(57)【要約】【課題】リフロー操作中の層剥離を防止すること。【解決手段】本発明の被覆組成物で半導体ウエハを被覆する方法は、パルスＵＶ光で被覆を硬化することを含む。特定の実施形態で、被覆組成物は、エポキシ樹脂およびアクリレート樹脂の両方を含む。エポキシ樹脂は熱硬化することができ、アクリレート樹脂はＵＶ照射により硬化することができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
被覆組成物で半導体ウエハを被覆する方法であって、
（Ａ）被覆組成物を準備することと、
（Ｂ）半導体ウエハに被覆組成物を配置することと、および
（Ｃ）被覆組成物が硬化するのに充分な量のパルスＵＶ光への曝露によって、前記組成物をＢ−ステージ化硬化すること
とを含む方法。
【請求項２】
被覆組成物が、合計０．１〜１０Ｊ／ｃｍ２に暴露される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
パルスＵＶ光源を、１５〜３００秒の間、ウエハからバルブへの距離が１２〜３８ｃｍで使用する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
半導体ウエハの厚さが、１００μｍ以下である請求項１に記載の方法。
【請求項５】
被覆組成物が、熱硬化することができる樹脂と、フリーラジカル重合によって硬化することができる樹脂とを含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
熱硬化することができる樹脂がエポキシ樹脂であり、およびフリーラジカル重合により硬化することができる樹脂がアクリレート樹脂である請求項５に記載の方法。
【請求項７】
被覆組成物が、（ｉ）融点が８０°と１３０℃との間の固形エポキシ樹脂と、（ｉｉ）構造式：
【化１】
2013535098.tif 000004
（式中、ｎは５と５００との間の整数であり、およびｍは１〜５の整数である）を有する高分子メルカプタン−ペンダントシリコーンとを含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
請求項１の方法を使用して被覆された半導体ウエハ。
【請求項９】
請求項１の方法を使用して被覆された半導体ウエハであって、被覆組成物が、（ｉ）融点が８０°と１３０℃との間の固形エポキシ樹脂と、（ｉｉ）粘度が５０ｍＰａｓ未満であり、沸点が１５０℃を超えるアクリレート樹脂とを含む半導体ウエハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１０年６月８日出願の米国仮特許出願Ｎｏ．６１／３５２，５８４に基づく優先権を主張し、該出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、パルスＵＶ光源を使用して被覆剤を硬化させる、半導体ウエハの不活性面（裏面）を被覆する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体パッケージングにおける最近の進歩は、積重ねられた配置でより薄いダイを使用する（２個以上の半導体ダイが互いの上面に搭載される）ことにより、パッケージの小型化をもたらしている。このダイの積重ねにより、小さな設置面積での機能性を向上することができ、半導体パッケージ全体の小型化を可能にする。一般的に、ワイヤボンディング、成型およびはんだリフローのような製造作業の間および最終使用の間、パッケージの整合性を確実にするため、２個の半導体ダイの間に接着剤または接着フィルムを使用する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、製造過程のはんだリフローステップにおいて、ダイは、その薄さにより、そりやすく、層剥離を起こしやすくなっている。したがって、リフロー工程を受けることができおよびその整合性および機能性を維持することができるウエハ裏面の被覆剤が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、薄い半導体ウエハを被覆する方法であって、被覆剤はパルスＵＶ光を使用して硬化され、したがって、層剥離を起こすことなく、後続のリフロー工程を受けることができる方法である。本発明は、（Ａ）被覆組成物を準備することと、（Ｂ）ウエハの裏面に被覆組成物を配置することと、（Ｃ）被覆組成物が硬化するのに充分な量のパルスＵＶ光への曝露によって、該組成物をＢ−ステージ化硬化することとを含む。一実施形態で、被覆組成物を硬化するのに十分な量は、一般的に、０．１〜１０Ｊ／ｃｍ２の範囲である。
【０００６】
