JP7494844B2 - ドルメン構造を有する半導体装置の製造方法、支持片の製造方法及び積層フィルム - Google Patents
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Description
(1)半導体ウェハにバックグラインドテープを貼り付ける工程
(2)半導体ウェハをバックグラインドする工程
(3)ダイシングリングとその中に配置されたバックグラインド後の半導体ウェハに対し、粘着層と接着剤層とを有するフィルム(ダイシング・ダイボンディング一体型フィルム)を貼り付ける工程
(4)半導体ウェハからバックグラインドテープを剥がす工程
(5)半導体ウェハを個片化する工程
(A)基材フィルムと、粘着層と、支持片形成用フィルムとをこの順序で備える積層フィルムを準備する工程
(B)支持片形成用フィルムを個片化することによって、粘着層の表面上に複数の支持片を形成する工程
上記支持片形成用フィルムは以下のフィルムのいずれか一つである。
・熱硬化性樹脂層からなるフィルム
・熱硬化性樹脂層のうち少なくとも一部を硬化させた層からなるフィルム
・熱硬化性樹脂層と、当該熱硬化性樹脂層よりも高い剛性を有する樹脂層とを有する多層フィルム
・熱硬化性樹脂層と、当該熱硬化性樹脂層よりも高い剛性を有する金属層とを有する多層フィルム
支持片形成用フィルムが有する樹脂層は、例えば、ポリイミド層である。樹脂層は、例えば、熱硬化性樹脂層と異なる材質からなる。支持片形成用フィルムが有する金属層は、例えば、銅層又はアルミニウム層である。なお、上記熱硬化性樹脂層の熱硬化後の剛性は樹脂層又は金属層の剛性よりも低くても高くてもよい。剛性は、物体が曲げ又はねじれに対して破壊に耐える能力を意味する。
(C)粘着層から支持片をピックアップする工程
(D)基板上に第一のチップを配置する工程
(E)基板上であって第一のチップの周囲又は第一のチップが配置されるべき領域の周囲に複数の支持片を配置する工程
(F)第二のチップと、第二のチップの一方の面上に設けられた接着剤片とを備える接着剤片付きチップを準備する工程
(G)複数の支持片の表面上に接着剤片付きチップを配置することによってドルメン構造を構築する工程
図1はドルメン構造を有する半導体装置の一例を模式的に示す断面図である。この図に示す半導体装置100は、基板10と、基板10の表面上に配置されたチップT1(第一のチップ)と、基板10の表面上であってチップT1の周囲に配置された複数の支持片Dcと、チップT1の上方に配置されたチップT2(第二のチップ)と、チップT2と複数の支持片Dcとによって挟まれている接着剤片Tcと、チップT2上に積層されたチップT3,T4と、基板10の表面上の電極(不図示)とチップT1~T4とをそれぞれ電気的に接続する複数のワイヤwと、チップT1とチップT2との隙間等に充填された封止材50とを備える。
本実施形態に係る支持片の製造方法は以下の工程を含む。
(A)基材フィルム1と、粘着層2と、支持片形成用フィルムDとをこの順序で備える支持片形成用積層フィルム20(以下、場合により「積層フィルム20」という。)を準備する工程(図3(a)及び図3(b)参照)
(B)支持片形成用フィルムDを個片化することによって、粘着層2の表面上に複数の支持片Daを形成する工程(図5(c)参照)
なお、図1に示す支持片Dcは熱硬化性樹組成物が硬化した後のものである。一方、支持片Daは熱硬化性樹組成物が完全に硬化する前の状態のものである。
積層フィルム20は、基材フィルム1と、粘着層2と、支持片形成用フィルムDとを備える。基材フィルム1は、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム)、ポリオレフィンフィルムであり、熱収縮性を有することが好ましい。粘着層2は、基材フィルム1と対面する第1の面F1及びその反対側の第2の面F2を有する。粘着層2はパンチング等によって円形に形成されている(図3(a)参照)。粘着層2は、紫外線硬化型の粘着剤からなる。すなわち、粘着層2は紫外線が照射されることによって粘着性が低下する性質を有する。支持片形成用フィルムDは、パンチング等によって円形に形成されており、粘着層2よりも小さい直径を有する(図3(a)参照)。支持片形成用フィルムDは、熱硬化性樹脂組成物からなる。
