(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材フィルム層と、該基材フィルム層上に断続的に形成された、その各長方形の短辺の長さが、使用される半導体ウエハの直径とほぼ同じかそれよりも大きい長方形のパターン形状を有する複数の接着剤層とを有してなるダイボンディング用接着フィルム。
【請求項２】
接着剤層が熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂硬化剤を含有するものである請求項１記載のダイボンディング用接着フィルム。
【請求項３】
接着剤層が熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂硬化剤に加えて、更に、フィラーを含有するものである請求項１又は２記載のダイボンディング用接着フィルム。
【請求項４】
熱可塑性樹脂がポリイミド樹脂である請求項２又は３記載のダイボンディング用接着フィルム。
【請求項５】
ポリイミド樹脂が、次の式（１）
【化１】
0004240711.tif 000004
（式中、ｎは２〜２０の整数を示す。）で表されるテトラカルボン酸二無水物を全テトラカルボン酸二無水物の１０モル％以上含むテトラカルボン酸二無水物と、ジアミンとを反応させて得られるポリイミド樹脂である請求項４記載のダイボンディング用接着フィルム。
【請求項６】
接着剤層が、基材フィルム層上に一列に形成され、その各長方形の一辺の長さが、使用される半導体ウエハの直径より０〜１０ｃｍ長いものである請求項１〜５の何れかに記載のダイボンディング用接着フィルム。
【請求項７】
多数の半導体素子が形成された半導体ウエハ裏面に、請求項１〜６の何れかに記載のダイボンディング用接着フィルムの接着剤層を熱圧着して接着剤層付きウエハを得、この接着剤層付きウエハの接着剤層面にダイシングテープを貼付した後、接着剤層付きの個別半導体素子に分割切断し、次いで、前記ダイシングテープを剥離して得られる接着剤層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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイボンディング用接着フィルム及び半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。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。
【０００３】
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。しかしながら、当該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り、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。
【０００４】
一方、これらのペーストの欠点を避ける手法としては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０１−１９７３５号公報に示されているが、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問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、フィルム材料のロスが少なく、位置ずれの問題もなく、均一な膜厚の接着剤層を設けることができ、かつ、簡単な装置でダイボンディングできる耐半田リフロー性に優れたダイボンディング用接着フィルム及びこれを用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基材フィルム層と、該基材フィルム層上に断続的に形成された半導体ウエハのサイズとほぼ同じかそれよりも大きくかつ長方形のパターン形状を有する複数の接着剤層とを有してなるダイボンディング用接着フィルムに関する。
【０００７】
本発明は、また、前記接着剤層が熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂硬化剤を含有するものである前記ダイボンディング用接着フィルムに関する。
【０００８】
本発明は、また、前記接着剤層が熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂硬化剤に加えて、更に、フィラーを含有するものである前記ダイボンディング用接着フィルムに関する。
【０００９】
本発明は、また、熱可塑性樹脂がポリイミド樹脂である前記ダイボンディング用接着フィルムに関する。
【００１０】
本発明は、また、前記ポリイミド樹脂が、次の式（１）
【００１１】
【化２】
0004240711.tif 000002
（式中、ｎは２〜２０の整数を示す。）で表されるテトラカルボン酸二無水物を全テトラカルボン酸二無水物の１０モル％以上含むテトラカルボン酸二無水物と、ジアミンとを反応させて得られるポリイミド樹脂である前記ダイボンディング用接着フィルムに関する。
【００１２】
本発明は、また、前記接着剤層が、基材フィルム層上に一列に形成され、その各長方形の一辺の長さが、使用される半導体ウエハの直径より０〜１０ｃｍ長いものである前記ダイボンディング用接着フィルムに関する。
【００１３】
本発明は、また、多数の半導体素子が形成された半導体ウエハ裏面に、前記ダイボンディング用接着フィルムの接着剤層を熱圧着して接着剤層付きウエハを得、この接着剤層付きウエハの接着剤層面にダイシングテープを貼付した後、接着剤層付きの個別半導体素子に分割切断し、次いで、前記ダイシングテープを剥離して得られる接着剤層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。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図１及び図２により本発明の実施形態を説明する。図１は、ウエハサイズとほぼ同じかそれよりも大きくかつ長方形のパターン形状の接着剤層を有する接着フィルムを、半導体ウエハ裏面に接着し、ダイシングして接着剤層付き半導体素子とするまでの工程を示す説明図である。図２はダイシングした接着剤層付き半導体素子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までの工程を示す説明図である。
