(57)【要約】【課題】ダイボンディング工程またはワイヤボンディング工程の際、半導体チップの損傷を低減可能で、安定的にワイヤボンディングを行うことができる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関し、より詳細には、ダイボンディング工程またはワイヤボンディング工程の際、ある程度過度の力が加えられても、最上部の半導体チップの損傷を防止できる半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。【選択図】図１
2020198456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に、第１ダイボンディング層によってダイボンディングされた第１半導体チップと、
前記第１半導体チップ上に、第２ダイボンディング層によってダイボンディングされた第２半導体チップとを含み、
前記第２ダイボンディング層は、前記第２半導体チップの下部領域のうちの、前記第１半導体チップの領域と重ならない領域をモールディングする形で形成される、半導体装置。
【請求項２】
前記基板および前記第１ダイボンディング層の間に１〜５つのダイボンディングされた半導体チップをさらに含む、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１および第２ダイボンディング層は、エポキシ樹脂および硬化剤が含まれている接着層を含む、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２ダイボンディング層に含まれる接着層は、硬化前の粘度が１３０℃で３０００Ｐａ・ｓ以下である、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１および第２ダイボンディング層は、厚さが１〜１６０ｕｍである、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
下部に第１ダイボンディングフィルムを含む第１半導体チップを基板上にダイボンディングする段階と、
下部に第２ダイボンディングフィルムを含む第２半導体チップを前記第１半導体チップ上にダイボンディングする段階とを含み、
前記第２ダイボンディングフィルムが、前記第２半導体チップの下部領域のうちの、前記第１半導体チップの領域と重ならない領域をモールディングする形でダイボンディングを進行させる、半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１半導体チップをダイボンディングする段階の前に、前記基板上に１〜５つの半導体チップをダイボンディングする段階をさらに含む、請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１ダイボンディングフィルムおよび第２ダイボンディングフィルムは、エポキシ樹脂および硬化剤が含まれている接着層を含む、請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第２ダイボンディングフィルムに含まれている接着層は、硬化前の粘度が１３０℃で３０００Ｐａ・ｓ以下である、請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
本出願は、２０１５年１１月６日付の韓国特許出願第１０−２０１５−０１５５９０６号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
【０００２】
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関し、より詳細には、ダイボンディング工程またはワイヤボンディング工程の際、ある程度過度の力が加えられても、最上部の半導体チップの損傷を低減可能で、安定的にワイヤボンディングを行うことができる半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に、半導体装置の製造工程は、ウエハに微細なパターンを形成する工程と、最終装置の規格に合うようにウエハを研磨してパッケージング（ｐａｃｋａｇｉｎｇ）する工程とを含む。パッケージング工程は、半導体チップの不良を検査するウエハ検査工程；ウエハを切断して個々のチップに分離するダイシング工程；分離されたチップを回路フィルム（ｃｉｒｃｕｉｔ  ｆｉｌｍ）またはリードフレームの搭載板に付着させるダイボンディング工程；半導体チップ上に備えられたチップパッドと回路フィルムまたはリードフレームの回路パターンとをワイヤのような電気的接続手段で連結させるワイヤボンディング工程；半導体チップの内部回路とその他の部品を保護するために封止材で外部を包むモールディング工程；リードとリードとを連結しているダムバーを切断するトリム工程；リードを所望の形態に曲げるフォーミング工程；および完成したパッケージの不良を検査する完成品検査工程などを含む。
【０００４】
広義に、ダイシング工程は、半導体ウエハの後面をグラインディング（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）し、チップ間のダイシングラインに沿って半導体ウエハを切断することによって、互いに分離された複数の個別チップを製造する工程である。前記ダイシング工程により、複数のチップが形成された半導体ウエハから互いに分離された個別チップが製造される。
【０００５】
ダイボンディング工程では、このように用意された単数または複数の個別半導体チップをダイボンディングフィルムなどによって基板などに付着させ、このように付着した半導体チップ上に備えられたチップパッドと回路フィルムまたはリードフレームの回路パターンとは、ワイヤボンディング工程によりワイヤのような電気的接続手段で連結させる。
【０００６】
