专利名称：切割·芯片接合兼用粘接片及使用了该粘接片的半导体装置的制造方法
技术领域：
本发明涉及切割(dicing)·芯片接合(die bond)兼用粘接片及使用了该粘接片的半导体装置的制造方法。
背景技术：
为了实现半导体装置的高速化、小型化，在单一基板内二维安装多个半导体芯片(以下简称为芯片)。将该半导体装置称为多片模块，作为进一步小型化的结构，还有三维层叠芯片的结构。该芯片三维层叠的组件也被称为“层叠型半导体装置”。
作为该装置，提出了在较大芯片上层叠了较小芯片的装置(参照日本专利特开昭57-34466号、特开平7-38053号)，将芯片的位置错开层叠的装置(参照日本专利特开昭57-34466号)，层叠了边缘部形成有阶差的芯片的装置(参照日本专利特开平6-244360号)，2块芯片背靠背接合、一块芯片与基板直接接合、另一块芯片通过接合线与基板接合的装置(参照日本专利特开平7-273275号)等。
但是，上述结构的装置分别存在以下所示的缺陷。
较大芯片上层叠较小芯片的结构中，理所当然地无法层叠尺寸相同的芯片，在将芯片的位置错开层叠的情况下，存在芯片的整个外周无法设置电极焊接点的结构上的缺点。通常使用的芯片大多数都在整个外周设置有焊接点。在芯片位置受限时，会产生无法使用上述芯片的问题。
另外，层叠边缘部形成有阶差的芯片的结构中，由于阶差而在电极焊接点部分产生空间，所以即使层叠相同尺寸的芯片，也不会对接合线造成损伤，但必须要进行形成阶差的加工，因此存在芯片的产率下降的缺点。此外，由于芯片的边缘部较薄，所以机械强度下降，引线接合时会产生机械损伤。
使用背靠背接合的芯片的结构中，由于至多可层叠2块芯片，且芯片与基板直接接合，所以必须在电极焊接点上形成凸起，但2块芯片与基板的连接方式不同，需要倒装片用芯片接合机和焊线机这2种接合机，因此不太方便。
为了解决上述问题，专利文献1揭示了在基板上层叠了多块半导体芯片的半导体装置，该半导体装置的特征是，在该半导体芯片的边缘部形成电极焊接点，且电极焊接点和该基板通过接合线连接，半导体芯片之间存在有厚度25μm以上、300μm以下的接合层。
若采用该专利文献1的发明，则具有无需对芯片进行特别的加工、对芯片的尺寸和电极焊接点的配置等也不设有特别的限制、可三维层叠相同尺寸的芯片的优点。
但是，由于专利文献1中的粘接剂层通过涂布并固化液状粘接剂而形成，所以很难控制粘接剂层的厚度和范围。因此，会导致构成粘接剂层的粘接剂的渗出等引起的基板和半导体芯片的污染或层叠的半导体芯片发生倾斜等问题。
特别是半导体芯片多层化的情况下，由于半导体装置的高度的不均、从基板到最上层的半导体芯片的表面的高度的不均、以及最上层的半导体芯片的倾斜等增大，导致在半导体芯片的上表面进行线接合时无法进行位置确认等难以稳定生产的问题。即，层叠数为2块时，上述不均及倾斜还不成问题，但随着层叠的半导体芯片数增加到3块、4块，由于上述高度的不均和倾斜不断增大，因此导致半导体装置的稳定生产变得困难的问题。
专利文献2中揭示了在基板上层叠有多块半导体芯片、且设置于各半导体芯片的电极端子通过接合线与基板导电连接的半导体装置，该装置的特征是，在接合线和层叠于该接合线所连接的半导体芯片的该接合线侧的半导体芯片之间形成有绝缘层。该半导体装置如专利文献2的权利要求11所述，通过特征在于包括以下步骤的半导体装置的制造方法制得将由绝缘层和接合层构成的片材贴附于被分割成半导体芯片前的晶片，使该片材的绝缘层侧与该晶片相接的片材贴附步骤；通过切割将贴附有上述片材的晶片分割成半导体芯片的分割步骤；以及利用上述接合层将贴附有该接合层的半导体芯片与利用接合线与基板导电连接的半导体芯片接合的接合步骤。或者，该半导体装置如权利要求12所述，通过特征在于包括以下步骤的半导体装置的制造方法制得将由绝缘层构成的绝缘层片材贴附于被分割成半导体芯片前的晶片的绝缘层贴附步骤；在上述绝缘层贴附步骤后，将由接合层构成的接合层片材贴附于上述晶片的上述绝缘层片材贴附面的接合层贴附步骤；通过切割将贴附有上述绝缘层片材及接合层片材的晶片分割成半导体芯片的分割步骤；以及利用上述接合层将贴附有该接合层的半导体芯片与利用接合线与基板导电连接的半导体芯片接合的接合步骤。
作为绝缘层，优选耐热性良好、100℃～200℃的塑性变形小的树脂，特好的是聚酰亚胺类树脂(参照0060段落)。
该树脂形成的绝缘层由于一般在常温下的压敏粘接性低，所以考虑通过使用轧辊等的热压接将其贴附于晶片。因此，专利文献2的权利要求11的方法中，在将由绝缘层和接合层构成的片材贴附于晶片时，由于接合层负荷了过度的压力，所以有时接合层的厚度精度会受损。如果接合层的厚度精度受损，则与前述专利文献1的液状粘接剂的情况同样，由于半导体装置的高度的不均、从基板到最上层的半导体芯片的表面的高度的不均、以及最上层的半导体芯片的倾斜等增大，导致难以稳定生产的问题。
