JP2013115185A - Manufacturing method for semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
電子機器の小型・薄型化による高密度実装の要求が、近年、急激に増加している。このため、半導体パッケージは、従来のピン挿入型に代わり、高密度実装に適した表面実装型が主流になっている。この表面実装型は、リードをプリント基板等に直接はんだ付けする。加熱方法としては、赤外線リフローやベーパーフェーズリフロー、はんだディップなどにより、パッケージ全体を加熱して実装される。 In recent years, the demand for high-density packaging due to the miniaturization and thinning of electronic devices has increased rapidly. For this reason, the surface mount type suitable for high-density mounting is the mainstream of the semiconductor package instead of the conventional pin insertion type. In this surface mount type, the lead is soldered directly to a printed circuit board or the like. As a heating method, the entire package is heated and mounted by infrared reflow, vapor phase reflow, solder dipping, or the like.
表面実装後には、半導体素子表面の保護や半導体素子と基板との間の接続信頼性を確保するために、半導体素子と基板との間の空間への封止樹脂の充填が行われている。このような封止樹脂としては、液状の封止樹脂が広く用いられているものの、液状の封止樹脂では注入位置や注入量の調節が困難である。そこで、シート状の封止樹脂を用いて半導体素子と基板との間の空間を充填する技術も提案されている(特許文献1)。 After the surface mounting, the space between the semiconductor element and the substrate is filled with a sealing resin in order to protect the surface of the semiconductor element and to ensure the connection reliability between the semiconductor element and the substrate. As such a sealing resin, although a liquid sealing resin is widely used, it is difficult to adjust the injection position and the injection amount with the liquid sealing resin. Therefore, a technique for filling a space between a semiconductor element and a substrate using a sheet-shaped sealing resin has also been proposed (Patent Document 1).
一般的に、シート状の封止樹脂を用いるプロセスとしては、シート状の封止樹脂を半導体ウェハに貼り付けた後、半導体ウェハのダイシングを行って半導体素子を形成し、半導体素子を被着体に接続して実装しながら半導体素子と一体となっているシート状の封止樹脂にて基板等の被着体と半導体素子の間の空間を充填するという手順が採用されている。 In general, as a process using a sheet-shaped sealing resin, after a sheet-shaped sealing resin is attached to a semiconductor wafer, the semiconductor element is diced to form a semiconductor element. A procedure of filling a space between an adherend such as a substrate and the semiconductor element with a sheet-like sealing resin integrated with the semiconductor element while being connected to the semiconductor element is employed.
しかしながら、上記プロセスでは被着体と半導体素子との間の充填が容易となるものの、半導体素子の高温実装時に封止樹脂においてボイド(気泡)が発生し、半導体素子表面の保護や半導体素子と被着体との接続信頼性が不十分となるおそれがある。 However, although the above process facilitates filling between the adherend and the semiconductor element, voids (bubbles) are generated in the sealing resin when the semiconductor element is mounted at a high temperature, thereby protecting the surface of the semiconductor element and protecting the semiconductor element and the semiconductor element. There is a risk that connection reliability with the kimono will be insufficient.
本発明は、半導体素子の実装時のボイドを抑制し、信頼性の高い半導体装置を製造可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can suppress a void at the time of mounting a semiconductor element and can manufacture a highly reliable semiconductor device.
本願発明者等は鋭意検討したところ、以下の知見を得た。シート状の封止樹脂は半導体素子の実装前にダイシング工程を経ている。ダイシング工程ではダイシングの際の放熱や清浄のために水を使用することがある。このダイシングの際の水や空気中の水分がシート状の封止樹脂に吸収され、吸収した水分が実装時の加熱により蒸発・膨張してボイドが発生することが判明した。本願発明者等はこの知見に基づき、下記構成を採用することにより前記目的を達成できることを見出して、本発明を完成させるに至った。 The inventors of the present application made extensive studies and obtained the following findings. The sheet-shaped sealing resin has undergone a dicing process before mounting the semiconductor element. In the dicing process, water may be used for heat dissipation and cleaning during dicing. It has been found that water during the dicing and moisture in the air are absorbed by the sheet-shaped sealing resin, and the absorbed moisture evaporates and expands due to heating during mounting to generate voids. Based on this knowledge, the inventors of the present application have found that the object can be achieved by adopting the following configuration, and have completed the present invention.
すなわち、本発明は、被着体と、該被着体と電気的に接続された半導体素子と、該被着体と該半導体素子との間の空間を充填するアンダーフィル材を備える半導体装置の製造方法であって、
基材と該基材上に積層されたアンダーフィル材とを備える封止シートを準備する工程と、
半導体ウェハの接続部材が形成された面に上記封止シートを貼り合わせる工程と、
上記半導体ウェハをダイシングして上記アンダーフィル材付きの半導体素子を形成する工程と、
上記アンダーフィル材付きの半導体素子を100〜200℃で1秒以上保持する工程と、
上記被着体と上記半導体素子の間の空間をアンダーフィル材で充填しつつ上記接続部材を介して上記半導体素子と上記被着体とを電気的に接続する工程と
を含む。
That is, the present invention relates to a semiconductor device including an adherend, a semiconductor element electrically connected to the adherend, and an underfill material that fills a space between the adherend and the semiconductor element. A manufacturing method comprising:
Preparing a sealing sheet comprising a substrate and an underfill material laminated on the substrate;
Bonding the sealing sheet to the surface on which the connecting member of the semiconductor wafer is formed;
Forming a semiconductor element with the underfill material by dicing the semiconductor wafer;
Holding the semiconductor element with the underfill material at 100 to 200 ° C. for 1 second or more;
Electrically connecting the semiconductor element and the adherend via the connecting member while filling a space between the adherend and the semiconductor element with an underfill material.
当該製造方法によると、半導体素子と被着体とを接続する前に、アンダーフィル材付きの半導体素子を100〜200℃で1秒以上保持する工程を設けているので、アンダーフィル材中の水分を低減ないし除去することができ、その結果、半導体素子の実装時のボイドの発生を抑制して高信頼性の半導体装置を製造することができる。 According to the manufacturing method, since the step of holding the semiconductor element with the underfill material at 100 to 200 ° C. for 1 second or longer is provided before connecting the semiconductor element and the adherend, the moisture in the underfill material As a result, it is possible to manufacture a highly reliable semiconductor device by suppressing the generation of voids when the semiconductor element is mounted.
当該製造方法では、熱硬化前の上記アンダーフィル材の100〜200℃における最低溶融粘度は、100Pa・s以上20000Pa・s以下であることが好ましい。これにより、接続部材のアンダーフィル材への進入を容易にすることができる。また、半導体素子の電気的接続の際のボイドの発生、及び半導体素子と被着体との間の空間からのアンダーフィル材のはみ出しを防止することができる。なお、最低溶融粘度の測定は、実施例に記載の手順による。 In the said manufacturing method, it is preferable that the minimum melt viscosity in 100-200 degreeC of the said underfill material before thermosetting is 100 Pa.s or more and 20000 Pa.s or less. Thereby, the approach to the underfill material of a connection member can be made easy. In addition, generation of voids during electrical connection of the semiconductor elements and protrusion of the underfill material from the space between the semiconductor elements and the adherend can be prevented. In addition, the measurement of minimum melt viscosity is based on the procedure as described in an Example.
当該製造方法において、熱硬化前の上記アンダーフィル材の23℃における粘度は、0.01MPa・s以上100MPa・s以下であることが好ましい。熱硬化前のアンダーフィル材がこのような粘度を有することで、ダイシングの際の半導体ウェハの保持性や作業の際の取り扱い性を向上させることができる。 In the manufacturing method, the viscosity of the underfill material before thermosetting at 23 ° C. is preferably 0.01 MPa · s or more and 100 MPa · s or less. When the underfill material before thermosetting has such a viscosity, the retention property of the semiconductor wafer during dicing and the handleability during work can be improved.
当該製造方法では、熱硬化前の上記アンダーフィル材の温度23℃、湿度70%の条件下における吸水率は、1重量%以下であることが好ましい。アンダーフィル材がこのような吸水率を有することにより、アンダーフィル材への水分の吸収が抑制され、半導体素子の実装時のボイドの発生をより効率的に抑制することができる。 In the manufacturing method, the water absorption rate under the conditions of the temperature of 23 ° C. and the humidity of 70% of the underfill material before thermosetting is preferably 1% by weight or less. When the underfill material has such a water absorption rate, absorption of moisture into the underfill material is suppressed, and generation of voids during mounting of the semiconductor element can be more efficiently suppressed.
本発明は、被着体と、該被着体と電気的に接続された半導体素子と、該被着体と該半導体素子との間の空間を充填するアンダーフィル材を備える半導体装置の製造方法であって、基材と該基材上に積層されたアンダーフィル材とを備える封止シートを準備する工程と、半導体ウェハの接続部材が形成された面に上記封止シートを貼り合わせる工程と、上記半導体ウェハをダイシングして上記アンダーフィル材付きの半導体素子を形成する工程と、上記アンダーフィル材付きの半導体素子を100〜200℃で1秒以上保持する工程と、上記被着体と上記半導体素子の間の空間をアンダーフィル材で充填しつつ上記接続部材を介して上記半導体素子と上記被着体とを電気的に接続する工程とを含む。以下、本発明の一実施形態について説明する。 The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device comprising an adherend, a semiconductor element electrically connected to the adherend, and an underfill material that fills a space between the adherend and the semiconductor element. A step of preparing a sealing sheet comprising a base material and an underfill material laminated on the base material, and a step of bonding the sealing sheet to the surface on which the connecting member of the semiconductor wafer is formed. , A step of dicing the semiconductor wafer to form a semiconductor element with the underfill material, a step of holding the semiconductor element with the underfill material at 100 to 200 ° C. for 1 second or more, the adherend and the above A step of electrically connecting the semiconductor element and the adherend via the connecting member while filling a space between the semiconductor elements with an underfill material. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
[封止シート準備工程]
封止シート準備工程では、基材と該基材上に積層されたアンダーフィル材とを備える封止シートを準備する。
[Encapsulation sheet preparation process]
In the sealing sheet preparation step, a sealing sheet including a base material and an underfill material laminated on the base material is prepared.
