粘接薄膜、切割/芯片接合薄膜、半導(dǎo)體裝置的制造方法以及半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及粘接薄膜、切割/芯片接合薄膜、半導(dǎo)體裝置的制造方法以及半導(dǎo)體 裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 迄今為止，為了在制造半導(dǎo)體裝置時(shí)向基板、電極構(gòu)件固定半導(dǎo)體芯片而使用銀 糊劑。該固定處理如下進(jìn)行：在半導(dǎo)體芯片或引線框上涂覆糊劑狀粘接劑，借助糊劑狀粘接 劑將半導(dǎo)體芯片搭載于基板，最后使糊劑狀粘接劑層固化。
[0003] 然而，糊劑狀粘接劑在涂覆量、涂覆形狀等方面會產(chǎn)生大的偏差，變得難以均一 化，或者涂布中需要特殊裝置、長時(shí)間。因此，提出了一種切割/芯片接合薄膜，其在切割工 序中粘接保持半導(dǎo)體晶圓，并且還賦予固定（mount)工序所需要的芯片固定用的粘接薄膜 (參見專利文獻(xiàn)1)。
[0004] 這種切割/芯片接合薄膜具有在切割薄膜上層疊有芯片接合薄膜（粘接薄膜）的 結(jié)構(gòu)。另外，切割薄膜為在支撐基材上層疊有粘合劑層的結(jié)構(gòu)。該切割/芯片接合薄膜如下 進(jìn)行使用。即，在基于粘接薄膜的保持下切割半導(dǎo)體晶圓和粘接薄膜，然后拉伸支撐基材， 將半導(dǎo)體芯片與粘接薄膜一起剝離并各自回收。進(jìn)而，將半導(dǎo)體芯片借助粘接薄膜粘接固 定于BT基板、引線框等被粘物上。多級層疊半導(dǎo)體芯片時(shí)，在借助粘接薄膜固定的半導(dǎo)體 芯片上進(jìn)一步粘接固定帶有粘接薄膜的半導(dǎo)體芯片。
[0005] 另外，正在更進(jìn)一步地要求半導(dǎo)體裝置及其封裝體的高功能化、薄型化、小型化。 作為其對策之一，開發(fā)了將半導(dǎo)體元件在其厚度方向上層疊多層而實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體元件的高密 度集成化的三維安裝技術(shù)。
[0006] 作為通常的三維安裝方法，采用如下的步驟：在基板等被粘物上固定半導(dǎo)體元件， 在該最下層的半導(dǎo)體元件上依次層疊半導(dǎo)體元件。在半導(dǎo)體元件間、以及半導(dǎo)體元件與被 粘物之間主要通過鍵合引線（以下也稱為"引線"。）實(shí)現(xiàn)電連接。另外，半導(dǎo)體元件的固 定中廣泛使用薄膜狀的粘接劑。
[0007] 在這種半導(dǎo)體裝置中，出于控制多個(gè)半導(dǎo)體元件各自的操作、控制半導(dǎo)體元件間 的通信等目的，在最上層半導(dǎo)體元件的上方配置控制用的半導(dǎo)體元件（以下也稱為"控制 器（controller) "。）（參照專利文獻(xiàn)2) 〇
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009] 專利f獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2010-074144號公報(bào)
[0011] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2007-096071號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 發(fā)明要解決的問題
[0013] 控制器與下層的半導(dǎo)體元件同樣，也通過引線來實(shí)現(xiàn)與被粘物的電連接。然而，隨 著半導(dǎo)體元件的層疊層數(shù)增多，控制器與被粘物的距離變長，電連接所需要的引線也變長。 其結(jié)果，會產(chǎn)生半導(dǎo)體封裝體的通信速度降低、由于外部因素（熱、沖擊等）造成的引線的 不良情況，半導(dǎo)體封裝體的品質(zhì)降低，或者引線鍵合工序變復(fù)雜，半導(dǎo)體裝置制造的成品率 降低。