此外，专利文献2的权利要求12的方法中，虽然是在贴附绝缘层之后再贴附接合层，但专利文献2的接合层由热固性树脂形成，不具备压敏粘接性，所以考虑在贴附时进行热压接。因此，接合层进行贴附时，与权利要求11的制法同样，由于接合层负荷了过度的压力，所以有时出现接合层的厚度精度受损的情况，可能会出现与前述同样的各种问题。
另外，专利文献2(0063段落)中记载了“作为接合层6，优选通过加热从固体熔融为液体而再固化的热固性树脂，其中，特好的是环氧树脂”的内容，但未对接合层所要求的理想的熔融、固化特性作特别的记载。
接合层如果较硬，则会压坏接合线而造成损伤，相反地如果是单纯柔软的材质，则接合时的压力的不均会使芯片倾斜，或者粘接剂会从端部溢出，可能对上侧芯片的接合焊接点造成污染。如果接合焊接点被粘接剂污染，则无法进行引线接合或易造成断线。
专利文献1日本专利特开平10-027880号公报专利文献2日本专利特开2002-222913号公报发明的揭示本发明的目的是对于上述所谓的“层叠型半导体装置”，在减低层叠时所产生的接合线的损伤的同时，消除因粘接各半导体芯片的粘接剂层的厚度精度不佳而导致的半导体装置的高度的不均、从基板到最上层的半导体芯片的表面的高度的不均、以及最上层的半导体芯片的倾斜等。
本发明的切割·芯片接合兼用粘接片的特征在于，由基材和可剥离地层叠于该基材上的粘接剂层构成，该粘接剂层具备常温压敏粘接性和热固性，热固化前的粘接剂层的弹性模量为1.0×103～1.0×104Pa，热固化前的粘接剂层的120℃下的熔融粘度为100～200Pa·秒，使热固化前的粘接剂层保持在120℃的温度下时，其熔融粘度达到最小值的时间在60秒以下。
较好的是本发明中的上述粘接剂层具有能量射线固化性，权利要求1所述的物性是指能量射线固化后、热固化前的物性。
本发明的切割·芯片接合兼用粘接片可优选地用于层叠型半导体装置的半导体芯片间的粘接固定。
即，本发明的层叠型半导体装置的制造方法的特征在于，在形成了构成层叠型半导体装置的第2层的上层的半导体芯片的半导体晶片的背面贴附上述切割·芯片接合兼用粘接片，然后，将该半导体晶片对于每块半导体芯片与粘接剂层一起进行全切割(full cut dicing)，接着，将背面具有粘接剂层的半导体芯片从基材取下，另外准备搭载有连接了线材的构成第1层的半导体芯片的基板，对该基板加热，将前述半导体芯片的粘接剂层面埋入该基板的线材形成面，在粘接剂层面和构成第1层的半导体芯片表面接触后，使粘接剂层热固化。
上述方法中，在粘接剂层具有能量射线固化性时，于全切割之前或之后对粘接剂层进行能量射线照射。
上述本发明的层叠型半导体装置的制法中，最好采用粘接剂层的厚度比线材高度厚5～50μm的切割·芯片接合兼用粘接片。
利用本发明，在减低所谓的层叠型半导体装置在层叠时产生的接合线的损伤的同时，可消除因粘接各半导体芯片的粘接剂层的厚度精度不佳而导致的半导体装置的高度的不均、从基板到最上层的半导体芯片的表面的高度的不均、以及最上层的半导体芯片的倾斜等，有利于半导体装置的品质和生产性的提高。
附图的简单说明
图1表示本发明的切割·芯片接合兼用粘接片。
图2表示本发明的制造方法的一个步骤。
图3表示本发明的制造方法的一个步骤。
图4表示本发明的制造方法的一个步骤。
图5表示利用本发明获得的层叠型半导体装置的一例。
符号说明1为切割·芯片接合兼用粘接片，2为基材，3为粘接剂层，4为环状框架(ring frame)，5为半导体晶片，6为半导体芯片(层叠用芯片(第2层))，10为基板，11和13为线材，12为半导体芯片(底部芯片(第1层))。
实施发明的最佳方式以下，参考附图对本发明进行更具体的说明。
如图1所示，本发明的切割·芯片接合兼用粘接片1由基材2和可剥离地层叠于该基材2上的粘接剂层3构成。粘接片1可采用带状、标签状等任意形状。
以下，分别对基材2和粘接剂层3进行说明。
作为粘接片1的基材2，例如可采用聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚丁烯膜、聚丁二烯膜、聚甲基戊烯膜、聚氯乙烯膜、氯乙烯共聚物膜、聚对苯二甲酸乙二酯膜、聚萘二甲酸乙二酯膜、聚对苯二甲酸丁二酯膜、聚氨酯膜、乙烯-乙酸乙烯膜、离聚物树脂膜、乙烯·(甲基)丙烯酸共聚物膜、乙烯·(甲基)丙烯酸酯共聚物膜、聚苯乙烯膜、聚碳酸酯膜、聚酰亚胺膜、含氟树脂膜等膜。此外，还可使用这些膜的交联膜。还可使用这些膜的层叠膜。这些膜可以是透明膜、着色膜或不透明膜。后述的粘接剂层3具有光(紫外线)固化性时，选择透明膜或着色透明膜。