(封止シート)
図1に示すように、封止シート10は、基材1と、基材1上に積層されたアンダーフィル材2を備える。なお、アンダーフィル材2は基材1の全面に積層されていなくてもよく、半導体ウェハとの貼り合わせに十分なサイズで設けられていればよい。
(Sealing sheet)
As shown in FIG. 1, the
(基材)
前記基材1は封止シート10の強度母体となるものである。基材1の形成材料としては、例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、ランダム共重合ポリプロピレン、ブロック共重合ポリプロピレン、ホモポリプロレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル(ランダム、交互)共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−ヘキセン共重合体、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、全芳香族ポリアミド、ポリフェニルスルフィド、アラミド(紙)、ガラス、ガラスクロス、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、セルロース系樹脂、シリコーン樹脂、金属(箔)、グラシン紙等の紙等が挙げられる。
(Base material)
The
また基材1の材料としては、上記で列挙した樹脂の架橋体等のポリマーが挙げられる。前記プラスチックフィルムは、無延伸で用いてもよく、必要に応じて一軸又は二軸の延伸処理を施したものを用いてもよい。延伸処理等により熱収縮性を付与した封止シートによれば、ダイシング後にその基材1を熱収縮させることにより基材1とアンダーフィル材2との接着面積を低下させて、半導体チップの回収の容易化を図ることができる。
Examples of the material of the
基材1の表面は、隣接する層との密着性、保持性等を高めるため、慣用の表面処理、例えば、クロム酸処理、オゾン暴露、火炎暴露、高圧電撃暴露、イオン化放射線処理等の化学的又は物理的処理、下塗剤(例えば、後述する粘着物質)によるコーティング処理を施すことができる。
The surface of the
前記基材1は、同種又は異種のものを適宜に選択して使用することができ、必要に応じて数種をブレンドしたものを用いることができる。また、基材1には、帯電防止能を付与するため、前記の基材1上に金属、合金、これらの酸化物等からなる厚さが30〜500Å程度の導電性物質の蒸着層を設けることができる。基材1は単層あるいは2種以上の複層でもよい。
The
基材1の厚さは、特に制限されず適宜に決定できるが、一般的には5〜200μm程度である。
The thickness of the
(アンダーフィル材)
本実施形態におけるアンダーフィル材2は、表面実装された半導体素子と被着体との間の空間を充填する封止用フィルムとして用いることができる。アンダーフィル材の構成材料としては、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを併用したものが挙げられる。又、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂単独でも使用可能である。
(Underfill material)
The underfill material 2 in the present embodiment can be used as a sealing film that fills a space between a surface-mounted semiconductor element and an adherend. As a constituent material of the underfill material, a combination of a thermoplastic resin and a thermosetting resin can be used. A thermoplastic resin or a thermosetting resin alone can also be used.
前記熱可塑性樹脂としては、天然ゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリブタジエン樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、6−ナイロンや6,6−ナイロン等のポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、PETやPBT等の飽和ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、又はフッ素樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。これらの熱可塑性樹脂のうち、イオン性不純物が少なく耐熱性が高く、半導体素子の信頼性を確保できるアクリル樹脂が特に好ましい。 Examples of the thermoplastic resin include natural rubber, butyl rubber, isoprene rubber, chloroprene rubber, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene-acrylic acid ester copolymer, polybutadiene resin, polycarbonate resin, heat Examples thereof include plastic polyimide resins, polyamide resins such as 6-nylon and 6,6-nylon, phenoxy resins, acrylic resins, saturated polyester resins such as PET and PBT, polyamideimide resins, and fluorine resins. These thermoplastic resins can be used alone or in combination of two or more. Of these thermoplastic resins, an acrylic resin that has few ionic impurities and high heat resistance and can ensure the reliability of the semiconductor element is particularly preferable.
前記アクリル樹脂としては、特に限定されるものではなく、炭素数30以下、特に炭素数4〜18の直鎖若しくは分岐のアルキル基を有するアクリル酸又はメタクリル酸のエステルの1種又は2種以上を成分とする重合体等が挙げられる。前記アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、イソブチル基、アミル基、イソアミル基、へキシル基、へプチル基、シクロヘキシル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、イソノニル基、デシル基、イソデシル基、ウンデシル基、ラウリル基、トリデシル基、テトラデシル基、ステアリル基、オクタデシル基、又はドデシル基等が挙げられる。 The acrylic resin is not particularly limited, and includes one or two or more esters of acrylic acid or methacrylic acid having a linear or branched alkyl group having 30 or less carbon atoms, particularly 4 to 18 carbon atoms. Examples include polymers as components. Examples of the alkyl group include a methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, t-butyl group, isobutyl group, amyl group, isoamyl group, hexyl group, heptyl group, cyclohexyl group, 2 -Ethylhexyl group, octyl group, isooctyl group, nonyl group, isononyl group, decyl group, isodecyl group, undecyl group, lauryl group, tridecyl group, tetradecyl group, stearyl group, octadecyl group, dodecyl group and the like.
また、前記重合体を形成する他のモノマーとしては、特に限定されるものではなく、例えばアクリル酸、メタクリル酸、カルボキシエチルアクリレート、カルボキシペンチルアクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸若しくはクロトン酸等の様なカルボキシル基含有モノマー、無水マレイン酸若しくは無水イタコン酸等の様な酸無水物モノマー、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸6−ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸8−ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸10−ヒドロキシデシル、(メタ)アクリル酸12−ヒドロキシラウリル若しくは(4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル)−メチルアクリレート等の様なヒドロキシル基含有モノマー、スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アクリルアミドプロパンスルホン酸、スルホプロピル(メタ)アクリレート若しくは(メタ)アクリロイルオキシナフタレンスルホン酸等の様なスルホン酸基含有モノマー、又は2−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェート等の様な燐酸基含有モノマーが挙げられる。 In addition, the other monomer forming the polymer is not particularly limited, and examples thereof include acrylic acid, methacrylic acid, carboxyethyl acrylate, carboxypentyl acrylate, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, and crotonic acid. Carboxyl group-containing monomers such as acid anhydride monomers such as maleic anhydride or itaconic anhydride, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4- (meth) acrylic acid 4- Hydroxybutyl, 6-hydroxyhexyl (meth) acrylate, 8-hydroxyoctyl (meth) acrylate, 10-hydroxydecyl (meth) acrylate, 12-hydroxylauryl (meth) acrylate or (4-hydroxymethylcyclohexyl) -Methyla Hydroxyl group-containing monomers such as relate, styrene sulfonic acid, allyl sulfonic acid, 2- (meth) acrylamide-2-methylpropane sulfonic acid, (meth) acrylamide propane sulfonic acid, sulfopropyl (meth) acrylate or (meth) Examples thereof include sulfonic acid group-containing monomers such as acryloyloxynaphthalene sulfonic acid, and phosphoric acid group-containing monomers such as 2-hydroxyethylacryloyl phosphate.
前記熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、又は熱硬化性ポリイミド樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で又は2種以上を併用して用いることができる。特に、半導体素子を腐食させるイオン性不純物等の含有が少ないエポキシ樹脂が好ましい。また、エポキシ樹脂の硬化剤としてはフェノール樹脂が好ましい。 Examples of the thermosetting resin include phenol resin, amino resin, unsaturated polyester resin, epoxy resin, polyurethane resin, silicone resin, and thermosetting polyimide resin. These resins can be used alone or in combination of two or more. In particular, an epoxy resin containing a small amount of ionic impurities or the like that corrode semiconductor elements is preferable. Moreover, as a hardening | curing agent of an epoxy resin, a phenol resin is preferable.
前記エポキシ樹脂は、接着剤組成物として一般に用いられるものであれば特に限定は無く、例えばビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールS型、臭素化ビスフェノールA型、水添ビスフェノールA型、ビスフェノールAF型、ビフェニル型、ナフタレン型、フルオンレン型、フェノールノボラック型、オルソクレゾールノボラック型、トリスヒドロキシフェニルメタン型、テトラフェニロールエタン型等の二官能エポキシ樹脂や多官能エポキシ樹脂、又はヒダントイン型、トリスグリシジルイソシアヌレート型若しくはグリシジルアミン型等のエポキシ樹脂が用いられる。これらは単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。これらのエポキシ樹脂のうちノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン型樹脂又はテトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂が特に好ましい。これらのエポキシ樹脂は、硬化剤としてのフェノール樹脂との反応性に富み、耐熱性等に優れるからである。 The epoxy resin is not particularly limited as long as it is generally used as an adhesive composition, for example, bisphenol A type, bisphenol F type, bisphenol S type, brominated bisphenol A type, hydrogenated bisphenol A type, bisphenol AF type. Biphenyl type, naphthalene type, fluorene type, phenol novolac type, orthocresol novolak type, trishydroxyphenylmethane type, tetraphenylolethane type, etc., bifunctional epoxy resin or polyfunctional epoxy resin, or hydantoin type, trisglycidyl isocyanurate Type or glycidylamine type epoxy resin is used. These can be used alone or in combination of two or more. Of these epoxy resins, novolac type epoxy resins, biphenyl type epoxy resins, trishydroxyphenylmethane type resins or tetraphenylolethane type epoxy resins are particularly preferred. This is because these epoxy resins are rich in reactivity with a phenol resin as a curing agent and are excellent in heat resistance and the like.