[0014] 因此，本申請發(fā)明人等開發(fā)了能夠在將控制器固定于被粘物的同時(shí)包埋該控制器 并固定其它半導(dǎo)體元件的包埋用的粘接薄膜，并對此進(jìn)行了申請（在本申請申請之時(shí)尚未 公開）。
[0015] 通過將這種粘接薄膜用作切割/芯片接合薄膜的粘接薄膜，半導(dǎo)體裝置的制造效 率的提高和半導(dǎo)體裝置的高品質(zhì)化成為可能。
[0016] 然而，作為問題之一，由于被粘物上固定有控制器等半導(dǎo)體元件，被粘物的表面結(jié) 構(gòu)也相應(yīng)地變得復(fù)雜，存在被粘物（及其表面上的元件）與包埋用的粘接薄膜之間的密合 性降低的擔(dān)心。此時(shí)，在兩者間會產(chǎn)生空隙，存在導(dǎo)致最終所得的半導(dǎo)體裝置的可靠性降低 的擔(dān)心。
[0017] 另外，作為其它問題，接著粘接薄膜將第2層及其后的半導(dǎo)體元件載置于被粘物 上之后，有時(shí)會在加壓條件下一邊加熱粘接薄膜一邊使其熱固化。在該固定之時(shí)，根據(jù)粘接 薄膜的狀態(tài)的不同，有時(shí)由于所施加的壓力而使粘接薄膜變形、應(yīng)當(dāng)被固定的半導(dǎo)體元件 的固定位置相對于所期望的位置產(chǎn)生位移。其結(jié)果，對第2層及其后的半導(dǎo)體元件的引線 鍵合、進(jìn)一步的半導(dǎo)體元件的層疊等變困難，導(dǎo)致半導(dǎo)體裝置的制造的成品率降低。
[0018] 本發(fā)明是鑒于前述問題而作出的，其目的在于，提供能夠成品率良好地制造高可 靠性的半導(dǎo)體裝置的粘接薄膜及其用途。
[0019] 用于解決問題的方案
[0020] 本申請發(fā)明人等為了解決前述以往的問題而對粘接薄膜的特性進(jìn)行了深入研宄。 其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過使其為下述構(gòu)成，能夠達(dá)成前述目的，從而完成了本發(fā)明。
[0021] 即，本發(fā)明的第1實(shí)施方式為一種粘接薄膜，其是用于將固定于被粘物上的第1半 導(dǎo)體元件包埋、并將與該第1半導(dǎo)體元件不同的第2半導(dǎo)體元件固定于被粘物的粘接薄膜 (以下也稱為"包埋用粘接薄膜"。），
[0022] 其在120°C且剪切速度50s-1下的熔融粘度為50Pa?s以上且500Pa?s以下。
[0023] 在該粘接薄膜中，由于將120°C且剪切速度50s4下的熔融粘度設(shè)為50Pa?s以上 且500Pa?s以下，因此利用該粘接薄膜向被粘物固定第2半導(dǎo)體元件時(shí)，能夠提高該粘接 薄膜對包含第1半導(dǎo)體元件的被粘物的表面結(jié)構(gòu)的追隨性，由此能夠提高包埋用粘接薄膜 與被粘物的密合性。其結(jié)果，可以防止半導(dǎo)體裝置中的空隙的產(chǎn)生，能夠制造高可靠性的半 導(dǎo)體裝置。同時(shí)，利用該粘接薄膜向被粘物固定第2半導(dǎo)體元件時(shí)，能夠減少俯視下的粘接 薄膜從第2半導(dǎo)體元件的區(qū)域的突出。進(jìn)而，由于能包埋被粘物上的第1半導(dǎo)體元件，因此 能維持被粘物與第1半導(dǎo)體元件的通信速度并減少外部因素的影響，能夠成品率良好地制 造高品質(zhì)的半導(dǎo)體裝置。需要說明的是，熔融粘度的測定方法依據(jù)實(shí)施例的記載。
[0024] 熱固化前的該粘接薄膜的25°C下的儲能模量優(yōu)選為lOMPa以上且lOOOOMPa以下。 在使粘接薄膜與切割帶一體化而得到的切割/芯片接合薄膜的實(shí)施方式中，貼合于粘接薄 膜的半導(dǎo)體晶圓通過切割而被單片化為半導(dǎo)體芯片，與此同時(shí)粘接薄膜也被單片化。通過 將粘接薄膜的儲能模量設(shè)為上述下限以上，能夠防止鄰接的粘接薄膜彼此的再粘接。另外， 通過設(shè)為上述上限以下，能夠發(fā)揮與半導(dǎo)體晶圓的良好的粘接性。
