專利名稱：芯片接合薄膜及其用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及例如將半導體芯片等半導體元件固著到襯底或引線框等被粘物上時使用的芯片接合薄膜。另外，本發明涉及在切割薄膜上層疊有該芯片接合薄膜的切割/芯片接合薄膜及使用其制造半導體裝置的方法。
背景技術：
以往，在半導體裝置的制造過程中，在引線框或電極構件上固著半導體芯片時采用銀漿。所述固著處理通過在引線框的芯片焊盤等上涂布漿狀膠粘劑，在其上搭載半導體芯片并使漿狀膠粘劑層固化來進行。 但是，漿料膠粘劑由于其粘度行為或劣化等而在涂布量或涂布形狀等方面產生大的偏差。結果，形成的漿狀膠粘劑厚度不均勻，因此半導體芯片的固著強度缺乏可靠性。即，漿狀膠粘劑的涂布量不足時半導體芯片與電極構件之間的固著強度降低，在后續的絲焊エ序中半導體芯片剝離。另ー方面，漿狀膠粘劑的涂布量過多時漿狀膠粘劑流延到半導體芯片上而產生特性不良，成品率和可靠性下降。這樣的固著處理中的問題，伴隨半導體芯片的大型化變得特別顯著。因此，需要頻繁地進行漿狀膠粘劑的涂布量的控制，從而給作業性或生產率帶來問題。在該漿狀膠粘劑的涂布エ序中，有將漿狀膠粘劑分別涂布到引線框、形成芯片上的方法。但是，在該方法中，漿狀膠粘劑層難以均勻化，并且漿狀膠粘劑的涂布需要特殊裝置和長時間。因此，提出了在切割エ序中膠粘保持半導體芯片、并且也提供安裝エ序所需的芯片固著用膠粘劑層的切割/芯片接合薄膜(例如，參考下述專利文獻I)。這種切割/芯片接合薄膜具有在切割薄膜上層疊有膠粘劑層(芯片接合薄膜)的結構。另外，切割薄膜具有在支撐基材上層疊有粘合劑層的結構。該切割/芯片接合薄膜以如下方式使用。即，在芯片接合薄膜的保持下將半導體晶片切割后，將支撐基材拉伸而將半導體芯片與芯片接合薄膜一起剝離并將其分別回收。另外，通過芯片接合薄膜將半導體芯片膠粘固定到BT襯底或引線框等被粘物上。現有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開昭60-57642號公報
發明內容
近年來，推行半導體芯片安裝的多段化，因此具有絲焊エ序或芯片接合薄膜的固化工序需要長時間的傾向。這些エ序中將切割/芯片接合薄膜的芯片接合薄膜在高溫下長時間處理，在作為隨后エ序通過密封樹脂進行密封エ序時，有時出現在芯片接合薄膜與被粘物的邊界積存氣泡(空隙)的狀態。使用產生了這樣的空隙的半導體裝置進行作為半導體相關部件的可靠性評價而進行的耐濕回流焊接試驗時，會導致在所述邊界產生剝離，從而對于半導體裝置的可靠性而言不能說是充分的狀況。另外，將所述芯片接合薄膜長時間高溫處理時，產生絲焊不良或者密封時密封樹脂進入所述邊界。本發明鑒于這樣的問題而創立，其目的在于提供例如即使約I小時的短時間固化的情況下也可以得到充分的膠粘カ及高溫下的彈性模量，絲焊エ序或密封エ序中的作業性良好，并且經過這些エ序后在芯片接合薄膜與被粘物的邊界不積存氣泡(空隙)，并且在固化后在高溫下可以得到充分的剪切膠粘力，也可以耐受耐濕回流焊接試驗的可靠性高的芯片接合薄膜、以及具有該芯片接合薄膜的切割/芯片接合薄膜以及半導體裝置的制造方法。本發明人為了解決所述現有問題對芯片接合薄膜進行了研究。結果發現，之所以在芯片接合薄膜與被粘物的邊界產生空隙，主要原因是由于芯片接合薄膜的高溫處理而使得芯片接合薄膜中所含的低分子量的樹脂成分劇烈反應，并且之所以產生絲焊不良或密封時產生密封樹脂進入，主要原因是低分子量樹脂成分進行反應時不產生凝聚カ從而高溫下的膠粘力不足，并且完成了本發明。