さらに、前記フェノール樹脂は、前記エポキシ樹脂の硬化剤として作用するものであり、例えば、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、クレゾールノボラック樹脂、tert−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン等が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。これらのフェノール樹脂のうちフェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂が特に好ましい。半導体装置の接続信頼性を向上させることができるからである。 Further, the phenol resin acts as a curing agent for the epoxy resin, for example, a novolac type phenol resin such as a phenol novolac resin, a phenol aralkyl resin, a cresol novolac resin, a tert-butylphenol novolac resin, a nonylphenol novolac resin, Examples include resol-type phenolic resins and polyoxystyrenes such as polyparaoxystyrene. These can be used alone or in combination of two or more. Of these phenol resins, phenol novolac resins and phenol aralkyl resins are particularly preferred. This is because the connection reliability of the semiconductor device can be improved.
前記エポキシ樹脂とフェノール樹脂の配合割合は、例えば、前記エポキシ樹脂成分中のエポキシ基1当量当たりフェノール樹脂中の水酸基が0.5〜2.0当量になるように配合することが好適である。より好適なのは、0.8〜1.2当量である。すなわち、両者の配合割合が前記範囲を外れると、十分な硬化反応が進まず、エポキシ樹脂硬化物の特性が劣化し易くなるからである。 The mixing ratio of the epoxy resin and the phenol resin is preferably such that, for example, the hydroxyl group in the phenol resin is 0.5 to 2.0 equivalents per equivalent of epoxy group in the epoxy resin component. More preferred is 0.8 to 1.2 equivalents. That is, if the blending ratio of both is out of the above range, sufficient curing reaction does not proceed and the properties of the cured epoxy resin are likely to deteriorate.
なお、本発明においては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びアクリル樹脂を用いたアンダーフィル材が特に好ましい。これらの樹脂は、イオン性不純物が少なく耐熱性が高いので、半導体素子の信頼性を確保できる。この場合の配合比は、アクリル樹脂成分100重量部に対して、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の混合量が10〜200重量部である。 In the present invention, an underfill material using an epoxy resin, a phenol resin and an acrylic resin is particularly preferable. Since these resins have few ionic impurities and high heat resistance, the reliability of the semiconductor element can be ensured. In this case, the mixing ratio of the epoxy resin and the phenol resin is 10 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the acrylic resin component.
エポキシ樹脂とフェノール樹脂の熱硬化促進触媒としては、特に制限されず、公知の熱硬化促進触媒の中から適宜選択して用いることができる。熱硬化促進触媒は単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。熱硬化促進触媒としては、例えば、アミン系硬化促進剤、リン系硬化促進剤、イミダゾール系硬化促進剤、ホウ素系硬化促進剤、リン−ホウ素系硬化促進剤などを用いることができる。 The thermosetting acceleration catalyst for epoxy resin and phenol resin is not particularly limited, and can be appropriately selected from known thermosetting acceleration catalysts. A thermosetting acceleration | stimulation catalyst can be used individually or in combination of 2 or more types. As the thermosetting acceleration catalyst, for example, an amine curing accelerator, a phosphorus curing accelerator, an imidazole curing accelerator, a boron curing accelerator, a phosphorus-boron curing accelerator, or the like can be used.
アンダーフィル材2には、半田バンプの表面の酸化膜を除去して半導体素子の実装を容易にするために、フラックスを添加してもよい。フラックスとしては特に限定されず、従来公知のフラックス作用を有する化合物を用いることができ、例えば、ジフェノール酸、アジピン酸、アセチルサリチル酸、安息香酸、ベンジル酸、アゼライン酸、ベンジル安息香酸、マロン酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸、サリチル酸、o−メトキシ安息香酸、m−ヒドロキシ安息香酸、コハク酸、2,6−ジメトキシメチルパラクレゾール、安息香酸ヒドラジド、カルボヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、サリチル酸ヒドラジド、イミノジ酢酸ジヒドラジド、イタコン酸ジヒドラジド、クエン酸トリヒドラジド、チオカルボヒドラジド、ベンゾフェノンヒドラゾン、4,4’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド及びアジピン酸ジヒドラジド等が挙げられる。フラックスの添加量は上記フラックス作用が発揮される程度であればよく、通常、アンダーフィル材に含まれる樹脂成分100重量部に対して0.1〜20重量部程度である。 A flux may be added to the underfill material 2 in order to remove the oxide film on the surface of the solder bump and facilitate mounting of the semiconductor element. The flux is not particularly limited, and a conventionally known compound having a flux action can be used.For example, diphenolic acid, adipic acid, acetylsalicylic acid, benzoic acid, benzylic acid, azelaic acid, benzylbenzoic acid, malonic acid, 2,2-bis (hydroxymethyl) propionic acid, salicylic acid, o-methoxybenzoic acid, m-hydroxybenzoic acid, succinic acid, 2,6-dimethoxymethylparacresol, benzoic hydrazide, carbohydrazide, malonic dihydrazide, succinic acid Acid dihydrazide, glutaric acid dihydrazide, salicylic acid hydrazide, iminodiacetic acid dihydrazide, itaconic acid dihydrazide, citric acid trihydrazide, thiocarbohydrazide, benzophenone hydrazone, 4,4'-oxybisbenzenesulfonylhydrazide and Adipic acid dihydrazide, and the like. The addition amount of the flux is only required to exhibit the above flux effect, and is usually about 0.1 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin component contained in the underfill material.
本実施形態では、アンダーフィル材2は、必要に応じて着色しても良い。アンダーフィル材2において、着色により呈している色としては特に制限されないが、例えば、黒色、青色、赤色、緑色などが好ましい。着色に際しては、顔料、染料などの公知の着色剤の中から適宜選択して用いることができる。 In the present embodiment, the underfill material 2 may be colored as necessary. In the underfill material 2, the color exhibited by coloring is not particularly limited. For example, black, blue, red, green, and the like are preferable. In coloring, it can be appropriately selected from known colorants such as pigments and dyes.
本実施形態のアンダーフィル材2を予めある程度架橋をさせておく場合には、作製に際し、重合体の分子鎖末端の官能基等と反応する多官能性化合物を架橋剤として添加させておくのがよい。これにより、高温下での接着特性を向上させ、耐熱性の改善を図ることができる。 When the underfill material 2 of the present embodiment is previously crosslinked to some extent, a polyfunctional compound that reacts with a functional group at the molecular chain end of the polymer is added as a crosslinking agent during the production. Good. Thereby, the adhesive property under high temperature can be improved and heat resistance can be improved.
前記架橋剤としては、特に、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、多価アルコールとジイソシアネートの付加物等のポリイソシアネート化合物がより好ましい。架橋剤の添加量としては、前記の重合体100重量部に対し、通常0.05〜7重量部とするのが好ましい。架橋剤の量が7重量部より多いと、接着力が低下するので好ましくない。その一方、0.05重量部より少ないと、凝集力が不足するので好ましくない。また、この様なポリイソシアネート化合物と共に、必要に応じて、エポキシ樹脂等の他の多官能性化合物を一緒に含ませるようにしてもよい。 As the crosslinking agent, polyisocyanate compounds such as tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, an adduct of polyhydric alcohol and diisocyanate are more preferable. The addition amount of the crosslinking agent is usually preferably 0.05 to 7 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer. When the amount of the cross-linking agent is more than 7 parts by weight, the adhesive force is lowered, which is not preferable. On the other hand, if it is less than 0.05 parts by weight, the cohesive force is insufficient, which is not preferable. Moreover, you may make it include other polyfunctional compounds, such as an epoxy resin, together with such a polyisocyanate compound as needed.
また、アンダーフィル材2には、無機充填剤を適宜配合することができる。無機充填剤の配合は、導電性の付与や熱伝導性の向上、貯蔵弾性率の調節等を可能にする。 The underfill material 2 can be appropriately mixed with an inorganic filler. The blending of the inorganic filler makes it possible to impart conductivity, improve thermal conductivity, adjust the storage elastic modulus, and the like.
前記無機充填剤としては、例えば、シリカ、クレー、石膏、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化アルミナ、酸化ベリリウム、炭化珪素、窒化珪素等のセラミック類、アルミニウム、銅、銀、金、ニッケル、クロム、鉛、錫、亜鉛、パラジウム、半田等の金属、又は合金類、その他カーボン等からなる種々の無機粉末が挙げられる。これらは、単独で又は2種以上を併用して用いることができる。なかでも、シリカ、特に溶融シリカが好適に用いられる。 Examples of the inorganic filler include silica, clay, gypsum, calcium carbonate, barium sulfate, alumina, beryllium oxide, silicon carbide, silicon nitride, and other ceramics, aluminum, copper, silver, gold, nickel, chromium, lead. And various inorganic powders made of metals such as tin, zinc, palladium, solder, or alloys, and other carbons. These can be used alone or in combination of two or more. Among these, silica, particularly fused silica is preferably used.
