半導(dǎo)體裝置的制造方法及半導(dǎo)體裝置的制造裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，所述方法是經(jīng)由熱固性粘接劑層將具有凸塊的半導(dǎo)體芯片焊接連接于具有對應(yīng)于該凸塊的電極的基板的半導(dǎo)體裝置的制造方法，依次具有下述工序：工序(A)，預(yù)先在半導(dǎo)體芯片的具有凸塊的面上，形成熱固性粘接劑層；工序(B)，將形成有熱固性粘接劑層的半導(dǎo)體芯片的熱固性粘接劑層側(cè)的面與基板合在一起，使用加熱工具進(jìn)行預(yù)壓接，得到預(yù)壓接層疊體；工序(C)，使該加熱工具與該預(yù)壓接層疊體的半導(dǎo)體芯片側(cè)的面之間，存在導(dǎo)熱系數(shù)為100W/mK以上的保護(hù)膜，使用加熱工具在使半導(dǎo)體芯片與基板之間的焊料熔融的同時，使熱固性粘接劑層固化。本發(fā)明提供樹脂不夾入焊料凸塊與電極焊盤之間、能得到良好的連接的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
【專利說明】半導(dǎo)體裝置的制造方法及半導(dǎo)體裝置的制造裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及個人電腦、移動終端中使用的半導(dǎo)體裝置的制造方法及制造裝置。更 詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及將1C、LSI等半導(dǎo)體芯片焊接連接于柔性基板、玻璃纖維環(huán)氧樹脂基 板、玻璃基板、陶瓷基板、娃中介層（silicon Interposer)、娃基板等電路基板而成的半導(dǎo) 體裝置、或?qū)雽?dǎo)體芯片彼此焊接連接而成的半導(dǎo)體芯片層疊體等半導(dǎo)體裝置的制造方法 及制造裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著半導(dǎo)體裝置的小型化和高密度化，作為將半導(dǎo)體芯片封裝于電路基 板的方法，倒裝芯片封裝、以及通過將芯片貫通的貫通電極而將半導(dǎo)體芯片三維層疊的三 維層疊封裝已急速擴(kuò)展。作為為了確保半導(dǎo)體芯片與基板的接合部分的連接可靠性的方 法，通常采用如下方法：將在半導(dǎo)體芯片上形成的凸塊與基板的電極焊盤（electrode pad) 接合，然后向半導(dǎo)體芯片與電路基板的縫隙注入液態(tài)密封粘接劑并使其固化。
[0003] 最近，提出了如下方法及在該方法中使用的粘接劑膜：在帶有凸塊的半導(dǎo)體晶片 (wafer)上預(yù)粘接樹脂膜，然后通過切割將半導(dǎo)體晶片制成單個半導(dǎo)體芯片，接下來，將半 導(dǎo)體芯片以倒裝芯片方式連接于電路基板，同時進(jìn)行電氣連接和樹脂密封（例如，參見專 利文獻(xiàn)1?3)。通過這些方法，可使粘接劑膜與半導(dǎo)體芯片的粘接面積大致相同，與使用了 液態(tài)密封粘接劑的情況相比，粘結(jié)劑相對于半導(dǎo)體芯片的露出非常少。當(dāng)通過這樣的粘接 膜將薄半導(dǎo)體芯片接合于基板上時，考慮實(shí)施如下對策：在半導(dǎo)體芯片與鍵合裝置的加熱 工具之間，夾入Teflon (注冊商標(biāo)）、有機(jī)硅等樹脂膜，從而使露出了的粘接劑不附著在加 熱工具上。另外，作為它們的保護(hù)膜，為了抑制半導(dǎo)體芯片的翹曲，考慮使用彈性模量大的 保護(hù)膜（參見專利文獻(xiàn)4?5)。進(jìn)而還考慮了下述方法：在熱壓接時，通過規(guī)定粘接劑膜 的大小，從而防止粘接劑的露出，和粘接劑膜中含有的絕緣性無機(jī)填料、樹脂進(jìn)入到半導(dǎo)體 芯片的凸塊與基板上的電極焊盤之間（參見專利文獻(xiàn)6)。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2001 - 237268號公報(bào)（權(quán)利要求1、3?4頁）
[0007] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2004 - 315688號公報(bào)（權(quán)利要求書）
[0008] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2004 - 319823號公報(bào)（權(quán)利要求書）
[0009] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開2006 - 229124號公報(bào)（權(quán)利要求書）
[0010] 專利文獻(xiàn)5 :日本特開2009 - 116326號公報(bào)（權(quán)利要求書）
[0011] 專利文獻(xiàn)6 :日本特開2010 - 226098號公報(bào)（權(quán)利要求書）


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 發(fā)明所要解決的課題
[0013] 然而，當(dāng)使用這些保護(hù)膜，通過粘接劑膜來進(jìn)行焊接連接時，存在下述問題：在凸 塊與電極焊盤之間夾入粘接劑膜的樹脂，而導(dǎo)致發(fā)生導(dǎo)通不良等。
[0014] 本發(fā)明的目的在于提供粘接劑膜的樹脂不夾入凸塊與電極焊盤之間、而且也不污 染加熱工具、能得到良好的焊接連接的半導(dǎo)體裝置的制造方法及制造裝置。
[0015] 用于解決課題的手段
[0016] 本發(fā)明的第1半導(dǎo)體裝置的制造方法，是經(jīng)由熱固性粘接劑層將具有凸塊的半導(dǎo) 體芯片焊接連接于具有對應(yīng)于該凸塊的電極的基板的半導(dǎo)體裝置的制造方法，依次具有下 述工序：
[0017] 工序（A)，預(yù)先在半導(dǎo)體芯片的具有凸塊的面上，形成熱固性粘接劑層，
[0018] 工序（B)，將形成有熱固性粘接劑層的半導(dǎo)體芯片的熱固性粘接劑層側(cè)的面與基 板合在一起，使用加熱工具進(jìn)行預(yù)壓接，得到預(yù)壓接層疊體，
[0019] 工序（C)，使該加熱工具與該預(yù)壓接層疊體的半導(dǎo)體芯片側(cè)的面之間，存在導(dǎo)熱系 數(shù)為100W/mK以上的保護(hù)膜，使用加熱工具，在使半導(dǎo)體芯片與基板之間的焊料熔融的同 時，使熱固性粘接劑層固化。
[0020] 本發(fā)明的第2半導(dǎo)體裝置的制造方法是如上述第1半導(dǎo)體裝置的制造方法，是經(jīng) 由熱固性粘接劑層將具有凸塊及貫通電極的多個半導(dǎo)體芯片、和具有對應(yīng)于該凸塊的電極 的基板焊接連接的半導(dǎo)體裝置的制造方法，依次具有下述工序：