S卩，本發明的芯片接合薄膜，其含有重均分子量50萬以上的含有縮水甘油基的丙、烯酸類共聚物(a)(以下有時稱為“共聚物(a)”)和酚醛樹脂(b)，所述共聚物(a)的含量X相對于酚醛樹脂(b)的含量y的重量比(x/y)為5以上且30以下，并且實質上不含有重均分子量5000以下的環氧樹脂(以下有時稱為“低分子量環氧樹脂”)。通過這樣的構成，根據該芯片接合薄膜，即使進行以往沒有設想過的高溫且長時間的熱處理，如半導體芯片的多段化進行的芯片接合后的絲焊エ序或芯片接合薄膜的固化エ序中的長時間高溫處理的情況下，也可以抑制低分子量樹脂成分的反應，并且在作為其后的エ序的利用密封樹脂的密封エ序后可以抑制或消除芯片接合薄膜與被粘物的邊界的氣泡(空隙)的產生。另外，在固化后在高溫下可以得到充分的剪切膠粘力，即使在耐濕回流焊接試驗中也可以確保高可靠性。共聚物(a)的重均分子量低于50萬時，有時高溫下的凝聚カ變弱，從而不能得到充分的剪切膠粘力。另外，所述重量比小于5時，未反應的酚醛樹脂(b)會對耐濕回流焊接試驗中的可靠性產生影響。另外，所述重量比超過30時，芯片接合薄膜固化后高溫下的凝聚カ下降，不能得到充分的剪切膠粘力。另外，含有低分子量環氧樹脂時，高溫處理時產生劇烈的反應，由所述邊界處的空隙產生或膠粘カ的下降引起密封樹脂的進入。另外，本發明中，“重均分子量5000以下的環氧樹脂”是指含有縮水甘油基的丙烯酸類共聚物(a)以外的環氧樹脂。另外，“實質上不含有”低分子量環氧樹脂是指所述低分子量環氧樹脂的含量低至充分享受本發明的效果的程度，優選含量為0%。但是，在所述共聚物(a)的制備時不可避免地殘留或者生成的重均分子量5000以下的成分包含在本發明的范圍內。關于所述含有縮水甘油基的丙烯酸類共聚物(a)，優選環氧值為O. 15e. q. /kg以上且O. 65e. q. /kg以下，玻璃化轉變點為_15°C以上且40°C以下，并且150°C下的儲能彈性模量為O. IMPa以上。通過將所述共聚物(a)的環氧值的下限設定為O. 15e. q. /kg，在固化后在高溫下可以得到充分的彈性模量，另外，通過將共聚物(a)的環氧值上限設定為O. 65e.q. /kg，可以保持室溫下的保存性。另外，通過將玻璃化轉變點的下限設定為_15°C，可以抑制在常溫下產生粘性，可以保持良好的操作性。另ー方面，通過將玻璃化轉變點的上限設定為40で，可以防止芯片接合薄膜與硅晶片等半導體晶片的膠粘力下降。另外，所述共聚物(a)的150°C下的儲能彈性模量為O. IMPa以上吋，即使對半導體芯片進行絲焊時也可以保持充分的膠粘カ。結果，即使對膠粘固定在芯片接合薄膜上的半導體芯片進行絲焊吋，也可以防止由于超聲波振動或加熱引起的芯片接合薄膜與被粘物的膠粘面上的剪切變形，可以提聞絲焊的成功率。該芯片接合薄膜，優選固化前50°C下的儲能彈性模量為IOMPa以下，175°C下的儲能彈性模量為O. IMPa以上，并且在150°C固化I小時后，175°C下的儲能彈性模量為O. 5MPa以上。通過使固化前50°C下的儲能彈性模量為IOMPa以下，可以確保對被粘物的潤濕性，保持膠粘力，并且通過使175°C下的儲能彈性模量為O. IMPa以上，即使在對半導體芯片進行絲焊時也可以保持充分的膠粘力。另外，通過使在150°C固化I小時后，175°C下的儲能弾性模量為O. 5MPa以上，即使在耐濕回流焊接試驗中也可以防止芯片接合薄膜的剝離的產生，從而提高可靠性。