無機充填剤の平均粒径は特に限定されないものの、0.005〜10μmの範囲内であることが好ましく、0.01〜5μmの範囲内であることがより好ましく、さらに好ましくは0.1〜2.0μmである。無機充填剤の平均粒径が0.005μm未満であると、アンダーフィル材の可とう性が低下する原因となる。その一方、前記平均粒径が10μmを超えると、アンダーフィル材が封止するギャップに対して粒径が大きく封止性が低下する要因となる。なお、本発明においては、平均粒径が相互に異なる無機充填剤同士を組み合わせて使用してもよい。また、平均粒径は、光度式の粒度分布計(HORIBA製、装置名;LA−910)により求めた値である。 Although the average particle diameter of the inorganic filler is not particularly limited, it is preferably in the range of 0.005 to 10 μm, more preferably in the range of 0.01 to 5 μm, and still more preferably 0.1 to 2. 0.0 μm. When the average particle size of the inorganic filler is less than 0.005 μm, the flexibility of the underfill material is reduced. On the other hand, when the average particle size exceeds 10 μm, the particle size is large with respect to the gap sealed by the underfill material, which causes a decrease in sealing performance. In the present invention, inorganic fillers having different average particle sizes may be used in combination. The average particle size is a value determined by a photometric particle size distribution meter (manufactured by HORIBA, apparatus name: LA-910).
前記無機充填剤の配合量は、有機樹脂成分100重量部に対し10〜400重量部であることが好ましく、50〜250重量部がより好ましい。無機充填剤の配合量が10重量部未満であると、貯蔵弾性率が低下しパッケージの応力信頼性が大きく損なわれる場合がある。一方、400重量部を超えると、アンダーフィル材2の流動性が低下し基板や半導体素子の凹凸に十分に埋まり込まずにボイドやクラックの原因となる場合がある。 The blending amount of the inorganic filler is preferably 10 to 400 parts by weight, more preferably 50 to 250 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the organic resin component. If the blending amount of the inorganic filler is less than 10 parts by weight, the storage elastic modulus may be lowered and the stress reliability of the package may be greatly impaired. On the other hand, if it exceeds 400 parts by weight, the fluidity of the underfill material 2 may be reduced, and may not be sufficiently embedded in the irregularities of the substrate or semiconductor element, causing voids or cracks.
なお、アンダーフィル材2には、前記無機充填剤以外に、必要に応じて他の添加剤を適宜に配合することができる。他の添加剤としては、例えば難燃剤、シランカップリング剤又はイオントラップ剤等が挙げられる。前記難燃剤としては、例えば、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、臭素化エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは、単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。前記シランカップリング剤としては、例えば、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。これらの化合物は、単独で又は2種以上を併用して用いることができる。前記イオントラップ剤としては、例えばハイドロタルサイト類、水酸化ビスマス等が挙げられる。これらは、単独で又は2種以上を併用して用いることができる。 In addition to the said inorganic filler, other additives can be suitably mix | blended with the underfill material 2 as needed. Examples of other additives include flame retardants, silane coupling agents, ion trapping agents, and the like. Examples of the flame retardant include antimony trioxide, antimony pentoxide, brominated epoxy resin, and the like. These can be used alone or in combination of two or more. Examples of the silane coupling agent include β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, and the like. These compounds can be used alone or in combination of two or more. Examples of the ion trapping agent include hydrotalcites and bismuth hydroxide. These can be used alone or in combination of two or more.
本実施形態において、熱硬化前の上記アンダーフィル材2の100〜200℃における最低溶融粘度は、100Pa・s以上20000Pa・s以下であることが好ましく、1000Pa・s以上10000Pa・s以下であることがより好ましい。最低溶融粘度を上記範囲とすることにより、接続部材4(図2(a)参照)のアンダーフィル材2への進入を容易にすることができる。また、半導体素子5の電気的接続の際のボイドの発生、及び半導体素子5と被着体6との間の空間からのアンダーフィル材2のはみ出しを防止することができる(図2(d)参照)。
In this embodiment, the minimum melt viscosity at 100 to 200 ° C. of the underfill material 2 before thermosetting is preferably 100 Pa · s or more and 20000 Pa · s or less, and is 1000 Pa · s or more and 10,000 Pa · s or less. Is more preferable. By setting the minimum melt viscosity within the above range, the connection member 4 (see FIG. 2A) can easily enter the underfill material 2. In addition, generation of voids during electrical connection of the semiconductor element 5 and protrusion of the underfill material 2 from the space between the semiconductor element 5 and the
また、熱硬化前の上記アンダーフィル材2の23℃における粘度は、0.01MPa・s以上100MPa・s以下であることが好ましく、0.1MPa・s以上10MPa・s以下であることがより好ましい。熱硬化前のアンダーフィル材が上記範囲の粘度を有することで、ダイシングの際の半導体ウェハ3(図2(b)参照)の保持性や作業の際の取り扱い性を向上させることができる。 Further, the viscosity at 23 ° C. of the underfill material 2 before thermosetting is preferably 0.01 MPa · s or more and 100 MPa · s or less, and more preferably 0.1 MPa · s or more and 10 MPa · s or less. . Since the underfill material before thermosetting has a viscosity in the above range, the holding property of the semiconductor wafer 3 (see FIG. 2B) during dicing and the handleability during work can be improved.
さらに、熱硬化前の上記アンダーフィル材2の温度23℃、湿度70%の条件下における吸水率は、1重量%以下であることが好ましく、0.5重量%以下であることがより好ましい。アンダーフィル材2が上記のような吸水率を有することにより、アンダーフィル材2への水分の吸収が抑制され、半導体素子5の実装時のボイドの発生をより効率的に抑制することができる。なお、上記吸水率の下限は小さいほど好ましく、実質的に0重量%が好ましく、0重量%であることがより好ましい。 Further, the water absorption rate of the underfill material 2 before thermosetting under the conditions of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 70% is preferably 1% by weight or less, and more preferably 0.5% by weight or less. When the underfill material 2 has a water absorption rate as described above, absorption of moisture into the underfill material 2 is suppressed, and generation of voids when the semiconductor element 5 is mounted can be more efficiently suppressed. The lower limit of the water absorption rate is preferably as small as possible, substantially 0% by weight is preferable, and 0% by weight is more preferable.
アンダーフィル材2の厚さ(複層の場合は総厚)は特に限定されないものの、アンダーフィル材2の強度や半導体素子5と被着体6との間の空間の充填性を考慮すると10μm以上100μm以下程度であってもよい。なお、アンダーフィル材2の厚さは、半導体素子5と被着体6との間のギャップや接続部材の高さを考慮して適宜設定すればよい。
Although the thickness of the underfill material 2 (total thickness in the case of multiple layers) is not particularly limited, considering the strength of the underfill material 2 and the filling property of the space between the semiconductor element 5 and the
封止シート10のアンダーフィル材2は、セパレータにより保護されていることが好ましい(図示せず)。セパレータは、実用に供するまでアンダーフィル材2を保護する保護材としての機能を有している。セパレータは封止シートのアンダーフィル材2上に半導体ウェハ3を貼着する際に剥がされる。セパレータとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン、ポリプロピレンや、フッ素系剥離剤、長鎖アルキルアクリレート系剥離剤等の剥離剤により表面コートされたプラスチックフィルムや紙等も使用可能である。
The underfill material 2 of the sealing
(封止シートの製造方法)
本実施形態に係る封止シートの製造方法は、基材1上にアンダーフィル材2を形成する工程を有する。
(Method for producing sealing sheet)
The method for manufacturing a sealing sheet according to the present embodiment includes a step of forming the underfill material 2 on the
前記基材1の製膜方法としては、例えばカレンダー製膜法、有機溶媒中でのキャスティング法、密閉系でのインフレーション押出法、Tダイ押出法、共押出し法、ドライラミネート法等が例示できる。基材1の材料は上記で示した材料を用いればよい。
Examples of the method for forming the
前記基材を離型フィルムとして用いる場合、その作製方法は特に限定されず、例えば、上記基材におけるアンダーフィル材との貼り合わせ面に、シリコーン層等の離型コート層を形成して離型フィルムとすることができる。 When the substrate is used as a release film, the production method is not particularly limited. For example, a release coating layer such as a silicone layer is formed on the bonding surface of the substrate with the underfill material to release the substrate. It can be a film.
前記アンダーフィル材3を形成する工程としては、例えば、基材1としての離型フィルム上にアンダーフィル材の構成材料である接着剤組成物溶液を塗工して塗布層を形成する工程を行い、その後、前記塗布層を乾燥させる工程を行う方法が挙げられる。
As the step of forming the
前記接着剤組成物溶液の塗工方法としては特に限定されず、例えば、コンマコート法、ファウンテン法、グラビア法などを用いて塗工する方法が挙げられる。塗工厚みとしては、塗布層を乾燥して最終的に得られるアンダーフィル材の厚さが上記に示した範囲内となる様に適宜設定すればよい。さらに、接着剤組成物溶液の粘度としては特に限定されず、25℃において400〜2500mPa・sが好ましく、800〜2000mPa・sがより好ましい。 The method for applying the adhesive composition solution is not particularly limited, and examples thereof include a method using a comma coating method, a fountain method, a gravure method, and the like. The coating thickness may be appropriately set so that the thickness of the underfill material finally obtained by drying the coating layer is within the range shown above. Furthermore, it does not specifically limit as a viscosity of an adhesive composition solution, 400-2500 mPa * s is preferable in 25 degreeC, 800-2000 mPa * s is more preferable.
前記塗布層の乾燥は、一般的な加熱炉等へ投入することで行えばよく、その際、塗布層に乾燥風を吹き付けてもよい。 What is necessary is just to perform drying of the said coating layer by throwing into a common heating furnace etc. In that case, you may spray a drying wind on a coating layer.
