説明

チップ保護用フィルム

【課題】フェースダウン方式で実装される半導体チップの裏面を保護する機能に加え、樹脂封止後のウエハの反りを矯正してウエハレベルでの半導体装置の反りを低減可能なチップ保護用フィルムを提供すること。
【解決手段】本発明のチップ保護用フィルムは、WL−CSP技術を用いた樹脂封止型半導体装置に用いられるチップ保護用フィルムであって、(A)バインダーポリマー成分、(B)エポキシ樹脂、(C)エポキシ樹脂の硬化剤、(D)シリカ、及び(E)染料及び/又は顔料を必須成分として含有し、(D)シリカの含有量が全体の50〜80質量%であり、且つ、(A)バインダーポリマー成分と(B)エポキシ樹脂の質量比〔(B)/(A)〕が2〜8の範囲である硬化性保護膜形成層12を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、WL−CSP技術を用いた表面樹脂封止型半導体装置に適用されるチップ保護用フィルムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、集積回路等の半導体素子の実装技術として、ダイシング前のウエハ状態のままで再配線や樹脂封止を行い、最終段階で、チップ単位に切断されるWL−CSP(Wafer Level Chip Size Packageともいう)の実用化が進んでいる。WL−CSPにおいては、ベアチップとほぼ同サイズで配線長が短いことから、小型・薄型・高速という特徴を有しており、例えば携帯電話向けのCSPとして採用されている。
【0003】
このようなWL−CSP技術を用いた従来の半導体装置の例を、図4に示す。図4に示す半導体装置は、次のような工程を経て製造される。
(1)回路形成面に電極パッド2が形成され、電極パッド2にCu再配線3及びCuポスト4が設けられたウエハWを準備する。
(2)Cuポスト4を覆うように樹脂5を充填し、熱硬化させることにより、ウエハWの表面を樹脂封止する。
(3)封止樹脂5の表面をCuポスト4の高さまで研磨し、Cuポスト4の先端を露出させる。
(4)露出したCuポスト4に半田ボール6を形成する。
(5)ウエハWをダイシングしてチップ単位に分断する。
以上の工程により得られた半導体装置は、その後、半田ボール6を介して実装基板に接続され、実装される。このとき、半導体装置は、その回路形成面が実装基板に向いた、いわゆるフェースダウン方式でテープ基板に実装される。
【0004】
一般に、このようなWL−CSP技術を用いた樹脂封止型半導体装置においては、樹脂層の硬化時及びその後の冷却時に、ウエハとその上に形成された樹脂層との線膨張係数の差によって、図5に示すように、ウエハ裏面側を凸にしてウエハの反りが発生するという問題がある。ウエハの反りが生じると、樹脂封止後に実施される樹脂表面の研磨工程やウエハのダイシング工程において、ウエハを固定することができず、研磨やダイシングの精度が劣化する、あるいは、これら工程を実施することができなくなるといった不具合が生じる。このようなことから、樹脂封止後のウエハの反りの抑制は、重要な課題となっている。
【0005】
上記の課題に対して、例えば、特許文献1には、樹脂封止工程に先立って、半導体素子の裏面に保護テープ(保護フィルム)を接着する工程を有する半導体装置の製造方法が提案されている。特許文献1には、半導体素子の裏面に保護テープを接着することで、外力や異物によるクラックの発生を防止できることに加え、ウエハの表裏で膨張、収縮にバランスがとれ、ウエハの反りが低減されることが記載されている。しかしながら、樹脂封止工程に先立って、半導体素子の裏面に保護フィルムを接着しても、実際には樹脂封止後のウエハの反りを充分に低減することは容易でなかった。したがって、樹脂封止後にウエハに反りが生じた場合でも、その反りを矯正することができる保護フィルムの開発が望まれている。
【特許文献1】特開2000−228465号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、フェースダウン方式で実装される半導体チップの裏面を保護する機能に加え、樹脂封止後のウエハの反りを矯正してウエハレベルでの半導体装置の反りを低減可能なチップ保護用フィルムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、上記の課題に対し、鋭意検討した結果、以下のような知見を得た。
すなわち、特定の成分を含有し、且つ、それらの含有量や質量比を特定の範囲に設定した硬化性保護膜形成層を有するチップ保護用フィルムを、樹脂封止後の反りの発生した半導体ウエハの裏面に貼り付け、硬化性保護膜形成層を熱硬化させることで、保護膜の硬化収縮によって、ウエハに逆反り方向の力を加えることができ、ウエハの反りを矯正できることを見出した。本発明は、上記の知見に基づき完成されたものである。