しかし、半導体チップの薄型化により、前記ダイボンディング工程またはワイヤ工程で過度の力が加えられる場合、最上部の薄型化されたチップに損傷が発生する問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ダイボンディング工程またはワイヤボンディング工程の際、半導体チップの損傷を低減可能で、安定的にワイヤボンディングを行うことができる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、基板と、前記基板上に、第１ダイボンディング層によってダイボンディングされた第１半導体チップと、前記第１半導体チップ上に、第２ダイボンディング層によってダイボンディングされた第２半導体チップとを含み、前記第２ダイボンディング層は、前記第２半導体チップの下部領域のうちの、前記第１半導体チップの領域と重ならない領域をモールディングする形で形成される、半導体装置を提供する。
【０００９】
前記半導体装置は、前記基板および前記第１ダイボンディング層の間に１〜５つのダイボンディングされた半導体チップをさらに含むものであってもよい。
【００１０】
そして、前記第１ダイボンディング層および第２ダイボンディング層は、エポキシ樹脂および硬化剤が含まれている接着層を含むものであってもよい。
【００１１】
そして、前記接着層は、硬化前の粘度が１３０℃で３０００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。
【００１２】
また、前記第１および第２ダイボンディング層は、厚さが１〜１６０ｕｍであることが好ましい。
【００１３】
一方、本発明は、下部に第１ダイボンディングフィルムを含む第１半導体チップを基板上にダイボンディングする段階と、下部に第２ダイボンディングフィルムを含む第２半導体チップを前記第１半導体チップ上にダイボンディングする段階とを含み、前記第２ダイボンディングフィルムが、前記第２半導体チップの下部領域のうちの、前記第１半導体チップの領域と重ならない領域をモールディングする形でダイボンディングを進行させる、半導体装置の製造方法を提供する。
【００１４】
一実施例によれば、前記第１半導体チップをダイボンディングする段階の前に、前記基板上に１〜５つの半導体チップをダイボンディングする段階をさらに含んでもよい。
【００１５】
そして、前記第１ダイボンディングフィルムおよび第２ダイボンディングフィルムは、エポキシ樹脂および硬化剤が含まれている接着層を含むものであってもよい。
【００１６】
前記接着層は、硬化前の粘度が１３０℃で３０００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の半導体装置は、ダイボンディング工程またはワイヤボンディング工程の際、ある程度過度の力が加えられても、最上部の半導体チップの損傷を防止可能で、安定的にワイヤボンディングを進行させることができる。
【００１８】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記半導体装置を簡単な方法によって製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例による半導体装置を正射図法によって示すものである。
【図２】本発明の一実施例による半導体装置にワイヤボンディングが適用されたことを示すものである。
【図３】本発明の一実施例による半導体装置の断面を示すものである。
【図４】本発明の比較例による半導体装置の断面を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の半導体装置は、基板と、前記基板上に、第１ダイボンディング層によってダイボンディングされた第１半導体チップと、前記第１半導体チップ上に、第２ダイボンディング層によってダイボンディングされた第２半導体チップとを含み、前記第２ダイボンディング層は、前記第２半導体チップの下部領域のうちの、前記第１半導体チップの領域と重ならない領域をモールディングする形で形成される。
【００２１】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、下部に第１ダイボンディングフィルムを含む第１半導体チップを基板上にダイボンディングする段階と、下部に第２ダイボンディングフィルムを含む第２半導体チップを前記第１半導体チップ上にダイボンディングする段階とを含み、前記第２ダイボンディングフィルムが、前記第２半導体チップの下部領域のうちの、前記第１半導体チップの領域と重ならない領域をモールディングする形でダイボンディングを進行させる。
【００２２】
本発明において、第１、第２などの用語は、多様な構成要素を説明するのに使用され、前記用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ使用される。
【００２３】
また、本明細書で使用される用語は、単に例示的な実施例を説明するために使用されたものであり、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明らかに異なって意味しない限り、複数の表現を含む。本明細書において、『含む』、『備える』または『有する』などの用語は、実施された特徴、数字、段階、構成要素またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、１つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、構成要素、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加の可能性を予め排除しないことが理解されなければならない。
【００２４】
さらに、本発明において、各層または要素が各層または要素の『上に』形成されると言及された場合には、各層または要素が直接各層または要素の上に形成されることを意味したり、他の層または要素が各層の間、対象体、基材上に追加的に形成され得ることを意味する。
【００２５】
本発明は、多様な変更が加えられて様々な形態を有し得ることから、特定の実施例を例示し下記に詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の開示形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物乃至代替物を含むことが理解されなければならない。
【００２６】
以下、本発明をより詳細に説明する。
【００２７】
本発明の一実現例によれば、基板と、前記基板上に、第１ダイボンディング層によってダイボンディングされた第１半導体チップと、前記第１半導体チップ上に、第２ダイボンディング層によってダイボンディングされた第２半導体チップとを含み、前記第２ダイボンディング層は、前記第２半導体チップの下部領域のうちの、前記第１半導体チップの領域と重ならない領域をモールディングする形で形成される、半導体装置が提供される。
