二氧化硅,特别优选使用熔融二氧化硅。
[0144] 无机填充剂的平均粒径优选为0.1~30ym的范围内,更优选为0.5~25ym的 范围内。需要说明的是,在第1本发明中,还可将平均粒径相互不同的无机填充剂彼此组合 使用。另外平均粒径是利用分光光度式的粒度分布计(H0RIBA制、装置名:LA- 910)求得 的值。
[0145] 上述无机填充剂的配合量优选相对于有机树脂成分100重量份而设定为100~ 1400重量份。特别优选为230~900重量份。若将无机填充剂的配合量设为100重量份以 上,则耐热性、强度提高。另外,通过设为1400重量份以下,可确保流动性。由此,可防止粘 接性、埋入性下降。
[0146] 需要说明的是,在片状树脂组合物16中,除上述无机填充剂以外,可视需要适当 配合其他添加剂。作为其他添加剂,例如可列举阻燃剂、硅烷偶联剂、离子捕集剂、碳黑等颜 料等。作为上述阻燃剂,例如可列举:三氧化锑、五氧化锑、溴化环氧树脂等。它们可单独使 用或并用2种以上。作为上述硅烷偶联剂,例如可列举:P-(3, 4-环氧基环己基)乙基三甲 氧基硅烷、y-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、y-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷等。 这些化合物可单独使用或并用2种以上。作为上述离子捕获剂,例如可列举:水滑石类、氢 氧化铋等。它们可单独使用或并用2种以上。另外,考虑高温固化时的粘性的提高,作为粘 度调整用的添加剂,还可添加弹性体成分。弹性体成分只要可使树脂增粘,就不特别限制, 但例如可列举:聚丙烯酸酯等各种丙烯酸系共聚物;聚苯乙烯-聚异丁烯系共聚物、苯乙烯 丙烯酸酯系共聚物等具有苯乙烯骨架的弹性体;丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、 乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、异戊二烯橡胶、丙烯腈橡胶等橡胶质聚合物等。另外,出于 安装时去除焊料的氧化膜的目的,还可添加有机酸。
[0147] 另外,片状树脂组合物16在120°C下的粘度优选为100~1000 OPa?s,此外更优 选为500~3000Pa?s。若上述粘度为IOOPa?s以上,则可抑制热固化时表面形状发生大 幅变形。另外,通过设为1000 OPa?s以下,可抑制树脂的流动性变差而无法充分填充部件 的端面。
[0148] 虽然片状树脂组合物16的厚度(复层的情况下,指总厚)并无特别限定,但若考 虑固化后的树脂的强度、填充性,则优选为100ym以上1000ym以下。需要说明的是,片状 树脂组合物16的厚度可考虑芯片20与搭载用基板22的间隙的宽度而适当设定。
[0149] 片状树脂组合物16例如如下所述制作。首先,制作作为片状树脂组合物16的形 成材料的树脂组合物溶液。在该树脂组合物溶液中,如上所述配合上述树脂组合物、填料、 其他各种添加剂等。
[0150] 接着,将树脂组合物溶液以成为规定厚度的方式涂布于基材隔离件上而形成涂布 膜后,将该涂布膜在规定条件下干燥,形成片状树脂组合物16。作为涂布方法,并无特别限 定,例如可列举辊涂布、丝网涂布、凹版涂布等。另外,作为干燥条件,例如在干燥温度70~ 160°C、干燥时间1~5分钟的范围内进行。
[0151](切割胶带一体型片状树脂组合物的制作方法)
[0152] 本实施方式的切割胶带一体型片状树脂组合物14通过贴合切割胶带15与片状树 脂组合物16所获得。贴合例如可通过压接而进行。此时,层压温度并无特别限定,例如优 选为30~50 °C,更优选为35~45 °C。另外,线压并无特别限定,例如优选为0. 1~20kgf/ cm,更优选为1~10kgf/cm。另外,还可通过在切割胶带15上直接涂布用于形成片状树脂 组合物16的树脂组合物溶液并进行干燥而获得。
[0153][粘贴工序]