【0008】
本発明のチップ保護用フィルムは、WL−CSP技術を用いた樹脂封止型半導体装置に用いられるチップ保護用フィルムであって、(A)バインダーポリマー成分、(B)エポキシ樹脂、(C)エポキシ樹脂の硬化剤、(D)シリカ、及び(E)染料及び/又は顔料を必須成分として含有し、(D)シリカの含有量が全体の50〜80質量%であり、且つ、(A)バインダーポリマー成分と(B)エポキシ樹脂の質量比〔(B)/(A)〕が2〜8の範囲である硬化性保護膜形成層を有することを特徴とする。
【0009】
(A)バインダーポリマー成分としては、フェノール性水酸基含有芳香族ポリアミドオリゴマーと、ポリブタジエン/アクリロニトリル共重合体とから形成されるポリアミド系ブロック共重合体であることが好ましく、(B)エポキシ樹脂としては、少なくとも液状エポキシ樹脂と固形エポキシ樹脂とを含む2種以上のエポキシ樹脂を含むことが好ましい。
前記硬化性保護膜形成層の片面又は両面に、剥離シートを有していてもよい。
【発明の効果】
【0010】
本発明のチップ保護用フィルムによれば、樹脂封止によって生じたウエハの反りを矯正することができ、樹脂封止後に実施される樹脂表面の研磨工程やウエハのダイシング工程において、ウエハの固定不良が発生することなく、精度の良い研磨やダイシングを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
つぎに、本発明のチップ保護用フィルムについて、図面を参考にして説明する。
図1および図2は、剥離シート上に硬化性保護膜形成層を有する本発明のチップ保護用フィルムの二つの例を示したものであり、図1は硬化性保護膜形成層12の両面に剥離シート11を仮着させた構成であり、図2は硬化性保護膜形成層2の片面に剥離シート11を仮着させた構成である。
以下に、剥離シートと硬化性保護膜形成層の構成について、順に説明する。また、このチップ保護用フィルムの製造方法と使用方法についても、説明する。
【0012】
<剥離シート>
剥離シートは、チップ保護用フィルムの取り扱い性を良くする目的で、また硬化性保護膜形成層を保護する目的で用いられる。
剥離シートの表面張力としては、好ましくは40mN/m以下であるのがよく、特に好ましくは35mN/m以下であるのがよい。このような表面張力の低い剥離シートは、材質を適宜に選択して得ることが可能であるし、またシートの表面にシリコーン樹脂等を塗布して離型処理を施すことで得ることもできる。
剥離シートの膜厚は、通常は5〜300μm、好ましくは10〜200μm、特に好ましくは20〜150μm程度である。
【0013】
剥離シートの材質としては、たとえば、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリブテンフィルム、ポリブタジエンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリ塩化ピニルフィルム、塩化ビニル共重合体フィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリウ
レタンフィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体フィルム、アイオノマー樹脂フィルム、エチレン・(メタ)アクリル酸共重合体フィルム、エチレン・(メタ)アクリル酸エステル共重合体フィルム、ポリスチレンフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリイミドフィルム、フッ素樹脂フィルム等が用いられる。またこれらの架橋フィルムも用いられる。
さらにこれらの積層フィルムであってよい。
【0014】
<硬化性保護膜形成層>
硬化性保護膜形成層は、硬化処理によって硬化し、半導体チップの裏面に保護膜を形成する。本発明の硬化性保護膜形成層は、(A)バインダーポリマー成分、(B)エポキシ樹脂、(C)エポキシ樹脂の硬化剤、(D)シリカ、及び(E)染料及び/又は顔料を必須成分として含有する。(D)シリカの含有量は、全体の50〜80質量%であり、(A)バインダーポリマー成分と(B)エポキシ樹脂の質量比〔(B)/(A)〕は2〜8の範囲である。また、上記(A)〜(E)成分のほかに、(F)カップリング剤、(G)その他の成分を含んでいてもよい。
【0015】