【００２８】
前記第２半導体チップの下部領域のうちの、前記第１半導体チップの領域と重ならない領域とは、第１半導体チップと第２半導体チップとが完全に重なる形で積層されていない場合において、第２半導体チップの下部が第１半導体チップの上部表面の外部に突出した時、その突出部分と基板との間の空き空間を意味する。
【００２９】
また、前記重ならない領域をモールディングする形で形成されるというのは、前記突出部分と基板との間の空き空間を前記第２ダイボンディング層が埋める形で形成されることを意味する。
【００３０】
図１は、本発明の一実施例による半導体装置を正射図法によって示すものである。
【００３１】
図１を参照すれば、本発明の半導体装置は、基板１００と、前記基板上に、第１ダイボンディング層２１０によってダイボンディングされた第１半導体チップ２００と、前記第１半導体チップ上に、第２ダイボンディング層３１０によってダイボンディングされた第２半導体チップ３００とを含み、前記第２ダイボンディング層３１０は、前記第２半導体チップの下部領域のうちの、前記第１半導体チップの領域と重ならない領域をモールディングする形で形成されることを確認することができる。
【００３２】
一般に、半導体チップは、ダイボンディングフィルムを半導体ウエハの下部に付着させ、半導体ウエハを完全分断または分断可能に部分処理した後、半導体ウエハのダイボンディングフィルムとダイシングフィルム面とに紫外線を照射して、半導体ウエハのダイボンディングフィルムとダイシングフィルム面との接着力を下降させた後、前記半導体ウエハの分断によって分離された個別チップをピックアップして製造される。
【００３３】
このような半導体チップは、基板上に、ダイボンディングフィルムによって複数の層形態で積層され、積層されたそれぞれの半導体チップ上に備えられたチップパッドと回路フィルムまたはリードフレームの回路パターンとをワイヤボンディング工程により連結させる。
【００３４】
しかし、半導体チップが複数の層形態で積層される時、前記ワイヤを介して基板の回路フィルムまたは回路パターンと連結可能に空間を確保するために、上部のチップと下部のチップとは完全に重ならない形で積層される。
【００３５】
したがって、前記のような重ならない部分にダイボンディング工程またはワイヤボンディング工程で過度の力が加えられる場合、最上部の薄型化されたチップに損傷が発生し得る。
【００３６】
そこで、本発明者らは、上部に積層される半導体チップのダイボンディング層が、前記のように下部の半導体チップと重ならない部分をモールディングする形で積層する場合、このようなチップの損傷を防止できるという点を確認して、発明を完成した。
【００３７】
図２は、本発明の一実施例による半導体装置にワイヤボンディングが適用されたことを示すものである。
【００３８】
図２を参照すれば、右側のような一般的なダイボンディングの場合、最上部の半導体チップの一部分が基底の半導体チップと直接接触せず、外部に突出していることを確認することができる。したがって、この部分にワイヤ４００ボンディング工程が進行する時、過度の力が加えられる場合、最上部の薄型化されたチップに損傷が発生し得、ワイヤボンディングの振動によるチップの微細な揺れによって既にボンディングされたワイヤが損傷し得る。
【００３９】
しかし、左側の場合、最上部の半導体チップが基底の半導体チップと直接接触せず、外部に突出している部分に、ダイボンディング層によるモールディングが形成されるため、最上部の半導体チップの安定性を確保することができる。したがって、この部分にワイヤ４００ボンディング工程が進行する時、過度の力が加えられても、半導体チップに損傷が発生するのを防止することができ、ワイヤボンディングの振動によるチップの微細な揺れによって既にボンディングされたワイヤが損傷するのを防止することができる。
【００４０】
本発明の一実施例によれば、前記半導体装置は、前記基板および前記第１ダイボンディング層の間に１〜５つのダイボンディングされた半導体チップをさらに含むものであってもよい。つまり、２つの半導体チップを積層した半導体装置だけでなく、それ以上の複数の半導体チップを積層する場合も、上部に積層される半導体チップのダイボンディング層がその下部の半導体チップと重ならない部分をモールディングする形で積層される。
【００４１】
前記第１ダイボンディング層および第２ダイボンディング層は、エポキシ樹脂および硬化剤が含まれている接着層を含むものであってもよいし、このような接着層が硬化した形態で存在するものであってもよい。また、前記第１および第２ダイボンディング層は、互いに同一の成分であるか、相異なる成分で形成されてもよい。
【００４２】
本発明で使用可能な前記エポキシ樹脂には、この分野で公知の一般的な接着剤用エポキシ樹脂が含まれ、例えば、分子内に２個以上のエポキシ基を含有し、重量平均分子量が１００〜２，０００のエポキシ樹脂を使用することができる。このようなエポキシ樹脂は、硬化工程によりハードな架橋構造を形成して、優れた接着性、耐熱性および機械的強度を示すことができる。
【００４３】
より具体的には、本発明では、特に平均エポキシ当量が１００〜１，０００のエポキシ樹脂を使用することが好ましい。エポキシ樹脂のエポキシ当量が１００未満であれば、架橋密度が過度に高くなって、接着フィルムが全体的に硬い性質を示す恐れがあり、１，０００を超えると、耐熱性が低下する恐れがある。
【００４４】
このようなエポキシ樹脂の例としては、ビスフェノールＡエポキシ樹脂またはビスフェノールＦエポキシ樹脂などの２官能性エポキシ樹脂；またはクレゾールノボラックエポキシ樹脂、フェノールノボラックエポキシ樹脂、４官能性エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、またはジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂などの３個以上の官能基を有する多官能性エポキシ樹脂の１種または２種以上が挙げられるが、これに制限されるわけではない。
【００４５】