同樣地，該芯片接合薄膜在175°C固化I小時后在260°C下的儲能彈性模量優選為O. 5MPa以上。 該芯片接合薄膜，優選與被粘物粘貼并在150°C下固化I小時后，175°C下與被粘物之間的剪切膠粘カ為O. 3MPa以上。由此，即使對半導體芯片進行絲焊時也可以保持充分的膠粘カ。結果，即使對膠粘固定在芯片接合薄膜上的半導體芯片進行絲焊吋，也可以防止由于超聲波振動或加熱引起的芯片接合薄膜與被粘物的膠粘面上的剪切變形，可以提高絲焊的成功率。該芯片接合薄膜，優選含有O. 05重量％以上的染料。結果，可以識別芯片接合薄膜和切割帯。本發明的切割/芯片接合薄膜，其具有切割帶以及層疊在該切割帶上的該芯片接合薄膜。本發明的切割/芯片接合薄膜具有該芯片接合薄膜，因此在半導體裝置的制造エ序中，可以抑制或消除在芯片接合薄膜與襯底等被粘物的邊界處產生氣泡(空隙)，并且在固化后即使在高溫下也可以發揮充分的剪切膠粘力，因此可以制造可靠性高的半導體裝置。本發明的半導體裝置的制造方法，包括如下エ序將該切割/芯片接合薄膜的芯片接合薄膜與半導體晶片的背面粘貼的粘貼エ序，將所述半導體晶片與所述切割/芯片接合薄膜一起切割，從而形成芯片狀的半導體元件的切割エ序，將所述半導體元件與所述芯片接合薄膜一起從所述切割/芯片接合薄膜上拾取的拾取エ序，通過所述芯片接合薄膜將所述半導體元件芯片接合到被粘物上的芯片接合エ序，和對所述半導體元件進行絲焊的絲焊エ序。通過該制造方法，可以防止在芯片接合薄膜與被粘物的邊界處積存空隙，并且可以有效地制造在耐濕回流焊接試驗中不產生剝離的可靠性高的半導體裝置。
圖I是表示本發明的一個實施方式的切割/芯片接合薄膜的示意剖視圖。圖2是表示本發明的另ー實施方式的切割/芯片接合薄膜的示意剖視圖。圖3是表示通過所述切割/芯片接合薄膜中的芯片接合薄膜安裝半導體芯片的例子的示意剖視圖。圖4是表示通過所述切割/芯片接合薄膜中的芯片接合薄膜三維安裝半導體芯片的例子的示意剖視圖。圖5是表示使用所述切割/芯片接合薄膜，隔著墊片利用芯片接合薄膜三維安裝兩個半導體芯片的例子的示意剖視圖。標號說明I 基材2 粘合劑層3、3’、13、21 芯片接合薄膜4 半導體晶片 5 半導體芯片6 被粘物7 焊線8 密封樹脂9 墊片IOUl 切割/芯片接合薄膜15 半導體芯片
具體實施例方式以下以切割/芯片接合薄膜的形態對本發明的芯片接合薄膜進行說明。本實施方式的切割/芯片接合薄膜10，具有在切割薄膜上層疊有芯片接合薄膜3的結構(參考圖I)。所述切割薄膜具有在基材I上層疊有粘合劑層2的結構。芯片接合薄膜3層疊在切割薄膜的粘合劑層2上。<芯片接合薄膜>本發明的芯片接合薄膜3，含有重均分子量50萬以上的含有縮水甘油基的丙烯酸類共聚物(a)和酚醛樹脂(b)，所述共聚物(a)的含量X相對于酚醛樹脂(b)的含量y的重量比(x/y)為5以上且30以下，并且實質上不含有重均分子量5000以下的環氧樹脂。(含有縮水甘油基的丙烯酸類共聚物(a))共聚物(a)只要是重均分子量為50萬以上并且具有縮水甘油基的共聚物則沒有特別限制。在共聚物(a)中引入縮水甘油基的方法沒有特別限制，可以通過含有縮水甘油基的単體與其它單體成分的共聚來引入，也可以通過在制備丙烯酸類單體的共聚物后使該共聚物與具有縮水甘油基的化合物反應來引入。考慮共聚物(a)的制備容易性等，優選通過含有縮水甘油基的単體與其它單體成分的共聚來引入。作為含有縮水甘油基的単體，可以適合使用具有縮水甘油基并且具有可共聚的烯屬不飽和鍵的單體，可以列舉例如丙烯酸縮水甘油酯或甲基丙烯酸縮水甘油酯等。