図5(a)に示されたように、積層フィルム20にダイシングリングDRを貼り付ける。すなわち、粘着層2の周縁領域2aにダイシングリングDRを貼り付け、ダイシングリングDRの内側に支持片形成用フィルムDが配置された状態にする。次いで、図5(b)に示されたように、支持片形成用フィルムDの厚さ方向の途中まで切り込みCを形成する。これにより、ハーフカットされた支持片形成用フィルムDを有する積層フィルム25が得られる。すなわち、積層フィルム25は、基材フィルム1と、粘着層2と、支持片形成用フィルムDとをこの順序で備え、支持片形成用フィルムDは、粘着層2と対面する側の面と反対側の面に、支持片形成用フィルムDの厚さ方向の途中まで至る切り込みCを有する。切り込みCは、例えば、ブレード又はレーザーによって形成すればよい。切り込みCの深さは、支持片形成用フィルムDの厚さを100とすると10~75であればよく、25~50であってもよい。切り込みCは格子状に形成される(図7参照)。なお、切り込みCのパターンは格子状に限られず、支持片Daの形状に応じた態様であればよい。図7に示すとおり、切り込みCは支持片形成用フィルムDの外縁まで形成されていることが好ましい。支持片形成用フィルムDの直径は、例えば、300~310mm又は300~305mmであってもよい。支持片形成用フィルムDの平面視における形状は、図3(a)に示す円形に限られず、矩形(正方形又は長方形)であってもよい。
半導体装置100の製造方法について説明する。本実施形態に係る製造方法は、上記(A)工程及び(B)工程を経て粘着層2の表面上に複数の支持片Daを形成する工程と、以下の工程とを含む。
(C)粘着層2から支持片Daをピックアップする工程(図6(b)参照)
(D)基板10上に第一のチップT1を配置する工程
(E)基板10上であって第一のチップT1の周囲に複数の支持片Daを配置する工程(図8参照)
(F)第二のチップT2と、第二のチップT2の一方の面上に設けられた接着剤片Taとを備える接着剤片付きチップT2aを準備する工程(図9参照)
(G)複数の支持片Dcの表面上に接着剤片付きチップT2aを配置することによってドルメン構造を構築する工程(図10参照)
(H)チップT1とチップT2との隙間等を封止材50で封止する工程(図1参照)
(C)工程は、粘着層2から支持片Daをピックアップする工程である。まず、粘着層2に対して紫外線を照射することにより、粘着層2と支持片Daとの間の粘着力を低下させる。その後、図6(b)に示されるように、支持片Daを突き上げ治具42で突き上げることによって粘着層2から支持片Daを剥離させるとともに、吸引コレット44で吸引して支持片Daをピックアップする。なお、ダイシング前の支持片形成用フィルムD又はピックアップ前の支持片Daを加熱することによって、熱硬化性樹脂の硬化反応を進行させておいてもよい。ピックアップする際に支持片Daが適度に硬化していることで優れたピックアップ性を達成し得る。なお、(C)工程においても、図5(c)に示すリングRを使用して基材フィルム1に張力を付与してもよい。
(D)工程は、基板10上に第一のチップT1を配置する工程である。例えば、まず、基板10上の所定の位置に接着剤層T1cを介してチップT1を配置する。その後、チップT1はワイヤwで基板10と電気的に接続される。(D)工程は、(E)工程よりも前に行われる工程であってよく、(A)工程よりも前、(A)工程と(B)工程の間、(B)工程と(C)工程の間、又は(C)工程と(E)工程の間であってもよい。
(E)工程は、基板10上であって第一のチップT1の周囲に複数の支持片Daを配置する工程である。この工程を経て、図8に示す構造体30が作製される。構造体30は、基板10と、その表面上に配置されたチップT1と、複数の支持片Daとを備える。支持片Daの配置は圧着処理によって行えばよい。圧着処理は、例えば、80~180℃、0.01~0.50MPaの条件で、0.5~3.0秒間にわたって実施することが好ましい。なお、支持片Daは(E)工程の時点で完全に硬化して支持片Dcとなっていてもよく、この時点では完全硬化していなくてもよい。支持片Daは(G)工程の開始前の時点で完全硬化して支持片Dcとなっていることが好ましい。
(F)工程は、図9に示す接着剤片付きチップT2aを準備する工程である。接着剤片付きチップT2aは、チップT2と、その一方の表面に設けられた接着剤片Taとを備える。接着剤片付きチップT2aは、例えば、半導体ウェハ及びダイシング・ダイボンディング一体型フィルムを使用し、ダイシング工程及びピックアップ工程を経て得ることができる。
(G)工程は、複数の支持片Dcの上面に接着剤片Taが接するように、チップT1の上方に接着剤片付きチップT2aを配置する工程である。具体的には、支持片Dcの上面に接着剤片Taを介してチップT2を圧着する。この圧着処理は、例えば、80~180℃、0.01~0.50MPaの条件で、0.5~3.0秒間にわたって実施することが好ましい。次に、加熱によって接着剤片Taを硬化させる。この硬化処理は、例えば、60~175℃、0.01~1.0MPaの条件で、5分間以上にわたって実施することが好ましい。これにより、接着剤片Taが硬化して接着剤片Tcとなる。この工程を経て、基板10上にドルメン構造が構築される(図10参照)。チップT1が接着剤片付きチップT2aと離間していることで、ワイヤwの上部がチップT2に接することによるワイヤwのショートを防ぐことができる。また、チップT2と接する接着剤片Taにワイヤを埋め込む必要性がないため、接着剤片Taを薄くできるという利点がある。
