粘接劑組合物、粘接片及半導體裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種粘接劑組合物、具有該粘接劑組合物所構成的粘接劑層的粘接片 以及使用該粘接片的半導體裝置的制造方法，所述粘接劑組合物特別適合使用于將半導體 晶片粘接于（晶粒鍵合（die bonding))有機基板、導線架或其他半導體晶片的步驟。
【背景技術】
[0002] 硅、砷化鎵等的半導體晶圓以大直徑的狀態(tài)制造，此晶圓被切割分離（dicing)為 元件小片（半導體晶片）后，移至作為下一步驟的安裝步驟。此時，在半導體晶圓預先貼 附于粘接片的狀態(tài)下施加切割、清洗、干燥、擴展、拾取的各步驟后，移送至下個步驟的鍵合 (bonding)步驟。
[0003] 在這些步驟中，為了簡化拾取步驟以及鍵合步驟的工序，提出了各種同時兼具有 晶圓固定功能與晶粒粘接功能的切割〃晶粒鍵合用粘接片（專利文獻1等）。專利文獻1 所公開的粘接片，能夠進行所謂的晶粒直接鍵合，并能夠省略晶粒粘接用粘接劑的涂布步 驟。該粘接劑包含丙烯酸聚合物、含有反應性雙鍵基的環(huán)氧樹脂及熱固化劑，根據(jù)需要包含 二氧化娃（silica)等填料。
[0004] 對于近年的半導體裝置，所要求的物性變得非常嚴苛。例如，在電子部件的連接 中，進行了將封裝全體都暴露于焊料熔點以上的高溫中的表面封裝法（回流（reflow))。進 一步，近年來由于過渡到不含鉛的焊料，封裝溫度上升至260°C左右。因此，封裝時的半導體 封裝內部所發(fā)生的應力變得比以往大，產(chǎn)生粘接界面的剝離或封裝破裂等不良狀況的可能 性高。因此，在所述專利文獻1中，作為環(huán)氧樹脂，使用含有反應性雙鍵基的環(huán)氧樹脂，通過 提升丙烯酸聚合物與環(huán)氧樹脂的相溶性，改善了粘接可靠性。
[0005] 此外，為了高密度封裝，提出了將晶片多段層疊的封裝結構。在此封裝結構中，不 僅需要基板與晶片之間的連接，還需要晶片與晶片之間的連接。多段封裝是在晶片上經(jīng)由 粘接劑層使晶片層疊，并于粘接劑層固化后進行打線（Wire bonding)，進而依次進行晶片 的層疊、粘接劑層的固化、打線，以使晶片層疊。
[0006] 在如上所述的晶片多段層疊的封裝結構的半導體裝置的制造中，檢討以下步驟。 首先，在粘接劑層未固化或半固化的狀態(tài)下進行層疊或打線，使所有的晶片層疊。然后，利 用模封步驟時長時間暴露于高溫中，將粘接劑層一次全部進行完全固化。
[0007] 但是，當采用此制法時，在打線時，粘接劑層為未固化或半固化的狀態(tài)。因此，打線 時會晶片震動、位移，有可能使得導線的位置變?yōu)椴徽_，無法進行打線。為了消除此不良 狀況，在采用上述制法時，使用即使是未固化狀態(tài)也比較硬的粘接劑。作為用以使未固化狀 態(tài)的粘接劑層的硬度提高的手段，考慮在粘接劑中添加較多量的填料。
[0008] 現(xiàn)有技術文獻
[0009] 專利文獻
[0010] 專利文獻1 :日本專利公開第2008-133330號公報

【發(fā)明內容】

[0011] 本發(fā)明要解決的技術問題
[0012] 但是，在粘接劑中均勻的混合填料并不見得容易。若粘接劑中的填料的分散性差， 填料彼此之間凝集而使外觀的粒徑變大，成為粘接劑層的厚度的精度降低、與半導體晶圓 的貼附性或粘接性降低的原因。特別是如增加填料的添加量，上述的不良狀況變得顯著。此 外，若于粘接劑中添加大量的填料，有可能相對的使固化性成分（環(huán)氧樹脂等）的添加量降 低、且固化后的粘接劑層的可靠性降低。