本発明では、特に前記エポキシ樹脂として２官能性エポキシ樹脂および多官能性エポキシ樹脂の混合樹脂を使用することが好ましい。本明細書で使用する用語『多官能性エポキシ樹脂』は、３個以上の官能基を有するエポキシ樹脂を意味する。つまり、一般に、２官能性エポキシ樹脂は、柔軟性および高温での流れ性などには優れているものの、耐熱性および硬化速度が低下するのに対し、官能基が３個以上の多官能性エポキシ樹脂は、硬化速度が速く、高い架橋密度によって優れた耐熱性を示すものの、柔軟性および流れ性が低下する。
【００４６】
したがって、前記２種類の樹脂を適切に混合、使用することによって、接着層の弾性率およびタック（ｔａｃｋ）特性を制御することができ、特に、第２半導体チップを積層する時、優れた柔軟性および流れ性を利用して、第２ダイボンディング層が第１半導体チップの領域と重ならない領域をモールディングする形で形成される。
【００４７】
また、前記接着層は、低弾性高分子量樹脂をさらに含んでもよい。低弾性高分子量樹脂は、接着剤内でソフトセグメントをなして高温での応力緩和特性を付与する役割を果たすことができる。本発明では、前記高分子量樹脂として、前記エポキシ樹脂とブレンディングされてフィルムの形成時に壊れるのを誘発せず、架橋構造の形成後に粘弾性を示すことができ、他の成分との相溶性および保管安定性に優れているものであれば、いかなる樹脂成分も使用可能である。
【００４８】
前記低弾性高分子量樹脂の具体的な種類は、前述した特性を満足する限り、特に制限されない。例えば、本発明では、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエステルイミド、ポリアミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、フェノキシ、反応性アクリロニトリルブタジエンゴム、またはアクリル系樹脂などを使用するか、これらのうちの２種以上を混合して使用してもよいが、本発明が必ずしもこれに限定されるものではない。
【００４９】
前記アクリル系樹脂の具体例としては、（メタ）アクリル酸およびその誘導体を含むアクリル系共重合体が挙げられ、この時、（メタ）アクリル酸およびその誘導体の例としては、（メタ）アクリル酸；メチル（メタ）アクリレートまたはエチル（メタ）アクリレートなどの炭素数１〜１２のアルキル基を含有するアルキル（メタ）アクリレート；（メタ）アクリロニトリルまたは（メタ）アクリルアミド；およびその他の共重合性単量体が含まれる。
【００５０】
前記アクリル系樹脂はさらに、グリシジル基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、およびアミン基などの１種または２種以上の官能基を含むことができ、このような官能基は、グリシジル（メタ）アクリレート、ヒドロキシ（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、またはカルボキシ（メタ）アクリレートなどの単量体を共重合させることにより導入可能である。
【００５１】
接着剤組成物に含まれる硬化剤は、前記エポキシ樹脂および／または低弾性高分子量樹脂と反応して架橋構造を形成できるものであれば特に制限されない。例えば、本発明では、前記２つの成分と同時に反応して架橋構造を形成できる硬化剤を使用すればよいが、このような硬化剤は、接着剤内のソフトセグメントおよびハードセグメントとそれぞれ架橋構造をなして耐熱性を向上させると同時に、両者の界面で２つのセグメントの架橋剤として作用して、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００５２】
また、前記接着剤組成物は、取り扱い性、耐熱性、および溶融粘度の調節のために、フィラーを追加的に含んでもよい。本発明で使用可能なフィラーの種類は特に制限されず、一般に有機および無機フィラーを使用することができ、好ましくは、無機フィラーを使用することができる。前記無機フィラーの具体例としては、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、滑石、または窒化アルミニウムなどを単独で、あるいは２種以上を混合して使用してもよいが、これに制限されるわけではない。さらに、イオン性不純物を吸着して信頼性を向上させることができるイオン吸着剤を無機フィラーとして使用してもよい。このようなイオン吸着剤は特に制限されず、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化マグネシウムなどを含むマグネシウム系化合物、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、酸化カルシウムなどを含むカルシウム系化合物、アルミナ、水酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ホウ酸アルミニウムウィスカーなどを含むアルミニウム系化合物、ジルコニウム系化合物、アンチモン系化合物、ビスマス系化合物などを使用することができ、２種以上を混合して使用してもよい。
【００５３】
また、前記フィラーは、平均粒径が約０．００１ｕｍ〜約１０ｕｍ、好ましくは約０．００５ｕｍ〜１ｕｍであってもよい。平均粒径が０．００１ｕｍ未満であれば、接着層内でフィラーが凝集したり、外観不良が発生する恐れがあり、１０ｕｍを超えると、接着層表面でのフィラーの突出、熱圧着時のチップの損傷、接着性低下などの問題点が発生し得る。
【００５４】
前記フィラーは、接着剤組成物におけるフィラーを除いた全体樹脂１００重量部に対して、約０．５重量部〜約１２０重量部、好ましくは約５重量部〜約１００重量部の量で含まれる。含有量が約０．５重量部未満であれば、フィラーの添加による耐熱性および取り扱い性の向上効果が十分でないことがあり、約１２０重量部を超える場合、作業性および基材付着性が低下し、高温での粘度上昇でモールディング性および接着力が低下することがある。
【００５５】
また、前記接着剤組成物は、前述した成分と共に、硬化剤を追加的に含んでもよい。前記硬化剤は、前述したエポキシ樹脂および／または熱可塑性樹脂と架橋構造を形成できるものであれば特に限定されない。本発明の一態様において、前記硬化剤は、前述したエポキシ樹脂および熱可塑性樹脂とすべて反応して架橋構造を形成することができる。このような硬化剤は、組成物内でソフトセグメント（ｓｏｆｔ  ｓｅｇｍｅｎｔ）をなす熱可塑性樹脂、およびハードセグメント（ｈａｒｄ  ｓｅｇｍｅｎｔ）をなすエポキシ樹脂とそれぞれ架橋構造をなして耐熱性を向上させると同時に、前記成分の界面で連結環の役割を果たして、半導体パッケージの信頼性を向上させることができる。