上記のような組成を有する硬化性保護膜形成層は、熱硬化による収縮が大きい。従来、ウエハの裏面に接着される保護テープについては、テープの硬化収縮によるウエハに対する悪影響を考慮して、硬化収縮を少なくする方向で開発が進められてきた。これに対し、本発明は、この硬化収縮を逆に積極的に利用し、反りの発生したウエハに対して逆反り方向の力を加えて、ウエハの反りを矯正するものである。
以下に、上記各成分について説明する。
【0016】
(A)バインダーポリマー成分
バインダーポリマー成分としては、例えば、ポリアミド系ブロック共重合体、アクリル系共重合体、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、及びゴム系ポリマー等を用いることができる。これらの中でも、特に、後述のエポキシ樹脂と併用した場合にフィルムの可とう性の面で有利となるポリアミド系ブロック共重合体が好ましい。
【0017】
前記ポリアミド系ブロック共重合体は、アミノアリール基を両末端基とするフェノール性水酸基含有芳香族ポリアミドオリゴマーと、両末端にカルボキシル基を含有するポリブタジエン/アクリロニトリル共重合体とを反応させることにより、形成することができる。このブロック共重合体は、例えば特開平6−299133号公報に記載されているものを使用できる。
【0018】
本発明において、フェノール水酸基含有芳香族オリゴマーに対するポリブタエン/アクリロニトリル共重合体の比は重量比で2/8〜8/2が好ましく、4/6〜6/4がより好ましい。
ポリアミド系ブロック共重合体(A)中のフェノール性水酸基を有するフェノール成分の含有量はフェノール当量として、1000〜10000g/eqが好ましく、3000〜6000g/eqがより好ましい。
【0019】
上記の両末端にアミノアリール基を有するフェノール性水酸基含有芳香族ポリアミドオリゴマーは、芳香族ジアミン成分と芳香族ジカルボン酸成分との縮重合により、合成される。芳香族ジアミン成分または芳香族ジカルボン酸成分中に、水酸基を有する芳香族ジアミンまたは水酸基を有する芳香族ジカルボン酸を混入させることにより、フェノール性水酸基含有芳香族ポリアミドオリゴマーを製造できる。また、オリゴマーの両末端基をアミノアリール基化するには、芳香族ジアミン成分を芳香族ジカルボン酸成分よりも過剰量で縮重合反応することにより、容易に達成できる。
【0020】
上記の芳香族ジアミン成分としては、たとえば、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、m−トリレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルチオエーテル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジフェニルチオエーテル、3,3’−ジエトキシ−4,4’−ジアミノジフェニルチオエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルチオエーテル、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ジアミノジフェニルチオエーテル、2,2’−ビス(3−アミノフェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフォキサイド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフォン、ベンチジン、3,3’−ジメチルベンチジン、3,3’−ジメトキシベンチジン、3,3’−ジアミノビフェニル、p−キシリレンジアミン、m−キシリレンジアミン、o−キシリレンジアミン、2,2’−ビス(3−アミノフェノキシフェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−アミノフェノキシフェニル)プロパン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシフェニル)ベンゼン、1,3’−ビス(3−アミノフェノキシフ)プロパン、4,4’−(p−フェニレンジイソプロピリデン)ビスアニリンなどが挙げられる。
ただし、これらにのみ限定されるものではない。また、これらはその1種または2種以上を混合して用いてもよい。
【0021】
上記のジカルボン酸成分としては、たとえば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、4,4’−オキシ二安息香酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸、3,3’−、メチレン二安息香酸、4,4’−メチレン二安息香酸、4,4’−チオ二安息香酸、3,3’−カルボニル二安息香酸、4,4’−カルボニル二安息香酸、4,4’−スルフォニル二安息香酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,2−ナフタレンジカルボン酸などが挙げられる。