共聚物(a)中含有縮水甘油基的單體的含量，可以考慮目標共聚物(a)的玻璃化轉變點、環氧值來確定，通常為I 20摩爾％，優選I 15摩爾％，更優選I 10摩爾％。作為構成共聚物(a)的其它單體，可以列舉例如具有碳原子數I 8的烷基的丙烯酸烷基酷，如丙烯酸甲酷、丙烯酸こ酷、丙烯酸丙酷、丙烯酸丁酷、丙烯酸戊酷、丙烯酸己酷等，具有碳原子數I 8的烷基的甲基丙烯酸烷基酷，如甲基丙烯酸甲酷、甲基丙烯酸こ酷、甲基丙烯酸丙酷、甲基丙烯酸丁酷、甲基丙烯酸戊酷、甲基丙烯酸己酯等，丙烯腈，苯こ烯，含羧基單體如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羧こ酷、丙烯酸羧戊酷、衣康酸、馬來酸、富馬酸或巴豆酸等，酸酐單體如馬來酸酐或衣康酸酐等，含羥基單體如(甲基)丙烯酸-2-羥基こ酷、(甲基)丙烯酸-2_羥基丙酷、(甲基)丙烯酸-4-羥基丁酷、(甲基)丙烯酸-6-羥基己酷、(甲基)丙烯酸-8_羥基辛酷、(甲基)丙烯酸-10-羥基癸酷、(甲基)丙烯酸-12-羥基月桂酷或(甲基)丙烯酸(4-羥甲基環己基)甲酷等，含磺酸基単體如苯こ烯磺酸、烯丙磺酸、2_(甲基)丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯酰胺基丙磺酸、(甲基)丙烯酸磺丙酯或(甲基)丙烯酰氧萘磺酸等，或者含磷酸基単體如丙烯酰磷酸-2_羥基こ酯等。這些其它單體可以使用ー種或者兩種以上組合使用。所述其它單體中，優選具有碳原子數I 4的烷基的丙烯酸烷基酯及具有碳原子數I 4的烷基的甲基丙烯酸烷基酯中的至少一種以及丙烯腈，更優選丙烯酸こ酯及丙烯酸丁酯中的至少ー種以及丙烯腈，特別優選包括它們全部。構成共聚物(a)的單體的混合比率，優選考慮共聚物(a)的玻璃化轉變點及環氧值進行調節。共聚物(a)的聚合方法沒有特別限制，可以采用例如溶液聚合法、本體聚合法、懸浮聚合法、乳液聚合法等現有公知的方法。 共聚物(a)含有丙烯腈時，相對于共聚物(a)的總重量優選含有15重量％以上，更優選含有20重量％以上。共聚物(a)中丙烯腈的含量低于15重量％時，有時高溫(例如，150 260°C )下的凝聚カ變弱，從而不能發揮充分的剪切膠粘力。共聚物(a)的玻璃化轉變點(Tg)雖然只要能夠得到芯片接合薄膜與硅晶片間的適度膠粘性則沒有特別限制，但是優選_15°C以上且40°C以下，更優選-5°C以上且35°C以下。玻璃化轉變點低于_15°C時，有時共聚物(a)在常溫下產生粘性，從而難以操作。另ー方面，玻璃化轉變點超過40°C時，有可能與硅晶片的膠粘カ下降。共聚物(a)的重均分子量為50萬以上即可，優選70萬以上。共聚物(a)的重均分子量低于50萬時，有時在高溫下的凝聚カ變弱，從而不能得到充分的剪切膠粘力。另ー方面，共聚物(a)的重均分子量的上限沒有特別限制，但是考慮芯片接合薄膜制備時的溶解性或與硅晶片的膠粘力，上限為200萬即可，優選180萬。另外，本說明書中，重均分子量是指通過凝膠滲透色譜法(GPC)使用標準聚苯こ烯校準曲線而得到的聚苯こ烯換算值。共聚物(a)的環氧值優選為O. 15e. q. /kg以上且O. 65e. q. /kg以下，更優選O. 2e.q. /kg以上且O. 5e. q. /kg以下。通過將所述共聚物(a)的環氧值調節為O. 15e. q. /kg以上，在固化后在高溫下可以得到充分的彈性模量，另外，通過調節為O. 65e. q. /kg以下，可以保持室溫下保存性。另外，環氧值的計算在實施例中詳細說明。