半導體裝置制造用粘合片的制作方法

專利名稱：半導體裝置制造用粘合片的制作方法
技術領域：
本發明涉及在具有基體材料層和粘合劑層的粘合片中的該粘合劑層上，至少用密封樹脂對與導體相連的半導體元件進行密封的半導體裝置的制造工序中使用的粘合片。
背景技術：
近年來，在LSI的安裝技術中，CSP(Chip on Size/Scale Package)技術引人注目。在該技術中，以QFN(Quad Flat Non-leadaed Package)為代表的引腳被引入于封裝內部的形式的封裝，是在小型化和高集成方面特別引人注目的封裝形式之一。在這種QFN的制造方法中，近年來還特別引人注目的是，將多個QFN用芯片整齊地排列在引線框的封裝圖形區域的裸片焊墊上，在金屬模的模穴內用密封樹脂一齊密封后，通過切割而切分為單獨的QFN構造物，從而使每個引線框面積上的半導體元件的生產率得到顯著改善的制造方法。
在這種將多個半導體芯片分批密封的QFN的制造方法中，被樹脂密封時的模壓金屬模所夾緊的區域，只是比封裝圖形區域更向外側擴展的、樹脂密封區域的外側。因此，在封裝圖形區域、特別是在其中央部分，無法用足夠的壓力將外部引線面壓在模壓金屬模上，從而很難抑制密封樹脂漏到外部引線側的現象，容易發生QFN端子等被樹脂覆蓋的問題。
因此，就如上所述的QFN的制造方法，還提出了下述的制造方法，即，在引線框的外部引線側貼上粘合帶，通過基于該粘合帶的自粘合力(masking)的密封效果，防止樹脂密封時樹脂漏到外部引線側的制造方法(例如，參照特開2002-110884號公報)。
在這種制造方法中，耐熱性粘合帶最好在最初的階段被貼在引線框的外部焊墊面上，之后，經半導體芯片的裝配工序和引線接合工序，一直貼合到利用密封樹脂的密封工序。因此，作為耐熱性粘合帶，不僅要求其能防止密封樹脂的漏出，而且要求具備耐于半導體芯片的裝配工序的高耐熱性和對引線接合工序中的精細的操作性不會帶來影響且在密封工序結束后可以很好地完成剝離并不會留下剩余漿料的、可以滿足于這些所有工序的特性。
另外，近年還公開了為了更加薄型化在粘合帶上貼合銅箔后進行蝕刻而形成導體的所謂無引線半導體裝置制造方法(例如，參照特開平9-252014號公報)。在該方法中，由于在粘合帶上形成導體，所以使導體可以薄型化，而且，當使由密封樹脂成形的半導體裝置分別成片時，由于不需要切斷引線框，所以切割時的刀片的磨損等也較少。
作為用于這種用途的粘合帶的特性，與使用引線框的情況相同，不僅要求能防止密封樹脂的漏出，而且要求具備耐于半導體芯片的裝配工序的高耐熱性和對引線接合工序中的精細的操作性不會帶來影響且在密封工序結束后可以很好地完成剝離并不會留下剩余漿料的、可以滿足于這些所有工序的特性。
作為具有如上所述特性的耐熱性粘合帶，一般使用的是硅酮類粘合劑，這是因為此種粘合劑具有良好的耐熱性和適度的彈性模數和粘合力。
但是，已知在耐熱性粘合帶上使用硅酮類粘合劑時，會產生如下的問題。即，耐熱性粘合帶的硅酮類粘合劑在經上述一系列的工序后剝離時，由于移向外部焊墊部分而污染該表面，其結果，在安裝基板上焊半導體裝置時潤濕性差，從而會產生安裝的合格率下降的問題。另外，為了在引線接合工序中獲得引線和引腳焊墊的良好的金屬接合，有時會在200℃附近進行加熱，但是當使用硅酮類粘合帶時，由于產生硅氧烷氣體，會污染引線墊表面，而且因彈性模數的下降，會導致引線接合性下降的問題。
另外，如在上述的特開平9-252014號公報中所示，當在無引線的制作工序中使用時，在蝕刻工序、鍍覆工序的濕式工藝中硅酮類粘合劑會暴露在藥液中，所洗提出的硅酮成分會污染表面，導致引線接合性的下降。

發明內容
本發明的目的在于提供一種不會由硅酮成分造成污染且在高溫下也可以保持足夠的彈性模數并且不易產生剩余漿料問題的半導體裝置制造用粘合片。
本發明人等為實現上述目的進行了鉆心研究，結果發現，通過使用特定的橡膠/環氧類粘合劑，可以在固化后具有高耐熱性，而且，對金屬具有適度的接合性，在密封工序之后也可以良好地從密封樹脂和外部墊板剝離，不會留下殘余漿料，而且不用擔心硅酮的污染，從而完成了本發明。
即，本發明的半導體裝置制造用粘合片，在具有基體材料層和粘合劑層的粘合片中的該粘合劑層上，至少用密封樹脂對與導體相連的半導體元件進行密封的半導體裝置的制造工序中使用，其特征在于，所述粘合片的粘合劑層中含有橡膠成分和環氧樹脂成分，且橡膠成分在粘合劑層的有機物中所占比例為5-40重量％。