乾燥時間は接着剤組成物溶液の塗工厚みに応じて適宜設定され、通常は1〜5min、好ましくは2〜4minの範囲内である。乾燥時間が1min未満であると、残存する溶媒量が多く、これにより、後工程にてアウトガスやボイドの問題が発生する場合がある。その一方、5minを超えると、硬化反応が進行しすぎる結果、流動性や半導体ウェハのバンプの埋まり込み性が低下する場合がある。 The drying time is appropriately set according to the coating thickness of the adhesive composition solution, and is usually in the range of 1 to 5 minutes, preferably 2 to 4 minutes. If the drying time is less than 1 min, the amount of the remaining solvent is large, which may cause problems of outgas and voids in the subsequent process. On the other hand, if it exceeds 5 minutes, the curing reaction proceeds too much, and the fluidity and embedding property of the bumps of the semiconductor wafer may be reduced.
乾燥温度は特に限定されず、通常は70〜160℃の範囲内で設定される。但し、本発明においては、乾燥時間の経過と共に、乾燥温度を段階的に上昇させて行うことが好ましい。具体的には、例えば乾燥初期(乾燥直後から1min以下)では70℃〜100℃の範囲内で設定され、乾燥後期(1minを超えて5min以下)では100〜160℃の範囲内で設定される。これにより、塗工直後に乾燥温度を急激に上昇させた場合に生じる塗布層表面のピンホールの発生を防止することができる。 A drying temperature is not specifically limited, Usually, it sets within the range of 70-160 degreeC. However, in the present invention, it is preferable that the drying temperature is increased stepwise as the drying time elapses. Specifically, for example, it is set within a range of 70 ° C. to 100 ° C. in the initial stage of drying (1 min or less immediately after drying), and is set within a range of 100 to 160 ° C. in the late stage of drying (over 1 min and 5 min or less). . Thereby, generation | occurrence | production of the pinhole on the surface of an application layer which arises when a drying temperature is raised rapidly immediately after coating can be prevented.
さらに上記離型フィルムをアンダーフィル材のもう一方の面に貼り合わせ、これを封止シートの保護フィルムとして使用し、半導体ウェハ等との貼り合わせの際に剥離してもよい。これにより、アンダーフィル材を有する本実施形態に係る封止シートを製造することができる。 Furthermore, the release film may be bonded to the other surface of the underfill material, and this may be used as a protective film for a sealing sheet, and peeled off when bonded to a semiconductor wafer or the like. Thereby, the sealing sheet which concerns on this embodiment which has an underfill material can be manufactured.
[貼り合わせ工程]
貼り合わせ工程では、半導体ウェハの接続部材が形成された面と上記封止シートとを貼り合わせる(図2(a)参照)。
[Lamination process]
In the bonding step, the surface of the semiconductor wafer on which the connection member is formed is bonded to the sealing sheet (see FIG. 2A).
(半導体ウェハ)
半導体ウェハ3としては、一方の面3aに複数の接続部材4が形成されていてもよく(図2(a)参照)、半導体ウェハ3の両面3a、3bに接続部材が形成されていてもよい(図示せず)。バンプや導電材等の接続部材の材質としては、特に限定されず、例えば、錫−鉛系金属材、錫−銀系金属材、錫−銀−銅系金属材、錫−亜鉛系金属材、錫−亜鉛−ビスマス系金属材等の半田類(合金)や、金系金属材、銅系金属材などが挙げられる。接続部材の高さも用途に応じて定められ、一般的には15〜100μm程度である。もちろん、半導体ウェハ3における個々の接続部材の高さは同一でも異なっていてもよい。
(Semiconductor wafer)
As the
半導体ウェハの両面に接続部材が形成されている場合、接続部材同士は電気的に接続されていてもよく、接続されていなくてもよい。接続部材同士の電気的接続には、TSV形式と呼ばれるビアを介しての接続等が挙げられる。 When connection members are formed on both surfaces of the semiconductor wafer, the connection members may or may not be electrically connected to each other. Examples of the electrical connection between the connection members include a connection through a via called a TSV format.
本実施形態に係る半導体装置の製造方法において、アンダーフィル材の厚さとしては、半導体ウェハ表面に形成された接続部材の高さX(μm)と前記アンダーフィル材の厚さY(μm)とが、下記の関係を満たすことが好ましい。
0.5≦Y/X≦2
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, the thickness of the underfill material includes a height X (μm) of the connecting member formed on the surface of the semiconductor wafer and a thickness Y (μm) of the underfill material. However, it is preferable to satisfy | fill the following relationship.
0.5 ≦ Y / X ≦ 2
前記接続部材の高さX(μm)と前記硬化フィルムの厚さY(μm)とが上記関係を満たすことにより、半導体素子と被着体との間の空間を十分に充填することができると共に、当該空間からのアンダーフィル材の過剰のはみ出しを防止することができ、アンダーフィル材による半導体素子の汚染等を防止することができる。なお、各接続部材の高さが異なる場合は、最も高い接続部材の高さを基準とする。 When the height X (μm) of the connecting member and the thickness Y (μm) of the cured film satisfy the above relationship, the space between the semiconductor element and the adherend can be sufficiently filled. Further, excessive protrusion of the underfill material from the space can be prevented, and contamination of the semiconductor element by the underfill material can be prevented. In addition, when the height of each connection member differs, the height of the highest connection member is used as a reference.
(貼り合わせ)
図2(a)に示すように、まず、封止シート10のアンダーフィル材2上に任意に設けられたセパレータを適宜に剥離し、前記半導体ウェハ3の接続部材4が形成された面(接続部材形成面)3aとアンダーフィル材2とを対向させ、前記アンダーフィル材2と前記半導体ウェハ3とを貼り合わせる(マウント工程)。
(Lamination)
As shown in FIG. 2A, first, a separator arbitrarily provided on the underfill material 2 of the sealing
貼り合わせの方法は特に限定されないが、圧着による方法が好ましい。圧着は通常、圧着ロール等の公知の押圧手段により、好ましくは0.1〜1MPa、より好ましくは0.3〜0.7MPaの圧力を負荷して押圧しながら行われる。この際、40〜100℃程度に加熱しながら圧着させてもよい。また、密着性を高めるために、減圧下(1〜1000Pa)で圧着することも好ましい。 The method of bonding is not particularly limited, but a method by pressure bonding is preferable. The crimping is usually performed by a known pressing means such as a crimping roll while applying a pressure of 0.1 to 1 MPa, more preferably 0.3 to 0.7 MPa. Under the present circumstances, you may make it press-fit, heating at about 40-100 degreeC. Moreover, in order to improve adhesiveness, it is also preferable to press-fit under reduced pressure (1-1000 Pa).
[ダイシング工程」
ダイシング工程では、図2(b)に示すように半導体ウェハをダイシングしてアンダーフィル材付きの半導体素子を形成する。ダイシング工程を経ることで、半導体ウェハ3を所定のサイズに切断して個片化(小片化)し、半導体チップ(半導体素子)5を製造する。ここで得られる半導体チップ5は同形状に切断されたアンダーフィル材2と一体になっている。ダイシングは、半導体ウェハ3のアンダーフィル材2を貼り合わせた面3aと反対側の面3bから常法に従い行われる。切断箇所の位置合わせは直射光もしくは間接光または赤外線(IR)を用いた画像認識により行うことができる。
[Dicing process]
In the dicing process, as shown in FIG. 2B, the semiconductor wafer is diced to form a semiconductor element with an underfill material. By passing through a dicing process, the
本工程では、例えば、封止シートまで切込みを行うフルカットと呼ばれる切断方式等を採用できる。本工程で用いるダイシング装置としては特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。また、半導体ウェハは、アンダーフィル材を有する封止シートにより優れた密着性で接着固定されているので、チップ欠けやチップ飛びを抑制できると共に、半導体ウェハの破損も抑制できる。なお、アンダーフィル材がエポキシ樹脂を含む樹脂組成物により形成されていると、ダイシングにより切断されても、その切断面においてアンダーフィル材のアンダーフィル材の糊はみ出しが生じるのを抑制又は防止することができる。その結果、切断面同士が再付着(ブロッキング)することを抑制又は防止することができ、後述のピックアップを一層良好に行うことができる。 In this step, for example, a cutting method called full cut for cutting up to the sealing sheet can be adopted. It does not specifically limit as a dicing apparatus used at this process, A conventionally well-known thing can be used. Moreover, since the semiconductor wafer is bonded and fixed with excellent adhesion by a sealing sheet having an underfill material, chip chipping and chip jump can be suppressed, and damage to the semiconductor wafer can also be suppressed. In addition, when the underfill material is formed of a resin composition containing an epoxy resin, even if the underfill material is cut by dicing, the underfill material of the underfill material is prevented or prevented from protruding on the cut surface. Can do. As a result, it is possible to suppress or prevent the cut surfaces from reattaching (blocking), and the pickup described later can be performed more satisfactorily.
なお、ダイシング工程に続いて封止シートのエキスパンドを行う場合、該エキスパンドは従来公知のエキスパンド装置を用いて行うことができる。エキスパンド装置は、ダイシングリングを介して封止シートを下方へ押し下げることが可能なドーナッツ状の外リングと、外リングよりも径が小さく封止シートを支持する内リングとを有している。このエキスパンド工程により、後述のピックアップ工程において、隣り合う半導体チップ同士が接触して破損するのを防ぐことが出来る。 In addition, when expanding a sealing sheet following a dicing process, this expansion can be performed using a conventionally well-known expanding apparatus. The expanding device includes a donut-shaped outer ring that can push down the sealing sheet through a dicing ring, and an inner ring that has a smaller diameter than the outer ring and supports the sealing sheet. By this expanding process, it is possible to prevent adjacent semiconductor chips from coming into contact with each other and being damaged in a pickup process described later.