[0154] 接着,在粘贴工序(工序C)中,将带有支承体的晶片10的另一面Ilb粘贴于切割 胶带一体型片状树脂组合物14的片状树脂组合物16上。贴合以无法由片状树脂组合物16 覆盖晶片11的另一面Ilb的外周部分的方式进行粘贴(参照图3)。贴合例如可通过压接 而进行。此时,层压温度并无特别限定,例如优选为20~120°C,更优选为40~KKTC。另 外,压力并无特别限定,例如优选为0. 05~I.OMPa,更优选为0. 1~0. 8MPa。贴合优选在 减压下进行。若在减压下进行,则可抑制晶片11与片状树脂组合物16的界面的空隙产生, 从而可更适宜地贴合晶片11与片状树脂组合物16。作为减压条件,优选为5~lOOOPa,更 优选为10~500Pa。在减压条件下进行该工序C的情况下,例如可在减压腔室内进行。
[0155][支承体剥离工序]
[0156] 接着,在支承体剥离工序(工序D)中,利用溶剂溶解暂时固定层13而自晶片11 剥离支承体12 (参照图4)。此时,还可吸引支承体12而沿着自晶片11远离的方向施加力。 作为上述溶剂,在用于形成暂时固定层13的形成材料为聚酰亚胺树脂的情况下,优选使用 N,N-二甲基乙酰胺(DMc)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等。另 外,在用于形成暂时固定层13的形成材料为硅酮树脂的情况下,作为上述溶剂,优选使用 甲苯、二氯甲烷、三氯乙烷等。另外,在用于形成暂时固定层13的形成材料为脂肪族烯烃系 树脂的情况下,作为上述溶剂,优选使用甲苯、乙酸乙酯等。另外,在用于形成暂时固定层13 的形成材料为氢化苯乙烯系热塑性弹性体的情况下,作为上述溶剂,优选使用甲苯、乙酸乙 酯等。另外,在用于形成暂时固定层13的形成材料为丙烯酸系树脂的情况下,作为上述溶 剂,优选使用丙酮、甲乙酮、甲醇、甲苯、乙酸乙酯等。在本实施方式中,优选为:利用溶剂溶 解暂时固定层13,另一方面片状树脂组合物16难以被该溶剂溶解。作为此类暂时固定层 13的材质、溶剂及片状树脂组合物16的材质的优选组合,可列举:作为暂时固定层13的聚 酰亚胺树脂、作为溶剂的NMP、作为片状树脂组合物16的环氧树脂的组合;作为暂时固定层 13的脂肪族烯烃系树脂、作为溶剂的甲苯、作为片状树脂组合物16的环氧树脂的组合等。
[0157][切割工序]
[0158] 接着,在切割工序(工序E)中,将晶片11与片状树脂组合物16-并切割,获得带 有片状树脂组合物16的芯片20 (参照图5)。切割可采用以往公知的刀具切割或激光切割。
[0159][底部填充工序]
[0160] 接着,在底部填充工序(工序F)中,将带有片状树脂组合物16的芯片20配置于 搭载用基板22,借助在芯片20所具有的电极上所形成的凸块(A> 7°) 21,将芯片20所具 有的电极(未图示)与搭载用基板22所具有的电极(未图示)接合,并且利用片状组合物 16密封(底部填充)芯片20与搭载用基板22的间隙(参照图6)。具体而言,首先,与搭 载用基板22相向地配置带有片状树脂组合物16的芯片20的片状树脂组合物16,接着,使 用倒装芯片接合机,自带有片状树脂组合物16的芯片20 -侧施加压力,由此进行该工序。 由此,借助在芯片20所具有的电极上所形成的凸块21,将芯片20所具有的电极与搭载用 基板22所具有的电极接合,并且利用片状组合物16密封(底部填充)芯片20与搭载用基 板22的间隙。接合温度优选为50~300°C,更优选为100~280°C。另外,接合压力优选 为0? 02~lOMPa,更优选为0? 05~5MPa。
[0161] 以上,根据本实施方式的半导体装置的制造方法,可获得将形成有贯通电极的芯 片20安装于搭载用基板22、且利用片状组合物16密封芯片20与搭载用基板22的间隙的 半导体装置。根据本实施方式的半导体装置的制造方法,由于片状树脂组合物16的外形 小于晶片11的另一面11b,因此利用溶剂溶解暂时固定层13而自晶片剥离支承体时,溶剂 难以流回到片状树脂组合物16。其结果,可抑制片状树脂组合物16被溶解。另外,如上所 述,由于抑制了片状树脂组合物16的溶解,因此通过工序E所获得的带有片状树脂组合物 16的芯片20的片状树脂组合物16,作为用于密封芯片20与搭载用基板22的间隙的片状 树脂组合物而充分发挥功能。另外,由于抑制了片状树脂组合物16的溶解,因此可提高通 过工序F所获得的半导体装置(利用片状组合物密封了芯片与搭载
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