[0021] 工序（A'），預(yù)先在多個半導(dǎo)體芯片的各自的具有凸塊的面上，形成熱固性粘接劑 層，得到多個形成有熱固性粘接劑層的半導(dǎo)體芯片，
[0022] 工序（B'），經(jīng)過將1個形成有熱固性粘接劑層的半導(dǎo)體芯片的熱固性粘接劑層側(cè) 的面與基板合在一起，使用加熱工具進(jìn)行預(yù)壓接的工序，及1次以上的使該半導(dǎo)體芯片的 半導(dǎo)體芯片側(cè)的面與形成有熱固性粘接劑層的其他半導(dǎo)體芯片的熱固性粘接劑層側(cè)的面 合在一起，使用加熱工具進(jìn)行預(yù)壓接的工序，而得到多級預(yù)壓接層疊體，
[0023] 工序（C'），使該加熱工具與該多級預(yù)壓接層疊體中的半導(dǎo)體芯片側(cè)的面之間，存 在導(dǎo)熱系數(shù)為l〇〇W/mK以上的保護(hù)膜，使用加熱工具，在使多個半導(dǎo)體芯片之間及半導(dǎo)體 芯片與基板之間的焊料熔融的同時，使熱固性粘接劑層固化。
[0024] 本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造裝置，是用于將基板與半導(dǎo)體芯片鍵合來制造半導(dǎo)體 裝置的裝置，具有：
[0025] 鍵合裝置，其具有用于設(shè)置基板的臺及加熱工具，所述加熱工具具有將半導(dǎo)體芯 片加熱?加壓的機(jī)構(gòu)，
[0026] 供給卷軸，其供給導(dǎo)熱系數(shù)為100W/mK以上的保護(hù)膜，和
[0027] 卷繞卷軸，其卷繞該保護(hù)膜，
[0028] 所述半導(dǎo)體裝置的制造裝置被配置為，從供給卷軸供給的保護(hù)膜通過加熱工具與 臺之間，被卷繞在卷繞卷軸上。
[0029] 發(fā)明效果
[0030] 通過本發(fā)明的制造方法，能經(jīng)由熱固性粘接劑層將凸塊與電極焊盤容易地焊接連 接，能以高成品率制造半導(dǎo)體裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031] [圖1]為表示基于本發(fā)明的使用了保護(hù)膜的半導(dǎo)體裝置的封裝工序的剖面圖。
[0032] [圖2]為基于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的說明圖。
[0033] [圖3]為基于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的說明圖。
[0034][圖4]為基于本發(fā)明的進(jìn)行三維層疊封裝的半導(dǎo)體裝置的制造方法的說明圖。

【具體實(shí)施方式】
[0035] 本發(fā)明中所說的半導(dǎo)體裝置是指，通過利用半導(dǎo)體元件的特性而能發(fā)揮功能的所 有裝置。將半導(dǎo)體芯片連接于基板而成的電光學(xué)裝置、半導(dǎo)體電路基板及包含它們的電子 部件均屬于半導(dǎo)體裝置。另外，使用在具有貫通電極TSV(硅通孔）的硅芯片的兩面上形成 有電極焊盤、凸塊等連接端子的半導(dǎo)體芯片，將多片這樣的硅芯片三維層疊而成的裝置也 屬于半導(dǎo)體裝置。
[0036] 作為半導(dǎo)體芯片，例如，可舉出集成電路、大規(guī)模集成電路、晶體管、晶閘管 (thyristor)、二極管等，沒有特別限定。作為半導(dǎo)體芯片的材料，可使用硅（Si)、鍺（Ge)這 樣的半導(dǎo)體；砷化鎵（GaAs)、磷化鎵（GaP)、磷化銦（InP)、碳化硅（SiC)等化合物半導(dǎo)體。
[0037] 另外，從連接可靠性等觀點(diǎn)考慮，在半導(dǎo)體芯片上形成了凸塊。對于凸塊的材質(zhì)沒 有特別限制，可使用鋁、銅、鈦、鎢、鉻、鎳、金、焊料、使用了它們的合金等通常可在半導(dǎo)體裝 置中使用的金屬。因?yàn)樾枰獙雽?dǎo)體芯片的凸塊與基板的電極焊盤焊接連接，所以優(yōu)選凸 塊及電極焊盤中的任一方的材質(zhì)為焊料。本發(fā)明中，由于利用加熱工具從半導(dǎo)體芯片側(cè)進(jìn) 行加熱，因此，若使凸塊為焊料凸塊，則容易向焊料傳熱，因而優(yōu)選。
[0038] 作為焊料的材質(zhì)，沒有特別限定，但從對人體、環(huán)境的影響的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選使用 SnAgCu 類、SnCu 類、SnAg 類、SnAgCuBi 類、SnZnBi 類、SnAglnBi 類等無鉛焊料。進(jìn)而，為了 對應(yīng)窄間距（pitch)的凸塊，優(yōu)選將焊料凸塊形成在金屬的柱、尤其是銅柱上。也可設(shè)置用 于抑制金屬在焊料與金屬柱之間擴(kuò)散的金屬阻隔層。另外，從樹脂、填料不易夾入在凸塊與 電極焊盤之間這樣的觀點(diǎn)考慮，焊料凸塊的形狀優(yōu)選為半球狀。
[0039] 優(yōu)選使位于半導(dǎo)體芯片的凸塊的高度都均等。具體而言，凸塊高度的偏差優(yōu)選為 0. 5 μ m以下。若偏差為0. 5 μ m以下，則在壓接凸塊時，能不發(fā)生連接不良地搭載半導(dǎo)體芯 片。更優(yōu)選的凸塊高度的偏差為〇.2μπι以下。為了縮小凸塊高度的偏差，也可對凸塊實(shí)施 磨削加工。
[0040] 作為基板，可舉出硅基板等半導(dǎo)體基板、陶瓷基板、化合物半導(dǎo)體基板、有機(jī)類電 路基板、無機(jī)類電路基板、及在這些基板上配置電路構(gòu)成材料而成的基板。作為硅基板，也 可使用上述的半導(dǎo)體芯片、尤其是具有TSV結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體芯片。此時，雖然將多個半導(dǎo)體芯 片彼此接合，但在本發(fā)明的方法中，與使用的構(gòu)件的種類無關(guān)，將經(jīng)由保護(hù)膜接觸加熱工具 的稱為"半導(dǎo)體芯片"，將設(shè)置在后述的臺上的稱為"基板"。作為有機(jī)類電路基板的例子， 可舉出玻璃布?環(huán)氧樹脂覆銅箔層壓板等玻璃基材覆銅箔層壓板；玻璃無紡布?環(huán)氧樹脂 覆銅箔層壓板等復(fù)合覆銅箔層壓板；聚醚酰亞胺樹脂基板、聚醚酮樹脂基板、聚砜類樹脂基 板等耐熱·熱塑性基板；聚酯覆銅膜基板；聚酰亞胺覆銅膜基板等柔性基板。作為無機(jī)類電 路基板，可舉出氧化鋁基板、氮化鋁基板、碳化硅基板等陶瓷基板；鋁基基板、鐵基基板等金 屬類基板作為例子。其中，本發(fā)明在使用導(dǎo)熱性高且薄膜化了的多層基板中使用的硅基板、 尤其是具有TSV結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體芯片的情況下有效地發(fā)揮作用。
[0041] 關(guān)于基板上的電路的構(gòu)成材料的例子，可舉出含有銀、金、銅、鋁等金屬的導(dǎo)體；含 有無機(jī)類氧化物等的電阻器；含有玻璃類材料及/或樹脂等的低介電材料；含有樹脂、高介 電常數(shù)無機(jī)粒子等的高介電材料；含有玻璃類材料等的絕緣體等。