ただし、これらにのみ限定されるものではない。また、これらはその1種または2種以上を混合して用いてもよい。
【0022】
上記の水酸基を有する芳香族ジアミンとしては、たとえば、3,3’−ジヒドロキシ−4,4’−ジアニリン、2,2−ビス(3’−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,4−ジヒドロキシ−1,5−ジアミノベンゼン、5−ヒドロキシ−1,3−ジアミノベンゼンなどが挙げられる。
また、上記の水酸基を有する芳香族ジカルボン酸としては、たとえば、5−ヒドロキシイソフタル酸、4−ヒドロキシイソフタル酸、2−ヒドロキシイソフタル酸、3−ヒドロキシイソフタル酸、2−ヒドロキシテレフタル酸などが挙げられる。
ただし、これらの水酸基を有する芳香族ジアミンまたは水酸基を有する芳香族ジカルボン酸にのみ限定されるものではない。
【0023】
このように合成される両末端にアミノアリール基を有するフェノール性水酸基含有芳香族ポリアミドオリゴマーと、両末端にカルボキシル基を持つポリブタジエン/アクリロニトリル共重合体とを縮重合させることにより、本発明に用いるポリアミド系ブロック共重合体を合成することができる。
上記のポリブタジエン/アクリロニトリル共重合体は、両末端にカルボキシル基を導入させるための公知の方法で合成されるものを使用できる。各成分の平均重合度は後述する式1中の平均重合度(x,y)を有するものを使用できる。
【0024】
上記の縮重合は、従来の公知の方法により、行うことができる。たとえば、カルボキシル基とアミノ基間との直接脱水重縮重合法、カルボキシル基をチオニルクロライドなどで酸クロライド化したのちにアミンと反応させる重合方法、亜燐酸エステルとピリジンによる縮重合触媒を使用する合成方法などが好ましく用いられる。
【0025】
このような縮重合により形成されるポリアミド系ブロック共重合体は、例えば、つぎの構造式1で表される。ポリアミド系ブロック共重合体の引っ張り強度、引っ張り弾性率などの物性を考慮すると、式1中、平均重合度x、y、z、l、mおよびnは、x=3〜7、y=1〜4、z=5〜15、l+m=2〜200の整数を示すものであり、m/(m+l)≧0.04であるのが好ましい。l及びnは1以上の整数を示す。
【0026】
【化1】

構造式(1)
【0027】
一方、アクリル系共重合体としては、エポキシ基含有アクリル共重合体を使用することが好ましい。このエポキシ基含有アクリル共重合体は、エポキシ基を有するグリシジルアクリレート又はグリシジルメタクリレートを0.5〜6質量%含む。ウエハとの高い接着力を得るためには、0.5質量%以上が好ましく、6質量%以下であればゲル化を抑制できる。上記エポキシ基含有アクリル共重合体のTgとしては、−10℃以上30℃以下であることが好ましい。
【0028】
官能基モノマーとして用いるグリシジルアクリレート又はグリシジルメタクリレートの量は0.5〜6質量%の共重合体比であるが、その残部はメチルアクリレート、メチルメタクリレートなどの炭素数1〜8のアルキル基を有するアルキルアクリレート、アルキルメタクリレート、およびスチレンやアクリロニトリルなどの混合物を用いることができる。これらの中でもエチル(メタ)アクリレート及び/又はブチル(メタ)アクリレートが特に好ましい。混合比率は、共重合体のTgを考慮して調整することが好ましい。重合方法は特に制限が無く、例えば、パール重合、溶液重合等が挙げられ、これらの方法により共重合体が得られる。このようなエポキシ基含有アクリル共重合体としては、例えば、SG−P3(ナガセケムテックス株式会社製、商品名)が挙げられる。
【0029】
アクリル系共重合体の重量平均分子量は、5万以上、特に20万〜100万の範囲にあるのが好ましい。分子量が低すぎるとシート形成が不十分となり、高すぎると他の成分との相溶性が悪くなり、結果としてフィルム形成が妨げられる。
【0030】
(B)エポキシ樹脂
エポキシ樹脂は、その硬化により耐熱性、実装信頼性などに優れた保護膜を形成するとともに、硬化時の収縮によってウエハの反りを矯正する。エポキシ樹脂としては、硬化して接着作用を呈するものであれば特に制限はなく、従来公知の種々のエポキシ樹脂を用いることができるが、少なくとも常温で液状のエポキシ樹脂と、常温で固体のエポキシ樹脂とを含むことが好ましい。
【0031】