【００１５】
図１において、１は接着剤層、２は基材フィルムで、長方形の接着剤層は、例えば次のように作製する。まず、その材料、例えば、熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂硬化剤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、必要に応じ銀粉等のフィラーを加え、混合する。こうして得たワニスを、例えば、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム等の基材フィルム２の上にウエハサイズとほぼ同じかそれよりも大きくかつ長方形のパターン形状に形成する。ここで長方形とは、正方形も含む形状である。長方形の形状は、その製造法としては、ダイコーターやバーコーターを使用できるので、スクリーン印刷法で形成できる円形などと異なり、均一な膜厚で、良好な特性を示すパターンが形成される。塗工厚さは１０〜１００μｍが好ましい。その後、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、接着フィルムとし［（ａ）工程］、接着に用いる。形成される接着剤層の厚さは１０〜５０μｍが好ましい。接着剤層の大きさは、その長方形のパターンの１辺の長さが、使用される半導体ウエハの直径より０〜１０ｃｍ長いことが好ましく、０．５〜５ｃｍ長いことがより好ましい。実際の長さとしては１５〜４０ｃｍであることが好ましい。各長方形のパターンの間隔として、１〜１０ｃｍ、より好ましくは１〜５ｃｍ空いていることが好ましい。また、パターンは基材フィルム上に一列に形成されていることが好ましい。よって基材フィルムの幅は１５〜５０ｃｍであることが好ましい。
【００１６】
接着剤層１を半導体ウエハ４に接着する工程［（ｂ）工程］では、接着剤層１を半導体ウエハ４に接触させヒート付きロール５を用いて熱板６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、基材フィルムを除去して接着剤層付きウエハとする［（ｃ）工程］。一般に接着剤層は、多数の半導体素子が形成されたシリコンウエハの裏面に接着される。
【００１７】
ダイシングする工程［（ｄ）工程、（ｅ）工程］では、７はダイシングテープ、８は接着剤層付き半導体素子であり、接着剤層付きウエハの接着剤層側にダイシングテープ７を貼付け、ダイシングし、接着剤層付き半導体素子８に分割する。
【００１８】
図２において、９は吸引コレット、１０は突き上げコレット、１２はダイパッド部、１１はリードフレーム、１３はヒートブロック、１４は封止樹脂である。接着剤層付き半導体素子８をダイシングテープ７から吸引コレット９及び突き上げコレット１０を用いて引き剥がし、支持部、例えばリードフレーム１１上のダイパッド部１２に圧着、ヒートブロック１３上で後硬化して接着し、更に、ワイヤー１４をワイヤーボンディングし、そして、封止樹脂１５で樹脂封止して半導体装置とする［（ｆ）工程、（ｇ）工程、（ｈ）工程、（ｉ）工程］。
【００１９】
本発明において、用いられる接着剤層としては、ポリイミド樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂硬化剤を含有するものが均一な接着剤層を形成できるので好ましく、更に、前記の樹脂組成物に無機フィラー等のフィラー含有させたものなど熱放散性等に優れるので好ましい。ポリイミド樹脂としては、次の式（１）
【００２０】
【化３】
0004240711.tif 000003
（式中、ｎは２〜２０の整数を示す。）で表されるテトラカルボン酸二無水物を全テトラカルボン酸二無水物の１０モル％以上含むテトラカルボン酸二無水物と、ジアミンとを反応させて得られるポリイミド樹脂が好ましく用いられる。エポキシ樹脂としてはビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂などが好ましく用いられ、エポキシ樹脂硬化剤としてはフェノールノボラック樹脂が好ましく用いられる。熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂硬化剤の配合割合は熱可塑性樹脂１００重量部に対して、エポキシ樹脂を０．１〜３０重量部、エポキシ樹脂硬化剤を０．１〜３０重量部配合することが好ましい。また、その接着剤層の表面は粘着性がないものとすることが好ましい。
【００２１】
本発明において、接着フィルムをウエハに貼り付ける条件としては、接着剤層のガラス転移温度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。フィルム圧着温度がＴｇ未満では、貼り付け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が熱分解し接着性が低下する傾向がある。おおよそ、１２０〜２００℃が好ましい。ウェハに貼り付ける圧力は、０．０３〜２ＭＰａ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傾向があり、２ＭＰａを超えると圧力が強すぎてウエハが割れる傾向がある。
【００２２】
本発明に用いる半導体ウエハとしては、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。
【００２３】
接着剤層付き半導体素子をリードフレーム等の支持部材上に接着する温度はＴｇ＋７０℃以上で熱分解温度以下であることが好ましい。接着剤層付き半導体素子の接着温度がＴｇ＋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が熱分解し接着力が低下する傾向がある。温度はおおよそ１６０〜２４０℃が好ましい。また、圧力は０．０３〜２ＭＰａ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傾向があり、２ＭＰａを超えると圧力が強すぎて半導体素子が割れる傾向がある。
【００２４】
本発明において接着剤層付き半導体素子を圧着する支持部材としては、リードフレームのダイパッド部、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、半導体素子上部等の半導体素子搭載部が挙げられる。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明を実施例により詳しく説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。以下、部は重量部を意味する。