[0025] 該粘接薄膜包含無機(jī)填充劑，該無機(jī)填充劑的含量優(yōu)選為10~80重量％。通過 使該粘接薄膜包含規(guī)定量的無機(jī)填充劑，能夠以更高的水平發(fā)揮包埋容易性、突出防止性、 操作容易性。
[0026] 本發(fā)明的第1實(shí)施方式還包括一種切割/芯片接合薄膜，其具備：
[0027] 具有基材與形成于該基材上的粘合劑層的切割薄膜、以及
[0028] 層疊于前述粘合劑層上的該粘接薄膜。
[0029] 本發(fā)明的第1實(shí)施方式的切割/芯片接合薄膜由于具備該粘接薄膜，因此能夠成 品率良好地制造高可靠性的半導(dǎo)體裝置。
[0030] 另外，本發(fā)明的第1實(shí)施方式還包括一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其具備如下工 序：
[0031] 準(zhǔn)備固定有第1半導(dǎo)體元件的被粘物的被粘物準(zhǔn)備工序；
[0032] 將該切割/芯片接合薄膜的粘接薄膜與半導(dǎo)體晶圓貼合的貼合工序；
[0033] 切割前述半導(dǎo)體晶圓和粘接薄膜而形成第2半導(dǎo)體元件的切割工序；
[0034] 將前述第2半導(dǎo)體元件與前述粘接薄膜一起拾取的拾取工序；以及，
[0035] 利用與前述第2半導(dǎo)體元件一起拾取的粘接薄膜，將固定于前述被粘物的前述第 1半導(dǎo)體元件包埋并且將前述第2半導(dǎo)體元件固定于該被粘物的固定工序。
[0036] 在本發(fā)明的第1實(shí)施方式的制造方法中，由于使用該切割/芯片接合薄膜制造半 導(dǎo)體裝置，因此能夠防止半導(dǎo)體裝置中的空隙的產(chǎn)生，能夠制造高可靠性的半導(dǎo)體裝置。另 外，能夠良好地進(jìn)行從切割至拾取的步驟，能夠生產(chǎn)效率良好地制造半導(dǎo)體裝置。進(jìn)而，由 于可以利用上述粘接薄膜將控制器等第1半導(dǎo)體元件固定在被粘物上，因此可以縮短電連 接所需要的引線，由此可防止半導(dǎo)體封裝體的通信速度降低、并且能夠制造減少了因外部 因素造成的引線的不良情況的產(chǎn)生的高品質(zhì)的半導(dǎo)體裝置。而且，在該制造方法中，通過上 述粘接薄膜的使用，第1半導(dǎo)體元件在被粘物上的包埋成為可能，因此第1半導(dǎo)體元件與被 粘物的引線鍵合變?nèi)菀?，由此能夠提高半?dǎo)體裝置的制造的成品率。
[0037] 在該制造方法中，優(yōu)選的是，前述粘接薄膜具有比前述第1半導(dǎo)體元件的厚度 更厚的厚度T，前述被粘物與前述第1半導(dǎo)體元件被引線鍵合連接，且前述厚度T與前述厚 度之差為40ym以上且260ym以下?；蛘?，優(yōu)選的是，前述粘接薄膜具有比前述第1半 導(dǎo)體元件的厚度更厚的厚度T，前述被粘物與前述第1半導(dǎo)體元件被倒裝芯片連接，且前 述厚度T與前述厚度之差為10ym以上且200ym以下?？梢愿鶕?jù)第1半導(dǎo)體元件與被 粘物的連接形式適宜地包埋第1半導(dǎo)體元件。
[0038] 本發(fā)明的第1實(shí)施方式還包括通過該半導(dǎo)體裝置的制造方法得到的半導(dǎo)體裝置。
[0039] 另外，本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其包括如下工序： 將第1半導(dǎo)體元件固定于被粘物的第1固定工序；準(zhǔn)備第2半導(dǎo)體元件和配置于第2半導(dǎo) 體元件上的包埋用粘接薄膜的元件準(zhǔn)備工序；利用包埋用粘接薄膜將固定于被粘物的第1 半導(dǎo)體元件包埋并且將第2半導(dǎo)體元件固定于被粘物的第2固定工序；在第2固定工序之 后使包埋用粘接薄膜在加壓下熱固化的熱固化工序。