液状エポキシ樹脂と固体エポキシ樹脂とを併用することで、貼り付け性と可とう性を調節することができる。例えば、液状エポキシ樹脂のみ場合、貼り付け性は良好だが、フィルム強度が低下し可とう性の面で問題を生じやすい。固形エポキシ樹脂のみの場合、フィルム強度は増加するが貼り付け性で問題を生じやすくなる。このような液状、固形エポキシ樹脂としては、公知の種々のエポキシ樹脂を用いることができるが、通常は分子量200〜3000程度、エポキシ当量50〜5000g/eq程度のものが好ましい。エポキシ当量に関しては特に100〜500程度ものが好ましい。このようなエポキシ樹脂としては、具体的には、ビスフェノールA、ビスフェノールF、レゾルシノール、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなどのフェノール類のグリシジルエーテル;ブタンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのアルコール類のグリシジルエーテル;フタル酸、イソフタル酸、テトラヒドロフタル酸などのカルボン酸のグリシジルエーテル;アニリンイソシアヌレートなどの窒素原子に結合した活性水素をグリシジル基で置換したグリシジル型もしくはアルキルグリシジル型のエポキシ樹脂;ビニルシクロヘキサンジエポキシド、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-ジシクロヘキサンカルボキシレート、2-(3,4-エポキシ)シクロヘキシル-5,5-スピロ(3,4-エポキシ)シクロヘキサン-m-ジオキサンなどのように、分子内の炭素−炭素二重結合をたとえば酸化することによりエポキシが導入された、いわゆる脂環型エポキシドを挙げることができる。その他、ビフェニル骨格、ジシクロペンタジエン骨格、ジシクロヘキサジエン骨格あるいはナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂を用いることができる。
【0032】
特に液状エポキシ樹脂としてはビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、固形エポキシ樹脂としてはクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル骨格含有エポキシ樹脂、ナフタレン骨格含有エポキシ樹脂が好ましく用いられる。
【0033】
このようなエポキシ樹脂は、前記した(A)バインダーポリマー成分(B)エポキシ樹脂の含有量との比が質量比で(B)/(A)=2〜8の範囲となる割合で使用するのが好ましく、より好ましくは4〜7の範囲となる割合で使用するのがよい。上記の比が2未満となると、保護膜形成層の硬化収縮が小さく、ウエハの反りの矯正効果が小さい。また上記の比が8を超えると、フィルムの引張強さが低下してフィルムとしての可とう性の面で問題が生じやすく、さらに実装信頼性(接着性)の面でも問題が生じやすい。
【0034】
(C)エポキシ樹脂の硬化剤
エポキシ樹脂の硬化剤としては、例えば、フェノール系樹脂を使用できる。フェノール系樹脂としては、アルキルフェノール、多価フェノール、ナフトール等のフェノール類とアルデヒド類との縮合物等が特に制限されることなく用いられる。これらのフェノール系樹脂に含まれるフェノール性水酸基は、エポキシ樹脂のエポキシ基と加熱により容易に付加反応して、耐衝撃性の高い硬化物を形成できる。
フェノール系樹脂には、フェノールノボラック樹脂、o−クレゾールノボラック樹脂、p−クレゾールノボラック樹脂、t−ブチルフェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエンクレゾール樹脂、ポリパラビニルフェノール樹脂、ビスフェノールA型ノボラック樹脂、あるいはこれらの変性物等が好ましく用いられる。
【0035】
硬化剤として、熱活性型潜在性エポキシ樹脂硬化剤を併用することもできる。この硬化剤は、室温ではエポキシ樹脂と反応せず、ある温度以上の加熱により活性化し、エポキシ樹脂と反応するタイプの硬化剤である。
活性化方法としては、加熱による化学反応で活性種(アニオン、カチオン)を生成する方法、室温付近ではエポキシ樹脂中に安定に分散しており高温でエポキシ樹脂と相溶・溶解し、硬化反応を開始する方法、モレキュラーシーブ封入タイプの硬化剤で高温で溶出して硬化反応を開始する方法、マイクロカプセルによる方法等が存在する。
【0036】
熱活性型潜在性エポキシ樹脂硬化剤としては、各種のオニウム塩や、二塩基酸ジヒドラジド化合物、ジシアンジアミド、アミンアダクト硬化剤、イミダゾール化合物等の高融点活性水素化合物等を挙げることができる。