[0013] 而且，即使在采用使如上所述的粘接劑層一次全部固化的工藝的情況下，由于打 線時需要150°c以上的高溫，粘接劑層有可能部分固化。在此種不期望的固化時，由于未進 行加壓，若粘接劑固化，則僅失去粘接力，導致粘接強度的降低。粘接劑層若部分固化，特別 是對于凹凸表面的追隨性降低，對于凹凸較大的基板表面或晶粒墊的粘接性顯著降低。
[0014] 因此，本發(fā)明的目的為提供一種粘接劑組合物、具有該粘接劑組合物所構成的粘 接劑層的粘接片以及使用該粘接片的半導體裝置的制造方法，所述組合物能夠在粘接劑層 中將填料均勻的混合，即使在多段封裝的制造時對粘接劑層采用一次全部固化工序的情況 下，也能夠在固化前穩(wěn)定的進行打線，在固化后顯示優(yōu)異的粘接強度，特別是在半導體裝置 中能夠獲得高封裝可靠性。。
[0015] 解決技術問題的技術手段
[0016] 為了解決上述問題的本發(fā)明包含以下的要旨。
[0017] 〔1〕一種粘接劑組合物，包含丙烯酸聚合物（A)、具有反應性雙鍵基的熱固性樹脂 (B)以及在表面上具有反應性雙鍵基的填料（C)，
[0018] 該丙烯酸聚合物（A)的重均分子量為50萬以上，
[0019] 該熱固性樹脂（B)由環(huán)氧樹脂以及熱固化劑所構成，
[0020] 該環(huán)氧樹脂以及該熱固化劑中的任一方或者雙方具有反應性雙鍵基。
[0021] 〔2〕一種粘接劑組合物，包含丙烯酸聚合物（A)、具有反應性雙鍵基的熱固性樹脂 (B)以及在表面上具有反應性雙鍵基的填料（C)，
[0022] 該填料（C)的平均粒徑為0. 01~0. 2 μ m的范圍，
[0023] 該熱固性樹脂（B)由環(huán)氧樹脂以及熱固化劑所構成，
[0024] 該環(huán)氧樹脂以及該熱固化劑中的任一方或者雙方具有反應性雙鍵基。
[0025] 〔3〕如〔1〕或〔2〕所記載的粘接劑組合物，所述填料（C)為在表面上具有反應性雙 鍵基的二氧化硅。
[0026] 〔4〕如〔1〕~〔3〕中任一項所述的粘接劑組合物，在粘接劑組合物的總重量中，所 述丙烯酸聚合物（A)的含有比例為50~90質量％。
[0027] 〔5〕如〔1〕~〔4〕中任一項所述的粘接劑組合物，所述丙烯酸聚合物（A)具有羥 基。
[0028] 〔6〕一種單層粘接膜，由〔1〕~〔5〕中任一項所述的粘接劑組合物所構成。
[0029] 〔7〕一種單層粘接膜，由〔2〕所記載的粘接劑組合物所構成，在250°C下固化后的 剪切強度為60N/5mm □以上。
[0030] 〔8〕一種粘接片，將〔1〕~〔5〕中任一項所述的粘接劑組合物所構成的粘接劑層形 成于支撐體上而成。
[0031] 〔9〕一種粘接片，其由將〔2〕所記載的粘接劑組合物所構成的粘接劑層形成于支撐 體上而成，在250°C下固化后的粘接劑層的剪切強度為60N/5mm □以上。
[0032] 〔10〕如〔8〕或〔9〕所記載的粘接片，所述支撐體為樹脂膜。
[0033] 〔11〕如〔8〕或〔9〕所記載的粘接片，所述支撐體為粘著片。
[0034] 〔12〕一種半導體裝置的制造方法，包括下述步驟：將半導體晶圓貼附于上述〔 8〕~〔11〕中任一項所述的粘接片的粘接劑層；切割所述半導體晶圓以及粘接劑層以形成 半導體晶片；使所述半導體晶片上固定殘留粘接劑層而從支撐體剝離；以及將所述半導體 晶片經(jīng)由所述粘接劑層粘接于晶粒墊部上或其他半導體晶片上。
[0035] 〔13〕一種半導體裝置的制造方法，包括下述步驟：在半導體晶圓的表面形成符合 單片化半導體晶片的形狀的外部輪廓的溝；在半導體晶圓的表面貼附保護片；之后由背面 側進行到達溝為止的薄化處理，以將半導體晶圓單片化為半導體晶片；以及
[0036] 將所述半導體晶片貼附于上述〔8〕~〔11〕中任一項所述的粘接片的粘接劑層；使 所述半導體晶片上固定殘留粘接劑層而從支撐體剝離；以及將所述半導體晶片經(jīng)由所述粘 接劑層粘接于晶粒墊部上或其他半導體晶片上。
[0037] 發(fā)明效果