本发明的半导体装置的制造方法如后所述，由于是在芯片的背面固着残留有粘接剂层3的情况下将芯片从基材2取下，所以基材2和粘接剂层3被层叠时需可剥离。因此，基材2的与粘接剂层3连接的面的表面张力较好为40mN/m以下，更好为37mN/m以下，特好为35mN/m以下。该表面张力低的基材可通过适当选择材质而获得，或者在基材的表面涂布硅树脂或醇酸树脂等脱模剂实施脱模处理而获得。
该基材2的膜厚通常为10～500μm，较好为15～300μm，特好为20～250μm左右。
粘接剂层3具有常温压敏粘接性和热固性，较好的是还具备能量射线固化性。
该本发明的粘接片1中，粘接剂层3不仅用于晶片切割时的晶片固定，还用于最终半导体芯片间的固定。特别是后述的本发明的层叠型半导体装置的制法中，在用粘接片1固定半导体晶片的同时进行晶片的切割后，将背面具有粘接剂层的半导体芯片从基材取下，然后将该半导体芯片的粘接剂层面慢慢地埋入基板的线材形成面，使粘接剂层3面和构成第1层的半导体芯片表面接触。此时，线材形成面被加热至略高于该粘接剂层的熔融温度且低于其固化温度的温度。因此，如果粘接剂层过度软化，则可能会导致粘接剂层厚度精度下降。
因此，本发明中的粘接剂层3的热固化前的弹性模量为1.0×103～1.0×104Pa，较好为1.0×103～5.0×103Pa。粘接剂层3的弹性模量在100℃的温度下利用动态粘弹性测定装置以1Hz的测定频率进行测定。粘接剂层3的热固化前的弹性模量如果在上述范围内，则不易引起层叠型半导体装置的制造时的粘接剂层的变形，可确保粘接剂层的厚度精度。
此外，半导体芯片进行压接时，如果粘接剂层3过硬，则线材可能会被压坏或发生断线。另一方面，粘接剂层3如果过软，则粘接剂会发生流动，因粘接剂层的厚度精度不良会造成各种问题。因此，半导体芯片进行压接时的粘接剂层3、即热固化前的粘接剂层3必须具备适度的熔融物性。
所以，热固化前的粘接剂层3的120℃下的熔融粘度为100～200Pa·秒，较好为110～190Pa·秒。热固化前的粘接剂层3的120℃下的熔融粘度可利用动态粘弹性测定装置在1Hz的测定频率下进行测定。
此外，使热固化前的粘接剂层保持在120℃的温度下时，熔融粘度达到最低值的时间在60秒以下，较好是50秒以下，更好是40秒以下。组成中含有高分子的粘接剂即使在高温下整体显现均一的粘度也需要一定的时间。因此，粘接剂如果在升温后保持温度，则粘度会逐渐下降。但是，由于粘接剂具有热固性，所以随着时间的推移，导致热固化引起的粘度上升。粘接剂层3的120℃下的熔融粘度达到最小值的时间利用动态粘弹性测定装置以1Hz的测定频率进行测定。
由于粘接剂层面与经过加热的线材接触，粘接剂层被局部地加热，仅线材近旁的粘接剂层的粘度局部下降。因此，将线材快速地埋入粘接剂层中，可减低对线材的损伤。但是，远离经过加热的线材及芯片主体的粘接剂的热传导慢，在到达半导体芯片主体之前，实质上不会发生粘度的下降。这样就不会对线材造成损伤，且可将粘接剂整体的变形控制在最小程度。因此，不易造成粘接剂的渗出等，可维持粘接剂层的厚度精度。
本发明中，粘接剂层3有时在具有热固性的同时还具备能量射线固化性。这种情况下，上述各物性指的是能量射线固化后、热固化前的特性。
上述粘接剂层3基本上以粘接成分(A)和热固性成分(B)为必须成分，较好的是包含能量射线固化性成分(C)，根据需要还可掺入其它的添加物(D)。
以下，对上述成分(A)～(D)进行说明。
作为粘接成分(A)，通常最好采用丙烯酸类聚合物。作为丙烯酸类聚合物的重复单元，可例举由(甲基)丙烯酸酯单体及(甲基)丙烯酸衍生物衍生的重复单元。这里，作为(甲基)丙烯酸酯单体，可采用(甲基)丙烯酸环烷酯、(甲基)丙烯酸苄酯、烷基的碳原子数为1～18的(甲基)丙烯酸烷基酯。其中，特好的是烷基的碳原子数为1～18的(甲基)丙烯酸烷基酯，例如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯等。此外，作为(甲基)丙烯酸衍生物，例如可例举(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等。
特好的是包含(甲基)丙烯酸缩水甘油酯单元和至少1种(甲基)丙烯酸烷基酯单元。这种情况下，共聚物中的由(甲基)丙烯酸缩水甘油酯衍生的成分单元的含有率通常为0～80质量％，较好为5～50质量％。通过导入缩水甘油基，与后述的作为热固性成分的环氧树脂的相溶性提高，且固化后的Tg升高，耐热性也提高。此外，作为(甲基)丙烯酸烷基酯，较好的是采用(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯等。此外，通过导入丙烯酸羟乙酯等含羟基的单体，易于控制与被粘接体的密合性和粘接物性。
丙烯酸类聚合物的重均分子量较好是在10万以上，更好为15万～100万。