イミダゾール類には、2−フェニル4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテート等が好ましく用いられ、これらは1種または2種以上を併用することもできる。イミダゾール類は、たとえば、四国化成工業(株)から、2E4MZ、2PZ−CN、2PZ−CNSという商品名で市販されている。
【0037】
(D)シリカ
硬化性保護膜形成層は、シリカを全体の50〜80質量%の範囲で含有する。50%未満であると、保護膜形成層の硬化収縮は大きく、ウエハの反り矯正効果は得られるが、線膨張係数が低下するため実装信頼性に問題が生じ、また熱硬化後の硬度、強度も不足する。80%超の場合は、フィルム引張り強度が低下するため可とう性が不足し、貼り付け性、実装信頼性の面でも問題が生じる。
【0038】
本発明で使用されるシリカとしては、特に限定されるものではないが、結晶シリカ、合成シリカなどが挙げられる。中でも、合成シリカが好ましく、特に半導体装置の誤作動の要因となるα線の線源を極力除去したタイプの合成シリカが最適である。
シリカの粒径は0.1〜5μmであるのが好ましく、より好ましくは0.5〜3μmである。0.1μm未満ではシリカの凝集が発生しやすく、レーザーマーキングを行う場合の認識性も得られにくい。5μmを超えるとフィルム上の異物となりやすい。
【0039】
(E)染料および/または顔料
染料、顔料は、主として硬化被膜(保護膜)に形成されるレーザーマーキングの印字の認識性を向上させるために添加される。このような顔料としては、カーボンブラックや、各種の無機顔料が例示できる。また、アゾ系、インダスレン系、インドフェノール系、フタロシアニン系、インジゴイド系、ニトロソ系、ザンセン系、オキシケトン系などの各種
有機顔料が挙げられる。
これらの添加量は、その種類により様々であるが、一般に、保護膜形成層を形成する全成分の0.1〜10質量%、好ましくは0.3〜5質量%程度が適当である。
【0040】
(F)カップリング剤
硬化性保護膜形成層と被着体との接着性・密着性を向上させる目的で、硬化性保護膜形成層にカップリング剤を添加することもできる。カップリング剤は、硬化被膜の耐熱性を損なわずに、被着体との接着性、密着性を向上させることができ、さらに耐水性(耐湿熱性)も向上する。カップリング剤としては、その汎用性とコストメリットなどからシラン系(シランカップリング剤)が好ましい。
【0041】
(G)その他の成分
その他の成分として、硬化前の凝集力を調節するため、有機多価イソシアナート化合物、有機多価イミン化合物、有機金属キレート化合物等の架橋剤を添加することもできる。
また、例えば、難燃剤、応力緩和剤としてブタジエン系ゴムやシリコーンゴム、帯電防止剤等を含有することもできる。
【0042】
<製造方法>
本発明のチップ保護用フィルムは、剥離シートの剥離面上に上記の硬化性保護膜形成層を構成させる各成分を含む組成物をロールナイフコーター、グラビアコーター、ダイコーター、リバースコーターなどの一般に公知の方法にしたがって直接または転写によって塗工し、乾燥させて得ることができる。なお、上記の組成物は、必要に応じて、溶剤に溶解しまたは分散させて塗布することができる。
硬化性保護膜形成層の厚さは、通常は3〜300μm、好ましくは10〜60μmであるのがよい。硬化性保護膜形成層が薄すぎると、保護、補強効果が得られにくく、また色むら等の問題が発生しやすくなる。また、硬化性保護膜形成層が厚くなりすぎると、製造性、コスト面で不利であり、また加熱によりフィルム全体を硬化させることが難しくなる。
【0043】
<使用方法>
本発明のチップ保護用フィルムは、WL−CSP技術を用いた樹脂封止型半導体装置のウエハの裏面に貼り付けられ、最終的には、ダイシング後のチップ裏面を保護するためのものである。
まず、表面が樹脂封止されたウエハWの裏面に、チップ保護用フィルムの硬化性保護膜形成層を40℃以上に加熱して0.05〜0.5MPaの圧力をかけてラミネートし、フィルムをウエハサイズに切断する。このときウエハは、図3(a)に示すように、表面の樹脂層5との線膨張係数の差によって、ウエハWの裏面側を凸にして反った状態である。次に、剥離シートを取り除き、フィルム10を100〜200℃、0.5〜3時間程度加熱することで硬化し、ウエハ裏面に保護膜を形成する。この熱硬化の際に、硬化性保護膜形成層が硬化収縮することにより、ウエハWに逆反り方向の力を加えることができ、ウエハWの反りが矯正される。したがって、図3(b)に示すように、反りの低減されたウエハレベルでの半導体装置を得ることができる。これにより、樹脂封止後に実施される樹脂表面の研磨工程やウエハのダイシング工程において、ウエハの固定不良が発生することなく、精度の良い研磨やダイシングを行うことが可能となる。また、本発明のチップ保護用フィルムは、ダイシングの際のチッピングの発生を抑制することができる。ダイシング後のチップは、チップ保護用フィルムによって裏面が保護・補強される。
