(57)【要約】【課題】ウエハに大きな反りを生じることなく、幅広い温度で接着剤をウエハに接着できる接着剤付半導体素子のダイボンディング方法及びその方法で製造された耐リフロー性に優れた半導体装置を製造する。【解決手段】ウエハ４にフィルム状単層接着剤１を熱圧着して接着剤付ウエハとする工程、該接着剤付ウエハをダイシングして接着剤付き半導体素子７とする工程および該接着剤付き半導体素子をダイボンディングする工程を経て半導体装置を製造する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハにフィルム状単層接着剤を熱圧着して接着剤付ウエハとする工程、該接着剤付ウエハをダイシングして接着剤付き半導体素子とする工程および該接着剤付き半導体素子をダイボンディングする工程を含む半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記フィルム状単層接着剤が、塗工用ワニスをキャリアフィルムの上に塗布し、加熱して得られたキャリアフィルム付接着剤から、前記キャリアフィルムを除去したものであることを特徴とする請求項１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】
本発明は、半導体装置の製造方法及びそれを用いた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子のダイボンディング（半導体素子のリードフレームへの接合）方法としては、リードフレーム上のタブ部分にダイボンド材料を供給しその上に半導体素子を載せ接着する方法が用いられてきた。これらのダイボンディング材料としては、例えばＡｕ−Ｓｉ共晶、半田、樹脂ペーストなどが知られている。
【０００３】
これらダイボンディング材料のうち現在樹脂ペーストを用いるダイボンディング方法が多用されている。樹脂ペーストをリードフレームに供給する方法としては、スタンピング方式、ディスペンシング方式、スクリーン印刷方式が採用されているが、ディスペンシング方式が最もよく使われている。
【０００４】
ディスペンシング方式は、シリンジ内に樹脂ペーストを充填し、ディスペンサーと呼ばれる装置による気圧でペーストをタブ上に吐出する方法である。
【０００５】
しかしながら、当該方法では、半導体素子が大きくなるに従って樹脂ペーストをタブ全面に均一に塗布することが難しいという欠点がある。又樹脂ペーストを用いた場合、硬化時接着層にボイドが発生するという問題もある。
【０００６】
一方、これらのペーストの欠点を避ける手法として、フィルム状の接着剤を用いる方法が特開昭６３−２８９８２２号公報、特開平１−１９７３５号公報に示されている。しかし、この方法は、素子のサイズに応じてフィルムを切断しなければならないこと又、切断フィルムを位置ずれしないように貼り付ける専用の高価な装置が必要となるという問題がある。
【０００７】
さらに、この問題を解決する手法として、特開平６−３０２６２９号公報には、次のような方法が開示されている。まず、キャリアフィルム上に接着剤を膜状に塗布乾燥し、離型フィルムをかぶせて接着剤付きキャリアーシートを作成しする。ついで、離型フィルムをはがしてウエハの裏面にキャリアーシート上の接着剤を熱転写して、接着剤付きウエハとする。次に、接着剤付きウエハをダイシングテープ上に貼り付けた後、ダイシング（分割切断）して接着剤付き半導体素子に分割する。さらに、接着剤付き半導体素子をダイシングテープから引き剥がしてリードフレームに熱圧着し、半導体素子をリードフレームに接着させる半導体素子の取り付ける。
【０００８】