热固性成分(B)虽然不具备能量射线固化性，但具有被加热后呈现三维网状化而牢固地粘接被粘接体的性质。该热固性成分(B)一般由环氧树脂、酚醛树脂、间苯二酚树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、呋喃树脂、不饱和聚酯、有机硅树脂等热固性树脂和适当的固化促进剂构成。已知数种这样的热固性成分，本发明中对其无特别限定，可采用以往公知的各种热固性成分。作为该热固性成分的一例，可例举(B-1)环氧树脂和(B-2)热活化型潜在性环氧树脂固化剂形成的粘接成分。
作为环氧树脂(B-1)，可采用以往公知的各种环氧树脂，通常较好为重均分子量300～2000左右的环氧树脂，特好的是以重均分子量300～500、较好是330～400的常态液状的环氧树脂和重均分子量400～2000、较好是500～1500的常态固体的环氧树脂的混合形态使用。此外，本发明中优选使用的环氧树脂的环氧当量通常为50～5000g/eq。作为该环氧树脂，具体可例举双酚A、双酚F、间苯二酚、线型酚醛清漆树脂、甲酚-线型酚醛环氧树脂等酚类的缩水甘油醚，丁二醇、聚乙二醇、聚丙二醇等醇类的缩水甘油醚，邻苯二甲酸、间苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸等羧酸的缩水甘油醚，苯胺异氰脲酸酯等缩水甘油基取代了与氮原子结合的活性氢的缩水甘油型或烷基缩水甘油型的环氧树脂，双环氧化乙烯基环己烷、3，4-环氧基环己基甲基-3，4-二环己烷羧酸酯、2-(3，4-环氧基)环己基-5，5-螺(3，4-环氧基)环己烷-m-二烷等例如通过氧化分子内的碳-碳双键而导入了环氧基的所谓的脂环型环氧化物。此外，可使用分子内包含二聚环戊二烯骨架和具有反应性环氧基的二聚环戊二烯骨架的环氧树脂。
其中，本发明优选使用其中的双酚类缩水甘油型环氧树脂、邻甲酚-线型酚醛环氧树脂及线型酚醛清漆树脂。
这些环氧树脂可1种单独使用，也可2种以上组合使用。
热活化型潜在性环氧树脂固化剂(B-2)是室温下不与环氧树脂反应，通过一定温度以上的加热活化，可与环氧树脂反应的类型的固化剂。
热活化型潜在性环氧树脂固化剂(B-2)的活化方法包括通过利用加热的化学反应生成活性种(阴离子、阳离子)的方法；于室温附近稳定地分散于环氧树脂(B-1)中，在高温下与环氧树脂相溶·溶解，引发固化反应的方法；利用分子筛封入类型的固化剂在高温下溶出而引发固化反应的方法；利用微囊的方法等。
这些热活化型潜在性环氧树脂固化剂可1种单独使用，也可2种以上组合使用。其中，特好的是双氰胺、咪唑化合物或它们的混合物。
上述热活化型潜在性环氧树脂固化剂(B-2)以相对于100质量份环氧树脂(B-1)通常为0.1～20质量份，较好为0.5～15质量份，特好为1～10质量份的比例使用。
粘接剂层中最好掺入了能量射线固化性成分(C)。通过使能量射线固化性成分(C)固化，可降低粘接剂层的粘接力，因此可使基材和粘接剂层的层间剥离变得容易。
能量射线固化性成分(C)是接受紫外线、电子束等能量射线的照射而聚合固化的化合物。该能量射线聚合性化合物具体采用三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、四羟甲基甲烷四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇一羟基五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯或1，4-丁二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、低聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯类低聚物、环氧改性丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、衣康酸低聚物等丙烯酸酯类化合物。上述化合物在分子内具有至少1个聚合性双键，通常重均分子量为100～30000，较好为300～10000左右。
作为能量射线聚合性化合物的其它例，可使用具有二聚环戊二烯骨架的化合物等。
能量射线固化性成分(C)相对于合计100质量份的前述成分(A)和(B)，以0～50质量份、较好是1～30质量份、特好是2～20质量份左右的比例使用。
含有上述能量射线固化性成分(C)的粘接剂组合物被能量射线照射后固化。作为能量射线，具体可采用紫外线、电子束等。
作为能量射线使用紫外线的情况下，通过混入光聚合引发剂，可减少聚合固化时间和光线照射量。
作为该光聚合引发剂，具体可例举二苯甲酮、乙酰苯、苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻异丙醚、苯偶姻异丁醚、苯偶姻苯甲酸、苯偶姻苯甲酸甲酯、苯偶姻二甲基酮缩醇、2，4-二乙基噻吨酮、α-羟基环己基苯基酮、苄基二苯基硫醚、四甲基秋兰姆一硫醚、偶氮二异丁腈、苯偶酰、联苄、丁二酮、β-氯蒽醌或2，4，6-三甲基苯偶姻二苯基氧膦等。