[0042] 基板上具有對應(yīng)于半導(dǎo)體芯片的凸塊的位置的電極焊盤。電極焊盤可以是平坦的 形狀，也可以是所謂的柱形狀（柱狀）的突起。另外，電極焊盤的形狀可以是圓形，也可以 是四邊形、八邊形等多邊形。對于電極焊盤的材質(zhì)沒有特別限制，可使用鋁、銅、鈦、鎢、鉻、 鎳、金、焊料、使用了它們的合金等通常可在半導(dǎo)體裝置中使用的金屬，也可將多種金屬層 疊。電極焊盤也與凸塊同樣，高度的偏差優(yōu)選為〇. 5 μ m以下，也可實(shí)施磨削加工。
[0043] 本發(fā)明的第1半導(dǎo)體裝置的制造方法，是經(jīng)由熱固性粘接劑層將具有凸塊的半導(dǎo) 體芯片焊接連接于具有對應(yīng)于該凸塊的電極的基板的半導(dǎo)體裝置的制造方法，依次具有下 述工序：
[0044] 工序（A)，預(yù)先在半導(dǎo)體芯片的具有凸塊的面上，形成熱固性粘接劑層，
[0045] 工序（B)，將形成有熱固性粘接劑層的半導(dǎo)體芯片的熱固性粘接劑層側(cè)的面與基 板合在一起，使用加熱工具進(jìn)行預(yù)壓接，得到預(yù)壓接層疊體，
[0046] 工序（C)，使該加熱工具與該預(yù)壓接層疊體的半導(dǎo)體芯片側(cè)的面之間存在導(dǎo)熱系 數(shù)為100W/mK以上的保護(hù)膜，使用加熱工具，在使半導(dǎo)體芯片與基板之間的焊料熔融的同 時，使熱固性粘接劑層固化。
[0047] 工序（A)中，預(yù)先在半導(dǎo)體芯片的具有凸塊的面上，形成熱固性粘接劑層。尤其 是，將在脫模性的塑料膜上形成有熱固性粘接劑層的熱固性粘接劑膜的熱固性粘接劑層側(cè) 的面與帶有凸塊的半導(dǎo)體芯片的凸塊側(cè)的面重疊、一邊加壓一邊加熱層壓或真空加熱層壓 的方法，操作簡便，并且粘接劑相對于半導(dǎo)體芯片的露出少，因而優(yōu)選。從熱固性粘接劑層 的沿著凹凸的追從性方面考慮，層壓時的溫度優(yōu)選為60°C以上。另外，為了防止熱固性粘接 劑在層壓時固化，優(yōu)選使溫度為l〇〇°C以下。在上述溫度范圍內(nèi)的熱固性粘接劑層的動力粘 度優(yōu)選為50?5000Pa *s。若熱固性粘接劑層的動力粘度為50Pa *s以上，則處理容易，若 為5000Pa · s以下，則凸塊容易埋入到熱固性粘接劑層中，可在低壓力下進(jìn)行層壓。此時， 在層壓工序后、在鍵合工序之前的期間，剝離熱固性粘接劑膜的脫模性塑料膜，暴露出熱固 性粘接劑層。
[0048] 熱固性粘接劑層的動力粘度可利用動態(tài)粘彈性法，例如使用流變儀（Seiko Instruments Inc.制 DMS6100)進(jìn)行測定。
[0049]另外，作為其他方法，也可通過在半導(dǎo)體芯片的具有凸塊的面上涂布液態(tài)的熱固 性粘接劑，而形成熱固性粘接劑層。對于涂布方法沒有特別限制，可使用旋涂法（spinner)、 絲網(wǎng)印刷法、刮刀涂布法、模涂法等。此時，從在鍵合工序之前的半導(dǎo)體芯片的處理性的觀 點(diǎn)考慮，優(yōu)選預(yù)先使熱固性粘接劑層干燥。
[0050] 另外，可以代替針對單個的半導(dǎo)體芯片分別實(shí)施上述的工序（A)，而在形成有多個 半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體晶片的形成有凸塊的面上，形成熱固性粘接劑層，然后，連同熱固性粘 接劑層地切割半導(dǎo)體晶片，由此來制作帶有熱固性粘接劑層的半導(dǎo)體芯片。對于該方法而 言，由于可將熱固性粘接劑層和半導(dǎo)體芯片形成為相同形狀，可使鍵合中的熱固性粘接劑 層的露出極小，因而優(yōu)選。
[0051] 熱固性粘接劑層可以僅由絕緣性樹脂形成，也可在絕緣性樹脂中含有其他成分。 另外，也可將多種絕緣性樹脂混合。作為絕緣性樹脂，可使用聚酰亞胺樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯 酸樹脂、苯氧基樹脂、聚醚砜樹脂等，但不限于此。也可進(jìn)一步含有固化劑、固化促進(jìn)劑等。 作為固化劑及固化促進(jìn)劑，可使用公知的固化劑及固化促進(jìn)劑。
[0052] 從絕緣可靠性、相對于溫度循環(huán)的可靠性的觀點(diǎn)考慮，熱固性粘接劑層優(yōu)選包含 絕緣性無機(jī)填料。作為絕緣性無機(jī)填料，可使用二氧化硅、氮化硅、氧化鋁、氮化鋁、氧化鈦、 氮化鈦、鈦酸鋇等。另外，由于有時絕緣性無機(jī)填料與樹脂同樣地夾入在凸塊與電極焊盤之 間，因而，通過使用本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，可優(yōu)選進(jìn)行制造。
[0053] 另外，根據(jù)需要，也可在熱固性粘接劑層中含有交聯(lián)劑、表面活性劑、分散劑等。熱 固性粘接劑層還可以具有感光性。當(dāng)具有感光性時，在形成被膜后或粘貼片材后，利用曝 光、顯影而進(jìn)行圖案加工，可使凸塊形成部等必要的部分開口。
[0054] 作為本發(fā)明中使用的熱固性粘接劑，可使用例如日本特開2004 - 319823號公報(bào)、 日本特開2008 - 94870號公報(bào)、日本專利3995022號公報(bào)、日本特開2009 - 262227號公 報(bào)等中公開的樹脂組合物。
[0055] 熱固性粘接劑層的厚度優(yōu)選為凸塊的平均高度以上。更優(yōu)選為凸塊的平均高度以 上、且為將凸塊的平均高度與基板上的電極焊盤平均高度加和的厚度的1.5倍以下。進(jìn)一 步優(yōu)選為凸塊的平均高度以上、且為將凸塊的平均高度與基板上的電極焊盤平均高度加和 的厚度以下。需要說明的是，凸塊的高度、電極焊盤的高度可通過如下方式得到：分別測定 半導(dǎo)體芯片、基板的表面的形狀，以其最低高度為基準(zhǔn)（〇 μ m)來測定高度的峰值。凸塊的 平均高度及電極焊盤平均高度分別是半導(dǎo)體芯片的所有凸塊、基板上的所有電極焊盤的高 度的平均值，例如可利用共聚焦顯微鏡（Lasertec Corporation制H1200)進(jìn)行測定。熱固 性粘接劑層的厚度為凸塊的平均高度以上時，不易在鍵合后的熱固性粘接劑層與基板之間 產(chǎn)生空隙，粘接力降低的情況、影響可靠性的情況變少。另外，若熱固性粘接劑層的厚度為 將凸塊的平均高度與基板上的電極焊盤平均高度加和的厚度的1. 5倍以下，則不僅經(jīng)濟(jì)性 優(yōu)異，而且由于熱固性粘接劑層的露出量變少因而封裝面積變少，而且露出的熱固性粘接 劑層繞到半導(dǎo)體芯片上部而污染鍵合裝置的加熱工具、導(dǎo)致加熱工具與半導(dǎo)體芯片粘接的 情況變少。