別の実施形態では、本発明は、硬化被覆組成物で被覆された半導体ウエハであって、ここで、該被覆組成物はパルスＵＶ光によってＢ−ステージに硬化される。
【０００７】
本明細書で使用される用語「Ｂ−ステージ化」（およびその変形種）は、照射により材料が粘着性のある状態またはより硬化した状態に部分的に硬化するように被覆材料を加工することを言うものとして使用されている。材料が流動可能な接着剤の場合は、Ｂ−ステージ化は、該接着剤が１つの物品を他の物品と接合するために使用された後、追加の硬化が行われてもよいように、完全に硬化することはなく、非常に低い流動性が提供される。
【０００８】
本明細書で使用される用語「硬化剤」は、組成物の硬化を始める、進めるまたは促進する任意の材料または材料の組合せを言うために使用され、該硬化剤として、促進剤、触媒、開始剤およびハードナが挙げられるが、これらに限定されない。
【０００９】
半導体ウエハは、特定の工業的用途に要求されるような任意の種類、寸法、厚さであってよい。特別の実施形態では、半導体ウエハは薄い。現在、半導体工業の中では、薄いウエハは約１００ミクロン（μｍ）のものであるが、そりの問題を解決できる場合は、さらにより薄いウエハも導入されている。
【００１０】
被覆組成物は、その目的に適切なまたはそのために現在利用されている任意のウエハ裏面被覆剤が使用可能である。適切な被覆組成物は、一般的に、エポキシ樹脂から調製され、一実施形態では、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、ビスフェノール−Ａエポキシ樹脂およびフェノール性縮合環構造（たとえば、ジシクロペンチエニル基）からなる骨格を含むグリシジル化樹脂からなる群から選択される樹脂等の固体エポキシ樹脂である。一実施形態では、エポキシ樹脂は、被覆剤の１５〜４０重量％の量で存在する。別の実施形態では、エポキシ樹脂は、８０°と１３０℃との間の融点を有する固体である。
【００１１】
エポキシ樹脂と組合わせて使用することができる他の適切な樹脂は、アクリレート樹脂である。適切なアクリレート樹脂として、ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、イソデシル（メタ）アクリレート、ｎ−ラウリル（メタ）アクリレート、アルキル（メタ）アクリレート、トリデシル（メタ）アクリレート、ｎ−ステアリル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、２−フェノキシエチル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、１，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、パーフルオロオクチルエチル（メタ）アクリレート、１，１０−デカンジオールジ（メタ）アクリレート、ノニルフェノールポリプロポキシレート（メタ）アクリレートからなる群から選択されるものが挙げられる。
【００１２】
他のアクリレート樹脂として、共栄社化学株式会社から入手可能なポリペントキシレートテトラヒドロフルフリルアクリレート；サトメールコンパニー社（Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．）から入手可能なポリブタジエンウレタンジメタクリレート（ＣＮ３０２、ＮＴＸ６５１３）およびポリブタジエンジメタクリレート（ＣＮ３０１、ＮＴＸ６０３９、ＰＲＯ６２７０）；根上工業株式会社から入手可能なポリカーボネートウレタンジアクリレート（アートレジンＵＮ９２００Ａ）；ラドキュア・スペシャリティイーズ社（Ｒａｄｃｕｒｅ  Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｉｅｓ，Ｉｎｃ．）から入手可能なアクリレート化脂肪族ウレタンオリゴマー（エベクリル（Ｅｂｅｃｒｙｌ）２３０、２６４、２６５、２７０，２８４、４８３０、４８３３、４８３４、４８３５、４８６６、４８８１、４８８３、８４０２、８８００−２０Ｒ、８８０３、８８０４）；Ｒａｄｃｕｒｅ  Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｉｅｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なポリエステルアクリレートオリゴマー（Ｅｂｅｃｒｙｌ６５７、７７０、８１０、８３０、１６５７、１８１０、１８３０）；ならびにＳａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙ，  Ｉｎｃ．から入手可能なエポキシアクリレート樹脂（ＣＮ１０４、１１１、１１２、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２４、１３６）が挙げられる。