【００５６】
前記硬化剤は、具体的には、例えば、多官能性フェノール樹脂を使用することができ、水酸基当量が約１００〜約１，０００の多官能性フェノール樹脂を使用することがより好ましい。フェノール樹脂の水酸基当量が約１００未満であれば、エポキシ樹脂との硬化物が硬い性質を有して、半導体パッケージの緩衝特性が低下する恐れがあり、水酸基当量が約１，０００を超えると、架橋密度が低下して、組成物の耐熱性が低下する恐れがある。
【００５７】
そして、前記硬化剤は、軟化点が約６０℃〜約１４０℃であってもよい。硬化剤の軟化点が約６０℃未満であれば、タック特性の増加によって、接着フィルムのＢ−ステージの弾性率が低下したり、ピックアップ特性などの工程性が悪化する恐れがあり、特に高温で粘度が過度に低くなって、高温接着力が低下する恐れがある。軟化点が約１４０℃を超える場合、ウエハに対する付着性が低下して、ダイシング時のチップ飛散などの問題が発生する恐れがある。
【００５８】
このような多官能性フェノール樹脂の例としては、キシロックノボラック樹脂、ビスフェノールＦ樹脂、ビスフェノールＦノボラック樹脂、ビスフェノールＡ樹脂、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、多官能ノボラック樹脂、ジシクロペンタジエンフェノールノボラック樹脂、アミノトリアジンフェノールノボラック樹脂、ポリブタジエンフェノールノボラック樹脂、またはビフェニルタイプの樹脂などが挙げられ、単独で使用するか、２種以上を混合して使用してもよい。
【００５９】
前記硬化剤は、エポキシ樹脂のエポキシ当量対比約０．４〜２当量比、好ましくは約０．５〜約１．８当量比の量で組成物内に含まれることが好ましい。硬化剤が約０．４当量比未満で含まれる場合、硬化後に未反応エポキシが増加して、ガラス転移温度および耐熱性が低下したり、未反応エポキシ基の反応のために長時間高温状態を維持しなければならない問題点が発生し得る。さらに、硬化剤が約２当量比を超えて含まれると、未反応水酸基によって組成物の吸湿率、保存安定性、および誘電特性などが悪化する恐れがある。
【００６０】
また、本発明の一実施例によれば、前記接着層は、硬化前の粘度が約１３０℃で約３０００Ｐａ・ｓ以下であってもよく、好ましくは約５０〜約２５００Ｐａ・ｓであってもよいし、より好ましくは約１００〜約２０００Ｐａ・ｓであってもよい。特に、第２ダイボンディング層に含まれる接着層の粘度が前記範囲にあることが好ましい。ダイボンディングフィルムの接着層が当該粘度範囲を有することによって、ダイボンディング工程が円滑に進行し、特に、第２半導体チップを積層する時、約０．５ｋｇ／ｃｍ２〜約４ｋｇ／ｃｍ２の小さい圧力を加えても、優れた柔軟性および流れ性を利用して、第２ダイボンディング層が第１半導体チップの領域と重ならない領域をモールディングする形で形成される。
【００６１】
さらに、チップを付着させる工程における温度は、約８０〜約１８０℃であることが好ましく、付着時間は、約０．５秒〜約３秒間行われることが好ましく、付着圧力は、約０．５ｋｇ／ｃｍ２〜約４ｋｇ／ｃｍ２であることが好ましい。
【００６２】
また、前記ダイボンディングフィルムは、紫外線硬化型粘着剤を含む粘着層をさらに含んでもよい。ダイボンディングフィルムは、このような粘着層によって半導体チップの下部に粘着された形態で存在し得る。つまり、半導体ウエハに前記ダイボンディングフィルムを付着させた後、紫外線を照射して硬化させ、半導体ウエハ半導体を分断して、下部にダイボンディングフィルムの付着した半導体チップの形態に製造される。
【００６３】
前記紫外線硬化型粘着剤は、アクリル系樹脂、光開始剤、および架橋剤を含むものであってもよい。
【００６４】
前記アクリル系樹脂は、重量平均分子量が１０万〜１５０万、好ましくは２０万〜１００万であってもよい。重量平均分子量が１０万未満であれば、コーティング性または凝集力が低下して、剥離時に被着体に残留物が残ったり、または粘着剤の破壊現象が起こる恐れがある。また、重量平均分子量が１５０万を超えると、ベース樹脂が紫外線硬化型化合物の反応を妨げて、剥離力の減少が効率的に行われない恐れがある。
【００６５】
このようなアクリル系樹脂は、例えば、（メタ）アクリル酸エステル系単量体および架橋性官能基含有単量体の共重合体であってもよい。この時、（メタ）アクリル酸エステル系単量体の例としては、アルキル（メタ）アクリレートが挙げられ、より具体的には、炭素数１〜１２のアルキル基を有する単量体であって、ペンチル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、メチル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート、ｎ−オクチル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ドデシル（メタ）アクリレート、またはデシル（メタ）アクリレートの１種または２種以上の混合が挙げられる。
【００６６】
また、共重合体に含まれる架橋性官能基含有単量体は、架橋剤または後述する紫外線硬化型化合物と反応できる官能基を共重合体に付与して、粘着剤の耐久信頼性、粘着力、および凝集力を調節する役割を果たす。架橋性官能基含有単量体の例としては、ヒドロキシ基含有単量体、カルボキシル基含有単量体、または窒素含有単量体の１種または２種以上の混合が挙げられる。この時、ヒドロキシル基含有化合物の例としては、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、６−ヒドロキシヘキシル（メタ）アクリレート、８−ヒドロキシオクチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチレングリコール（メタ）アクリレート、または２−ヒドロキシプロピレングリコール（メタ）アクリレートなどが挙げられ、カルボキシル基含有化合物の例としては、（メタ）アクリル酸、２−（メタ）アクリロイルオキシ酢酸、３−（メタ）アクリロイルオキシプロピル酸、４−（メタ）アクリロイルオキシ酪酸、アクリル酸二量体、イタコン酸、マレイン酸、またはマレイン酸無水物などが挙げられ、窒素含有単量体の例としては、（メタ）アクリロニトリル、Ｎ−ビニルピロリドン、またはＮ−ビニルカプロラクタムなどが挙げられるが、これらに制限されるわけではない。前記アクリル系樹脂にはさらに、相溶性などのその他機能性向上の観点で、酢酸ビニル、スチレン、またはアクリロニトリルなどが追加的に含まれる。