[0038] 根據(jù)本發(fā)明的第1發(fā)明，通過使用具有規(guī)定的重均分子量的丙烯酸聚合物、具有 反應性雙鍵基的熱固性樹脂以及在表面具有反應性雙鍵基的填料，此外，根據(jù)本發(fā)明的第2 發(fā)明，通過使用丙烯酸聚合物、具有反應性雙鍵基的熱固性樹脂、在表面具有反應性雙鍵基 以及具有規(guī)定的平均粒徑的填料，在提升粘接劑組合物中的丙烯酸聚合物、熱固性樹脂以 及填料的相溶性的同時，提升了粘接劑組合物中的填料的分散性。而且，通過反應性雙鍵基 彼此的加成聚合，在粘接劑組合物中形成三維網(wǎng)狀結構。其結果，能夠通過優(yōu)異的粘接強度 將半導體晶片結合于其他的半導體晶片或基板，即使在嚴苛的環(huán)境下，也能夠得到顯示高 封裝可靠性的半導體裝置。而且，由于未固化或半固化狀態(tài)的粘接劑層具有一定程度的硬 度，對粘接劑層能夠穩(wěn)定的進行打線。
【具體實施方式】
[0039] 以下，對本發(fā)明的粘接劑組合物、粘接片以及使用該片的半導體裝置的制造方法 進行更具體的說明。
[0040] (粘接劑組合物）
[0041] 本發(fā)明的粘接劑組合物包含丙烯酸聚合物（A)(以下也稱為" (A)成分"。對于其 他的成分也相同）、熱固性樹脂（B)、填料（C)作為必須成分，為了改良各種的物性，也可以 根據(jù)需要含有其他成分。以下對這些各成分具體的進行說明。
[0042] (A)丙燔酸聚合物
[0043] 第1發(fā)明的丙烯酸聚合物（A)的重均分子量（Mw)為50萬以上，優(yōu)選為50萬~ 200萬，更優(yōu)選為50萬~150萬，進一步優(yōu)選為50萬~80萬。若丙烯酸聚合物（A)的重均 分子量小于50萬，則成為粘接劑層的凝集力降低、且使用該粘接劑層所制造的半導體裝置 的封裝可靠性降低的原因。若丙烯酸聚合物（A)的重均分子量過高，則有可能成為對被粘 物（半導體晶圓、晶片或基板等）的貼附性降低、且轉移不良或空洞等的發(fā)生要因。
[0044] 第2發(fā)明的丙烯酸聚合物（A)的重均分子量（Mw)并沒有特別限制，但優(yōu)選為50萬 以上，更加優(yōu)選為50萬~200萬，進一步優(yōu)選為50萬~150萬，特別優(yōu)選為50萬~80萬。 若丙烯酸聚合物（A)的重均分子量未滿50萬，則粘接劑層的凝集力有可能降低，但在第2 發(fā)明中，通過使用后述的具有規(guī)定的平均粒徑的填料，使被粘物與粘接劑層的粘接性升高， 其結果是，半導體裝置的封裝可靠性優(yōu)異。若丙烯酸聚合物（A)的重均分子量過高，則有可 能成為對被粘物的貼附性降低、轉移不良或空洞等的發(fā)生要因。
[0045] 此外，丙烯酸聚合物（A)的分子量分布（Mw/Mn、Mn為數(shù)均分子量）優(yōu)選為1~5， 更優(yōu)選為1~3。通過使丙烯酸聚合物（A)的分子量分布在上述范圍，本發(fā)明所具有的封裝 可靠性的提升效果變得更高。
[0046] 此外，丙烯酸聚合物（A)的重均分子量（Mw)、數(shù)均分子量（Mn)以及分子量分布 (Mw/Mn)的值，是通過凝膠滲透層析（GPC)法，以后述實施例的測定條件進行測定時的值 (聚苯乙烯換算值）。
[0047] 丙烯酸聚合物（A)的玻璃化轉變溫度（Tg)優(yōu)選為-20~50°C，更優(yōu)選為-10~ 40°C，進一步優(yōu)選為0~30°C的范圍。若丙烯酸聚合物（A)的玻璃化轉變溫度處于此范圍， 則封裝的可靠性具有升高的傾向。作為丙烯酸聚合物（A)的玻璃化轉變溫度的調整方法， 舉出下述的方法。例如，作為提高玻璃化轉變溫度的方法，可舉出當使用后述的烷基的碳原 子數(shù)為1~18的（甲基）丙烯酸烷基酯作為構成丙烯酸聚合物（A)的單體時，選擇烷基的 碳原子數(shù)小的（甲基）丙烯酸烷基酯的方法，