【実施例】
【0044】
つぎに、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0045】
実施例1〜4および比較例1〜4
表1(実施例1〜4)および表2(比較例1〜4)に示した各成分の配合により、硬化性保護膜形成層用の塗布液を調製した。
なお、表1および表2における数値の単位はいずれも質量部である。また、表1および表2における各成分の符号は下記のとおりである。
【0046】
A1:アクリル系ポリマー
〔重量平均分子量80万、ガラス転移温度−10℃のアクリル系共重合体〕
A2:ポリアミド系ブロック共重合体
〔フェノール性水酸基含有芳香族ポリアミドオリゴマーAとポリブタジエン/アクリロニトリル共重合体Aとから形成される共重合体(Aに対するAの質量比が5/5)、(A)成分中のフェノール成分の含有量がフェノール当量で4000/eq〕
B1:エポキシ樹脂(1)
〔エポキシ当量180〜200の液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂〕
B2:エポキシ樹脂(2)
〔エポキシ当量210〜230のo−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂〕
C1:硬化剤(1)
〔ジシアンジアミド〕
C2:硬化剤(2)
〔イミダゾール化合物(2−フェニル4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール)〕
D:シリカ
〔平均粒径2μmの合成シリカ〕
E:染料および顔料
〔黒色顔料(アゾ系)〕
【0047】
つぎに、各塗布液を、厚さが50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムからなる剥離シートの上に、乾燥膜厚が30μmとなるように130℃,3分で塗布乾燥したのち、その上に上記同様の別の剥離シートを貼り合わせ、剥離シート/硬化性保護膜形成層/剥離シートからなる3層構成のチップ保護用フィルムを作製した。
各チップ保護用フィルムについて、下記の方法により、(1)フィルムの貼り付け性、(2)硬化前のフィルムの破断強度(引張強さ)、(3)樹脂封止されていないベアウエハ裏面に保護膜形成層を貼り付け、硬化させた場合のウエハの反り量、(4)表面樹脂封止によって反りの生じたウエハ裏面に保護膜形成層を貼り付け、硬化させた場合の、ウエハレベルでの半導体装置としての反り量(矯正後のWLP反り量)、及び(5)実装信頼性を調べた。これらの結果を、表1及び表2に併せて示す。
【0048】
<フィルム貼り付け性>
硬化性保護膜形成層をシリコンウエハ(#2000研削、350μm厚、直径8インチ)に加熱(80℃)して貼り合わせた。
その後、剥離シートを剥離する際にウエハに硬化性保護膜形成層が転写するかどうかを確認した。転写できたものを○、部分的に転写できたものを△、転写できなかったものを×とした。
【0049】
<引張強さ>
JIS Z 0237に準拠。ダンベル形状の1号型(JIS K 6301)で硬化前のチップ保護用フィルム(30μm厚)を打ち抜いたものを試験片とする。引張試験機(JIS B 7721)を使用し、引張速さ300/minで切断時の荷重(N)を測定した。引張強さが0〜0.5N未満を×、0.5〜1N未満を△、1N以上を○とした。
【0050】
<ウエハ反り量>
8インチシリコンウエハを研削装置(ディスコ社製:DFG−840)を用いて#2000−100μm厚とした。研削したウエハ裏面にチップ保護用フィルムを加熱(80℃)して貼り合わせたのち、フィルムをウエハ形状に切り抜いた。剥離シートを取り除き、加熱炉で150℃、1時間処理し保護膜形成層を硬化させた。
得られた保護膜付きのウエハ表面を平滑なガラス板に対面させて静置し、ウエハの中央と端部の高さを測定してその差を反り量とした(表面側が凸となる方向を+とした)。
【0051】
<矯正後のWLPの反り量>
8インチシリコンウエハ(250μm厚)の表面に200μm厚の封止樹脂層を形成した。この樹脂封止による、ウエハの反り量は、ウエハ裏面側を凸にして約5mmであった。次に、ウエハ裏面にチップ保護用フィルムを加熱(80℃)して貼り合わせ、フィルムをウエハ形状に切り抜いた。剥離シートを取り除き、加熱炉で150℃、1時間処理し、保護膜形成層を硬化させた。