根據本發明，由于不含有硅酮成分，所以沒有由逸出氣體和洗提產生的污染，如實施例的結果所示，即使在高溫下也可以保持足夠的彈性模數，還不易產生剩余漿料的問題。另外，由于適當地含有橡膠成分，可以保持耐熱性，同時可以賦予粘合劑柔軟性，從而可以使切割粘合片等時的加工性得到改善。
在上述中，上述環氧樹脂成分的環氧當量優選在1000g/eq以下。由此，可以使交聯密度變得適度，在剝離時更不易產生剩余漿料的問題。
另外，上述粘合劑層在固化后的、200℃下的拉伸儲藏彈性模數優選在1MPa以上。因此，即使在高溫下也可以更可靠地維持充分的彈性模數，提高引線接合的合格率。


本發明的其它的目的、特征和優點將通過以下所示的記載進行充分的解釋。另外，通過參照附圖所進行的以下說明，可更加清楚地了解本發明的優點。
圖1是本發明的半導體裝置制造用粘合片的截面圖。
圖2A和2B是在本發明的半導體裝置的制造方法(Ia)中使用的引線框的一個例子。
圖3A-3C是本發明的半導體裝置的制造方法(Ia)的工序示意圖。
圖4A-4E是本發明的半導體裝置的制造方法(Ib)的工序示意圖。
圖5A-5C是在本發明的半導體裝置的制造方法(Ib)中使用的引線框的一個例子。
圖6是表示本發明的半導體裝置的制造方法(Ib)的樹脂密封工序的一個例子的截面圖。
圖7是由本發明的半導體裝置的制造方法(II)得到的半導體裝置的截面圖。
圖8是由本發明的半導體裝置的制造方法(III)得到的半導體裝置的截面圖。
圖9A-9H是本發明的半導體裝置的制造方法(III)的工序示意圖。
圖10是由本發明的半導體裝置的制造方法(III)得到的半導體裝置的俯視示意圖。
圖11A-11H是在本發明的半導體裝置的制造方法(III)中工序(1)的另一個例子。
圖12A和12B是表示在本發明的半導體裝置的制造方法(III)中通過工序(1)在粘合片上形成了導電部的狀態的俯視圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖對本發明的半導體裝置制造用粘合片和半導體裝置的實施方式進行具體說明。首先，說明本發明的半導體裝置制造用粘合片。在圖1中，示出了其截面圖。如圖1中所示，本發明的半導體裝置制造用粘合片30，具有基體材料層32和粘合劑層31。粘合劑層31含有橡膠成分和環氧樹脂成分。
作為使用的橡膠成分，可以舉例為NBR(丙烯腈丁二烯橡膠)、丙烯酸橡膠、酸性端基丁腈橡膠、熱塑性彈性體等以往在環氧類粘合劑中使用的物質，作為市售品可以舉例為Nipol1072(日本ゼォン(株)社制)、Nipol-AR51(日本ゼォン(株)社制)等。其中，從與環氧樹脂的相溶性的觀點出發，優選使用NBR，作為丙烯腈量特別優選10-50％。
橡膠成分是為了賦予粘合劑柔軟性而加入的，但是如果含量變多，耐熱性會下降。從該觀點來看，橡膠成分在粘合劑層的有機物中所占的比例優選為5-40重量％，更優選為10-30重量％。如果少于5重量％，則粘合劑層的柔軟性會下降，切割粘合片時的加工性等會變差，如果多于40重量％，則會導致耐熱性的下降并容易產生殘余漿料。
環氧樹脂成分，是在分子內含有兩個以上的環氧基的化合物，可以舉例為縮水甘油基胺型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂、苯酚酚醛清漆樹脂型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、萘型環氧樹脂、脂肪族環氧樹脂、脂環族環氧樹脂、雜環式環氧樹脂、含有螺環的環氧樹脂、鹵化環氧樹脂等，可以單獨或者二種以上混合使用。其中，從在密封工序后與密封樹脂的剝離性的觀點出發，優選雙酚A型環氧樹脂。
相對于有機物，這些物質的使用比例優選為60-95重量％，更優選為70-90重量％。如果少于60重量％，則固化不充分而且耐熱性不足，而如果多于95重量％，則柔軟性會下降，導致加工性變差。另外，環氧樹脂的環氧當量在1000g/eq以下，優選500g/eq以下。如果環氧當量大于1000g/eq，則交聯密度會變小，固化后的粘合強度將會變大，在密封工序后剝離時易于產生殘余漿料。
另外，優選在本發明中加入用于使作為固化成分的環氧樹脂固化的固化劑。作為環氧樹脂固化劑，可以使用酚醛樹脂、各種咪唑類化合物及其衍生物、酰肼化合物、雙氰胺以及使這些微膠囊化的物質。特別是，當把酚醛樹脂作為固化劑時，還可以使用三苯基膦等磷類化合物等作為固化促進劑。
這種固化劑的使用比例，當選擇酚醛樹脂作為固化劑時，可以將環氧樹脂的一部分置換為酚醛樹脂，以使酚醛樹脂量達到與環氧樹脂大致相等的當量。其它的固化劑和固化促進劑的使用比例相對于有機物為0.5-5重量％，優選為0.5-3重量％。