光聚合引发剂相对于100质量份前述能量射线固化性成分(C)，以0.01～20质量份、较好是0.1～15质量份左右的比例使用。
粘接剂层中可掺入偶联剂(D1)。偶联剂(D1)最好具有可与上述(A)～(C)成分、较好是成分(B)所具备的官能团反应的基团。
偶联剂(D1)在发生固化反应时，偶联剂中的有机官能团与热固性成分(B)(特好是环氧树脂)反应，在无损固化物的耐热性的前提下可使粘接性和密合性提高，耐水性也会提高(耐湿热性)。
作为偶联剂(D1)，从其广泛使用性和成本方面考虑，较好的是硅烷系(硅烷偶联剂)。相对于100质量份前述热固性成分(B)，上述偶联剂(D1)通常以0.1～20质量份、较好是0.3～15质量份、特好是0.5～10质量份的比例使用。
为了调节初期粘接力和凝集力，还可在上述粘接剂中添加有机多元异氰酸酯化合物、有机多元亚胺化合物等交联剂(D2)。
作为上述有机多元异氰酸酯化合物，可例举芳香族多元异氰酸酯化合物、脂肪族多元异氰酸酯化合物、脂环族多元异氰酸酯化合物及这些多元异氰酸酯化合物的三聚体，以及这些多元异氰酸酯化合物和多元醇化合物反应而获得的末端异氰酸酯氨基甲酸酯预聚物等。作为有机多元异氰酸酯化合物的更具体的例子，例如可例举2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯、1，3-苯二亚甲基二异氰酸酯、1，4-苯二亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯、二苯基甲烷-2，4’-二异氰酸酯、3-甲基二苯基甲烷二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷-4，4’-二异氰酸酯、二环己基甲烷-2，4’-二异氰酸酯、赖氨酸异氰酸酯等。
作为上述有机多元亚胺化合物的具体例，可例举N，N’-二苯基甲烷-4，4’-双(1-氮杂环丙烷羧酰胺)、三羟甲基丙烷-三-β-氮杂环丙烷基丙酸酯、四羟甲基丙烷-三-β-氮杂环丙烷基丙酸酯、N，N’-甲苯-2，4-双(1-氮杂环丙烷羧酰胺)三亚乙基三聚氰胺等。上述交联剂(D2)相对于100质量份粘接成分(A)，通常以0.1～20质量份，较好的是以0.2～10质量份的比例使用。
此外，在上述粘接剂层中还可添加石棉、二氧化硅、玻璃、云母、氧化铬、氧化钛、颜料等填料。这些填料相对于合计100质量份的构成粘接剂层的成分(除填料之外)，可以0～400质量份左右的比例掺入。
另外，为了控制粘接剂层的热感应性(熔融物性)，可掺入具有60～150℃的玻璃化温度的热塑性树脂。作为热塑性树脂，例如可例举聚酯树脂、聚乙烯醇树脂、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺树脂、纤维素、聚乙烯、聚异丁烯、聚乙烯醚、聚酰亚胺树脂、苯氧基树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物等。其中，特好的是苯氧基树脂，因为它与粘接剂层的其它成分的相溶性良好。
粘接剂层中的热塑性树脂的配比相对于合计100质量份的粘接成分(A)和热固性成分(B)，较好为1～50质量份，更好为2～40质量份，特好为3～30质量份。此外，作为粘接成分(A)使用丙烯酸类聚合物时，丙烯酸类聚合物和热塑性树脂的重量比(丙烯酸类聚合物/热塑性树脂)较好为9/1～3/7。
本发明的粘接剂层具有上述特异的熔融物性。
作为决定粘接剂层的熔融物性的第1个因素，可例举上述掺合物中的粘接成分(A)和热固性成分的比例。由于粘接成分(A)为高分子量体，所以随着添加量的增加加热时的流动性受到抑制，添加量如果较少，则显现流动性。另一方面热固性成分(B)的分子量较低，不会因能量射线的照射而发生变化，显现流动性。因此，为了显现适当的流动性，且兼具不至溢出的流动性，粘接成分(A)相对于热固性成分(B)的配比量非常重要。热固性成分(B)的优选配比是在合计((A)+(B))100质量份的粘接成分(A)和热固性成分(B)中较好为10～99质量份，更好为50～97质量份，特好为83～95质量份。
粘接剂含能量射线固化性成分(C)时，由于粘接剂层在能量射线固化性成分固化后进行芯片接合，所以如果能量射线固化性成分的含量较多，则交联密度变高，粘接剂层变硬，因此流动性下降，芯片接合性劣化。
此外，含大量热塑性树脂时，流动性变得过大，有时无法获得所希望的弹性模量和熔融粘度。
因此，掺入能量射线固化性成分(C)及热塑性成分时，可在上述配比范围内适当选择，以符合目标的弹性模量和熔融粘度。