(酚醛樹脂)所述酚醛樹脂作為所述共聚物(a)的固化劑起作用，可以列舉例如酚醛清漆型酚醛樹脂如苯酚酚醛清漆樹脂、苯酚聯苯樹脂、苯酚芳烷基樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂、叔丁基苯酚酚醛清漆樹脂、壬基苯酚酚醛清漆樹脂等，甲階酚醛樹脂型酚醛樹脂，聚羥基苯こ烯如聚對羥基苯こ烯等，等。這些酚醛樹脂可以單獨使用或者兩種以上組合使用。這些酚醛樹脂中優選以下化學式表示的聯苯型苯酚酚醛清漆樹脂或者苯酚芳烷基樹脂。這是因為可以提高半導體裝置的連接可靠性。
權利要求
1.一種芯片接合薄膜，其含有重均分子量50萬以上的含有縮水甘油基的丙烯酸類共聚物(a)和酚醛樹脂(b)， 含有縮水甘油基的丙烯酸類共聚物(a)的含量X相對于酚醛樹脂(b)的含量y的重量比(x/y)為5以上且30以下，并且 實質上不含有重均分子量5000以下的環氧樹脂。
2.如權利要求I所述的芯片接合薄膜，其中，關于所述含有縮水甘油基的丙烯酸類共聚物(a)， 環氧值為O. 15e. q. /kg以上且O. 65e. q. /kg以下， 玻璃化轉變點為_15°C以上且40°C以下，并且 150°C下的儲能彈性模量為O. IMPa以上。
3.如權利要求I所述的芯片接合薄膜，其中， 固化前50°C下的儲能彈性模量為IOMPa以下， 175°C下的儲能彈性模量為O. IMPa以上，并且 在150°C固化I小時后，175°C下的儲能彈性模量為O. 5MPa以上。
4.如權利要求I所述的芯片接合薄膜，其中， 在175°C固化I小時后，260°C下的儲能彈性模量為O. 5MPa以上。
5.如權利要求I所述的芯片接合薄膜，其中， 與被粘物粘貼并在150°C下固化I小時后，175°C下與所述被粘物之間的剪切膠粘カ為O. 3MPa 以上。
6.如權利要求I所述的芯片接合薄膜，其中， 含有O. 05重量％以上的染料。
7.一種切割/芯片接合薄膜，其具有切割帶以及層疊在該切割帶上的權利要求I所述的芯片接合薄膜。
8.一種半導體裝置的制造方法，包括如下エ序 將權利要求7所述的切割/芯片接合薄膜的芯片接合薄膜與半導體晶片的背面粘貼的粘貼エ序， 將所述半導體晶片與所述切割/芯片接合薄膜一起切割，從而形成芯片狀的半導體元件的切割エ序， 將所述半導體元件與所述芯片接合薄膜一起從所述切割/芯片接合薄膜上拾取的拾取エ序， 通過所述芯片接合薄膜將所述半導體元件芯片接合到被粘物上的芯片接合エ序，和 對所述半導體元件進行絲焊的絲焊エ序。
全文摘要
本發明涉及芯片接合薄膜及其用途。本發明的目的在于提供在固化前后可以得到充分的膠粘力和高溫下的彈性模量，作業性良好，并且在芯片接合薄膜與被粘物的邊界處不積存氣泡(空隙)，也可以耐受耐濕回流焊接試驗的可靠性高的芯片接合薄膜、以及具有該芯片接合薄膜的切割/芯片接合薄膜、以及半導體裝置的制造方法。本發明的芯片接合薄膜，其含有重均分子量50萬以上的含有縮水甘油基的丙烯酸類共聚物(a)和酚醛樹脂(b)，所述含有縮水甘油基的丙烯酸類共聚物(a)的含量x相對于酚醛樹脂(b)的含量y的重量比(x/y)為5以上且30以下，并且實質上不含有重均分子量5000以下的環氧樹脂。
文檔編號H01L21/58GK102676093SQ20121006300
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月12日 優先權日2011年3月11日
發明者大西謙司, 盛田美希 申請人:日東電工株式會社