[0056] 在工序（B)中，進(jìn)行預(yù)壓接。此處，所謂預(yù)壓接工序，是使用加熱工具施加熱及壓 力，將半導(dǎo)體芯片與基板固定，但不進(jìn)行熱固性粘接劑的固化的工序。在預(yù)壓接工序中，使 形成有熱固性粘接劑層的半導(dǎo)體芯片的熱固性粘接劑層側(cè)的面與基板合在一起，使用鍵合 裝置的加熱工具進(jìn)行預(yù)壓接，形成預(yù)壓接層疊體。
[0057] 此時，基于形成于半導(dǎo)體芯片的對準(zhǔn)標(biāo)記及基板上的對準(zhǔn)標(biāo)記，校正位置以使得 半導(dǎo)體芯片的凸塊與基板的電極焊盤的連接位置一致，然后進(jìn)行預(yù)壓接。從位置精度的觀 點(diǎn)考慮，優(yōu)選熱固性粘接劑層是透明的以使得能識別對準(zhǔn)標(biāo)記。
[0058] 預(yù)壓接時的加熱工具的溫度是焊料熔點(diǎn)以下的溫度，為了降低熱固性粘接劑層的 粘度，提高粘合性，將半導(dǎo)體芯片固定在規(guī)定的位置，而且為了使得熱固性粘接劑的固化不 進(jìn)行，優(yōu)選60?120°C的溫度范圍。而且，預(yù)壓接時的壓力優(yōu)選為0. 01?0. 5MPa的范圍。 若為0. OIMPa以上，則能充分地實(shí)現(xiàn)預(yù)壓接的目的，若為0. 5MPa以下，則能在凸塊不大幅變 形的情況下進(jìn)行預(yù)壓接。預(yù)壓接可以在常壓下進(jìn)行，為了防止引入氣泡等，也可在真空中實(shí) 施。需要說明的是，此處的溫度是熱固性粘接劑層中的溫度，例如，可將熱電偶連接于溫度 記錄儀（KEYENCE CORPORATION 制 NR100)而求出。
[0059] 在預(yù)壓接時，也可預(yù)先將導(dǎo)熱系數(shù)為lOOW/mK以上的保護(hù)膜粘貼在加熱工具的與 半導(dǎo)體芯片接觸的面。該情況下，可以在不暫時從半導(dǎo)體芯片移開加熱工具的情況下，連續(xù) 地進(jìn)行后述的正式壓接工序。另外，為了不污染臺，也可預(yù)先在設(shè)置基板的臺上粘貼保護(hù) 膜。
[0060] 在工序（C)中，進(jìn)行正式壓接。此處，所謂正式壓接工序，是使用加熱工具施加熱 及壓力以使半導(dǎo)體芯片與基板之間的焊料熔融，并且使熱固性粘接劑層固化的工序。在正 式壓接工序中，使在加熱工具與預(yù)壓接層疊體的半導(dǎo)體芯片側(cè)的面之間，存在導(dǎo)熱系數(shù)為 100W/mK以上的保護(hù)膜，使用加熱工具，在使半導(dǎo)體芯片與基板之間的焊料熔融的同時，使 熱固性粘接劑層固化。
[0061] 為了使焊料熔融，正式壓接時的加熱工具的溫度優(yōu)選為220?300°C的溫度范圍。 對于該加熱處理而言，可階段性地進(jìn)行升溫，也可連續(xù)地進(jìn)行升溫。加熱時間優(yōu)選為1秒至 數(shù)分鐘。作為一例，為了使熱固性粘接劑層軟化而在KKTC下保持10秒，然后，為了使焊料 熔融而在250°C下進(jìn)行20秒熱處理。從粘接劑的流動性和焊料熔融的時機(jī)的觀點(diǎn)考慮，此 時的溫度的提升時間優(yōu)選為1秒以下。所謂提升時間，是加熱工具的表面溫度從現(xiàn)在的溫 度向設(shè)定溫度變化90%以上的時間。另外，從焊料壓入量的觀點(diǎn)考慮，正式壓接時的壓力優(yōu) 選為0. 01?IMPa的范圍。此時的壓力也可隨時間經(jīng)過而變化。也可在進(jìn)行焊料的熔融時 進(jìn)行固定加熱工具的位置的高度控制。該加熱處理可以在常壓下實(shí)施，也可在真空中實(shí)施。 另外，為了防止因空氣導(dǎo)致的氧化劣化，也可在氮?dú)夥障聦?shí)施。
[0062] 本發(fā)明中使用的保護(hù)膜為導(dǎo)熱系數(shù)為100W/mK以上的膜，優(yōu)選為200W/mK以上。 通過使用保護(hù)膜，可防止加熱工具被熱固性粘接劑污染。若加熱工具被污染，則損害加熱工 具的平坦性，鍵合時的半導(dǎo)體芯片的熱壓接狀態(tài)變得不均勻，產(chǎn)生鍵合不良。通過使用保護(hù) 膜，可防止這樣的問題。另外，若保護(hù)膜的導(dǎo)熱系數(shù)為100W/mK以上，則可在短時間內(nèi)由加 熱工具向半導(dǎo)體芯片的焊料凸塊或基板的焊料電極焊盤傳熱。結(jié)果，可在熱固性粘接劑層 固化前的具有流動性的狀態(tài)下，使焊料熔融。可不夾入熱固性粘接劑層中含有的樹脂地、將 凸塊與電極焊盤接合。另外，對于導(dǎo)熱系數(shù)的上限，沒有特別限制，但從保護(hù)膜的獲得容易 性方面考慮，優(yōu)選為500W/mK以下，更優(yōu)選為400W/mK以下。
[0063] 當(dāng)保護(hù)膜的導(dǎo)熱系數(shù)小于100W/mK時，來自加熱工具的熱傳遞到焊料凸塊、或焊 料電極焊盤需要耗費(fèi)時間，導(dǎo)致在焊料熔融之前，熱固性粘接劑層的固化進(jìn)行。此時，導(dǎo) 致在將凸塊與電極焊盤接合時，喪失了流動性的熱固性粘接劑被夾入到凸塊與電極焊盤之 間。
[0064] 保護(hù)膜的厚度優(yōu)選為5 μ m以上20 μ m以下。若厚度為5 μ m以上，則保護(hù)膜的強(qiáng) 度提高，因而優(yōu)選。若厚度為20 μ m以下，則在焊料熔融時熱傳遞的時間縮短，可容易地在 不使熱固性粘接劑層固化的情況下進(jìn)行熱傳遞。
[0065] 作為保護(hù)膜的材質(zhì)，可使用各種的導(dǎo)熱系數(shù)為100W/mK以上的材料。其中，優(yōu)選導(dǎo) 熱系數(shù)高、加工性優(yōu)異的銅箔、鋁箔。雖然銅箔可含有銅以外的雜質(zhì)，但雜質(zhì)的量優(yōu)選為銅 箔的總重量中的10重量％以下，更優(yōu)選為1重量％以下。另外，雖然鋁箔也可含有鋁以外 的雜質(zhì)，但雜質(zhì)的量優(yōu)選為鋁箔的總重量中的10重量％以下，更優(yōu)選為1重量％以下。另 夕卜，作為保護(hù)膜，也可以是層疊2種以上的金屬箔、防粘貼的膜所成的結(jié)構(gòu)。進(jìn)而，也可使用 涂布有氟涂層（脫模劑）的膜。在上述情況下，導(dǎo)熱系數(shù)是以層疊結(jié)構(gòu)整體計(jì)的值。保護(hù) 膜的導(dǎo)熱系數(shù)例如可使用熱擴(kuò)散率測定系統(tǒng)（ai-Phase Co.，Ltd.制，1μ)進(jìn)行測定。 [0066] 在上述的正式壓接工序之后，也可進(jìn)行追加固化（cure)。關(guān)于追加固化的條件，可 根據(jù)使用的熱固性粘接劑的特性任意設(shè)定。
[0067] 以下，舉例說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的各工序，但本發(fā)明不限于下述 例子。