しかしながら、この方法によれば、第一に、接着剤を熱転写する際、接着剤と積層しているキャリアフィルムが熱収縮するためウエハに大きな反りが生じる問題がある。第二に、熱転写する温度は、キャリアフィルムの耐熱温度以上に設定できないため、接着剤をウエハに熱転写する温度が制限される問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、ウエハに大きな反りを生じることなく、幅広い温度で接着剤をウエハに接着でき、かつ簡単な装置でダイボンディングできる接着剤を用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、多数の半導体素子が形成されたウエハ裏面にフィルム状単層接着剤を熱圧着して接着剤付ウエハとし、該接着剤付ウエハをダイシングテープに貼り付け固着して個別半導体素子に分割切断した後、前記ダイシングテープを剥離して得られる接着剤付き半導体素子を支持部材にダイボンディングすることを特徴とする半導体装置の製造方法に関する。
【００１１】
本発明は、また、前記フィルム状単層接着剤が、塗工用ワニスをキャリアフィルムの上に塗布し、加熱して得られたキャリアフィルム付接着剤から、前記キャリアフィルムを除去したものである前記半導体装置の製造方法に関する。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１または２における方法によれば、キャリアフィルムの無いフィルム状接着剤を用いて半導体素子のダイボンディングを行うことにより、ウエハに大きな反りを生じることなく、幅広い温度で接着剤をウエハに接着でき、また、接着層にボイドが無く、耐リフロー性に優れた半導体装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図１、図２により本発明の実施形態を説明する。図１は、フィルム状単層接着剤をウエハ裏面に接着する工程からダイシングして接着剤付半導体素子とする工程の説明図である。
【００１４】
図１（ａ）において、１はフィルム状単層接着剤、２はキャリァフィルムとしてのポリプロピレンフィルムである。このフィルム状単層接着剤１は、例えば次のように作製する。まず、ポリイミド樹脂を有機溶剤に溶解する。ここで用いられる有機溶媒は、均一に溶解又は混練できるものであれば特に制限はない。ついで、必要に応じ添加剤を加え、混合する。こうして得たワニスを、例えば、ポリエステル製シート等のキャリアフィルム２の上に均一に塗布し、使用した溶媒が十分に揮発する条件、すなわち、おおむね６０〜２００℃の温度で、０．１〜３０分間加熱し、ベースフィルム（キャリァフィルム）付接着フィルムすなわちフィルム状単層接着剤１とする。使用時には、キャリアフィルム２を除去してフィルム状単層接着剤１のみを接着に用いる。
【００１５】
次ぎに、図１（ｂ）において、フィルム状単層接着剤１をシリコンウエハ４に接着する。３はヒート付ロール、５は熱板であり、このフィルム状単層接着剤１をシリコンウエハ４にヒート付ロール３を用いて熱板５と挟み込むようにして加圧加熱し、およそ、６０℃から２００℃の温度で０．１〜１０分間アニールし、接着剤付きウエハ（図１，（ｃ））とする。
【００１６】
次に、図１の（ｄ）はダイシング工程を示し、６はダイシングテープである。接着フィルム（フィルム状単層接着剤）１付きウエハのフィルム側にダイシングテーブ６を貼付け、ダイシングし、図１（ｅ）に示すような接着剤付半導体素子７に分割する。
【００１７】
次に、図２は、接着剤付半導体素子７をリードフレームタブ部に接着し、半導体装置を製造する工程の説明図である。図２において、８は吸引コレット、９は突き上げコレット、１０はダイパット部、１１はリードフレーム、１２はヒートブロック、１３はワイヤ、１４は封止樹脂である。
【００１８】
図２（ａ）において、接着剤付き半導体素子７をダイシングテープ６から吸引コレット８、突き上げコレット９を用いて引き剥がす。次に、（ｂ）に示すように、支持部、例えばリードフレーム１１上のダイパット部１０に圧着し、ヒートブロック１２上で後硬化して接着する。次に、図２、（ｃ）に示すように、ワイヤー１３のボンディングを行い、さらに、樹脂１４で封止して半導体装置１５とする。（図２（ｄ））本発明において、用いられるフィルム状単層接着剤１としては、フィルム状になるものであれば種々のものを使用できる。例えば、熱可塑性ポリイミド樹脂などの熱可塑性樹脂やエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、またはその混合物からなる樹脂を主体としたもの、前記樹脂に無機フィラーを混合したもの等が挙げられる。また、フィルム状単層接着剤１の表面は粘着性がないものが好ましい。