[0040] 通過利用包埋用粘接薄膜將固定于被粘物的第1半導(dǎo)體元件包埋，可以維持被粘 物與第1半導(dǎo)體元件的通信速度并且減少外部因素的影響，能夠成品率良好地制造高品質(zhì) 的半導(dǎo)體裝置。進(jìn)而，通過使包埋用粘接薄膜在加壓下熱固化，可以減少包埋用粘接薄膜與 第1半導(dǎo)體元件等之間存在的空隙，能夠制造高可靠性的半導(dǎo)體裝置。
[0041] 通過利用包埋用粘接薄膜將控制器等第1半導(dǎo)體元件固定于被粘物，可以縮短電 連接所需要的引線，由此可防止通信速度的降低，并且能夠制造減少了因外部因素造成的 引線的不良情況的產(chǎn)生的高品質(zhì)的半導(dǎo)體裝置。另外，通過將控制器等第1半導(dǎo)體元件固 定于被粘物，可以使引線鍵合工序簡潔，能夠提高半導(dǎo)體裝置的制造的成品率。
[0042] 在熱固化工序中，優(yōu)選的是，在9. 8Xl(T2MPa以上的氣氛下使包埋用粘接薄膜熱 固化。由此能夠有效地減少空隙。
[0043] 在第1固定工序中，例如，可以借助第1粘接薄膜將第1半導(dǎo)體元件固定于被粘 物。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法優(yōu)選還包括利用鍵合引線將第1半導(dǎo)體元件與被粘物 電連接的引線鍵合工序。此時(shí)，包埋用粘接薄膜具有比第1半導(dǎo)體元件的厚度1\更厚的厚 度T，厚度T與厚度之差優(yōu)選為40ym以上且260ym以下。由此，能夠良好地包埋第1 半導(dǎo)體元件。
[0044]在第1固定工序中，例如，可以通過將第1半導(dǎo)體元件與被粘物進(jìn)行倒裝芯片連接 而將第1半導(dǎo)體元件固定于被粘物。此時(shí)，包埋用粘接薄膜具有比第1半導(dǎo)體元件的厚度 更厚的厚度T，厚度T與厚度Ti之差優(yōu)選為10ym以上且200ym以下。由此，能夠良好 地包埋第1半導(dǎo)體元件。
[0045] 本發(fā)明的第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法還可以包含將第3半導(dǎo)體元件固 定在第2半導(dǎo)體元件上的第3固定工序。
[0046] 本發(fā)明的第2實(shí)施方式還涉及用于在半導(dǎo)體裝置的制造方法中使用的包埋用粘 接薄膜。包埋用粘接薄膜的120°C下的熔融粘度優(yōu)選為lOOPa ? s以上且3000Pa?s以下。 由此，利用包埋用粘接薄膜向被粘物固定第2半導(dǎo)體元件時(shí)，能夠更加容易地進(jìn)行第1半導(dǎo) 體元件的包埋。需要說明的是，熔融粘度的測定方法依據(jù)實(shí)施例的記載。
[0047] 本發(fā)明的第2實(shí)施方式還涉及一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其包括如下工序：將 第1半導(dǎo)體元件固定于被粘物的第1固定工序；準(zhǔn)備切割/芯片接合薄膜的準(zhǔn)備工序；將切 割/芯片接合薄膜的包埋用粘接薄膜與半導(dǎo)體晶圓貼合的貼合工序；切割半導(dǎo)體晶圓和包 埋用粘接薄膜而形成第2半導(dǎo)體元件的切割工序；將第2半導(dǎo)體元件與包埋用粘接薄膜一 起拾取的拾取工序；利用與第2半導(dǎo)體元件一起拾取的包埋用粘接薄膜將固定于被粘物的 第1半導(dǎo)體元件包埋并將第2半導(dǎo)體元件固定于被粘物的第2固定工序；在第2固定工序 之后使包埋用粘接薄膜在加壓下熱固化的熱固化工序。
[0048] 本發(fā)明的第2實(shí)施方式還涉及一種切割/芯片接合薄膜，其具備：具有基材以及配 置在基材上的粘合劑層的切割薄膜、以及配置在粘合劑層上的包埋用粘接薄膜。
[0049] 本發(fā)明的第2實(shí)施方式還涉及半導(dǎo)體裝置。
[0050]進(jìn)而，本發(fā)明的第3實(shí)施方式為一種粘接薄膜，其用于將固定于被粘物上的第1半 導(dǎo)體元件包埋、并將與該第1半導(dǎo)體元件不同的第2半導(dǎo)體元件固定于被粘物，其中，
[0051] 所述粘接薄膜在l〇〇°C且剪切速度50s4下的熔融粘度為800Pa?S以下，