[0068] 首先，在圖2(a)中示出工序（A)的例子。在圖2(a)所示的例子中，在半導(dǎo)體芯片 3的一個面上，設(shè)置銅柱7,在銅柱7之上形成有半球狀的焊料凸塊8。在半導(dǎo)體芯片3的形 成有焊料凸塊8的面上，層壓在塑料膜10上形成有熱固性粘接劑層4的熱固性粘接劑膜。 將熱固性粘接劑膜的熱固性粘接劑層4側(cè)的面與半導(dǎo)體芯片3的形成有焊料凸塊8的面重 疊，一邊加熱一邊施加壓力，由此進(jìn)行層壓。此時，優(yōu)選以在熱固性粘接劑層4與半導(dǎo)體芯 片3之間不存在空隙的方式進(jìn)行層壓，因此，優(yōu)選在真空中進(jìn)行層壓。作為能在真空中進(jìn) 行層壓的裝置，例如有真空加壓層壓裝置（（株）名機(jī)制作所制MVLP500/600)。此時，對于 加熱方法而言，可以是從半導(dǎo)體芯片側(cè)加熱，也可以是從塑料膜側(cè)加熱，還可以是從兩側(cè)加 熱。為了使熱固性粘接劑層4能追從焊料凸塊8的凹凸，并且焊料凸塊8不被壓壞，對于層 壓時的壓力而言，優(yōu)選在〇. IMPa以上IMPa以下進(jìn)行。在層壓后，通過從熱固性粘接劑層4 剝離塑料膜10,可得到形成有熱固性粘接劑層4的半導(dǎo)體芯片（圖2 (b))。
[0069] 接下來，在圖2(c)中示出工序⑶的預(yù)壓接工序的例子。使用倒裝芯片鍵合機(jī)、 例如鍵合裝置FC3000S(Toray Engineering Co.，Ltd.制）進(jìn)行預(yù)壓接。在鍵合裝置的臺 6上配置基板5,使用加熱工具1，將形成有熱固性粘接劑層4的半導(dǎo)體芯片向基板上方運(yùn) 送，使得基板5的凸塊形成面、與半導(dǎo)體芯片的熱固性粘接劑層4側(cè)的面合在一起。此時， 也可預(yù)先使得在加熱工具1與半導(dǎo)體芯片3之間存在保護(hù)膜2。對于臺6而言，為了不被周 圍的溫度環(huán)境條件所影響，而且為了不進(jìn)行樹脂的固化，優(yōu)選預(yù)先保持在40°C以上KKTC 以下的恒定溫度。接下來，檢測半導(dǎo)體芯片3及基板5的各自的對準(zhǔn)標(biāo)記，進(jìn)行位置確定以 使得半導(dǎo)體芯片的焊料凸塊8與基板的電極焊盤9的連接位置一致。在加熱工具1中設(shè)置 有對半導(dǎo)體芯片3進(jìn)行加熱?加壓的機(jī)構(gòu)，一邊加熱半導(dǎo)體芯片3 -邊向基板5按壓（圖 2(d))。此時，通過半導(dǎo)體芯片3而向熱固性粘接劑層4傳熱。因此，熱固性粘接劑層4的 溫度升高，流動性升高，因而將半導(dǎo)體芯片3與基板5粘接，得到預(yù)壓接層疊體。
[0070] 接下來，進(jìn)行圖2(e)所示的正式壓接工序。在正式壓接工序中，與預(yù)壓接的情況 相同，使用加熱工具1，一邊加熱半導(dǎo)體芯片3,一邊向基板按壓，但控制加熱工具1的溫度， 使熱固性粘接劑層4固化，同時使焊料凸塊8的焊料熔融。使加熱工具1與半導(dǎo)體芯片3 之間，存在導(dǎo)熱系數(shù)為100W/mK以上的保護(hù)膜2。
[0071] 本發(fā)明中，使用了導(dǎo)熱性高的保護(hù)膜2,因此，來自加熱工具1的熱傳遞速度快，在 熱固性粘接劑層4固化之前，使焊料熔融。因此，由于熱固性粘接劑層4在焊料熔融時仍保 持流動性，因而能良好地進(jìn)行焊料凸塊8與電極焊盤9的接合。另外，即使粘接劑露出，也 由于在加熱工具1與半導(dǎo)體芯片3之間存在保護(hù)膜2,因而能在加熱工具1不被粘接劑污染 的情況下進(jìn)行鍵合。為了促進(jìn)熱固性粘接劑層4的固化，也可在正式壓接工序之后進(jìn)一步 進(jìn)行加熱。
[0072] 可以預(yù)先將保護(hù)膜2粘貼在加熱工具1上，也可在鍵合時將保護(hù)膜插入到半導(dǎo)體 芯片3與加熱工具1之間。如圖3所示以卷對卷方式供給保護(hù)膜2時，在半導(dǎo)體芯片3與 加熱工具1之間供給保護(hù)膜2的新的面變得容易，因而優(yōu)選。在圖3的裝置中，保護(hù)膜2被 設(shè)置成，從供給卷軸12被供給，在鍵合裝置內(nèi)，通過加熱工具1與半導(dǎo)體芯片3之間，被卷 繞到卷繞卷軸13上。優(yōu)選方案之一是如下方案：供給卷軸12及卷繞卷軸13與鍵合裝置 的動作相對應(yīng)地被驅(qū)動，對每1次鍵合都驅(qū)動供給卷軸12及卷繞卷軸13,使得在加熱工具 1與半導(dǎo)體芯片3之間，被供給保護(hù)膜2的新的面。另外，也可以不是每1次鍵合都驅(qū)動卷 軸，而是每數(shù)次鍵合地驅(qū)動1次卷軸。另外，也可以以一定速度連續(xù)地驅(qū)動卷軸，以使得一 點(diǎn)一點(diǎn)地連續(xù)地供給保護(hù)膜2的新的面。
[0073] 本發(fā)明的第2半導(dǎo)體裝置的制造方法，是經(jīng)由熱固性粘接劑層將具有凸塊及貫通 電極的多個半導(dǎo)體芯片、以及具有對應(yīng)于該凸塊的電極的基板焊接連接的半導(dǎo)體裝置的制 造方法，依次具有下述工序：
[0074] 工序（A'），預(yù)先在多個半導(dǎo)體芯片的各自的具有凸塊的面上，形成熱固性粘接劑 層，得到多個形成有熱固性粘接劑層的半導(dǎo)體芯片，
[0075] 工序（B'），經(jīng)過將1個形成有熱固性粘接劑層的半導(dǎo)體芯片的熱固性粘接劑層側(cè) 的面與基板合在一起，使用加熱工具進(jìn)行預(yù)壓接的工序，及1次以上的使該半導(dǎo)體芯片的 半導(dǎo)體芯片側(cè)的面與形成有熱固性粘接劑層的其他半導(dǎo)體芯片的熱固性粘接劑層側(cè)的面 合在一起，使用加熱工具進(jìn)行預(yù)壓接的工序，而得到多級預(yù)壓接層疊體，
[0076] 工序（C'），使在該加熱工具與該多級預(yù)壓接層疊體中的半導(dǎo)體芯片側(cè)的面之間存 在導(dǎo)熱系數(shù)為l〇〇W/mK以上的保護(hù)膜，使用加熱工具，在使多個半導(dǎo)體芯片之間及半導(dǎo)體 芯片與基板之間的焊料熔融的同時，使熱固性粘接劑層固化。
[0077] 首先，在工序（A'）中，預(yù)先在半導(dǎo)體芯片的具有凸塊的面上，形成熱固性粘接劑 層。形成熱固性粘接劑層的方法可使用與第1制造方法同樣的方法。本制造方法中，多階 段地形成芯片的層疊體。因此，使用在半導(dǎo)體晶片上形成熱固性粘接劑層、將熱固性粘接劑 層與半導(dǎo)體晶片同時切割而得到的芯片，可使得熱固性粘接劑層從得到的層疊體的露出極 小，因而特別優(yōu)選。
[0078] 在接下來的工序（B'）中，進(jìn)行預(yù)壓接。在預(yù)壓接工序中，首先，與第1制造方法同 樣地，使將1個形成有熱固性粘接劑層的半導(dǎo)體芯片的熱固性粘接劑層側(cè)的面與基板合在 一起，使用鍵合裝置的加熱工具進(jìn)行加熱?加壓，由此進(jìn)行預(yù)壓接。進(jìn)而，將經(jīng)預(yù)壓接的半 導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體芯片側(cè)的面與形成有熱固性粘接劑層的其他半導(dǎo)體芯片的熱固性粘接 劑層側(cè)的面合在一起，進(jìn)行預(yù)壓接。反復(fù)進(jìn)行該工序，形成多個半導(dǎo)體芯片被層疊并進(jìn)行了 預(yù)壓接的多級預(yù)壓接層疊體。