【００６７】
また、本発明で使用可能な紫外線硬化型化合物の種類は特に制限されず、例えば、重量平均分子量が５００〜３００，０００程度の多官能性化合物（ｅｘ．多官能性ウレタンアクリレート、多官能性アクリレート単量体、またはオリゴマーなど）を使用することができる。この分野における平均的技術者は目的の用途に応じた適切な化合物を容易に選択することができる。
【００６８】
前記紫外線硬化型化合物の含有量は、前述したベース樹脂１００重量部に対して、５重量部〜４００重量部、好ましくは１０重量部〜２００重量部であってもよい。紫外線硬化型化合物の含有量が５重量部未満であれば、硬化後に粘着力の低下が十分でなくてピックアップ性が低下する恐れがあり、４００重量部を超えると、紫外線照射前の粘着剤の凝集力が不足したり、離型フィルムなどとの剥離が容易に行われない恐れがある。
【００６９】
前記紫外線硬化粘着剤は、前記添加型紫外線硬化型化合物だけでなく、アクリル共重合体に炭素−炭素二重結合を側鎖または主鎖末端に結合した形態でも使用可能である。
【００７０】
つまり、アクリル系共重合体、または（メタ）アクリル酸エステル系単量体および架橋性官能基含有単量体を含む主鎖の側鎖に結合した紫外線硬化型化合物を追加的に含んでもよい。
【００７１】
このような化合物の種類は、光硬化性官能基（ｅｘ．紫外線重合性の炭素−炭素二重結合）を、１分子あたり１〜５個、好ましくは１または２個含み、また、前記主鎖に含まれる架橋性官能基と反応できる官能基を有する限り、特に制限されない。この時、主鎖の架橋性官能基と反応できる官能基の例としては、イソシアネート基またはエポキシ基などが挙げられるが、これらに制限されるわけではない。
【００７２】
前記紫外線重合性基含有化合物の具体例としては、主鎖に含まれているヒドロキシ基と反応できる官能基を含むものであって、（メタ）アクリロイルオキシイソシアネート、（メタ）アクリロイルオキシメチルイソシアネート、２−（メタ）アクリロイルオキシエチルイソシアネート、３−（メタ）アクリロイルオキシプロピルイソシアネート、４−（メタ）アクリロイルオキシブチルイソシアネート、ｍ−プロペニル−α，α−ジメチルベンジルイソシアネート、メタクリロイルイソシアネート、またはアリルイソシアネート；ジイソシアネート化合物またはポリイソシアネート化合物を（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチルと反応させて得られるアクリロイルモノイソシアネート化合物；ジイソシアネート化合物またはポリイソシアネート化合物、ポリオール化合物、および（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチルを反応させて得られるアクリロイルモノイソシアネート化合物；または主鎖に含まれるカルボキシル基と反応できる官能基を含むものであって、グリシジル（メタ）アクリレートまたはアリルグリシジルエーテルなどの１種または２種以上が挙げられるが、これらに制限されるわけではない。
【００７３】
このような紫外線硬化型化合物は、主鎖に含まれている架橋性官能基の５モル％〜９０モル％を置換してベース樹脂の側鎖に含まれる。前記置換量が５モル％未満であれば、紫外線照射による剥離力の低下が十分でない恐れがあり、９０モル％を超えると、紫外線照射前の粘着剤の凝集力が低下する恐れがある。
【００７４】
前記光開始剤の種類も特に限定されず、この分野で知られた一般的な開始剤の使用が可能であり、その含有量は、前記紫外線硬化型化合物１００重量部に対して、０．０５重量部〜２０重量部であってもよい。光開始剤の含有量が０．０５重量部未満であれば、紫外線照射による硬化反応が不足してピックアップ性が低下する恐れがあり、２０重量部を超えると、硬化過程では架橋反応が短い単位で起こったり、未反応紫外線硬化型化合物が発生して被着体表面の残渣の原因となったり、硬化後に剥離力が過度に低くなってピックアップ性が低下する恐れがある。また、粘着部に含まれて接着力および凝集力を付与するための架橋剤の種類も特に限定されず、イソシアネート系化合物、アジリジン系化合物、エポキシ系化合物、または金属キレート系化合物などの通常の化合物を使用することができる。前記架橋剤は、ベース樹脂１００重量部に対して、０．５重量部〜４０重量部、好ましくは０．５重量部〜２０重量部の量で含まれる。前記含有量が０．５重量部未満であれば、粘着剤の凝集力が不足する恐れがあり、２０重量部を超えると、紫外線照射前の粘着力が不足して、チップ飛散などが起こる恐れがある。
【００７５】
本発明の粘着層にはさらに、ロジン樹脂、テルペン（ｔｅｒｐｅｎｅ）樹脂、フェノール樹脂、スチレン樹脂、脂肪族石油樹脂、芳香族石油樹脂、または脂肪族芳香族共重合石油樹脂などの粘着付与剤が適切に含まれる。
【００７６】
本発明の他の実施例によれば、前記第１および第２ダイボンディング層は、厚さが約１〜約１６０ｕｍであってもよく、好ましくは約１５〜約１２０ｕｍであってもよいし、より好ましくは約２０〜約１００ｕｍであってもよい。積層前のダイボンディングフィルムの厚さが前記範囲にある時、第２ダイボンディング層によるモールディングが好ましく行われる。
【００７７】
また、本発明の一実施例による半導体装置は、最外部が外部保護層５００によってモールディングされた形態であってもよい。つまり、半導体装置の外部全体が半導体封止材料（Ｐａｃｋａｇｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌ、Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌ）によって覆われた形態で、外部環境から半導体チップを保護し、半導体チップを電気的に外部と絶縁させ、半導体チップの作動時に発生する熱を効果的に放出させるために、エポキシモールディング用化合物（ＥＣＭ）などによってモールディングされた形態であることが好ましい。