[0052] 在150°C且剪切速度5s4下的熔融粘度為50Pa?s以上。
[0053] 在該粘接薄膜中，由于將在100°C且剪切速度50s4下的熔融粘度設(shè)為800Pa *s以 下，因此利用該粘接薄膜向被粘物固定第2半導(dǎo)體元件時(shí)，能夠提高該粘接薄膜對包括第1 半導(dǎo)體元件的被粘物的表面結(jié)構(gòu)的追隨性，由此能夠提高包埋用粘接薄膜與被粘物的密合 性。其結(jié)果，可以防止半導(dǎo)體裝置中的空隙的產(chǎn)生，能夠制造高可靠性的半導(dǎo)體裝置。另外， 由于可以包埋被粘物上的第1半導(dǎo)體元件，因此可以維持被粘物與第1半導(dǎo)體元件的通信 速度并減少外部因素的影響，能夠成品率良好地制造高品質(zhì)的半導(dǎo)體裝置。
[0054] 另外，在該粘接薄膜中，由于將在150°C且剪切速度5s4下的熔融粘度設(shè)為 50Pa*s以上，因此能夠防止第2半導(dǎo)體元件在層疊后通過加壓加熱而熱固化時(shí)的粘接薄膜 的變形、能夠防止第2半導(dǎo)體元件的固定位置的位移。需要說明的是，各熔融粘度的測定方 法依據(jù)實(shí)施例的記載。
[0055] 熱固化前的該粘接薄膜的25°C下的儲能模量優(yōu)選為lOMPa以上且lOOOOMPa以下。 在使粘接薄膜與切割帶一體化而得到的切割/芯片接合薄膜的實(shí)施方式中，貼合于粘接薄 膜的半導(dǎo)體晶圓通過切割而被單片化為半導(dǎo)體芯片，與此同時(shí)粘接薄膜也被單片化。通過 將粘接薄膜的儲能模量設(shè)為上述下限以上，能夠防止鄰接的粘接薄膜彼此的再粘接。另外， 通過設(shè)為上述上限以下，能夠發(fā)揮與半導(dǎo)體晶圓的良好的粘接性。
[0056] 該粘接薄膜包含無機(jī)填充劑，該無機(jī)填充劑的含量優(yōu)選為10~80重量％。通過 使該粘接薄膜包含規(guī)定量的無機(jī)填充劑，能夠以更高的水平發(fā)揮包埋容易性、突出防止性、 元件位移防止性。
[0057] 本發(fā)明的第3實(shí)施方式還包括一種切割/芯片接合薄膜，其具備：
[0058] 具有基材與形成于該基材上的粘合劑層的切割薄膜、以及
[0059] 層疊于前述粘合劑層上的該粘接薄膜。
[0060] 本發(fā)明的第3實(shí)施方式的切割/芯片接合薄膜由于具備該粘接薄膜，因此能夠成 品率良好地制造高可靠性的半導(dǎo)體裝置。
[0061] 另外，本發(fā)明的第3實(shí)施方式還包括一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其具備如下工 序：
[0062] 準(zhǔn)備固定有第1半導(dǎo)體元件的被粘物的被粘物準(zhǔn)備工序；
[0063] 將該切割/芯片接合薄膜的粘接薄膜與半導(dǎo)體晶圓貼合的貼合工序；
[0064] 切割前述半導(dǎo)體晶圓和粘接薄膜而形成第2半導(dǎo)體元件的切割工序；
[0065] 將前述第2半導(dǎo)體元件與前述粘接薄膜一起拾取的拾取工序；以及，
[0066] 利用與前述第2半導(dǎo)體元件一起拾取的粘接薄膜，將固定于前述被粘物的前述第 1半導(dǎo)體元件包埋并且將前述第2半導(dǎo)體元件固定于該被粘物的固定工序。
[0067] 在本發(fā)明的第3實(shí)施方式的制造方法中，由于使用該切割/芯片接合薄膜制造半 導(dǎo)體裝置，因此能夠防止半導(dǎo)體裝置中的空隙的產(chǎn)生，能夠制造高可靠性的半導(dǎo)體裝置。另 外，能夠良好地進(jìn)行從切割至拾取的步驟，能夠生產(chǎn)效率良好地制造半導(dǎo)體裝置。進(jìn)而，由 于可以利用上述粘接薄膜將控制器等第1半導(dǎo)體元件固定在被粘物上，因此可以縮短電連 接所需要的引線，由此能防止半導(dǎo)體封裝體的通信速度降低、并且能夠制造減少了因外部 因素造成的引線的不良情況的產(chǎn)生的高品質(zhì)的半導(dǎo)體裝置。而且，在該制造方法中，通過上 述粘接薄