上述成分形成的粘接剂层的厚度最好比线材高度(线材的顶部和连接了该线材的半导体芯片上表面的距离，图4所示“A”)厚10～50μm左右。线材高度因半导体装置的种类和制造方法而异，一般为20～80μm左右，因此粘接剂层的厚度较好为30～130μm，考虑到涂布作业性，优选40～100μm。粘接剂层如果较薄，则可能层叠于上部的半导体芯片会与线材接触而发生短路，或者会因接合压力而发生断线。
由上述各成分形成的粘接剂具有压敏粘接性和热固性，在切割时可与基材密合使晶片固定，在装载时可作为粘接芯片和线材形成面的粘接剂使用。特别是，本发明的粘接剂层3由于显现上述特异的熔融物性，所以即使在经过加热的线材形成面压接，也不会对线材造成损伤，而且由于粘接剂的流动化被抑制在所需的最小限度，所以不会有损于粘接剂层的厚度精度。此外，经过热固化最终能够获得耐冲击性高的固化物，且剪切强度和剥离强度的平衡良好，在严酷的湿热条件下可确保充分的粘接物性。
切割·芯片接合兼用粘接片1是在基材2上可剥离地层叠有粘接剂层3的结构，为了保护粘接剂层3，可在粘接剂层的上表面层叠剥离膜。作为剥离膜，可使用以有机硅树脂等剥离剂对聚对苯二甲酸乙二酯等的膜实施了剥离处理的常用的剥离膜。
对该切割·芯片接合兼用粘接片1的制造方法无特别限定，可在基材2上涂布构成粘接剂层3的组合物并干燥而制得，也可在剥离膜上设置粘接剂层，再将其转印至上述基材而制得。
此外，在粘接剂层3的表面外周部还可设置用于固定环状框架的环状框架固定用粘接片。
以下，对使用了上述切割·芯片接合兼用粘接片1的本发明的层叠型半导体装置的制造方法。
本发明的制法中，首先在形成有构成层叠型半导体装置的第2层的上层的半导体芯片的半导体晶片的背面贴附上述切割·芯片接合兼用粘接片，然后将该半导体晶片对于每块半导体芯片与粘接剂层一起进行全切割，再将背面具有粘接剂层的半导体芯片从基材取下，获得背面具有粘接剂层的半导体芯片。
具体来讲，首先如图2所示，利用环状框架4将切割·芯片接合兼用粘接片1固定于切割装置上，再将硅晶片5的一个面设置于切割·芯片接合兼用粘接片1的粘接剂层3上，轻轻按压，固定晶片5。
然后，在粘接剂层3具有能量射线固化性的情况下，从基材2侧照射能量射线，提高粘接剂层3的凝集力，使粘接剂层3和基材2之间的粘接力下降。能量射线照射可在切割后进行，也可在下述扩张步骤后进行。
接着，使用划片机(dicing saw)等切割装置，如图3所示，对于每个电路，切断上述硅晶片5，获得半导体芯片。此时的切割深度为硅晶片的厚度和粘接剂层的厚度的合计厚度加上划片机的损耗部分而得的深度，在切割晶片5的同时切割粘接剂层。
然后，根据需要进行切割·芯片接合兼用粘接片1的扩张后，半导体芯片的间隔扩大，更易于取下半导体芯片。此时，粘接剂层和基材间会出现错位，粘接剂层和基材间的粘接力减弱，芯片的拾取性提高。
如果如上所述取下半导体芯片，则可以切割的粘接剂层3固着残存于半导体芯片6背面的状态将半导体芯片从基材剥离。
另外，除上述过程之外，如图4所示，准备搭载有连接了线材11的构成第1层的半导体芯片12的基板10。线材11用于导通连接半导体芯片12上的电极端子和基板10上的外部引线，通常由金线等构成。搭载有上述结构的半导体芯片12的基板10可通过公知的各种方法获得。此外，基板10和半导体芯片12的粘接可通过环氧类粘接剂这样的常规热固型粘接剂或常用的切割·芯片接合兼用粘接片的粘接剂层实施，或者通过本发明的切割·芯片接合兼用粘接片1的粘接剂层3进行接合。
通过在半导体芯片12的线材形成面侧压接半导体芯片6的粘接剂层3来进行半导体芯片的层叠。此时，通过对下部的基板10进行加热，预先将线材11及半导体芯片12加热至粘接剂层3的熔融温度以上。粘接剂层3因为具有上述特异的熔融物性，所以如果粘接剂层3与线材11接触，则粘接剂层3在接触部会快速地熔融软化，同时远离线材的位置的粘接剂由于不论从线材还是从下部的芯片主体传导的热量都较少，所以熔融软化较慢。因此，不对线材11造成损伤地将线材埋入粘接剂层3中，但在远离线材位置，因熔融软化造成的变形抑制在较小程度。然后，粘接剂层3和半导体芯片12的表面密合，对粘接剂层3施加接合装置所规定的压力。此时，粘接剂层的大部分还未充分地被加热，所以维持着高粘度，不会发生粘接剂从半导体芯片的端部溢出的泄漏现象或因接合压力不均而导致的芯片倾斜。接着，热量从下部的芯片主体充分地传导到粘接剂层3，但由于接合装置的加压结束，粘接剂层3的固化也结束，因此粘接剂层3的变形被抑制。
使用120℃下的熔融粘度低于100Pa·秒的粘接剂替代本发明的粘接剂层3时，虽然对线材11的损伤较小，但因接合而施压时，粘接剂整体的粘度会降低，所以易发生泄漏或芯片的倾斜。此外，使用熔融粘度达到最小值的时间比60秒长的粘接剂时，由于粘度在局部难以下降，为了不会对线材造成损伤，必须要对粘接剂整体进行充分的预热。但是，如果对粘接剂整体进行充分预热，则粘接剂会变形，易发生泄漏或芯片的倾斜。如果不进行预热，则会压坏线材11，从而造成损伤。