(H)工程は、チップT1とチップT2との隙間等を封止材50で封止する工程である。この工程を経て図1に示す半導体装置100が完成する。
支持片形成用フィルムDを構成する熱硬化性樹脂組成物は、上述のとおり、エポキシ樹脂と、硬化剤と、エラストマとを含み、必要に応じて、無機フィラー及び硬化促進剤等を更に含む。本発明者らの検討によると、支持片Da及び硬化後の支持片Dcは以下の特性を有することが好ましい。
・特性1:基板10の所定の位置に支持片Daを熱圧着したとき位置ずれが生じにくいこと(120℃における支持片Daの溶融粘度が、例えば、4300~50000Pa・s又は5000~40000Pa・sであること)
・特性2:半導体装置100内において支持片Dcが応力緩和性を発揮すること(熱硬化性樹脂組成物がエラストマ(ゴム成分)を含むこと)
・特性3:接着剤片付きチップの接着剤片Tcとの接着強度が十分に高いこと(接着剤片Tcに対する支持片Dcのダイシェア強度が、例えば、2.0~7.0Mpa又は3.0~6.0Mpaであること)
・特性4:硬化に伴う収縮率が十分に小さいこと
・特性5:ピックアップ工程においてカメラによる支持片Daの視認性が良いこと(熱硬化性樹脂組成物が、例えば、着色料を含んでいること)
・特性6:支持片Dcが十分な機械的強度を有すること
エポキシ樹脂は、硬化して接着作用を有するものであれば特に限定されない。ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂等の二官能エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂などを使用することができる。また、多官能エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、複素環含有エポキシ樹脂または脂環式エポキシ樹脂など、一般に知られているものを適用することができる。これらは一種を単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
硬化剤として、例えば、フェノール樹脂、エステル化合物、芳香族アミン、脂肪族アミン及び酸無水物が挙げられる。これらのうち、高いダイシェア強度を達成する観点から、フェノール樹脂が好ましい。フェノール樹脂の市販品として、例えば、DIC(株)製のLF-4871(商品名、BPAノボラック型フェノール樹脂)、エア・ウォーター(株)製のHE-100C-30(商品名、フェニルアラキル型フェノール樹脂)、DIC(株)製のフェノライトKA及びTDシリーズ、三井化学(株)製のミレックスXLC-シリーズとXLシリーズ(例えば、ミレックスXLC-LL)、エア・ウォーター(株)製のHEシリーズ(例えば、HE100C-30)、明和化成(株)製のMEHC-7800シリーズ(例えばMEHC-7800-4S)、JEFケミカル(株)製のJDPPシリーズが挙げられる。これらは一種を単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
エラストマとして、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリブタジエン、アクリロニトリル、エポキシ変性ポリブタジエン、無水マレイン酸変性ポリブタジエン、フェノール変性ポリブタジエン及びカルボキシ変性アクリロニトリルが挙げられる。
無機フィラーとして、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ホウ酸アルミウィスカ、窒化ホウ素及び結晶性シリカ、非晶性シリカが挙げられる。これらは一種を単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
硬化促進剤として、例えば、イミダゾール類及びその誘導体、有機リン系化合物、第二級アミン類、第三級アミン類、及び第四級アンモニウム塩が挙げられる。高いダイシェア強度を達成する観点から、イミダゾール系の化合物が好ましい。イミダゾール類としては、2-メチルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチルー2-メチルイミダゾール等が挙げられる。これらは一種を単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
Claims (9)
- 基板と、前記基板上に配置された第一のチップと、前記基板上であって前記第一のチップの周囲に配置された複数の支持片と、前記複数の支持片によって支持され且つ前記第一のチップを覆うように配置された第二のチップとを含むドルメン構造を有する半導体装置の製造に使用される支持片の製造方法であって、