【００２６】
実施例１
熱可塑性ポリイミド｛ガラス転移温度７０℃、デカメチレンビストリメリテート二無水物１モルに対して４，９−ジオキサドデカン−１，１２−ジアミン０．５モル、２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニルプロパン０．５モルを反応させて得られるもの｝１００部及びビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂（ＥＸＡ−８３０ＣＲＰ、大日本インキ化学工業株式会社商品名）５部、硬化剤フェノールノボラック樹脂（Ｈ−１、昭和化成株式会社商品名）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２８０部を加えて溶解させる。ここに、銀粉を７０部加えて、よく撹拌し、均一に分散させ、塗工用ワニスとする。
【００２７】
この塗工用ワニスを幅２４０ｍｍの基材フィルム（ポリプロピレン）上に２４０×２４０ｍｍの大きさの正方形パターンの大きさにダイコーターを用いて断続的に塗工し、熱風循環式乾燥機の中で加熱して、溶媒を揮発乾燥させ、厚さ２５μｍの接着剤層が３ｃｍの間隔をおいて形成される接着フィルムを製造した。
【００２８】
この接着フィルムを多数の半導体素子が形成されたシリコンウエハ（直径８インチ、約２０ｃｍ）裏面の上に載せ０．１５ＭＰａで加圧、１８０℃で加熱することにより、接着剤層付きウエハを得た。ウエハよりはみ出した接着剤は使用量の３０％以下であった。はみ出した接着剤はカッターで除去した。
【００２９】
接着剤層付きウエハは、約３０秒間１８０℃でアニールし、残存揮発分を除いた。接着剤層付きウエハの接着剤面にダイシングテープを貼り付け、ダイシング装置でフルカットすることにより接着剤層付き半導体素子へ分割し、展張した。ダイシングテープ上に分割された接着剤層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し、リードフレームへ、温度２２０℃、荷重５０ｇ、時間５ｓｅｃで接着剤層付き半導体素子をマウントした。次いで、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した。
【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ことにより耐リフロークラック性の評価を行った。その結果、リフロークラック発生数は無く耐リフロークラック性に優れていることがわかった。
【００３１】
比較例１
熱可塑性ポリイミド｛ガラス転移温度７０℃、デカメチレンビストリメリテート二無水物１モルに対して４，９−ジオキサドデカン−１，１２−ジアミン０．５モル、２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニルプロパン０．５モルを反応させて得られるもの｝１００部及びビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂（ＥＸＡ−８３０ＣＲＰ、大日本インキ化学工業株式会社商品名）５部、硬化剤フェノールノボラック樹脂（Ｈ−１、昭和化成株式会社商品名）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２８０部を加えて溶解させる。ここに、銀粉を７０部加えて、よく撹拌し、均一に分散させ、塗工用ワニスとする。
【００３２】
この塗工用ワニスを基材フィルム（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、厚さ２５μｍの接着剤層を有するロール状接着フィルム（２４０ｍｍ×５０ｍ）を製造した。
【００３３】
このロール状接着フィルムを実施例１と同様のシリコンウエハ裏面の上に載せ０．１５ＭＰａで加圧、１８０℃で加熱することにより、接着剤層付きウエハを得る。ウエハよりはみ出した接着剤は使用量の約５０％であった。はみだした接着剤はカッターで除去した。
【００３４】
接着剤層付きウエハは、約３０秒間１８０℃でアニールし、残存揮発分を除く。
【００３５】
接着剤層付きウエハの接着剤層面にダイシングテープを貼り付け、ダイシング装置でフルカットすることにより接着剤層付き半導体素子へ分割し、展張した。ダイシングテープ上に分割された接着剤層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し、リードフレームへ、温度２２０℃、荷重５０ｇ、時間５ｓｅｃで接着剤層付き半導体素子をマウントした。次いで、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した。
【００３６】
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ことにより耐リフロークラック性の評価を行った。その結果、リフロークラック発生数は無く耐リフロークラック性に優れていることがわかった。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のダイボンディング用接着剤を使用することにより、フィルム材料のロスが少なくなり、また、ウエハの裏面にあらかじめ接着するため作業性に優れ、しかも、リフロー時にクラックの無い樹脂封止型半導体装置を製造することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】接着フィルムをウェハ裏面に接着し、ダイシングして接着剤層付き半導体素子とするまでの工程を示す説明図。
【図２】ダイシングして接着剤層付き半導体素子をリードフレームタブに接着し、半導体装置を製造するまでの工程を示す説明図。
【符号の説明】
１  接着剤層
２  基材フィルム
３  接着フィルム
４  半導体ウエハ
５  ヒート付きロール
６  熱板
７  ダイシングテープ
８  接着剤層付き半導体素子
９  吸引コレット
１０  突き上げコレット
１１  リードフレーム
１２  ダイパッド部
１３  ヒートブロック
１４  ワイヤー
１５  封止樹脂
【図１】
0004240711.tif 000005
【図２】
0004240711.tif 000006