如上所述，在半导体芯片12上层叠作为第2层的半导体芯片6，用线材13连接半导体芯片6的电极端子和基板10的外部引线，获得图5所示的双层结构的层叠型半导体装置。还可以与上述同样，在第2层的半导体芯片6的表面再层叠第3层的半导体芯片，进行引线接合，甚至还可以实现4层、5层的多层化。
以上获得的层叠型半导体装置中，由于使用了具有特异的熔融物性的粘接剂层，所以不易发生线材的破损或断线，还可消除因粘接剂层的厚度的精度不佳而导致的各种问题。
根据需要，可对所得的层叠型半导体装置实施树脂密封这样的半导体装置制造中的公知的各种加工处理。
(实施例)以下，通过实施例对本发明进行说明，但本发明并不仅限于这些实施例。
按照下述方法对以下的实施例和比较例中的[弹性模量]、[熔融粘度]、[熔融粘度达到最小值的时间]、[对底部芯片的粘接面积]、[对线材的损伤]、[泄漏现象]和[组件的可靠性]进行评价。
、[熔融粘度]、[熔融粘度达到最小值的时间]层叠实施例、比较例的粘接剂层，使厚度达到3mm，用动态粘弹性测定装置(Rheometric Scientific公司制，RDA II)以1Hz的频率测定从两面照射了紫外线的试样在100℃下的弹性模量及熔融粘度。此外，采用相同的装置和频率，从常温开始以1.0℃/秒的升温速度将粘接剂升温，将温度保持在120℃的温度，获得其后的时间-粘度图，由此求出熔融粘度达到最小值的时间。
用超声波探伤装置观察实施例、比较例制得的半导体装置的第1层的半导体芯片和第2层的半导体芯片的层叠界面，评价其粘接面积。
对实施例、比较例制得的半导体装置进行配设于第1层的半导体芯片的线材的导通试验，评价有无线材的损伤。
在实施例、比较例中的第1层的半导体芯片的上表面进行第2层的半导体芯片的接合后，在进行树脂密封前用光学显微镜观察芯片端面的状态。
如果观察到粘接剂越过第2层的芯片的端面在上表面周围出现，则将此定为“有泄漏”，如果未观察到上述现象，则定为“无泄漏”。
在30℃、70％RH的条件下将实施例、比较例制得的半导体装置的组件放置120小时，使其吸湿后，通过扫描型超声波探伤装置及截面观察，评价进行了2次最高温度240℃的IR软熔后接合部位有无浮起·剥离、组件有无发生破裂。
粘接剂的组成如下所示。该组成在实施例及比较例中是共通的。
(A)粘接成分55质量份丙烯酸丁酯、10质量份甲基丙烯酸、20质量份甲基丙烯酸缩水甘油酯及15质量份丙烯酸2-羟乙酯共聚而获得的重均分子量约为800000、玻璃化温度为-28℃的共聚物。
(B)热固性成分使用了下述成分的混合物。
分散有丙烯酸橡胶微粒的双酚A型液状环氧树脂(日本触媒株式会社制，BPA328，环氧当量230)30质量份，双酚A型固体环氧树脂(日本触媒株式会社制，1055，环氧当量875～975)40质量份，邻甲酚-线型酚醛环氧树脂(日本化药株式会社制，EOCN，环氧当量213～223)10质量份，双氰胺固化剂(旭电化株式会社制，Adeka Hardener 3636AS)1质量份，咪唑固化促进剂(四国化成工业株式会社制，Curesol 2PHZ)1质量份。
(C)能量射线固化性成分C1二季戊四醇六丙烯酸酯(日本化药株式会社制，Kayarad DPHA)，
C2光聚合引发剂(2，4，6-三甲基苯偶姻二苯基氧膦)。
(D)其它成分D1硅烷偶联剂(三菱化学株式会社制，MKC silicate MSEP2)，D2聚异氰酸酯系交联剂(三羟甲基丙烷和甲苯二异氰酸酯的加成物)。
(实施例1)(1)切割·芯片接合兼用粘接片的制造在剥离膜(Lintec公司制，厚38μm，SP-PET3811)的经过有机硅树脂的剥离处理的面上，用滚动式刮刀涂布器涂布表1记载的配比的粘接剂组合物，并干燥，使干燥膜厚达到50μm，将其层叠于厚100μm的基材(乙烯·甲基丙烯酸甲酯共聚物膜，表面张力35mN/m)，获得粘接片。
作为环状框架固定用粘接片，准备在聚氯乙烯膜(80μm)上形成有再剥离型丙烯酸粘接剂(10μm)的粘接片(切割除去内径165mm的圆形后的形状)。层叠以上制得的粘接片的粘接剂面和聚氯乙烯膜面，按照外径207mm的同心圆的面包圈状切割，获得外周部具有环状框架固定用粘接片的切割·芯片接合兼用粘接片。
(2)带粘接剂层的半导体芯片的制造在100mm直径的硅晶片的镜面，通过溅射形成具有接合焊接点部的模拟电路(铝配线)。利用晶片研削装置对该硅晶片的背面进行研削直至厚度为200μm。
然后，将(1)中获得的切割·芯片接合兼用粘接片贴附于硅晶片的背面，固定于切割用环状框架(Disco株式会社制，2-6-1)。然后，用紫外线照射装置(Lintec公司制，Adwill RAD2000)，从基材面照射紫外线。再使用切割装置(东京精密株式会社制，AWD-4000B)将硅晶片切割成5.0×5.0mm的芯片尺寸。此时，切入基材超过粘接剂层10μm。