[ピックアップ工程]
封止シートに接着固定された半導体チップ5を回収するために、図2(c)に示すように、アンダーフィル材2付きの半導体チップ5のピックアップを行って、半導体チップ5とアンダーフィル材3との積層体Aを基材1より剥離する。
[Pickup process]
In order to collect the semiconductor chip 5 adhered and fixed to the sealing sheet, as shown in FIG. 2C, the semiconductor chip 5 with the underfill material 2 is picked up, and the semiconductor chip 5 and the
ピックアップの方法としては特に限定されず、従来公知の種々の方法を採用できる。例えば、個々の半導体チップを積層フィルムの基材側からニードルによって突き上げ、突き上げられた半導体チップをピックアップ装置によってピックアップする方法等が挙げられる。なお、ピックアップされた半導体チップ5は、面3aに貼り合わされたアンダーフィル材2と一体となって積層体Aを構成している。
The pickup method is not particularly limited, and various conventionally known methods can be employed. For example, the method of pushing up each semiconductor chip from the base material side of a laminated film with a needle, and picking up the pushed-up semiconductor chip with a pickup device, etc. are mentioned. The picked-up semiconductor chip 5 constitutes a laminate A integrally with the underfill material 2 bonded to the
[保持工程]
保持工程では、アンダーフィル材2付きの半導体素子5(積層体A)を100〜200℃で1秒以上保持する。これにより、アンダーフィル材中の水分を低減ないし除去することができ、その結果、半導体素子の実装時のボイドの発生を抑制して高信頼性の半導体装置を製造することができる。
[Holding process]
In the holding step, the semiconductor element 5 (laminated body A) with the underfill material 2 is held at 100 to 200 ° C. for 1 second or longer. As a result, moisture in the underfill material can be reduced or removed. As a result, generation of voids during mounting of the semiconductor element can be suppressed, and a highly reliable semiconductor device can be manufactured.
保持温度は100〜200℃である限り特に限定されず、アンダーフィル材2中の水分量や水分の放散性を考慮して適宜選択することができる。さらに、生産効率の観点を考慮すると120〜180℃であることが好ましく、140〜160℃であることがより好ましい。 The holding temperature is not particularly limited as long as it is 100 to 200 ° C., and can be appropriately selected in consideration of the amount of moisture in the underfill material 2 and the moisture diffusibility. Furthermore, when the viewpoint of production efficiency is considered, it is preferable that it is 120-180 degreeC, and it is more preferable that it is 140-160 degreeC.
保持時間は1秒以上である限り特に限定されず、保持温度と同様、アンダーフィル材2中の水分量や水分の放散性を考慮して適宜選択することができる。生産効率の観点を考慮すると1秒〜60分であることが好ましく、1秒〜2分であることがより好ましく、1秒〜1分であることがさらに好ましい。 The holding time is not particularly limited as long as it is 1 second or longer, and can be appropriately selected in consideration of the amount of moisture in the underfill material 2 and the moisture dissipating property, similarly to the holding temperature. Considering the viewpoint of production efficiency, it is preferably 1 second to 60 minutes, more preferably 1 second to 2 minutes, and further preferably 1 second to 1 minute.
なお、本保持工程は、ピックアップ装置の設定を変更してピックアップ工程から実装工程へ移る間にピックアップ装置内で行ってもよく、別途積層体Aを加熱炉内に所定時間滞在させるようにして行ってもよい。 This holding process may be performed in the pickup apparatus while changing the setting of the pickup apparatus and moving from the pickup process to the mounting process, and is performed by separately allowing the laminate A to stay in the heating furnace for a predetermined time. May be.
[実装工程]
実装工程では、被着体と半導体素子の間の空間をアンダーフィル材で充填しつつ接続部材を介して半導体素子と被着体とを電気的に接続する(図2(d)参照)。具体的には、積層体Aの半導体チップ5を、半導体チップ5の接続部材形成面3aが被着体6と対向する形態で、被着体6に常法に従い固定させる。例えば、半導体チップ5に形成されているバンプ(接続部材)4を、被着体6の接続パッドに被着された接合用の導電材7(半田など)に接触させて押圧しながら導電材を溶融させることにより、半導体チップ5と被着体6との電気的接続を確保し、半導体チップ5を被着体6に固定させることができる。半導体チップ5の接続部材形成面3aにはアンダーフィル材2が貼り付けられているので、半導体チップ5と被着体6との電気的接続と同時に、半導体チップ5と被着体6との間の空間がアンダーフィル材2により充填されることになる。
[Mounting process]
In the mounting process, the semiconductor element and the adherend are electrically connected through the connecting member while filling the space between the adherend and the semiconductor element with the underfill material (see FIG. 2D). Specifically, the semiconductor chip 5 of the stacked body A is fixed to the
一般的に、実装工程における加熱条件としては100〜300℃であり、加圧条件としては0.5〜500Nである。また、実装工程での熱圧着処理を多段階で行ってもよい。例えば、150℃、100Nで10秒間処理した後、300℃、100〜200Nで10秒間処理するという手順を採用することができる。多段階で熱圧着処理を行うことにより、接続部材とパッド間の樹脂を効率よく除去し、より良好な金属間接合を得ることが出来る。 Generally, the heating condition in the mounting process is 100 to 300 ° C., and the pressurizing condition is 0.5 to 500 N. Moreover, you may perform the thermocompression-bonding process in a mounting process in multistep. For example, it is possible to adopt a procedure in which treatment is performed at 150 ° C. and 100 N for 10 seconds and then treatment is performed at 300 ° C. and 100 to 200 N for 10 seconds. By performing thermocompression bonding in multiple stages, the resin between the connection member and the pad can be efficiently removed, and a better metal-to-metal bond can be obtained.
被着体6としては、リードフレームや回路基板(配線回路基板など)等の各種基板、他の半導体素子を用いることができる。基板の材質としては、特に限定されるものではないが、セラミック基板や、プラスチック基板が挙げられる。プラスチック基板としては、例えば、エポキシ基板、ビスマレイミドトリアジン基板、ポリイミド基板、ガラスエポキシ基板等が挙げられる。
As the
なお、実装工程では、接続部材及び導電材の一方又は両方を溶融させて、半導体チップ5の接続部材形成面3aのバンプ4と、被着体6の表面の導電材7とを接続させているが、このバンプ4及び導電材7の溶融時の温度としては、通常、260℃程度(例えば、250℃〜300℃)となっている。本実施形態に係る封止シートは、アンダーフィル材2をエポキシ樹脂等により形成することにより、この実装工程における高温にも耐えられる耐熱性を有するものとすることができる。なお、バンプの融点の測定は、DSC(Differential Scanning Calorimeter)を用いて、バンプと同じ組成の金属10mgを5℃/minの加温過程で測定することにより行うことができる。
In the mounting process, one or both of the connection member and the conductive material are melted to connect the
[アンダーフィル材硬化工程]
半導体素子5と被着体6との電気的接続を行った後は、アンダーフィル材2を加熱により硬化させる。これにより、半導体素子5の表面を保護することができるとともに、半導体素子5と被着体6との間の接続信頼性を確保することができる。アンダーフィル材の硬化のための加熱温度としては特に限定されず、150〜250℃程度であればよい。
[Underfill material curing process]
After the electrical connection between the semiconductor element 5 and the
[封止工程]
次に、実装された半導体チップ5を備える半導体装置20全体を保護するために封止工程を行ってもよい。封止工程は、封止樹脂を用いて行われる。このときの封止条件としては特に限定されないが、通常、175℃で60秒間〜90秒間の加熱を行うことにより、封止樹脂の熱硬化が行われるが、本発明はこれに限定されず、例えば165℃〜185℃で、数分間キュアすることができる。
[Sealing process]
Next, a sealing step may be performed in order to protect the
前記封止樹脂としては、絶縁性を有する樹脂(絶縁樹脂)であれば特に制限されず、公知の封止樹脂等の封止材から適宜選択して用いることができるが、弾性を有する絶縁樹脂がより好ましい。封止樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂を含む樹脂組成物等が挙げられる。エポキシ樹脂としては、前記に例示のエポキシ樹脂等が挙げられる。また、エポキシ樹脂を含む樹脂組成物による封止樹脂としては、樹脂成分として、エポキシ樹脂以外に、エポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂(フェノール樹脂など)や、熱可塑性樹脂などが含まれていてもよい。なお、フェノール樹脂としては、エポキシ樹脂の硬化剤としても利用することができ、このようなフェノール樹脂としては、前記に例示のフェノール樹脂などが挙げられる。 The sealing resin is not particularly limited as long as it is an insulating resin (insulating resin), and can be appropriately selected from sealing materials such as known sealing resins. Is more preferable. As sealing resin, the resin composition containing an epoxy resin etc. are mentioned, for example. Examples of the epoxy resin include the epoxy resins exemplified above. Moreover, as a sealing resin by the resin composition containing an epoxy resin, in addition to an epoxy resin, a thermosetting resin other than an epoxy resin (such as a phenol resin) or a thermoplastic resin may be included as a resin component. Good. In addition, as a phenol resin, it can utilize also as a hardening | curing agent of an epoxy resin, As such a phenol resin, the phenol resin illustrated above etc. are mentioned.