【００１３】
さらなるアクリレート樹脂として、単環式アセチルアクリレート、環状アセタールを含有する（メタ）アクリレート類（たとえば、Ｓａｒｔｏｍｅｒから入手可能なＳＲ５３１）；ＴＨＦアクリレート（たとえば、Ｓａｒｔｏｍｅｒから入手可能なＳＲ２８５）；置換シクロヘキシ（メタ）アクリレート類（たとえば、Ｓａｒｔｏｍｅｒから入手可能なＣＤ４２０）；アセトアセトキシエチルメタクリレート、２−アセトアセトキシエチルアクリレート、２−アセトアセトキシプロピルメタクリレート、２−アセトアセトキシプロピルアクリレート、２−アセトアセタミドエチルメタクリレートおよび２−アセトアセタミドエチルアクリレート；２−シアノアセトキシエチルメタクリレート、２−シアノアセトキシエチルアクリレート、Ｎ（２−シアノアセトキシエチル）アクリルアミド；２−プロピオニルアセトキシエチルアクリレート、Ｎ（２−プロピオニルアセトキシエチル）メタクリルアミド、Ｎ−４−（アセトアセトキシベンジルフェニルアクリルアミド、エチルアクリロイルアセテート、アクリロイルメチルアセテート、Ｎ−エタクリロイルオキシメチルアセトアセタミド、エチルメタクリロイルアセトアセテート、Ｎ−アリルシアノアセタミド、メチルアクリロイルアセトアセテート、Ｎ（２−メタクリロイルオキシメチル）シアノアセタミド、エチル−ａ−アセトアセトキシメタクリレート、Ｎ−ブチル−Ｎ−アクリロイルオキシエチルアセトアセタミド、モノアクリレート化ポリオール類、モノメタクリロイルオキシエチルフタレート、ならびにこれらの混合物が挙げられる。
【００１４】
一実施形態では、アクリレートは、５０ｍＰａｓ未満の粘度および１５０℃を超える沸点を有するように選択される。特定の実施形態では、アクリレートは、環内に少なくとも１個の酸素を含有する５員環または６員環を含有する。
【００１５】
一実施形態では、アクリレート樹脂は、被覆組成物の１５〜５０重量％を含む。
【００１６】
エポキシ樹脂用の適切な硬化剤は、０を超え５０重量％の間の量で存在し、該硬化剤として、フェノール類、芳香族ジアミン類、ジシアンジアミド類、過酸化物、アミン類、イミジゾール類、第三アミン類、およびポリアミド類が挙げられるが、これらに限定されない。適切なフェノール類は、シェネクタディー・インターナショナル社（Ｓｃｈｅｎｅｃｔａｄｙ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．）から市販されている。適切な芳香族ジアミン類は、第一ジアミン類であり、シグマ-アルドリッチ社（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｏ．）が市販するジアミノジフェニルスルホンおよびジアミノジフェニルメタンが挙げられる。適切なジシアンジアミド類は、SKW化学社（ＳＫＷ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．）から入手可能である。適切なポリアミド類は、エアープロヅクツ・アンド・ケミカルズ社（Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．）から市販されている。適切なイミダゾール類は、Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．から市販されている。適切な第三アミン類は、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｏ．から入手可能である。
【００１７】
アクリレート樹脂用の適切な硬化剤は、０．１〜１０％の間の量で存在し、該硬化剤として、公知のアセトフェノン系、チオキサントン系、ベンゾイン系および過酸化物系の光重合開始剤の任意のものが挙げられるが、これらに限定されない。例示として、ジエトキシアセトフェノン、４−フェノキシジクロロアセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール、ベンゾフェノン、４−フェニルベンゾフェノン、アクリレート化ベンゾフェノン、チオキサントン、２−エチルアントラキノンなどが挙げられる。ＢＡＳＦにより販売されている光重合開始剤のイルガキュア（Ｉｒｇａｃｕｒ）およびダロキュア（Ｄａｒｏｃｕｒ）ラインは、有用な光重合開始剤の例である。
【００１８】