【００７８】
一方、本発明の他の実現例によれば、下部に第１ダイボンディングフィルムを含む第１半導体チップを基板上にダイボンディングする段階と、下部に第２ダイボンディングフィルムを含む第２半導体チップを前記第１半導体チップ上にダイボンディングする段階とを含み、前記第２ダイボンディングフィルムが、前記第２半導体チップの下部領域のうちの、前記第１半導体チップの領域と重ならない領域をモールディングする形でダイボンディングを進行させる、半導体装置の製造方法が提供される。
【００７９】
発明の一実施例によれば、前記第１半導体チップをダイボンディングする段階の前に、前記基板上に１〜５つの半導体チップをダイボンディングする段階をさらに含んでもよい。２以上の半導体チップが積層される場合に関する説明は上述した通りである。
【００８０】
また、前記第１ダイボンディングフィルムおよび第２ダイボンディングフィルムは、エポキシ樹脂および硬化剤が含まれている接着層を含むことができ、前記接着層は、硬化前の粘度が１３０℃で３０００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。
【００８１】
前記第１ダイボンディングフィルム、第２ダイボンディングフィルム、および接着層の特性については、前記半導体装置の説明部分で上述した通りである。
【００８２】
以下、発明の具体的な実施例により、発明の作用および効果をより詳述する。ただし、このような実施例は発明の例として提示されたものに過ぎず、これによって発明の権利範囲が定められるものではない。
【００８３】
＜製造例＞
［ダイシングフィルムの製造］
製造例１
２−エチルヘキシルアクリレート、メチルアクリレート、およびメチルメタクリレートを共重合して、アクリレート系共重合体を製造した（重量平均分子量８００，０００ｇ／ｍｏｌ、Ｔｇ：１０℃）。
【００８４】
前記共重合体１００重量部に、イソシアネート硬化剤５重量部および重量平均分子量が２０，０００の多官能性オリゴマー１０重量部を混合し、光開始剤としてＤａｒｏｃｕｒ  ＴＰＯ（製造会社：Ｃｉｂａ）０．７重量部を混合して、紫外線硬化型粘着剤組成物を製造した。
【００８５】
製造された紫外線硬化型粘着剤組成物を、厚さ３８ｕｍの離型処理されたポリエステルフィルム上に塗布し、１１０℃で３分間乾燥し、乾燥後に塗布された組成物の厚さは１０ｕｍであった。
【００８６】
粘着層が乾燥した後、厚さが１００ｕｍのポリオレフィンフィルムにラミネートして、ダイシングフィルムを製造した。
【００８７】
［ダイボンディングフィルムの製造］
製造例２−１
トルエン溶媒１００重量部に、ブチルアクリレート４０重量部、エチルアクリレート６０重量部、アクリロニトリル１５重量部、グリシジルメタクリレート１０重量部を混合して、アクリル系熱可塑性樹脂を得た（重量平均分子量：７００，０００ｇ／ｍｏｌ、Ｔｇ：１０℃）。
【００８８】
前記アクリル系熱可塑性樹脂５０重量部に、エポキシ樹脂としてＥＯＣＮ−１０３ｓ（クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、製造会社：日本化薬、エポキシ当量２１４、軟化点８３℃）１５０重量部、硬化剤としてＫＰＨ−Ｆ２００１（フェノールノボラック系硬化剤、製造会社：コーロン油化、水酸基当量：１０６、軟化点８８℃）１０６重量部、シランカップリング剤としてＡ−１８７（ガンマ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、製造会社：ＧＥ東芝シリコーン）５重量部、硬化促進剤として２ＰＺ（２−フェニルイミダゾール、製造会社：四国化成）０．１重量部、充填剤としてＳＦＰ−３０Ｍ（球状シリカ粉末、製造会社：デンカ、平均粒径：７００ｎｍ）１００重量部、およびメチルエチルケトンを撹拌混合して、ワニスを製造した。
【００８９】
前記ワニスを、厚さ３８ｕｍの離型処理されたＰＥＴフィルムに塗布し、１１０℃で３分間乾燥して、塗膜厚さが４０ｕｍのダイボンディングフィルムを製造した。
【００９０】
製造例２−２
充填剤としてＳＦＰ−３０Ｍを１５０重量部用いたことを除けば、前記製造例２−１と同様の方法でダイボンディングフィルムを製造した。
【００９１】
製造例２−３
充填剤としてＳＦＰ−３０Ｍの代わりにＳＦＰ−１０Ｘ（球状シリカ、製造会社：デンカ、平均粒径：３００ｎｍ）を６０重量部用いたことを除けば、前記製造例２−１と同様の方法でダイボンディングフィルムを製造した。
【００９２】
製造例２−４
エポキシ樹脂の硬化剤としてＫＰＨ−Ｆ２００１の代わりにＫＨ−６０２１（ビスフェノールＡ型ノボラック系硬化剤、製造会社：ＤＩＣ  ｃｏｒｐ、軟化点：１３３℃）を用いたことを除けば、前記製造例２−１と同様の方法でダイボンディングフィルムを製造した。
【００９３】
比較製造例２−５
充填剤としてＳＦＰ−３０Ｍを３００重量部用いたことを除けば、前記製造例２−１と同様の方法でダイボンディングフィルムを製造した。
【００９４】
比較製造例２−６
アクリル系熱可塑性樹脂を５０重量部でない１００重量部用いたことを除けば、前記製造例２−１と同様の方法でダイボンディングフィルムを製造した。
【００９５】
比較製造例２−７
充填剤としてＳＦＰ−３０Ｍの代わりにＳＦＰ−１０Ｘ（球状シリカ、製造会社：デンカ、平均粒径：３００ｎｍ）を１５０重量部用いたことを除けば、前記製造例２−１と同様の方法でダイボンディングフィルムを製造した。
【００９６】
［ダイシングダイボンディングフィルムの製造］
製造例３−１〜３−４および比較製造例３−５〜３−７
前記製造例２−１〜２−４および比較製造例２−５〜２−７で製造されたそれぞれのダイボンディングフィルムを円形に切断した後、前記製造例１で製造されたダイシングフィルムに前記ダイボンディングフィルムを５ｋｇｆ／ｃｍ２の条件で合紙を介して転写して、ダイシングダイボンディングフィルムを製造した。
【００９７】
［半導体装置の製造］
実施例１−１〜１−４〜比較例１−５〜１−７
８インチのシリコンウエハを、４０℃にセットされたテープマウンタ（製造会社：ＤＳ精工）で、製造例３−１〜３−４および比較製造例３−５〜３−７のダイシングダイボンディングフィルムと１０秒間ラミネーションした。
【００９８】