[半導体装置]
次に、当該封止シートを用いて得られる半導体装置について図面を参照しつつ説明する(図2(d)参照)。本実施形態に係る半導体装置20では、半導体素子5と被着体6とが、半導体素子5上に形成されたバンプ(接続部材)4及び被着体6上に設けられた導電材7を介して電気的に接続されている。また、半導体素子5と被着体6との間には、その空間を充填するようにアンダーフィル材2が配置されている。半導体装置20は、封止シート10を用いる上記製造方法にて得られるので、半導体素子5の実装時のボイドの発生が抑制されている。従って、半導体素子5表面保護、及び半導体素子5と被着体6との間の空間の充填が十分なレベルとなり、半導体装置20として高い信頼性を発揮することができる。
[Semiconductor device]
Next, a semiconductor device obtained using the sealing sheet will be described with reference to the drawing (see FIG. 2D). In the
以下に、この発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但し、この実施例に記載されている材料や配合量等は、特に限定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、部とあるのは、重量部を意味する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail by way of example. However, the materials, blending amounts, and the like described in the examples are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. The term “parts” means parts by weight.
[実施例1]
(封止シートの作製)
アクリル酸エチル−メチルメタクリレートを主成分とするアクリル酸エステル系ポリマー(商品名「パラクロンW−197CM」根上工業株式会社製):100部に対して、エポキシ樹脂1(商品名「エピコート1004」JER株式会社製):56部、エポキシ樹脂2(商品名「エピコート828」JER株式会社製):19部、フェノール樹脂(商品名「ミレックスXLC−4L」三井化学株式会社製):75部、球状シリカ(商品名「SO−25R」株式会社アドマテックス製):167部、有機酸(商品名「オルトアニス酸」東京化成株式会社製):1.3部、イミダゾール触媒(商品名「2PHZ−PW」四国化成株式会社製):1.3部をメチルエチルケトンに溶解して、固形分濃度が23.6重量%となる接着剤組成物の溶液を調製した。
[Example 1]
(Preparation of sealing sheet)
Acrylic ester polymer based on ethyl acrylate-methyl methacrylate (trade name “Paracron W-197CM” manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.): 100 parts, epoxy resin 1 (trade name “Epicoat 1004” JER stock 56 parts, epoxy resin 2 (trade name “Epicoat 828” manufactured by JER Corporation): 19 parts, phenol resin (trade name “Millex XLC-4L” manufactured by Mitsui Chemicals): 75 parts, spherical silica ( Product name “SO-25R” manufactured by Admatechs Co., Ltd.): 167 parts, organic acid (trade name “Orthoanisic acid” manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.): 1.3 parts, imidazole catalyst (trade name “2PHZ-PW” Shikoku Chemicals) (Manufactured by Co., Ltd.): A solution of an adhesive composition in which 1.3 parts are dissolved in methyl ethyl ketone and the solid content concentration becomes 23.6% by weight. It was prepared.
この接着剤組成物の溶液を、基材としてシリコーン離型処理した厚さが50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、130℃で2分間乾燥させることにより、厚さ45μmのアンダーフィル材が基材上に形成された封止シートを作製した。 The adhesive composition solution was applied onto a release film made of a polyethylene terephthalate film having a thickness of 50 μm and subjected to silicone release treatment as a substrate, and then dried at 130 ° C. for 2 minutes to obtain a thickness of 45 μm. A sealing sheet in which an underfill material was formed on a substrate was produced.
(半導体装置の作製)
片面にバンプが形成されている片面バンプ付きシリコンウェハを用意し、この片面バンプ付きシリコンウェハのバンプが形成されている側の面に、作製した封止シートを、アンダーフィル材を貼り合わせ面として貼り合わせた。片面バンプ付きシリコンウェハとしては、以下のものを用いた。また、貼り合わせ条件は以下の通りである。アンダーフィル材の厚さY(=45μm)の接続部材の高さX(=45μm)に対する比(Y/X)は、1であった。
(Fabrication of semiconductor devices)
Prepare a silicon wafer with single-sided bumps with bumps formed on one side, and bond the prepared sealing sheet to the surface on which the bumps of the silicon wafer with single-sided bumps are formed, with an underfill material as the bonding surface Pasted together. As a silicon wafer with a single-sided bump, the following was used. The bonding conditions are as follows. The ratio (Y / X) of the thickness Y (= 45 μm) of the underfill material to the height X (= 45 μm) of the connecting member was 1.
<片面バンプ付きシリコンウェハ>
シリコンウェハの直径:8インチ
シリコンウェハの厚さ:0.2mm(200μm)
バンプの高さ:45μm
バンプのピッチ:50μm
バンプの材質:ハンダ
<Silicon wafer with single-sided bump>
Silicon wafer diameter: 8 inches Silicon wafer thickness: 0.2 mm (200 μm)
Bump height: 45μm
Bump pitch: 50 μm
Bump material: Solder
<貼り合わせ条件>
貼り付け装置:商品名「DSA840−WS」日東精機株式会社製
貼り付け速度:5mm/min
貼り付け圧力:0.25MPa
貼り付け時のステージ温度:80℃
貼り付け時の真空度:150Pa
<Bonding conditions>
Pasting device: Product name “DSA840-WS” manufactured by Nitto Seiki Co., Ltd. Pasting speed: 5 mm / min
Pasting pressure: 0.25 MPa
Stage temperature at the time of pasting: 80 ° C
Degree of vacuum when pasting: 150 Pa
上記手順に従って片面バンプ付きシリコンウェハと封止シートとを貼り合わせた後、下記条件にてダイシングを行った。ダイシングは7.3mm角のチップサイズとなる様にフルカットした。 After bonding the silicon wafer with a single-sided bump and the sealing sheet according to the above procedure, dicing was performed under the following conditions. Dicing was fully cut so as to obtain a chip size of 7.3 mm square.
<ダイシング条件>
ダイシング装置:商品名「DFD−6361」ディスコ社製
ダイシングリング:「2−8−1」(ディスコ社製)
ダイシング速度:30mm/sec
ダイシングブレード:
Z1;ディスコ社製「203O−SE 27HCDD」
Z2;ディスコ社製「203O−SE 27HCBB」
ダイシングブレード回転数:
Z1;40,000rpm
Z2;45,000rpm
カット方式:ステップカット
ウェハチップサイズ:7.3mm角
<Dicing conditions>
Dicing machine: Trade name “DFD-6361” manufactured by Disco Corporation Dicing ring: “2-8-1” (manufactured by Disco Corporation)
Dicing speed: 30mm / sec
Dicing blade:
Z1; "203O-SE 27HCDD" manufactured by DISCO
Z2: “203O-SE 27HCBB” manufactured by Disco Corporation
Dicing blade rotation speed:
Z1; 40,000 rpm
Z2; 45,000 rpm
Cut method: Step cut Wafer chip size: 7.3mm square
次に、各封止シートの基材側からニードルによる突き上げ方式で、アンダーフィル材と片面バンプ付き半導体チップとの積層体をピックアップした。ピックアップ条件は下記のとおりである。 Next, the laminated body of the underfill material and the semiconductor chip with single-sided bumps was picked up by a push-up method using a needle from the base material side of each sealing sheet. The pickup conditions are as follows.
<ピックアップ条件>
ピックアップ装置:商品名「SPA−300」株式会社新川社製
ニードル本数:9本
ニードル突き上げ量:500μm(0.5mm)
ニードル突き上げ速度:20mm/秒
ピックアップ時間:1秒
エキスパンド量:3mm
<Pickup conditions>
Pickup device: Brand name “SPA-300” manufactured by Shinkawa Co., Ltd. Number of needles: 9 Needle push-up amount: 500 μm (0.5 mm)
Needle push-up speed: 20 mm / second Pickup time: 1 second Expanding amount: 3 mm
続いて、ピックアップした積層体を下記の加熱条件下で保持した。
<加熱条件>
ピックアップ装置:商品名「FCB−3」パナソニック製
加熱条件:150℃×2秒
Subsequently, the picked-up laminate was held under the following heating conditions.
<Heating conditions>
Pickup device: Product name “FCB-3” manufactured by Panasonic Heating conditions: 150 ° C. × 2 seconds
最後に、下記の熱圧着条件により、半導体チップのバンプ形成面とBGA基板とを対向させた状態で半導体チップをBGA基板に熱圧着して半導体チップの実装を行った。これにより、半導体チップがBGA基板に実装された半導体装置を得た。なお、本工程では、熱圧着条件1に続いて熱圧着条件2により熱圧着を行う2段階の処理を行った。
Finally, under the following thermocompression bonding conditions, the semiconductor chip was mounted on the BGA substrate by thermocompression bonding with the bump forming surface of the semiconductor chip facing the BGA substrate. Thus, a semiconductor device in which the semiconductor chip was mounted on the BGA substrate was obtained. In this step, a two-step process of performing thermocompression bonding under thermocompression bonding condition 2 following
<熱圧着条件1>
ピックアップ装置:商品名「FCB−3」パナソニック製
加熱温度:150℃
荷重:98N
保持時間:10秒
<
Pickup device: Product name “FCB-3” manufactured by Panasonic Heating temperature: 150 ° C.
Load: 98N
Holding time: 10 seconds
<熱圧着条件2>
ピックアップ装置:商品名「FCB−3」パナソニック製
加熱温度:260℃
荷重:98N
保持時間:10秒
<Thermocompression condition 2>
Pickup device: Product name “FCB-3” manufactured by Panasonic Heating temperature: 260 ° C.
Load: 98N
Holding time: 10 seconds
[実施例2]
下記の加熱条件下で半導体素子とアンダーフィル材との積層体を保持したこと以外は、実施例1と同様に半導体装置を作製した。
<加熱条件>
ピックアップ装置:商品名「FCB−3」パナソニック製
加熱条件:100℃×2秒
[Example 2]
A semiconductor device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the stacked body of the semiconductor element and the underfill material was held under the following heating conditions.