調節為上述范圍的本發明的熱固化性的粘合劑層固化后在200℃下的拉伸儲藏彈性模數優選為1MPa以上，更優選為1.5MPa以上。如果小于1MPa，則會導致引線接合性的下降，并且密封工序后剝離時易于產生殘余漿料。還有，關于拉伸儲藏彈性模數的測量方法在后面進行說明。
另外，本發明的熱固化性粘合片在200℃下由加熱產生的硅氧烷類的氣體產生量為1000ng/g以下，優選500ng/g以下，更優選為100ng/g以下。如果多于1000ng/g，則因對表面的硅酮污染、硅酮成分向外部焊墊側的轉印等有可能在引線接合時和軟釬焊時引起金屬接合不良。
此外，在粘合劑層中，在不影響粘合片的各種特性的范圍內，可以根據需要加入無機填充劑、有機填充劑、顏料、抗老化劑、硅烷偶合劑、增粘劑等公知的各種添加劑。抗老化劑的加入在防止高溫下的劣化方面特別有效。
在本發明中，可以用如上所述地調制的組合物，通過一般的制造方法制作成粘合片。即，可以舉例為溶解在溶劑中之后，向基體材料薄膜涂敷并加熱干燥形成粘合片的方法；把組合物作成水類分散溶液之后，向基體材料薄膜涂敷并加熱干燥形成粘合片的方法。在這里，作為溶劑，沒有特別限制，優選的是溶解性良好的甲乙酮等酮類溶劑。
作為基體材料層32，優選耐熱性基體材料，例如包括聚酯、聚酰胺、聚苯硫醚、聚醚酰亞胺、聚酰亞胺等塑料基體材料及其多孔質基體材料；透明玻璃紙、優質紙(不含磨木漿的紙)、日本紙等紙基體材料；纖維素、聚酰胺、聚酯、芳族聚酰胺等無紡布基體材料；鋁箔、SUS箔、Ni箔等金屬薄膜基體材料等。
作為基體材料的厚度，通常為10-200μm，優選為25-100μm。如果薄于10μm，則操作性會下降，而如果厚于200μm，則成本將會增加。本發明的半導體裝置制造工序用粘合片是，在基體材料層上設置如上所述地制造的厚度通常為1-50μm的粘合劑層而形成的，可作成片狀和帶狀等使用。
另外，在粘合片30上，可以根據需要設置抗靜電性能。在圖1中示出了在粘合片30上賦予抗靜電性能的方法。作為賦予抗靜電性能的方法，可以舉例為將抗靜電劑、導電性填料與粘合劑層31、基體材料層32混合的方法。還可以舉例為在基體材料層32和粘合劑層31的界面33或基體材料層32的背面34上涂敷抗靜電劑的方法。根據該抗靜電防止性能，可以抑制由半導體裝置分離粘合片時產生的靜電。作為抗靜電劑，只要是具有所述抗靜電性能的物質，就沒有特別的限制。作為具體例子，例如，可以使用丙烯酸類兩性表面活性劑、丙烯酸類陽離子表面活性劑、馬來酸酐-苯乙烯類陰離子表面活性劑等表面活性劑等。
作為抗靜電層用的材料，具體可以舉例為ボンディップPA、ボンディップPX、ボンディップP(コニシ(株)制)等。另外，作為所述導電性填料，可以使用通用的物質，例如，可以列舉為Ni、Fe、Cr、Co、Al、Sb、Mo、Cu、Ag、Pt、Au等金屬、這些的合金或者氧化物、碳黑等碳等。這些可以單獨或者組合二種以上使用。導電性填料可以是粉末狀，也可以是纖維狀。
由此構成的本發明的半導體裝置制造工序用粘合片具有良好的耐熱性，與密封樹脂和金屬的脫模性也良好，而且由于在粘合片中不含有硅酮成分，所以不容易產生由硅酮成分的表面污染導致的、軟釬焊時的潤濕性不良或引線接合工序時的接合不良的問題，可以適用于在粘合劑層上至少用密封樹脂對與導體相連的半導體元件進行密封的半導體裝置的制造工序中。具體地，可以用于如下的制作工序。
作為這種半導體裝置的制造方法，可以舉例為，例如使用引線框的半導體裝置的制造方法(I)。在使用引線框的半導體裝置的制造方法(I)中，在上述半導體裝置制造用粘合片的粘合劑層上，層壓具有在開口部分排列的導體部分的引線框，而且在將該導體部分和半導體元件連接的狀態下，至少進行使用密封樹脂的密封。在該半導體裝置的制造方法(I)中，上述引線框可以用作在半導體裝置制造用粘合片的粘合劑層上預先層壓的引線框層壓物。
參考圖2A、2B和圖3，對半導體裝置的制造方法(I)的一個例子(Ia)進行說明。圖2A和2B是表示引線框的例子的圖，圖2A是表示整體的立體圖，圖2B是表示其一個單元部分的俯視圖。引線框121具有用于通過設置半導體元件102進行連接的開口121a，在該開口121a上排列有多個端子部分(導體部分)121b。引線框121中最好至少端子部分121b是導體部分，整體也可以為導體部分。
半導體元件102通過引線接合等與端子部分121b電連接，但是也可以在成為引線框層壓物的狀態下連接半導體元件102，另外也可以在成為層壓物之前進行連接。因此，引線框層壓物也包括預先與半導體元件102連接的結構。