一実施形態で、被覆組成物は、熱硬化しうる樹脂と、ＵＶ光で開始されるフリーラジカル重合により硬化しうる樹脂とを含む。特定の実施形態では、そのような二重硬化被覆組成物は、熱硬化しうるエポキシ樹脂と、ＵＶ照射で硬化しうるアクリレート樹脂とを含む。一実施形態では、エポキシ樹脂としてグリシジル化ｏ−クレゾールホルムアルデヒドノボラックと、アクリレート樹脂としてトリメチルシクロヘキシルアクリレートとが含まれる。
【００１９】
さらなる実施形態では、被覆組成物は、チオールまたはジチオエステルのような反応性イオウ化合物を含有する。一実施形態で、反応性イオウ化合物は、ドデシルメルカプタン、ターシャリードデシルメルカプタン、メルカプトエタノ−ル、オクチルメルカプタン、ヘキシルメルカプタン、イソプロピルキサントゲン酸ジスルフィド、およびメルカプタン−ペンダントシロキサンポリマーからなる群から選択される。反応性イオウ化合物は、被覆組成物の０．１％〜７重量％の量で存在する。
【００２０】
メルカプタン−ペンダントシロキサンポリマーの一例は、以下の構造式を有する。
【化１】
2013535098.tif 000002
（式中、ｎは、５と５００との間の整数であり、繰返し単位のポリマーの数を示し、ｍは、１〜５の整数である。）
高分子メルカプタン−ペンダントシロキサンは、被覆組成物の０．１〜７重量％の量で存在するようにする。
【００２１】
一実施形態では、被覆組成物は、（ｉ）融点が８０°と１３０℃との間の固体エポキシ樹脂と、（ｉｉ）粘度が５０ｍＰａｓ未満で沸点が１５０℃を超えるアクリレート樹脂と、（ｉｉｉ）以下の構造式：
【化２】
2013535098.tif 000003
（式中、ｎは５と５００との間の整数であり、ｍは１〜５の整数である）
を持つ、高分子メルカプタン−ペンダントシリコーンとを含む。
【００２２】
いくつかの実施形態では、非導電性フィラーが存在する。適切な非導電性フィラーの例として、アルミナ、水酸化アルミニウム、シリカ、バーミキュライト、マイカ、ウォラストナイト、炭酸カルシウム、チタニア、砂、ガラス、硫酸バリウム、ジルコニウム、カーボンブラック、有機フィラー、およびテトラフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル、塩化ビニリデンおよび塩化ビニルのようなハロゲン化エチレンポリマー（これらに限定されない）を始めとする有機ポリマーが挙げられる。
【００２３】
他の実施形態では、導電性フィラーが存在する。適切な導電性フィラーの例として、カーボンブラック、黒鉛、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケル、アルミニウム、シリコンカーバイド、窒化ホウ素、ダイアモンドおよびアルミナが挙げられる。特別の種類のフィラーが重要ではなく、応力の減少および接着ラインのコントロールのような具体的な最終用途の必要性に合うように、当業者によって選択することができる。
【００２４】
調合物中には、接着部位の接着ラインの厚さをコントロールするために、特定の用途の必要性に合うように、専門家によって選択される種類および量のスペーサが含まれてもよい。
【００２５】
フィラーおよびスペーサは、選択した樹脂系および最終用途に適切なように専門家によって決定された量、一般的には、１０と３０重量％との間の範囲の量で存在してもよい。
【００２６】
一実施形態では、フィラーは、平均粒子直径が２μｍを超える球形の形体をし、単一ピーク粒径分布を有する。より小さな粒径および２モード分布により、容認しがたいほど高いチキソトロピー指数がもたらされ、これは、次に、低いスピン被覆性能および被覆剤厚さの不均一性をもたらす。
【００２７】
接着促進剤、消泡剤、ブリード防止剤、レオロジー調節剤、および融剤（これらに限定されない）を含む他の添加剤を、当業者に公知の種類および量で、被覆製剤に含ませてもよい。好ましい実施形態では、溶剤は組成物の一部ではない。
【００２８】
被覆剤は、適正な保護、接着または特定の製造目的のための加工特性に要求されるいかなる厚さも可能で、一般的には、１２μｍと６０μｍとの間である。一実施形態では、被覆剤厚さは４０μｍである。
【００２９】
被覆剤は、産業において使用される効果的な手段、たとえば、型紙捺染、スクリーン印刷、スプレイ法（超音波、圧電、空気法）、ジェット法（たとえば、サーマルヘッドまたは圧電（音波）ヘッドによる）、またはスピン被覆によって、ウエハ上に置かれる。
【００３０】
被覆剤は、１８０ｎｍから８００ｎｍ、合計照射曝露が０．０１〜１０Ｊ／ｃｍ２でパルスＵＶ光源に曝露することによって、Ｂ−ステージ化される。パルスＵＶ光源は、１５〜３００秒間、ウエハとバルブとの距離が１２〜３８ｃｍで使用される。
【００３１】