<Heating conditions>
Pickup device: Product name “FCB-3” manufactured by Panasonic Heating conditions: 100 ° C. × 2 seconds
[実施例3]
下記の加熱条件下で半導体素子とアンダーフィル材との積層体を保持したこと以外は、実施例1と同様に半導体装置を作製した。
<加熱条件>
ピックアップ装置:商品名「FCB−3」パナソニック製
加熱条件:200℃×2秒
[Example 3]
A semiconductor device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the stacked body of the semiconductor element and the underfill material was held under the following heating conditions.
<Heating conditions>
Pickup device: Product name “FCB-3” manufactured by Panasonic Heating conditions: 200 ° C. × 2 seconds
[実施例4]
下記の加熱条件下で半導体素子とアンダーフィル材との積層体を保持したこと以外は、実施例1と同様に半導体装置を作製した。
<加熱条件>
ピックアップ装置:商品名「FCB−3」パナソニック製
加熱条件:150℃×1秒
[Example 4]
A semiconductor device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the stacked body of the semiconductor element and the underfill material was held under the following heating conditions.
<Heating conditions>
Pickup device: Product name “FCB-3” manufactured by Panasonic Heating conditions: 150 ° C. × 1 second
[実施例5]
下記の加熱条件下で半導体素子とアンダーフィル材との積層体を保持したこと以外は、実施例1と同様に半導体装置を作製した。
<加熱条件>
ピックアップ装置:商品名「FCB−3」パナソニック製
加熱条件:100℃×1秒
[Example 5]
A semiconductor device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the stacked body of the semiconductor element and the underfill material was held under the following heating conditions.
<Heating conditions>
Pickup device: Product name “FCB-3” manufactured by Panasonic Heating conditions: 100 ° C. × 1 second
[実施例6]
下記の加熱条件下で半導体素子とアンダーフィル材との積層体を保持したこと以外は、実施例1と同様に半導体装置を作製した。
<加熱条件>
ピックアップ装置:商品名「FCB−3」パナソニック製
加熱条件:200℃×1秒
[Example 6]
A semiconductor device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the stacked body of the semiconductor element and the underfill material was held under the following heating conditions.
<Heating conditions>
Pickup device: Product name “FCB-3” manufactured by Panasonic Heating conditions: 200 ° C. × 1 second
[比較例1]
下記の加熱条件下で半導体素子とアンダーフィル材との積層体を保持したこと以外は、実施例1と同様に半導体装置を作製した。
<加熱条件>
ピックアップ装置:商品名「FCB−3」パナソニック製
加熱条件:50℃×2秒
[Comparative Example 1]
A semiconductor device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the stacked body of the semiconductor element and the underfill material was held under the following heating conditions.
<Heating conditions>
Pickup device: Product name “FCB-3” manufactured by Panasonic Heating conditions: 50 ° C. × 2 seconds
[比較例2]
下記の加熱条件下で半導体素子とアンダーフィル材との積層体を保持したこと以外は、実施例1と同様に半導体装置を作製した。
<加熱条件>
ピックアップ装置:商品名「FCB−3」パナソニック製
加熱条件:250℃×2秒
[Comparative Example 2]
A semiconductor device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the stacked body of the semiconductor element and the underfill material was held under the following heating conditions.
<Heating conditions>
Pickup device: Product name “FCB-3” manufactured by Panasonic Heating conditions: 250 ° C. × 2 seconds
[比較例3]
半導体素子とアンダーフィル材との積層体を保持する工程を設けなかったこと以外は、実施例1と同様に半導体装置を製造した。
[Comparative Example 3]
A semiconductor device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the step of holding the laminated body of the semiconductor element and the underfill material was not provided.
(最低溶融粘度の測定)
アンダーフィル材(熱硬化前)の最低溶融粘度を測定した。最低溶融粘度の測定は、レオメーター(HAAKE社製、RS−1)を用いて、パラレルプレート法により測定した値である。より詳細には、ギャップ100μm、回転コーン直径20mm、回転速度10s−1、昇温速度10℃/分の条件にて、60℃から200℃の範囲で溶融粘度を測定し、その際に得られる100℃から200℃までの範囲での溶融粘度の最低値を最低溶融粘度とした。結果を表1に示す。
(Measurement of minimum melt viscosity)
The minimum melt viscosity of the underfill material (before thermosetting) was measured. The measurement of the minimum melt viscosity is a value measured by a parallel plate method using a rheometer (manufactured by HAAKE, RS-1). More specifically, the melt viscosity is measured in the range of 60 ° C. to 200 ° C. under the conditions of a gap of 100 μm, a rotating cone diameter of 20 mm, a rotating speed of 10 s −1 , and a heating rate of 10 ° C./min, and is obtained at that time. The lowest melt viscosity in the range from 100 ° C. to 200 ° C. was defined as the lowest melt viscosity. The results are shown in Table 1.
(ボイドの発生の評価)
ボイドの発生の評価は、実施例及び比較例で作製した半導体装置のアンダーフィル材とBGA基板との間で切断し、切断面を画像認識装置(浜松ホトニクス社製、商品名「C9597−11」)を用いて観察し、半導体チップの面積に対するボイド部分の合計面積の割合を算出することで行った。切断面の観察像における半導体チップの面積に対して、ボイド部分の合計面積が0〜5%の場合を「○」、5%超25%以下の場合を「△」、25%超の場合を「×」として評価した。結果を表1に示す。
(Evaluation of void generation)
Evaluation of void generation is performed by cutting between the underfill material of the semiconductor device manufactured in the example and the comparative example and the BGA substrate, and the cut surface is an image recognition device (trade name “C9597-1” manufactured by Hamamatsu Photonics). ) And calculating the ratio of the total area of the void portion to the area of the semiconductor chip. The case where the total area of the void portion is 0 to 5% with respect to the area of the semiconductor chip in the observation image of the cut surface is “◯”, the case of more than 5% and 25% or less is “△”, the case of more than 25% Evaluated as “x”. The results are shown in Table 1.
表1から分かるように、実施例に係る半導体装置では、ボイドの発生が抑制されていた。一方、比較例1〜3の半導体装置ではボイドが発生していた。比較例1では保持温度が100℃未満であったことから、アンダーフィル材中の水分が十分に除去されず、半導体素子の実装時の加熱により水分が蒸発してボイドが発生したと考えられる。比較例2では保持温度が200℃を超えていたことから、アンダーフィル材中の水分が急激に蒸発し、その結果、ボイドが発生したと考えられる。比較例3では保持工程を設けなかったことから、アンダーフィル材中の水分が除去されず、ボイドが発生したと考えられる。以上より、半導体装置の製造工程として、アンダーフィル材付きの半導体素子を100〜200℃で1秒以上保持する工程を設けることにより、ボイドの発生が抑制された高信頼性の半導体装置を製造することができることが分かる。 As can be seen from Table 1, in the semiconductor device according to the example, generation of voids was suppressed. On the other hand, voids occurred in the semiconductor devices of Comparative Examples 1 to 3. In Comparative Example 1, since the holding temperature was less than 100 ° C., the moisture in the underfill material was not sufficiently removed, and it is considered that the moisture was evaporated and the void was generated by the heating at the time of mounting the semiconductor element. In Comparative Example 2, since the holding temperature exceeded 200 ° C., it was considered that the moisture in the underfill material was rapidly evaporated and as a result, voids were generated. In Comparative Example 3, since no holding step was provided, it was considered that moisture in the underfill material was not removed and voids were generated. As described above, a highly reliable semiconductor device in which generation of voids is suppressed is provided by providing a step of holding a semiconductor element with an underfill material at 100 to 200 ° C. for 1 second or longer as a semiconductor device manufacturing step. I can see that
1 基材
2 アンダーフィル材
3 半導体ウェハ
3a 半導体ウェハの接続部材が形成された面
3b 半導体ウェハの接続部材が形成された面とは反対側の面
4 バンプ(接続部材)
5 半導体チップ(半導体素子)
6 被着体
7 導通材
10 封止シート
20 半導体装置
DESCRIPTION OF
5 Semiconductor chip (semiconductor element)
6
Claims (4)
基材と該基材上に積層されたアンダーフィル材とを備える封止シートを準備する工程と、
半導体ウェハの接続部材が形成された面に上記封止シートを貼り合わせる工程と、
上記半導体ウェハをダイシングして上記アンダーフィル材付きの半導体素子を形成する工程と、
上記アンダーフィル材付きの半導体素子を100〜200℃で1秒以上保持する工程と、
上記被着体と上記半導体素子の間の空間をアンダーフィル材で充填しつつ上記接続部材を介して上記半導体素子と上記被着体とを電気的に接続する工程と
を含む半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device comprising an adherend, a semiconductor element electrically connected to the adherend, and an underfill material that fills a space between the adherend and the semiconductor element,
Preparing a sealing sheet comprising a substrate and an underfill material laminated on the substrate;
Bonding the sealing sheet to the surface on which the connecting member of the semiconductor wafer is formed;
Forming a semiconductor element with the underfill material by dicing the semiconductor wafer;
Holding the semiconductor element with the underfill material at 100 to 200 ° C. for 1 second or more;
A step of electrically connecting the semiconductor element and the adherend via the connecting member while filling a space between the adherend and the semiconductor element with an underfill material. .
The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the underfill material before thermosetting has a water absorption of 1% by weight or less under conditions of a temperature of 23 ° C and a humidity of 70%.
Priority Applications (5)
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