[0079] 預(yù)壓接的加熱工具的優(yōu)選的溫度條件與第1制造方法相同，但由于若層疊的級數(shù) 增加則來自加熱工具的熱傳遞發(fā)生變化，因而也可隨著層疊的級數(shù)不同而使溫度變化。也 可在預(yù)壓接時預(yù)先將導(dǎo)熱系數(shù)為l〇〇W/mK以上的保護(hù)膜粘貼在加熱工具的與半導(dǎo)體芯片 接觸的面上。此時，能在不暫時從半導(dǎo)體芯片移開加熱工具的情況下，連續(xù)地進(jìn)行后述的正 式壓接工序（C'）。
[0080] 在正式壓接工序（C'）中，與第1制造方法同樣地，使加熱工具與多級預(yù)壓接層疊 體的半導(dǎo)體芯片側(cè)的面之間，存在導(dǎo)熱系數(shù)為l〇〇W/mK以上的保護(hù)膜，在使多個半導(dǎo)體芯 片之間及半導(dǎo)體芯片與基板之間的焊料熔融的同時，使熱固性粘接劑層固化。也可在其上 進(jìn)一步貼合形成有熱固性粘接劑層的其他半導(dǎo)體芯片的熱固性粘接劑層側(cè)的面，通過工序 (B'）而形成多級預(yù)壓接層疊體，然后進(jìn)行正式壓接工序（C'）。
[0081] 以下，舉例說明第2制造方法的各工序，但本發(fā)明不限于下述例子。
[0082] 首先，在圖4(a)中示出工序（A'）的例子。該例子中，使用具有貫通電極（TSV) 11 的半導(dǎo)體芯片3。在具有TSV11的半導(dǎo)體芯片3的一側(cè)的面的TSV11上，設(shè)置銅柱7,在銅 柱7之上形成有半球狀的焊料凸塊8。在相反側(cè)的面的TSV11上，形成有電極焊盤9。與第 1制造方法同樣地，在半導(dǎo)體芯片3的形成有焊料凸塊8的面上，層壓在塑料膜10上形成有 熱固性粘接劑層4的熱固性粘接劑膜，然后剝離塑料膜10,由此，在半導(dǎo)體芯片3的形成有 焊料凸塊8的面上，形成熱固性粘接劑層4。
[0083] 通過工序（A'）在多個半導(dǎo)體芯片3的具有凸塊8的面上形成熱固性粘接劑層4， 得到多個形成有熱固性粘接劑層的半導(dǎo)體芯片（圖4(b))。
[0084] 接下來，將形成有熱固性粘接劑層4的1個半導(dǎo)體芯片的熱固性粘接劑層側(cè)的面 與基板5合在一起，與第1制造方法同樣地進(jìn)行預(yù)壓接。進(jìn)而，如圖4(c)所示，將經(jīng)預(yù)壓接 的半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體芯片側(cè)的面與形成有熱固性粘接劑層4的其他半導(dǎo)體芯片3的熱固 性粘接劑層側(cè)4的面合在一起，進(jìn)行預(yù)壓接。反復(fù)進(jìn)行該工序，形成多個半導(dǎo)體芯片被層疊 并進(jìn)行了預(yù)壓接的多級預(yù)壓接層疊體（圖4(d))。
[0085] 最后，與第1制造方法同樣地，實(shí)施正式壓接工序，所述正式壓接工序中，使在加 熱工具1與上述多級預(yù)壓接層疊體的半導(dǎo)體芯片側(cè)的面之間存在導(dǎo)熱系數(shù)為100W/mK以上 的保護(hù)膜2,在使多個半導(dǎo)體芯片之間及半導(dǎo)體芯片與基板之間的焊料熔融的同時，使熱固 性粘接劑層固化（圖4(e))。
[0086] 實(shí)施例
[0087] 以下，更具體地說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，但本發(fā)明不限于此。
[0088] 以下，舉出實(shí)施例等來說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限于這些例子。下文中示出實(shí)施例 1?14、比較例1?6中使用的材料和評價方法。
[0089] <半導(dǎo)體芯片的結(jié)構(gòu)>
[0090] 在硅晶片的氧化膜上，形成厚度為Ιμ--的鋁布線，進(jìn)而在其上形成厚度為Ιμ--的 氮化硅絕緣膜。在該氮化硅絕緣膜上，設(shè)有開口部以使得與硅晶片導(dǎo)通，在該開口部上形成 鉻層，在該鉻層上，形成由高度為ΙΟμπι的銅柱和高度為5μπι的焊料（SnAg)半球形成的凸 塊，制作了半導(dǎo)體芯片。在1個半導(dǎo)體芯片中，設(shè)置了具有25 μπκ30 μ m、35 μ m及40 μ m這4 種凸塊直徑的凸塊。需要說明的是，對于凸塊間距而言，相對于各凸塊直徑，形成有75 μ m、 80μπι、85μπι及90μπι這4種。另外，設(shè)置的凸塊數(shù)相對于上述各間距分別為174個、162 個、150個及138個。在封裝于基板后，在半導(dǎo)體芯片上將錯布線圖案形成（patterning), 以使得能針對各凸塊結(jié)構(gòu)測定連接電阻。在1片硅晶片上形成有多片半導(dǎo)體芯片，各半導(dǎo) 體芯片的芯片尺寸為7mmX 7mm，芯片厚度為100 μ m。在各半導(dǎo)體芯片上形成有用于確定位 置的對準(zhǔn)標(biāo)記。
[0091] 〈基板〉
[0092] 在硅基板（膜厚100 μ m)的氧化膜上，形成厚度為1 μ m的鋁布線，進(jìn)而在其上形 成厚度為lym的氮化硅絕緣膜。在該氮化硅絕緣膜上設(shè)置開口部以使得與硅基板導(dǎo)通， 在其上形成鉻層，在該鉻層上形成由膜厚為5 μ m的銅及膜厚為1 μ m的鎳/金形成的電極 焊盤，制作了基板。對于電極焊盤的位置及直徑而言，全部以與上述半導(dǎo)體芯片的凸塊對應(yīng) 的方式形成。基板尺寸為12_X 12mm，基板厚度為100 μ m，在基板上的不搭載芯片的區(qū)域， 形成有2_見方的引出電極的焊盤。通過將上述半導(dǎo)體芯片封裝于基板，而可形成菊花鏈 (daisy chain)，能通過引出電極測定凸塊與電極焊盤的接合電阻。在基板上形成有用于確 定位置的對準(zhǔn)標(biāo)記。
[0093] <保護(hù)膜>
[0094] 作為導(dǎo)熱系數(shù)為100W/mK以上的保護(hù)膜，使用了鋁箔和銅箔。另外，作為導(dǎo)熱系 數(shù)小于100W/mK的保護(hù)膜，使用了氟樹脂膜和鐵箔。使用熱擴(kuò)散率測定系統(tǒng)（ai-Phase Co.，Ltd.制，1 μ )測定的導(dǎo)熱系數(shù)分別為，鋁箔為230W/mK，銅箔為400W/mK，氟樹脂膜為 0.251/1111(，鐵箔為701/1111(。鋁箔的膜厚為6 4 111、12 4 111及18 4 111，銅箔的膜厚為3 4 111、5 4 111、 18 μ m及30 μ m，氟樹脂膜的膜厚為12 μ m及30 μ m，鐵箔的膜厚為20 μ m。