端子部分121b的形狀和排列沒有特別的限制，并不限于矩形，也可以是圖案化的形狀和具有圓形部分的形狀等。另外并不限于在開口121a的周圍進行排列，也可以在開口121a的整個面上和對置的兩個邊上進行排列。
半導體裝置的制造方法(Ia)中進行成形工序，其中使用在開口排列的端子部分為銅制的引線框，在將半導體元件與該端子部分連接的狀態下進行樹脂密封(參考圖3A-3C)。
例如，通過將粘合片30粘附在用引線123在半導體元件102的電極和端子部分121b之間進行引線接合的引線框121上獲得層壓物。如圖3A-3C中所示，使用該層壓物配置成使半導體元件102位于下金屬模103的模穴131內，用上金屬模104閉模，接著通過傳遞模塑成形在模穴131內注入·固化樹脂105，然后開模。根據需要，在粘著粘合片30的狀態下在加熱裝置內進行PMC(后成型固化)工序。然后，剝離除去粘合片30。之后，還可以在端子部分121b上進行鍍焊錫的鍍覆工序。然后或者在到此為止的適當的時候，保留端子部分121b并通過修整切割引線框121。
另外，參考圖4A-圖6對半導體裝置的制造方法(I)的一個例子(Ib)進行說明。圖4A-4E是本發明的半導體裝置的制造方法(Ib)的一個例子的工序圖，是使用在引線框上預先貼合有粘合片的引線框層壓物，至少進行半導體芯片的裝配、連接和使用密封樹脂的密封的圖。如在圖4A-4E中，示出了包括半導體芯片215的裝配工序、用接合線216的連接工序、用密封樹脂217的密封工序和切割密封的構造物21的切割工序的利用QFN的一齊密封的制造方法例。
裝配工序如在圖4A、4B中所示，是在外部焊墊側(圖的下側)粘貼粘合片30的金屬制的引線框210的裸片焊墊211c上接合半導體元件215的工序。
所謂引線框210是以銅等金屬為原材料刻有QFN的端子圖案的結構，而且在該電接點部分，有時也用銀、鎳、鈀、金等原材料進行覆蓋(鍍覆)。
優選引線框210的每個QFN的配置圖案整齊地排列，以便在以后的切割工序中易于切分。例如在圖5A-5C中所示，在引線框210上縱橫排列的矩陣狀的形狀等稱為矩陣QFN或者MAP-QFN等，是最優選的引線框形狀之一。
如在圖5A、5B中所示，在引線框210的封裝圖形區域211上，整齊地排列有在相鄰的多個開口211a上排列多個端子部分211b的QFN的基板圖案。在一般的QFN的情況下，各個基板圖案(在圖5A中以格子劃分的區域)由排列在開口211a的周圍的在下側具有外部焊墊面的端子部分211b、配置在開口211a的中央的裸片焊墊211c、和在開口211a的四個角上支撐裸片焊墊211c的裸片撐桿211d構成。
粘合片30優選至少貼在比包括開口211a和端子部分211b的封裝圖形區域211更靠外側的部分，且貼在包括被樹脂密封的樹脂密封區域的外側周圍的區域。引線框210通常在端邊附近具有用于在樹脂密封時進行定位的定位銷用孔213，優選貼在不會將該孔堵住的區域。另外，由于在引線框210的長度方向上設置有多個樹脂密封區域，所以優選連續貼上粘合片30，以便使其覆蓋多個區域。
在如上所述的引線框210上，裝配半導體元件215、即作為半導體集成電路部分的硅片·芯片。在引線框210上設置有被稱為裸片焊墊211c的固定區域，用于固定該半導體元件215，作為向該裸片焊墊211c接合(固定)的方法，可使用導電性膏219，或者也可采用使用粘合帶、粘合劑等的各種方法。當使用導電性膏和熱固化性的粘合劑進行芯片焊接時，通常在約150-200℃的溫度下加熱固化約30分鐘～90分鐘。
如圖4C中所示，連接工序是用接合線216電連接引線框210的端子部分211b(內部引線)的頂端和半導體元件215上的電極焊墊215a的工序。作為接合線216，例如可使用金線或者鋁線等。通常在加熱到160-230℃的狀態下，通過并用由超聲波產生的振動能量和由施加壓力產生的壓接能量進行連接。此時，通過真空抽吸附著在引線框210上的粘合片30面，可以確實地固定在加熱塊上。
如圖4D中所示，密封工序是用密封樹脂217單面密封半導體芯片側的工序。密封工序是為了保護裝配在引線框210上的半導體元件215和接合線216而進行的，尤其典型的是使用以環氧類樹脂為代表的密封樹脂217在金屬模中成形的方法。此時，如圖6中所示，通常使用由具有多個模穴的上金屬模218a和下金屬模218b組成的金屬模218，用多個密封樹脂217同時進行密封工序。具體地講，例如樹脂密封時的加熱溫度是170-180℃，在該溫度下固化數分鐘之后再進行數小時后成型固化(post moldcure)。還有，優選在后成型固化之前剝離粘合片30。