【００１９】
本発明において、ウエハ４に貼り付ける条件としては、接着フィルム（フィルム状単層接着剤１）のガラス転移温度Ｔｇ（動的粘弾性測定におけるα緩和ピーク温度）以上で熱分解温度（熱重量分析における重量減少開始温度）以下が好ましい。接着フィルムの圧着温度がＴｇ未満では、貼り付け性が低下し、熱分解温度を超えると接着フィルムが熱分解し接着性が低下するので好ましくない。おおよそ、１２０℃から２００℃が好ましい。ウエハ４に貼り付ける圧力は、０．０３ＭＰａ〜２ＭＰａが好ましい。０．０３ＭＰａ未満では圧力が弱すぎてボイドが残留してしまい、２ＭＰａを超えると圧力が強すぎてウエハが割れる心配があるからである。
【００２０】
本発明を適用できるウエハとしては、シリコンウエハ、化合物ウエハなどがあり、特に限定されない。
【００２１】
接着剤付半導体素子７をリードフレーム１１等の支持部材上に接着する温度は、Ｔｇより７０℃以上高い温度で熱分解温度以下であることが好ましい。接着剤付半導体素子７の接着温度がＴｇより７０℃未満であると接着性が低下する傾向があり、熱分解温度を超えるとフィルム状接着剤１が熱分解し接着力が低下する傾向があるので好ましくない。具体的には、温度はおおよそ１６０℃〜２４０℃が好ましい。また、圧力は０．０３ＭＰａ〜２ＭＰａが好ましい。０．０３ＭＰａ未満では圧力が弱すぎてボイドが残留することがあり、２ＭＰａを超えると圧力が強すぎて半導体素子が割れる心配があるからである。
【００２２】
本発明で、接着剤付半導体素子７を圧着する支持部材としては、実施例で述べたリードフレームのダイパット部の他に、セラミック配線板、ガラスエポキシ配線板、ポリイミド配線板等の半導体素子搭載部が挙げられる。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明の具体的な実施例についてより詳しく説明するが、本発明はこれにより限定きれるものではない。
【００２４】
実施例１〜３
熱可塑性ポリイミド（ガラス転移温度１２０度℃）１００重量部及びビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１７５）５部、硬化剤フェノールボラック樹脂５部に、シクロヘキサノンとジメチルアセトアミドの等重量混合溶剤（有機溶媒）２８０重量部を加えて溶解させる。ここに、銀粉を７０重量部加えて、よく攪拌し、均一に分散させ、塗工用ワニスとする。
【００２５】
この塗工ワニスをキャリアフィルム（ポリプロピレン）上に塗工し、熱風循環式乾燥機の中で加熱して、溶媒を揮発乾燥させ、キャリアフィルムから剥離して、フィルム状単層接着剤を製造した。
【００２６】
フィルム状単層接着剤をウエハのサイズよりも大きめに切り、ウエハ裏面を上にして、フィルム状接着剤を載せ０．１５ＭＰａで加圧，１８０℃で加熱する事により、フィルム状接着剤付きウエハを得る。
【００２７】
フィルム状接着剤付きウエハは、約３０秒間１８０℃でアニールし、残存揮発分を除く。その後、ウエハに接着後のウエハ（５インチ）の外観を観察し、また、反りを測定した。
【００２８】
フィルム状接着剤付きウエハの接着剤面にダイシングテープを貼付、ダイシング装置でフルカットする事により接着剤付き半導体素子へ分割し、展張する。ダイシングテープ上に分割された接着剤付き半導体素子はダイボンダーによりダイシングテープの下からピンで突き上げられ、吸引コレットにより引き剥がされる。
【００２９】
リードフレームへ、温度２２０℃、荷重５０ｇ、時間５秒で接着剤付き半導体素子をマウントする。日立化成工業株式会社製封止材（商品名ＣＥＬ９２００）でモールドし、半導体装置とする。
【００３０】