(3)2段式层叠型半导体装置的制造作为IC组件用模拟基板，准备涂布有焊锡抗蚀剂的玻璃环氧基板(90μm)。在模拟基板一面的未涂布焊锡抗蚀剂的部分依次用铜箔、镍镀层及金镀层形成图案，获得引线接合用端子，通过贯通孔使其与设置在模拟基板的另一面的焊锡球搭载用区域导通。
利用芯片接合装置(NEC Machinery株式会社制，CPS-100)进行上述(2)中制得的带粘接剂层的半导体芯片(仍固定于切割·芯片接合兼用粘接片)的拾取，在120℃、150MPa、1秒的条件下，压接于模拟基板的芯片焊接点部，然后在160℃、60分钟的条件下使粘接剂层固化，进行第1层的半导体芯片的芯片固定。接着，利用引线接合装置(新川株式会社制，UTC-400)，进行第1层的半导体芯片的芯片焊接点部和基板的芯片焊接点部的引线接合。此时的线材高度约为40μm。
然后，以与第1层的半导体芯片同样的装置和同样的条件，对第1层的半导体芯片的上表面实施第2层的半导体芯片的芯片接合步骤和引线接合步骤。
接着，用塑模树脂(含有联苯型环氧树脂和线型酚醛清漆树脂)将基材的装有芯片的一侧压制成规定的形状，在约175℃用6小时使树脂固化，进行密封。然后，按照规定方法在未密封的基板侧装配直径0.45μm的焊锡球，获得BGA(Ball Grid Allay)型2段式层叠型IC组件。
(比较例1、2)除了采用表1的比较例1及2的配比以外，其它与实施例1同样实施。结果示于表1。
表1
产业上利用的可能性利用本发明，可减低所谓的层叠型半导体装置在层叠时产生的对接合线的损伤，同时能够消除因粘接各半导体芯片的粘接剂层的厚度精度不佳而导致的半导体装置的高度的不均、从基板到最上层的半导体芯片的表面的高度的不均、以及最上层的半导体芯片的倾斜等，有利于半导体装置的品质和生产性的提高。
权利要求
1.切割·芯片接合兼用粘接片，其特征在于，由基材和可剥离地层叠于该基材上的粘接剂层构成，该粘接剂层具备常温压敏粘接性和热固性，热固化前的粘接剂层的弹性模量为1.0×103～1.0×104Pa，热固化前的粘接剂层的120℃下的熔融粘度为100～200Pa·秒，使热固化前的粘接剂层保持在120℃的恒定温度时，其熔融粘度达到最小值的时间在60秒以下。
2.如权利要求1所述的切割·芯片接合兼用粘接片，其特征在于，该粘接剂层具有能量射线固化性，权利要求1所述的物性是指能量射线固化后、热固化前的物性。
3.如权利要求1或2所述的切割·芯片接合兼用粘接片，其特征在于，用于层叠型半导体装置的半导体芯片间的粘接固定。
4.层叠型半导体装置的制造方法，其特征在于，在形成有构成层叠型半导体装置第2层或其上层的半导体芯片的半导体晶片的背面贴附权利要求1所述的切割·芯片接合兼用粘接片，将该半导体晶片与粘接剂层一起进行全切割式切片，分割成单个半导体芯片，将背面具有粘接剂层的半导体芯片从基材取下，另外准备搭载有连接了线材的构成第1层的半导体芯片的基板，对该基板加热，将前述半导体芯片的粘接剂层面埋入该基板的线材形成面，在粘接剂层面和构成第1层的半导体芯片表面接触后，使粘接剂层热固化。
5.层叠型半导体装置的制造方法，其特征在于，在形成有构成层叠型半导体装置第2层或其上层的半导体芯片的半导体晶片的背面贴附权利要求2所述的切割·芯片接合兼用粘接片，将将该半导体晶片与粘接剂层一起进行全切割式切片，分割成单个半导体芯片，在全切割式切片之前或之后对粘接剂层照射能量射线，将背面具有粘接剂层的半导体芯片从基材取下，另外准备搭载有连接了线材的构成第1层的半导体芯片的基板，对该基板加热，将前述半导体芯片的粘接剂层面埋入该基板的线材形成面，在粘接剂层面和构成第1层的半导体芯片表面接触后，使粘接剂层热固化。
6.如权利要求4或5所述的层叠型半导体装置的制造方法，其特征在于，采用粘接剂层的厚度比线材高度厚5～50μm的切割·芯片接合兼用粘接片。
全文摘要
本发明的目的在于减低所谓的层叠型半导体装置在层叠时产生的对接合线的损伤，同时消除因粘接各半导体芯片的粘接剂层的厚度精度不佳而导致的半导体装置的高度的不均、从基板到最上层的半导体芯片的表面的高度的不均、以及最上层的半导体芯片的倾斜等。为了实现上述目的，本发明的切割·芯片接合兼用粘接片的特征在于，由基材和可剥离地层叠于该基材上的粘接剂层构成，该粘接剂层具备常温压敏粘接性和热固性，热固化前的粘接剂层的弹性模量为1.0×10
文档编号C09J163/00GK101095215SQ200580014869
公开日2007年12月26日 申请日期2005年5月12日 优先权日2004年5月12日
发明者福井靖树, 山崎修, 佐伯尚哉 申请人:夏普株式会社, 琳得科株式会社