如圖4E中所示，切割工序是將密封的構造物221切割為單個的半導體裝置221a的工序。通常可列舉使用切割機等旋轉切割刀切割密封樹脂217的切割部分217a的切割工序。
貼合粘合片30和引線框210時，可以使用具有用夾持壓力使兩者粘合的夾持輥等的各種層壓裝置等。
還有，在上述的實施方式中，示出了利用QFN的一齊密封的制造方法的例子，但是制造方法(Ib)也可以是分別單獨密封QFN的方法。此時，每個半導體芯片被設置在各個模穴內，并用密封樹脂進行密封工序。另外在上述的實施方式中，示出了通過在裸片焊墊上的接合和引線接合進行半導體芯片的裝配·連接的例子，但是可以根據封裝的種類改變裝配工序和連接工序，也可以同時進行裝配和連接。
以上對使用引線框的半導體裝置的制造方法(I)進行了說明，但是本發明的半導體裝置制造用粘合片也可以適用于可薄型化的無引線結構的半導體裝置的制造方法(II)、(III)。
半導體裝置的制造方法(II)中，具有在半導體裝置制造用粘合片的粘合劑層上局部形成多個導電部分的工序(1)；將形成有電極的至少一個半導體元件固著在上述導電部分的規定位置上，以使該半導體元件的沒有形成有電極的一側成為上述粘合劑層側的工序(2a)；用導線電連接未固著有上述半導體元件的導電部分和上述半導體元件的電極的工序(3)；通過用密封樹脂將上述半導體元件等密封，在上述粘合片上形成半導體裝置的工序(4)；然后，從半導體裝置分離粘合片的工序(5)。
該半導體裝置的制造方法(II)例如記載于特開平9-252014號公報中。在圖7中示出了由制造方法(II)得到的半導體裝置的一個例子。該半導體裝置的制造方法(II)中，首先在作為基體材料的粘合片30(粘合劑層31)上貼金屬箔，并對該金屬箔進行蝕刻，目的在于在規定部分保留金屬箔(工序(1))。然后，在具有與半導體元件1同等大小的金屬箔4a(裸片焊墊)上使用粘合劑2固著半導體元件1(工序(2))。進而，用導線6進行半導體元件1和金屬箔4b的電接合(工序(3))。然后，用金屬模并使用密封樹脂5進行傳遞模塑(工序(4))，最后由基體材料3分離成形的密封樹脂(工序(5))而完成半導體元件的封裝。
其它的無引線結構的半導體裝置的制造方法(III)，具有在半導體裝置制造用粘合片的粘合劑層上局部形成多個導電部分的工序(1)；將形成有電極的至少一個半導體元件固著在上述粘合劑層上，以使該半導體元件的沒有形成有電極的一側成為上述粘合劑層側的工序(2b)；用導線電連接上述多個導電部分和上述半導體元件的電極的工序(3)；通過用密封樹脂將上述半導體元件等密封，在上述粘合片上形成半導體裝置的工序(4)；然后，從半導體裝置分離粘合片的工序(5)。
該半導體裝置的制造方法(III)記載于專利申請2002-217680號中。
下面，參考附圖對本發明的半導體裝置的制造方法(III)的實施方式進行具體說明。首先，說明由制造方法(III)得到的半導體裝置的結構。在圖8A和8B中，示出了該半導體裝置的截面圖。
為了使半導體元件10與導電部分40電連接，用導線60對此進行連接。在半導體元件10上，在上側形成有電極(未圖示)。為了使半導體元件10和導線60等免遭外部環境的破壞，用密封樹脂5進行密封。另外，半導體元件10、導電部分40的下面被暴露在用密封樹脂50成形的樹脂表面上，且半導體元件10的沒有形成有電極的一側和導電部分40的未與導線連接的一側形成在同一面上。如上所述，在本發明的半導體裝置中，構成了不具有裸片焊墊或半導體元件固著用的粘合劑層的結構。
還有，后面詳述了圖8A和8B的不同點，而簡單地說其不同點是，在圖8A中導電部分40的側面46是露出的結構，與此相反，在圖8B中導電部分40的側面46被埋入于密封樹脂50中。
在以往的半導體裝置中，裸片焊墊的厚度大致為100-200μm，半導體元件的固著用粘合劑層的厚度大致為10-50μm。因此，當半導體元件的厚度和覆蓋在半導體元件上的密封樹脂的厚度相同時，根據本發明的半導體裝置，則可以實現厚度為110-250μm的薄層化。作為半導體裝置的構造例子，如由制造方法(II)得到的半導體裝置(圖7)，在電路基板上安裝半導體裝置的電極位于半導體裝置的下側的類型的半導體裝置中，其厚度T1大致為300-700μm，從而由本發明的薄層化效果造成的影響非常大。
接著，在圖9A-9H中示出了本發明半導體裝置的制造方法的各工序(1)-(5)的示意例。