封止後のサンプルを８５℃、８５％ＲＨの恒温恒湿器中で１６８時間処理した後、ＩＲリフロー炉で２４０℃、１０ｓｅｃ加熱する。その後、サンプルをポリエステル樹脂で注型し、ダイアモンドカッターで切断した断面を顕微鏡で観察して、リフロークラックの発生数を評価する事により耐リフロークラック性の評価を行った。結果を表１に示す。
【表１】
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【００３１】
本発明の各実施例ともに、接着層のボイドの発生が無く、ウエハの反りが５０μｍ／５インチと小さく、また、リフロークラックの発生も見られなかった。
【００３２】
比較例１、２
熱可塑性ポリイミド（ガラス転移温度１２０度℃）１００重量部及びビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１７５）５部、硬化剤フェノールボラック樹脂５部に、シクロヘキサノンとジメチルアセトアミドの等重量混合溶剤（有機溶媒）２８０重量部を加えて溶解させる。ここに、銀粉を７０重量部加えて、よく攪拌し、均一に分散させ、塗工用ワニスとする。
【００３３】
この塗工ワニスをキャリアフィルム（ポリエチレンテレフタート）上に塗工し、熱風循環式乾燥機の中で加熱して、溶媒を揮発乾燥させ、キャリアフィルム付きフィルム状接着剤を製造した。
【００３４】
キャリアフィルム付きフィルム状接着剤をウエハのサイズよりも大きめに切る。ウエハ裏面を上にし、そこへ、キャリアフィルム付きフィルム状接着剤をのせ０．１５ＭＰａで加圧，１５０℃〜１８０℃で加熱する事により、キャリアフィルム付きフィルム状接着剤付きウエハを得る。キャリアフィルムを剥離した後、フィルム状接着剤付きウエハは、約３０秒間１５０℃〜１８０℃でアニールし、残存揮発分を除く。その後、ウエハに接着後のウエハ（５インチ）の外観を観察し、また、反りを測定した。
【００３５】
フィルム状接着剤付きウエハの接着剤面にダイシングテープを貼付、ダイシング装置でフルカットする事により接着剤付き半導体素子へ分割し、展張する。ダイシングテープ上に分割された接着剤付き半導体素子はダイボンダーによりダイシングテープの下からピンで突き上げられ、吸引コレットにより引き剥がされる。
【００３６】
リードフレームへ、温度２２０℃、荷重５０ｇ、時間５秒で接着剤付き半導体素子をマウントする。日立化成工業株式会社製封止材（商品名ＣＥＬ９２００）でモールドし半導体装置とする。
【００３７】
封止後のサンプルを８５℃、８５％ＲＨの恒温恒湿器中で１６８時間処理した後、ＩＲリフロー炉で２４０℃、１０ｓｅｃ加熱する。その後、サンプルをポリエステル樹脂で注型し、ダイアモンドカッターで切断した断面を顕微鏡で観察して、リフロークラックの発生数を評価する事により耐リフロークラック性の評価を行った。結果を前記表１に示す。
【００３８】
比較例１、２ともに、接着層のボイドの発生が有り、ウエハの反りも大きく、また、リフロークラックの発生率も高かった。
【００３９】
前記表１から、フィルム状接着剤がキャリアフィルムを有するか否かが、接着層のボイドの発生、ウエハの反り及びリフロークラックの発生率に大きく影響することが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施例になる、フィルム状接着剤をウエハ裏面に接着する工程からダイシングして接着剤付半導体素子とする工程の説明図。
【図２】図１の方法で得られた接着剤付半導体素子を、リードフレームに接着し、半導体装置を製造する工程の説明図。
【符号の説明】
【００４１】
１．フィルム状単層接着剤
２．ポリプロピレンフィルム
３．ヒート付ロール
４．シリコンウエハ
５．熱板
６．ダイシングテープ
７．接着剤付半導体素子
８．吸引コレット
９．突き上げコレット
１０．ダイパット部
１１．リードフレーム
１２．ヒートブロック
１３．ワイヤ
１４．封止樹脂
【図１】
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【図２】
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