ダイシングダイボンディングされたシリコンウエハ（厚さ４０ｕｍ）を横１０ｍｍ、縦１３ｍｍに加工して、半導体チップを用意した。
【００９９】
（第１半導体チップの積層）
前記半導体チップを、基板（厚さ０．５ｍｍ、横６０ｍｍ、縦２３０ｍｍ）に対して、２ｋｇｆ／ｃｍ２、１２５℃の条件で２秒間プレスして、ダイボンディングし、１２５℃のオーブンにて１時間硬化を進行させた。
【０１００】
（第２半導体チップの積層）
前記第１半導体チップ上に、第１半導体チップと十字形に交差するように同じ大きさの第２半導体チップを積層して、第２半導体チップの下部領域のうちの、第１半導体チップと重ならない領域が第１半導体の側面両側に形成された（それぞれ、横１．５ｍｍ、縦１０ｍｍ）。２ｋｇｆ／ｃｍ２、１２５℃の条件で２秒間プレスして、ダイボンディングした後、１２５℃のオーブンにて１時間硬化して、半導体装置を製造した。
【０１０１】
［モールディング評価］
前記実施例および比較例で製造された半導体装置について、
第２半導体チップの積層後、１２５℃のオーブンにて１時間硬化し、第２半導体チップの長さ方向に半導体装置（積層体）の断面を研磨して、光学顕微鏡でモールディングの有無を確認した。
【０１０２】
第２ダイボンディング層が、第２半導体チップの下部領域のうちの、第１半導体チップの領域と重ならない領域を完全にモールディングする形で形成された場合、Ｏと表し、完全にモールディングが形成されなかった場合をＸと表した。
【０１０３】
図３は、本発明の実施例１−１で製造された半導体装置の研磨された断面を、光学顕微鏡で観察したものである。
【０１０４】
図３中、円の内側部分を参照すれば、本発明の一実施例による半導体装置の場合、第２ダイボンディング層が、第２半導体チップの下部領域のうちの、第１半導体チップの領域と重ならない領域を完全にモールディングする形で形成されたことを確認することができる。
【０１０５】
図４は、本発明の比較例３−５で製造された半導体装置の研磨された断面を、光学顕微鏡で観察したものである。
【０１０６】
図４中、円の内側部分を参照すれば、比較例による半導体装置の場合、第２ダイボンディング層が、第２半導体チップの下部領域のうちの、第１半導体チップの領域と重ならない領域で、完全にモールディングが形成されず、一部空き空間が残っていることを確認することができる。
【０１０７】
［第２半導体チップの耐クラック性評価］
前記実施例および比較例で製造された半導体装置について、
第２半導体チップの積層後、１２５℃のオーブンにて１時間硬化し、第２半導体チップの上部領域のうちの、第１半導体チップの領域と重ならない部位に、高さ６０ｕｍの金ワイヤ（直径２５ｕｍ）をワイヤボンディング工程によって連結し、第２半導体チップのクラックの有無を光学顕微鏡で観察して、クラックが発生しなかった場合にＯ、クラックが発生した場合にＸと表した。
【０１０８】
前記モールディング評価および耐クラック性評価の結果を下記表１にまとめた。
【０１０９】
【表１】
2020198456.tif 000003
【０１１０】
前記表１を参照すれば、本発明の実施例による半導体装置は、第２ダイボンディング層が、前記第２半導体チップの下部領域のうちの、前記第１半導体チップの領域と重ならない領域をモールディングする形で形成されて、比較例による半導体装置に比べて、モールディング特性および耐クラック性に優れていることを確認することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１００：基板
２００：第１半導体チップ
２１０：第１ダイボンディング層
３００：第２半導体チップ
３１０：第２ダイボンディング層
４００：ワイヤ
５００：外部保護層
【図１】
2020198456.tif 000004
【図２】
2020198456.tif 000005
【図３】
2020198456.tif 000006
【図４】
2020198456.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和2年9月14日(2020.9.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に、第１ダイボンディング層によってダイボンディングされた第１半導体チップと、
前記第１半導体チップ上に、第２ダイボンディング層によってダイボンディングされた第２半導体チップとを含み、
前記第２ダイボンディング層は、前記第２半導体チップの下部領域のうちの、前記第１半導体チップの領域と重ならない領域をモールディングする形で形成される、半導体装置。
【請求項２】
前記基板および前記第１ダイボンディング層の間に１〜５つのダイボンディングされた半導体チップをさらに含む、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１および第２ダイボンディング層は、エポキシ樹脂および硬化剤が含まれている接着層を含む、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１および第２ダイボンディング層は、エポキシ樹脂、低弾性高分子量樹脂、フィラー、および硬化剤が含まれている接着層を含む、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第２ダイボンディング層に含まれる接着層は、硬化前の粘度が１３０℃で３０００Ｐａ・ｓ以下である、請求項１、３または４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第２ダイボンディング層に含まれる接着層は、硬化前の粘度が１３０℃で１２００〜１８００Ｐａ・ｓである、請求項１、３または４に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記低弾性高分子量樹脂は、
ｉ）炭素数１〜１２のアルキル基を含有するアルキル（メタ）アクリレート；ｉｉ）（メタ）アクリロニトリルまたは（メタ）アクリルアミド；およびｉｉｉ）グリシジル（メタ）アクリレートの共重合体である、請求項４に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１および第２ダイボンディング層は、厚さが１〜１６０ｕｍである、請求項１に記載の半導体装置。
【外国語明細書】
2020198456000001.pdf