首先，對于在具有基體材料層32和粘合劑層31的粘合片30的該粘合劑層上局部形成多個導電部分40的工序(1)進行說明。形成上述導電部分40的工序(1)沒有特別的限制，可以采用各種方法。例如，如圖9A中所示，在粘合片30的粘合劑層31上，粘貼金屬箔41。然后，如圖9B中所示，可以通過使用通常采用的光刻法的圖案蝕刻法形成導電部分40。金屬箔41沒有特別地限制，通常可以使用在半導體領域使用的材料，例如，可以使用銅箔、銅-鎳合金箔、Fe-鎳合金箔、Fe-鎳-鈷合金箔等。還有，可以根據需要事先對金屬箔41和粘合劑層31相接合的面42進行適于向基板等安裝半導體裝置時的實施方式的表面處理。
圖10是形成上述導電部分40時的導電部分40的配置俯視模式圖。導電部分40可根據半導體元件10的電極數形成多個，且多個導電部分40可以用電解鍍用的鍍覆導線47實現電接通。圖9B是在圖10中用虛線表示的線a-b部分的截面圖。
接著，進行將形成有電極的至少一個該半導體元件10固著在上述粘合劑層31上的工序(2b)，使該半導體元件10的沒有形成有電極的一側成為上述粘合劑層31側。另外，還進行用導線6電連接上述多個導電部分40和上述半導體元件10的電極的工序(3)。這些工序(2b)、(3)示于圖9E中。
還有，在工序(2b)之前，可以使用上述鍍覆導線47，在導電部分40的表面44上實施最適于引線接合的電解鍍。通常進行Ni鍍覆，在其上進行金鍍覆，但是并不限于這些。
接著，進行用密封樹脂50將上述半導體元件10等密封并在上述粘合片30的粘合劑層31上形成半導體裝置的工序(4)。利用密封樹脂50的密封，可以用通常的傳遞模塑法，使用金屬模進行。該工序(4)示于圖9F中。還有，在傳遞模塑后，可以根據需要進行模壓樹脂的后固化加熱。后固化加熱既可以在下述的分離粘合片30的工序(5)之前進行，也可以在之后進行。
接著，實施從半導體裝置分離粘合片30的工序(5)。由此獲得半導體裝置90。該工序(5)示于圖9G中。還有，當使用上述鍍覆導線47時，切斷鍍覆導線部分，從而獲得半導體裝置(圖9H)。由此得到的半導體裝置如圖8A所示。還有，鍍覆導線47的切斷既可以在分離粘合片30之前進行，也可以在分離粘合片30之后進行。
本發明的半導體裝置的制造可以按照圖9A、9B、9E、9F、9G、9H的順序進行，但是如在圖9C中所示，優選在工序(2b)之前，預先在固著半導體元件10的區域的粘合劑層31上形成保護層45。通過附設上述保護層45，可具備能防止半導體元件10和粘合劑層31之間附著雜質的優點。
例如，上述保護層45的形成可以通過金屬箔41的圖案蝕刻來進行。在上述圖9A-9H中的上述工序(1)中的圖9B中，在金屬箔41的圖案蝕刻工序中，固著半導體元件10的區域的金屬箔41也通過蝕刻被除去，但是如圖9C所示，在金屬箔41的圖案蝕刻的工序中，可以保留固著半導體元件10的區域的金屬箔45，而不用蝕刻除去，從而可以把金屬箔45作為保護層。然后，在工序(2b)時剝離金屬箔45(圖9D)。對保護層45(金屬箔45)的剝離方法沒有特別限定，可以采用各種方法。之后可以與上述相同地通過圖9E至9F獲得半導體裝置90。
還有，在電解鍍導電部分40的表面44時，保護固著半導體元件10的區域的金屬箔45既可以與鍍覆導線電接通，以進行電解鍍，另外也可以不與鍍覆導線接通。當在電解鍍工序中不賦予電位時，由于金屬箔45的成分有可能在鍍覆液中洗提出，所以優選進行鍍覆。
另外，在工序(2b)以前，作為形成上述保護層45的方法，除了上述蝕刻法，也可以采用在圖9B之后在粘合劑層31上印制保護被膜的方法等。但是，由于在該方法中增加了工序數量，所以保護層45的形成優選使用由上述蝕刻法形成金屬箔45的方法。
在圖9A-9H、以及圖10的說明中，作為對導電部分40的表面44進行鍍覆處理的方法，說明了使用電解鍍法的情況，但是鍍覆處理不限于電解鍍，也可以采用無電解鍍法。在無電解鍍法中不需要上述的鍍覆導線47，導電部分40未電連接，各個獨立存在。因此在工序(4)的模壓樹脂形成后，不需要切斷鍍覆導線。由此得到的半導體裝置如圖8B所示。還有，無電解鍍法中，對于通常不需要形成鍍覆保護模的部分，有必要預先進行保護，以避免被實施鍍覆，因增加了工序數，還是優選電解鍍法。
在上述圖9A-9H中示出的半導體裝置的制造方法中，示出了作為在粘合片30的粘合劑層31上局部形成多個導電部分的工序(1)，在粘合劑層31上粘貼金屬箔41的方法，作為向粘合劑層31上形成金屬箔的方法，也可以采用鍍覆法。例如，可以在粘合劑層31的整個表面上用無電解鍍薄薄地鍍覆金屬(通常無電解鍍厚度為約0.05-3μm)，然后，用電解鍍形成所需厚度的金屬箔，從而可以形成金屬箔41。另外，也可以在粘合劑層31上，用蒸鍍法或噴鍍法形成薄金屬層(通常為約0.05-3μm的厚度)，然后，通過電解鍍形成所需厚度的金屬箔，由此形成金屬箔41。