得られた保護膜付きの半導体装置の裏面(保護膜側)を平滑なガラス板に対面させて静置し、半導体装置の中央と端部の高さを測定してその差を反り量とした。ウエハレベルでの半導体装置の反り量(矯正後のWLP反り量)が0〜1mmの範囲にあるものを○、2〜3mmを△、4〜5mmを×として評価した(ウエハ表面側を凸とする方向を+とした)。
【0052】
<実装信頼性>
硬化性保護膜形成層を、研削したシリコンウエハ(#2000研削、350μm厚、8インチ)の裏面に加熱(80℃)して貼り合わせ、加熱炉で150℃,1時間処理し、保護膜形成層を硬化させた。得られた保護膜付きウエハの保護膜側にダイシングテープを貼り合わせ、5mm×5mmにダイシングした。
分割された個々のシリコンチップを85℃,85%RHの恒温恒湿槽で168時間処理したのち、IRリフロー炉で250℃,120秒加熱した。
その後、得られたシリコンチップと保護膜との剥離の有無をSAT(超音波映像装置:日立建機ファインテック株式会社製)で観察した。20個のサンプルのうち、剥離が発生したものをカウントした。
【0053】
【表1】

【0054】
【表2】

【0055】
比較例1では、エポキシ樹脂の含有量が少ないため、ウエハの反り矯正効果が小さく、ウエハレベルでの半導体装置の反りを低減することができなかった。
比較例2では、エポキシ樹脂の含有量が多いためウエハの反り矯正効果はあるものの、シリカ含有量が少ないため、実装信頼性の面で問題がある。
比較例3では、エポキシ樹脂の含有量が多すぎるため、ウエハの反り矯正効果はあるものの、フィルムの引張強さが低く可とう性に劣り、ウエハへの貼り付け性、実装信頼性の面で問題がある。
比較例4では、シリカ含有量が多すぎるため、ウエハへの貼り付けができず、測定することができなかった。
【0056】
これに対し、実施例1〜4では、ウエハの反り矯正効果が大きく、フィルムの引張強さにも問題がない。特に、バインダーポリマー成分としてポリアミド系ブロック共重合体を使用した実施例3及び4では、アクリル系ポリマーを使用した実施例1及び2と比較して、引張強さに優れ、可とう性の面で有利であり、ウエハ反り矯正効果も大きい。
【図面の簡単な説明】
【0057】
【図1】本発明のチップ保護用フィルムの一例を示す断面図である。
【図2】本発明のチップ保護用フィルムの他の例を示す断面図である。
【図3】本発明のチップ保護用フィルムによるウエハの反り矯正効果を説明するための図である。
【図4】WL−CSP技術を用いた従来の半導体装置の例を示す断面図である。
【図5】従来の半導体装置の不具合を説明するための図である。
【符号の説明】
【0058】
2 電極パッド
3 Cu再配線
4 Cuポスト
5 封止樹脂
6 半田ボール
10,10’ チップ保護用フィルム
11 剥離シート
12 硬化性保護膜形成層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
WL−CSP技術を用いた樹脂封止型半導体装置に用いられるチップ保護用フィルムであって、
(A)バインダーポリマー成分、(B)エポキシ樹脂、(C)エポキシ樹脂の硬化剤、(D)シリカ、及び(E)染料及び/又は顔料を必須成分として含有し、(D)シリカの含有量が全体の50〜80質量%であり、且つ、(A)バインダーポリマー成分と(B)エポキシ樹脂の質量比〔(B)/(A)〕が2〜8の範囲である硬化性保護膜形成層を有することを特徴とするチップ保護用フィルム。
【請求項2】
(A)バインダーポリマー成分は、フェノール性水酸基含有芳香族ポリアミドオリゴマーと、ポリブタジエン/アクリロニトリル共重合体とから形成されるポリアミド系ブロック共重合体であることを特徴とする請求項1に記載のチップ保護用フィルム。
【請求項3】
(B)エポキシ樹脂は、少なくとも液状エポキシ樹脂と固形エポキシ樹脂とを含む2種以上のエポキシ樹脂を含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のチップ保護用フィルム。
【請求項4】
前記硬化性保護膜形成層の片面又は両面に、剥離シートを有することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のチップ保護用フィルム。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2009−152490(P2009−152490A)
【公開日】平成21年7月9日(2009.7.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−330939(P2007−330939)
【出願日】平成19年12月21日(2007.12.21)
【出願人】(000005290)古河電気工業株式会社 (4,457)
【Fターム(参考)】