[0095] <熱固性粘接劑膜的制作>
[0096] 將以下記載的（a)聚酰亞胺、（b)環(huán)氧樹脂及（c)固化促進(jìn)劑混合，進(jìn)而一邊適當(dāng) 調(diào)節(jié)一邊添加（d)溶劑以使得涂布膜厚變得均勻，得到了熱固性粘接劑。通過將該熱固性 粘接劑在脫模性的塑料膜（聚對苯二甲酸乙二醇酯膜）上涂布及干燥，而制作了在塑料膜 上形成有熱固性粘接劑層的熱固性粘接劑膜1。以（a)聚酰亞胺、(b)環(huán)氧樹脂及（c)固化 促進(jìn)劑的比率按重量比計(jì)為50 :20 :50的比例進(jìn)行混合。熱固性粘接劑層的厚度為25 μ m。
[0097] 另外，將以下記載的（a)聚酰亞胺、（b)環(huán)氧樹脂、（c)固化促進(jìn)劑及（e)絕緣性 填料混合，進(jìn)而一邊適當(dāng)調(diào)節(jié)一邊添加（d)溶劑以使得涂布膜厚變得均勻，得到了熱固性 粘接劑。通過將該熱固性粘接劑在脫模性的塑料膜（聚對苯二甲酸乙二醇酯膜）上涂布及 干燥，而制作了在塑料膜上形成有熱固性粘接劑層的熱固性粘接劑膜2。以（a)聚酰亞胺、 (b)環(huán)氧樹脂、（c)固化促進(jìn)劑及（e)絕緣性填料的比率按重量比計(jì)為25 :10 :25 :50的比 例進(jìn)行混合。熱固性粘接劑層的厚度為25 μ m。
[0098] 需要說明的是，（c)固化促進(jìn)劑是將微囊（microcapsule)型固化促進(jìn)劑分散在環(huán) 氧樹脂中而得到的，它們的重量比為微囊型固化促進(jìn)劑/環(huán)氧樹脂=33/67。然而，在上述 的混合比例中，（c)固化促進(jìn)劑的比例是以（c)固化促進(jìn)劑整體的量為基準(zhǔn)而算出的。另 外，（b)環(huán)氧樹脂的比例中，不包括（c)固化促進(jìn)劑中的環(huán)氧樹脂。
[0099] (a)聚酰亞胺
[0100] 使用了利用下述工藝合成的可溶于有機(jī)溶劑的聚酰亞胺。首先，在干燥氮?dú)饬飨拢?將2, 2 -雙（3 -氨基一 4 一輕基苯基）六氟丙燒24. 54g (0· 067摩爾）、1，3 -雙（3 -氨 基丙基）四甲基二硅氧烷4. 97g(0. 02摩爾）及作為封端劑的3 -氨基苯酚2. 18g(0. 02摩 爾）溶解在80g的NMP中。向其中加入雙（3,4 一二羧基苯基）醚二酐31. 02g (0.1摩爾） 和20g的NMP，在20°C下進(jìn)行1小時反應(yīng)，接著在50°C下攪拌4小時。然后，添加15g二甲 苯，使水與二甲苯一同共沸，并在180°C下攪拌5小時。攪拌結(jié)束后，將溶液投入到3L水中， 得到了白色沉淀形式的聚合物。將該沉淀過濾回收，用水洗滌3次，然后使用真空干燥機(jī)， 在80°C下干燥20小時。
[0101] (b)環(huán)氧樹脂
[0102] 使用了固態(tài)的環(huán)氧化合物（三菱化學(xué)（株）制，EPOXY 157S70)。
[0103] (c)固化促進(jìn)劑
[0104] 使用了微囊型固化促進(jìn)劑（Asahi Kasei Chemicals制，Novacure (注冊商標(biāo)） HX - 3941HP)。
[0105] (d)溶劑
[0106] 使用了甲基乙基酮/甲苯=4/1(重量比）。
[0107] (e)絕緣性無機(jī)填料
[0108] 使用了 S0 - E2 (商品名，Admatechs Co. Ltd.制，球形二氧化娃粒子，平均粒徑 0· 5 μ m)。
[0109] <帶有熱固性粘接劑材料膜的半導(dǎo)體芯片的制作>
[0110] 使用真空加壓層壓裝置（（株）名機(jī)制作所制，MVLP500/600)進(jìn)行熱固性粘接劑層 向半導(dǎo)體芯片的凸塊的埋入。將如上所述地制作的熱固性粘接劑膜的熱固性粘接劑層側(cè)的 面按壓到上述的形成有多個半導(dǎo)體芯片的硅晶片的凸塊形成面上，同時在真空中在80°C、 加壓0.7MPa的條件下層壓20秒。用切割機(jī)（cutter)切斷娃晶片周圍的多余的熱固性粘 接劑膜。此處使用的硅晶片為8英寸尺寸。
[0111] 接下來，使用晶片貼片（wafer mounter)裝置（Technovision, Inc.制，F(xiàn)M - 1146 - DF)，將形成有熱固性粘接劑層的半導(dǎo)體晶片基板的與凸塊相反的一側(cè)的面粘貼在 被鋪展在膠帶框（tape frame)的切割膠帶（Lintec Corporation制D - 650)上。從熱固 性粘接劑層除去聚對苯二甲酸乙二醇酯膜，然后在切割裝置（DISCO(株）制，DFD - 6240) 的切削臺上，以熱固性粘接劑層面向上的方式固定膠帶框。接著，在以下那樣的切削條件下 進(jìn)行了切割。
[0112] 刀（blade) :NBC - ZH 127F - SE 27HCCC
[0113] 軸（spindle)轉(zhuǎn)數(shù)：25000rpm
[0114] 切削速度：50mm/s
[0115] 切削深度：切入到切割膠帶的深20 μ m
[0116] 切割：一次全切（one pass full cut)
[0117] 切割模式：下切（down cut)
[0118] 切削水量：3. 7L/分鐘
[0119] 切削水及冷卻水：溫度23°C、電導(dǎo)率0. 5ΜΩ · cm(在超純水中注入二氧化碳）。
[0120] 對于通過切割而形成了單個芯片的半導(dǎo)體芯片，未發(fā)現(xiàn)切削粉末附著在熱固性粘 接劑層表面上、熱固性粘接劑層表面的破裂和缺損、及熱固性粘接劑膜從晶片剝離。
[0121] < 鍵合 >
[0122] 使如上所述地制作的帶有熱固性粘接劑材料膜的半導(dǎo)體芯片的、形成有熱固性粘 接劑層的面為上側(cè)，將帶有熱固性粘接劑材料膜的半導(dǎo)體芯片收納在芯片托盤中，供給至 鍵合裝置（Toray Engineering Co.，Ltd.制FC3000S)。另一方面，將上述基板設(shè)置在鍵合 裝置的保持為60°C的臺上。
[0123] 首先，用拾取（pick up)工具舉起被收納在芯片托盤中的半導(dǎo)體芯片，使芯片的面 反轉(zhuǎn)。接下來，運(yùn)送裝置真空吸附半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體芯片側(cè)的面，并將半導(dǎo)體芯片運(yùn)送至 被放置在臺上的基板的上方。接下來，為了使半導(dǎo)體芯片的凸塊與基板上的電極焊盤在規(guī) 定的位置重疊，使對準(zhǔn)識別照相機(jī)進(jìn)入到半導(dǎo)體芯片與基板之間，進(jìn)行各自的對準(zhǔn)標(biāo)記的 檢測。
[0124] 基于對準(zhǔn)標(biāo)記，調(diào)整位置使得半導(dǎo)體芯片的凸塊與基板的電極焊盤的連接位置一 致，然后，使用鍵合裝置的加熱工具，對半導(dǎo)體芯片進(jìn)行壓力15N、溫度100°C下的10秒的加 熱及加壓，由此進(jìn)行預(yù)壓接，制作了預(yù)壓接層疊體。