另外，可以在粘合片30的粘合劑層31上形成抗蝕劑層，使用通常的光刻法，并使用所需形狀和數量的導電部分形狀的曝光掩膜，經過曝光、顯影，在抗蝕劑層上形成所需形狀和數量的導電部分形狀。這時，形成曝光掩膜時，作成可用鍍覆導線進行電連接，以使各導電部分40可以進行電解鍍。然后，通過無電解鍍進行薄層鍍覆(通常無電解鍍厚度為約0.05-3μm)，在無電解鍍后，剝離抗蝕劑層，使用上述的鍍覆導線，進行電解鍍直至達到所需要的厚度，從而可以形成導電部分40。
另外，也可以采用如下的方法，即，在粘合片30的粘合劑層31上，用蒸鍍法或噴鍍法形成薄金屬層41(通常為約0.05-3μm的厚度)，在該金屬層41上形成感光性抗蝕劑層，之后通過通常的光刻法，并使用所需形狀和數量的導電部分形狀的曝光掩膜，經過曝光、顯影，在抗蝕劑層上形成所需形狀和數量的導電部分形狀。這時，各導電部分40用鍍覆導線進行電連接，以便可以進行電解鍍。然后，使用鍍覆導線進行電解鍍直至達到所需要的厚度，并剝離抗蝕劑層，通過軟蝕刻除去由蒸鍍法或噴鍍法形成的薄金屬層41，從而獲得導電部分43。在該方法中也可以在粘合片30的粘合劑層31上粘貼三井金屬礦業(株)制的商品名為MicroThin等的薄銅箔(三井金屬礦業(株)制，就銅箔而言厚度為3μm)，并以此代替通過蒸鍍法或噴鍍法獲得非常薄的金屬層41的方法。
另外，作為在粘合片30的粘合劑層31上局部形成多個導電部分的工序(1)，在圖11A-11H中示出了用沖壓加工法形成導電部分40的方法。圖11A、11B、11D、11G是在粘合劑層31上在工序(2b)以前不形成保護層時的例子，圖11A、11C、11E、11F、11H是在粘合劑層31上在工序(2b)以前形成保護層時的例子。
首先在圖11A中，在工程薄膜70上粘貼金屬箔41。然后，在圖11B、11C中將金屬箔41沖壓加工成規定的圖案。然后，在圖11D、11E中在粘合片30的粘合劑層31上粘貼金屬箔41側。之后，剝離工程薄膜70，形成導電部分40(圖11G、11H)。還有，在圖11F中示出的金屬箔45是在工序(2b)以前用于保護導體元件的固著區域的保護層。
作為工程薄膜70，為了在沖壓加工后，將導電部分40和金屬箔45轉印在粘合片30上，優選具有弱粘合性的粘合片或者通過加熱、電子射線、紫外線等可降低粘合性的粘合片。特別是在進行精細加工時由于接合面積變小，優選在加工時具有強粘合性而轉印時呈弱粘合性的材料。作為這種粘合片，可以舉例為加熱發泡剝離帶[日東電工(株)制商品名リバァルファ]、紫外線固化型粘合片[日東電工(株)制ェレップホルダ一]等。
為了便于理解，以半導體元件為1個的情況為例，說明上述本發明的半導體裝置的制造方法，但是本發明半導體裝置的制造方法中，實用的是制造多個單元的半導體元件。將例子示于圖12A和12B中。圖12A是表示粘合片30的俯視模式圖。在粘合片30的上面，把固著一個半導體元件的區域及在其周圍形成的導電部分作為一個塊80表示，該塊80在支撐體表面上形成為多個格子狀。另一方面，圖12B是上述一個塊80的放大圖。在固著半導體元件的區域81的周圍形成有所需數量的導電部分40。
在圖12A中，例如，粘合片的寬(W1)為500mm，在該例子中通過通常的光刻工序和金屬箔蝕刻裝置可獲得連續卷繞為滾筒狀的多個塊80。可將由此得到的寬500mm的粘合片30適時切割為在接下來的半導體元件的固著工序(圖12B)、引線接合工序(3)、利用傳遞模塑法等的樹脂密封工序(4)中所需要的塊數使用。如上所述用傳遞模塑法將多個半導體元件樹脂密封時，在樹脂模壓后，切割為規定尺寸，獲得半導體裝置。
(實施例)下面，根據本發明的實施例，進行更加具體的說明。在以下，“份”意味著“重量份”。
實施例1將30份丙烯腈丁二烯橡膠(日本ゼォン(株)制，Nipol1072J)、65份雙酚A型環氧樹脂(日本環氧樹脂(株)制，ェピコ-ト828；環氧當量190g/eq)、5份咪唑(四國化成(株)制，C11Z)混合，并溶解于MEK溶劑，濃度為35重量％，從而制作粘合劑溶液。將該粘合劑溶液涂敷在作為基體材料薄膜的厚35μm的銅箔上，然后在150℃下使其干燥3分鐘，形成粘合劑厚度為10μm的粘合劑層，作成粘合片。