(A)基材フィルムと、粘着層と、支持片形成用フィルムとをこの順序で備える積層フィルムを準備する工程と、
(B)前記支持片形成用フィルムを個片化することによって、前記粘着層の表面上に複数の支持片を形成する工程と、
を含み、
前記支持片形成用フィルムが熱硬化性樹脂層からなるフィルム、又は熱硬化性樹脂層のうち少なくとも一部を硬化させた層からなるフィルムであり、
(B)工程は、前記支持片形成用フィルムの厚さ方向の途中まで切り込みを形成する工程と、冷却された状態の前記支持片形成用フィルムをエキスパンションによって個片化する工程とをこの順序で含む、支持片の製造方法。 - 基板と、前記基板上に配置された第一のチップと、前記基板上であって前記第一のチップの周囲に配置された複数の支持片と、前記複数の支持片によって支持され且つ前記第一のチップを覆うように配置された第二のチップとを含むドルメン構造を有する半導体装置の製造に使用される支持片の製造方法であって、
(A)基材フィルムと、粘着層と、支持片形成用フィルムとをこの順序で備える積層フィルムを準備する工程と、
(B)前記支持片形成用フィルムを個片化することによって、前記粘着層の表面上に複数の支持片を形成する工程と、
を含み、
前記支持片形成用フィルムが熱硬化性樹脂層と当該熱硬化性樹脂層よりも高い剛性を有する樹脂層又は金属層とを有する多層フィルムであり、前記積層フィルムにおいて前記樹脂層又は前記金属層と、前記粘着層との間に前記熱硬化性樹脂層が位置しており、
(B)工程は、前記支持片形成用フィルムの前記樹脂層又は前記金属層を切断し且つ前記熱硬化性樹脂層の厚さ方向の途中まで切り込みを形成する工程と、冷却された状態の前記支持片形成用フィルムをエキスパンションによって個片化する工程とをこの順序で含む、支持片の製造方法。 - 前記樹脂層がポリイミド層である、請求項2に記載の支持片の製造方法。
- 前記金属層が銅層又はアルミニウム層である、請求項2に記載の支持片の製造方法。
- 前記基材フィルムは熱収縮性を有し、
前記粘着層は、前記支持片形成用フィルムで覆われていない周縁領域を有しており、(B)工程において前記支持片形成用フィルムを囲うように前記周縁領域にダイシングリングを貼り付けた状態で支持片形成用フィルムを個片化し、
(B)工程後、前記基材フィルムにおける前記ダイシングリングの内側領域を加熱することによって当該内側領域の前記基材フィルムを収縮させる工程を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の支持片の製造方法。 - 前記粘着層が紫外線硬化型であり、
(B)工程後、前記粘着層に紫外線を照射する工程を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の支持片の製造方法。 - 基板と、前記基板上に配置された第一のチップと、前記基板上であって前記第一のチップの周囲に配置された複数の支持片と、前記複数の支持片によって支持され且つ前記第一のチップを覆うように配置された第二のチップとを含むドルメン構造を有する半導体装置の製造方法であって、
請求項1~6のいずれか一項に記載の製造方法によって、前記粘着層の表面上に複数の支持片を形成する工程と、
(C)前記粘着層から前記支持片をピックアップする工程と、
(D)基板上に第一のチップを配置する工程と、
(E)前記基板上であって前記第一のチップの周囲又は前記第一のチップが配置されるべき領域の周囲に複数の前記支持片を配置する工程と、
(F)第二のチップと、前記第二のチップの一方の面上に設けられた接着剤片とを備える接着剤片付きチップを準備する工程と、
(G)複数の前記支持片の表面上に前記接着剤片付きチップを配置することによってドルメン構造を構築する工程と、
を含む、半導体装置の製造方法。 - 基材フィルムと、
粘着層と、
熱硬化性樹脂層、又は熱硬化性樹脂層のうち少なくとも一部を硬化させた層からなる支持片形成用フィルムと、
をこの順序で備え、
前記支持片形成用フィルムは、前記粘着層と対面する側の面と反対側の面に、当該フィルムの厚さ方向の途中まで至る切り込みを有する、積層フィルム。 - 基材フィルムと、
粘着層と、
熱硬化性樹脂層と当該熱硬化性樹脂層よりも高い剛性を有する樹脂層又は金属層とを有する支持片形成用フィルムと、
をこの順序で備え、
前記樹脂層又は前記金属層と、前記粘着層との間に前記熱硬化性樹脂層が位置しており、
前記支持片形成用フィルムは、前記粘着層と対面する側の面と反対側の面に、前記樹脂層又は前記金属層を切断し且つ前記熱硬化性樹脂層の厚さ方向の途中まで至る切り込みを有する、積層フィルム。
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