ＵＶ硬化法は、一般的に、波長が＜４００ｎｍの光の部分を吸収することを含む。適切なパルスＵＶ光源は、キセノンランプ（Ｘｅｎｏｎ  Ｃｏｒｐ．，ウィルミントン、ＭＡ）である。
【００３２】
曝露およびランプの適切なパラメータは、一般的に、以下の範囲内におさまる。
パルス持続時間：１／３ピーク値で測定して１〜１０００マイクロ秒
１パルス当たりのエネルギー：１〜２０００ジュール
照射時間：０．１〜１０秒
ランプの種類：クオーツ（Ｑｕａｒｔｚ）、サプレイジル（Ｓｕｐｒａｓｉｌ）、またはサファイア（Ｓａｐｐｈｉｒｅ）
スペクトル：１００〜１０００ナノメータ
ランプの外の波長選択：なしまたはＩＲフィルター
ランプハウジングウィンドウ：Ｑｕａｒｔｚ、Ｓｕｐｒａｓｉｌ、またはＳａｐｐｈｉｒｅ
【実施例】
【００３３】
接着剤組成物を以下のように調製した。グリシジル化ｏ−クレゾールホルムアルデヒドノボラック（３０．３２ｇ）（軟化点：８５℃、エポキシ当量：２０３）を、テトラヒドロフルフリルアクリレート（１５．１６ｇ）に８０℃で溶解した。該溶液を室温まで冷却し、以下の成分を加えた。トリメチルシクロヘキシルアクリレート（１５．１６ｇ）；２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキシドおよび２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オンからなる光重合開始剤混合物（２．３９ｇ）；２−フェニル−４−メチルイミダゾール（０．８０ｇ）；メルカプタン−ペンダントシリコーン（０．１６ｇ）（分子量：４０００〜７０００）；および溶融シリカ（１６．００ｇ）（５ミクロンでドライシーブされている）。混合物を手で混合し、３−ロールセラミックミルに４回通した。
【００３４】
接着剤組成物を、１００ミクロン（μｍ）厚の正方形のシリコンウエハ３個に、４０ミクロン（μｍ）の厚さ、１面当たり１５．２４ｃｍでスピンコートした。各ウエハを、完全な硬化のために最適化された設定で、異なるＵＶ源を使用するＵＶ照射によってＢ−ステージ化硬化した。
【００３５】
ランプＡは、約１０４ｃｍ／分のベルト速度、０．３８１Ｗ／ｃｍの強度、および１．４Ｊ／ｃｍ２の合計曝露を使用する、フージョン（Ｆｕｓｉｏｎ）ベルト駆動水銀ランプであった。
【００３６】
ランプＢは、約１０４ｃｍ／分のベルト速度、０．４４Ｗ／ｃｍの強度、および１．４Ｊ／ｃｍ２の合計曝露を使用する、ウベックス（ＵＶＥＸＳ）型１５６４７−１２ベルト駆動水銀ランプであった。
【００３７】
ランプＣは、０．３６Ｊ／ｃｍ２の合計曝露で６０秒間、ウエハからバルブへの距離が１２．７ｃｍで使用されたキセノン（Xenon）型ＲＣ８４７−ＬＨ８３０パルスＵＶ光源であった。
【００３８】
ＵＶダイシングテープ（電気化学工業株式会社）を、Ｂ−ステージ化接着剤上に置き、１．４ＫｇＦ／ｃｍ２（２０ｐｓｉ）でウエハに積層した。ウエハ上の電気接続は、その後にリフローされるはんだボールであった。次いで、ウエハを寸法が１０ｍｍ×１５ｍｍのダイに切り取った。
【００３９】
個々のダイをダイシングテープから取り外し、新しくオーブンで乾燥した平滑な電子基板（はんだマスクはあるがいかなる金属被覆も行っていないＢＴコア）の細い片に、トーレ（Ｔｏｒａｙ）ＦＣ−１００Ｍ熱圧縮ボンダー（東レエンジニアリング株式会社）を使用して、１４０℃の接着温度、１５Ｎの力および１秒の接着時間で、合計厚２５０μｍ（ミクロン）で接着した。基板およびダイの組立て品を、オーブン中、３０分かけて室温から徐々に１５０℃まで温度を上げ１５０℃で１時間硬化を行った。
【００４０】
ソニックス（Ｓｏｎｉｘ）ＵＨＲ−２０００装置（Ｓｏｎｉｘ  Ｉｎｃ．）を使用して、走査音波顕微鏡写真（ＳＡＭ）を撮った。基板およびダイ組立て品を、湿潤炉に移し、８５℃および８５％の湿度で２４時間加熱した。次いで、基板およびダイの組立て品を、２６０℃のリフロー炉に３回通し、はんだをリフローし、ＳＡＭを再び撮った。
【００４１】
硬化後、全てのサンプルは、どのランプで硬化したかは問わず、空隙もなく層剥離もないきれいなＳＡＭを示した。湿潤炉およびリフロー処理の後、Ｆｕｓｉｏｎ水銀ランプＡで硬化したサンプルは、接着ダイ全てに、大きな層剥離が見られた。ＵＶＥＸＳランプを使用して硬化したサンプルでは、１３個のダイのうち３個が損なわれ、層剥離が見られた。キセノンランプにより硬化したサンプルでは、全てが最初の後熱硬化状態とほとんど変化がなかった。したがって、パルスＵＶ光を使用することにより、薄い半導体ダイの使用が容易かつ可能になり、その結果、ほとんど損なうことがなかった。
【国際調査報告】
2013535098.tif 000005
2013535098.tif 000006