實施例2將24份丙烯腈丁二烯橡膠(日本ゼォン(株)制，Nipol1072J)、65份雙酚A型環氧樹脂(日本環氧樹脂(株)制，ェピコ-ト1002；環氧當量650g/eq)、10份酚醛樹脂(荒川化學(株)制，P-180)、1份三苯基膦(北興化成(株)制，TPP)混合，并溶解于MEK溶劑，濃度為35重量％，從而制作粘合劑溶液。將該粘合劑溶液涂敷在作為基體材料薄膜的厚35μm的銅箔上，然后在150℃下使其干燥3分鐘，形成粘合劑厚度為10μm的粘合劑層，作成粘合片。
比較例1將70份丙烯腈丁二烯橡膠(日本ゼォン(株)制，Nipol1072J)、28份雙酚A型環氧樹脂(日本環氧樹脂(株)制，ェピコ-ト828；環氧當量190g/eq)、2份咪唑(四國化成(株)制，C11Z)混合，并溶解于MEK溶劑，濃度為35重量％，從而制作粘合劑溶液。將該粘合劑溶液涂敷在作為基體材料薄膜的厚35μm的銅箔上，然后在150℃下使其干燥3分鐘，形成粘合劑厚度為10μm的粘合劑層，作成粘合片。
比較例2將硅酮類粘合劑(東レダゥコ-ニング制SD-4587L)涂敷在作為基體材料薄膜的厚35μm的銅箔上，然后在150℃下使其干燥3分鐘，形成粘合劑厚度為5μm的粘合劑層，作成粘合片。
對于上述的實施例1-2和比較例1-2的粘合片，用以下的方法，對拉伸儲藏彈性模數、硅氧烷類氣體產生量、殘余漿料性進行評價。其結果如表1中所示。
向進行了脫模處理的剝離襯板上進行涂敷，使粘合劑層厚為200μm，從而只得到粘合劑層。將該粘合劑層在150℃下置于烘箱中1小時，然后使用レォメトリックス社制的粘彈性光譜測量儀(RDS-II)，在頻率1赫茲的條件下測量200℃下的拉伸儲藏彈性模數。
將各粘合片在200℃下加熱30分鐘，用GC-MS對產生的硅氧烷類氣體進行定量。
在端子部分排列有4個×4個邊長為16Pin類型的QFN的銅制引線框(Cu-L/F)的外部焊墊側，在100℃×0.5MPa×50mm/min的層壓條件下粘貼各粘合片。接著，對于實施例中的熱固化性粘合片，在150℃×1hr的條件下進行固化。另外用環氧類密封樹脂(日東電工制HC-300)，將這些用模塑機(TOWA制Model-Y-serise)在175℃下預熱40秒，并在噴射時間為11.5秒、固化時間120秒的條件下進行模壓，然后剝離粘合片，并確認在密封樹脂表面和引線框表面有無殘余漿料。
表1

由表1可知，本發明的實施例1-2對于密封樹脂和引線框具有良好脫模性，也沒有看到殘余漿料。另外，由于是非硅酮類的材料，所以硅氧烷類的氣體產生量也極少。與此相反，當在不同于本發明的比較例1中示出的橡膠成分多時，固化后的彈性模數也低，產生殘余漿料。另外，當使用在比較例2中示出的硅酮類粘合劑時，雖然相對于密封樹脂和引線框具有良好脫模性，也沒有看到殘余漿料，但是硅氧烷類氣體產生量極多，因對表面的硅酮污染、對外部焊墊側的硅酮成分的轉印等，在接合引線時和軟釬焊時引起金屬接合不良的可能性較大。
在本發明的詳細說明中所提出的具體的實施方式或者實施例只用于更清楚地解釋本發明的技術內容，并不僅限于這種具體例子，而且不應該狹義地進行解釋，可以在本發明的范圍內，進行各種各樣的改變后實施。
權利要求
1.一種半導體裝置制造用粘合片，在具有基體材料層和粘合劑層的粘合片中的該粘合劑層上，至少用密封樹脂對與導體相連的半導體元件進行密封的半導體裝置的制造工序中使用，其特征在于，所述粘合片的粘合劑層中含有橡膠成分和環氧樹脂成分，且橡膠成分在粘合劑層的有機物中所占比例為5-40重量％。
2.如權利要求1所述的半導體裝置制造用粘合片，其中，所述環氧樹脂成分的環氧當量在1000g/eq以下。
3.如權利要求1或2所述的半導體裝置制造用粘合片，其中，所述粘合劑層在固化后的、200℃下的拉伸儲藏彈性模數在1MPa以上。
全文摘要
一種半導體裝置制造用粘合片，在具有基體材料層(32)和粘合劑層(31)的粘合片(30)中的該粘合劑層(31)上，至少用密封樹脂對與導體相連的半導體元件進行密封的半導體裝置的制造工序中使用，其特征在于，所述粘合片(30)的粘合劑層(31)中含有橡膠成分和環氧樹脂成分，且橡膠成分在粘合劑層的有機物中所占比例為5－40重量％。根據本發明可以提供不存在由硅酮成分產生的污染且在高溫下也可以保持充分的彈性模數而且不易產生殘余漿料問題的半導體裝置制造用粘合片。
文檔編號H01L23/31GK1591809SQ20041005794
公開日2005年3月9日 申請日期2004年8月26日 優先權日2003年8月26日
發明者細川和人 申請人:日東電工株式會社