[0125] 對于加熱工具的裝置（attachment)的表面溫度，預(yù)先使用溫度記錄儀（KEYENCE CORPORATION制NR100)和K熱電偶進(jìn)行了校正。
[0126] 接下來，使在加熱工具與預(yù)壓接層疊體的半導(dǎo)體芯片側(cè)的面之間，存在導(dǎo)熱系數(shù) 為100W/mK以上的保護(hù)膜，進(jìn)行正式壓接，使半導(dǎo)體芯片與基板之間的焊料熔融，同時使熱 固性粘接劑層固化。對于正式壓接而言，首先，在壓力40N、溫度KKTC下保持10秒，然后在 壓力40N、溫度250°C下處理20秒。
[0127] <封裝性評價>
[0128] 通過封裝后形成的菊花鏈的導(dǎo)通電阻測定（導(dǎo)通評價）及凸塊連接部分的剖面觀 察（剖面觀察評價），進(jìn)行封裝性的評價。
[0129] 各實(shí)施例的評價中使用的半導(dǎo)體芯片和基板，相對于各凸塊間距，分別被設(shè)計(jì)成， 經(jīng)由138個、150個、162個、174個形成的連接部分電氣連接。即使凸塊與電極焊盤有一個 未接觸的部分，也會成為連接不良。此處，連接DIGITAL VOLTMETER (HEWLETT PACKARD公司 制3455A)的測定端子，測定其電阻值。電阻值是不僅包括凸塊和電極焊盤的連接部分而且 包括半導(dǎo)體芯片內(nèi)部的電阻、接線電極的值。對于各凸塊間距的菊花鏈，判斷分別測定的電 阻值是否全部小于l〇〇k Ω。在對3個樣品進(jìn)行了封裝時，將3個樣品均為測定的菊花鏈的 電阻值全部小于100kQ的情況判斷為A，將1個樣品或2個樣品中的菊花鏈的電阻值成為 100kQ以上的情況判斷為B，將3個樣品均為菊花鏈的電阻值成為100kQ以上的情況判斷 為C。
[0130] 關(guān)于剖面觀察評價，對于在任意位置切斷并進(jìn)行了顯微鏡觀察的凸塊，判斷在焊 料凸塊與基板上的銅焊盤的界面處，樹脂、填料是否侵入相對于銅焊盤的直徑的10%以上。 在對3個樣品進(jìn)行了封裝時，將3個樣品均為沒有相對于銅焊盤的直徑為10%以上的侵入 的情況判斷為A，1個樣品或2個樣品存在10%以上侵入的情況判斷為B，將3樣品均存在 10%以上侵入的情況判斷為C。
[0131] 實(shí)施例1?實(shí)施例3
[0132] 作為保護(hù)膜，分別使用厚度6 μ m、12 μ m及20 μ m的鋁箔，另外，作為熱固性粘接劑 膜，使用熱固性粘接劑膜2,利用上述的方法評價了封裝性。關(guān)于實(shí)施例1?實(shí)施例3,不存 在露出了的熱固性粘接劑膜粘貼在拾取工具上的情況，導(dǎo)通評價及剖面觀察評價均為A。將 結(jié)果不于表1。
[0133] 實(shí)施例4?實(shí)施例6
[0134] 作為熱固性粘接劑膜，使用了熱固性粘接劑膜1，除此之外，分別與實(shí)施例1?實(shí) 施例3同樣地進(jìn)行了評價。導(dǎo)通評價及剖面觀察評價均為A。將結(jié)果示于表1。
[0135] 實(shí)施例7?實(shí)施例10
[0136] 作為保護(hù)膜，分別使用了厚度3 μ m、5 μ m、18 μ m及30 μ m的銅箔，除此之外，與實(shí) 施例1同樣地進(jìn)行了評價。在使用了膜厚30 μ m的銅箔的情況（實(shí)施例10)，在對于1個樣 品進(jìn)行剖面觀察時，存在10%以上的侵入，但關(guān)于其他，不存在露出了的熱固性粘接劑膜粘 貼到拾取工具的情況，導(dǎo)通評價及剖面觀察評價均為A。將結(jié)果示于表1。
[0137] 實(shí)施例11?實(shí)施例14
[0138] 作為熱固性粘接劑膜，使用了熱固性粘接劑膜1，除此之外，分別與實(shí)施例7?實(shí) 施例10同樣地進(jìn)行了評價。導(dǎo)通評價及剖面觀察評價均為A。將結(jié)果示于表1。
[0139] 實(shí)施例15
[0140] 作為半導(dǎo)體芯片，使用了以200 μ m間距形成有直徑50 μ m的銅的TSV的硅基板。 在1片娃晶片上形成多個半導(dǎo)體芯片，各半導(dǎo)體芯片的芯片尺寸為7mmX7mm。在7mm見方 的芯片上形成有26X27個TSV。在半導(dǎo)體芯片的一側(cè)的面的TSV上，經(jīng)由Ιμπι的厚度的聚 酰亞胺鈍化膜形成厚度1 μ m的銅布線，進(jìn)而在其上形成厚度1 μ m的聚酰亞胺絕緣膜。該 聚酰亞胺絕緣膜上，為了與TSV電連接而設(shè)置了開口部，在開口部上形成鉻層，在該開口部 處形成由高度10 μ m的銅柱和高度5 μ m的焊料（SnAg)半球形成的凸塊，制作了半導(dǎo)體芯 片。凸塊直徑為30μπι。在封裝于基板后，將銅布線圖案形成，從而能針對各凸塊測定連接 電阻。芯片厚為ΙΟΟμπι。另外，在半導(dǎo)體芯片的與凸塊為相反一側(cè)的面上，在為了與TSV電 連接而在Ιμπι的厚度的聚酰亞胺絕緣膜上設(shè)置的開口部上形成鉻層，在該開口部形成了 由膜厚5 μ m銅及膜厚1 μ m的鎳/金形成的電極焊盤。
[0141] 在硅基板（膜厚100 μ--)的氧化膜上形成厚度Ιμπι的鋁布線，進(jìn)而在其上形成厚 度1 μ m的氮化硅絕緣膜。在該氮化硅絕緣膜上，為了與硅基板導(dǎo)通，而設(shè)置了開口部，在開 口部上形成鉻層，在該開口部形成由膜厚5 μ m的銅及膜厚1 μ m的鎳/金形成的電極焊盤， 制作了基板。電極焊盤的位置及直徑均以對應(yīng)上述半導(dǎo)體芯片的凸塊的方式形成?；宄?寸為12mmX12mm，基板厚為ΙΟΟμπι，在基板上的不搭載芯片的區(qū)域，形成有2mm見方的引出 電極的焊盤。通過將上述半導(dǎo)體芯片封裝于基板，可形成菊花鏈，可通過引出電極測定凸塊 與電極焊盤的接合電阻。
[0142] 代替上述< 帶有熱固性粘接劑材料膜的半導(dǎo)體芯片的制作 > 工序中使用的硅晶 片，使用了上述的形成有TSV的硅晶片，除此之外，與上述<帶有熱固性粘接劑材料膜的半 導(dǎo)體芯片的制作>工序同樣地操作，得到了帶有熱固性粘接劑層的半導(dǎo)體芯片。
[0143] 使用了該帶有熱固性粘接劑層的半導(dǎo)體芯片，除此之外，與上述的 < 鍵合 > 工序 中的預(yù)壓接工序同樣地操作，形成了在基板上層疊1級半導(dǎo)體芯片而得到的預(yù)壓接層疊 體。進(jìn)而重復(fù)3次同樣的工序，形成了在基板上層疊4級半導(dǎo)體芯片而得到的4級預(yù)壓接層 疊體。接下來，使加熱工具與4級預(yù)壓接層疊體的半導(dǎo)體芯片側(cè)的面之間存在厚度12 μ m的 鋁箔的保護(hù)膜，利用與上述 < 鍵合 > 工序中的正式壓接工序同樣的方法，進(jìn)行了正式壓接。
[0144] 另外，與實(shí)施例1同樣地操作，進(jìn)行了封裝性評價。需要說明的是，在剖面觀察評 價中，實(shí)施例1中得到的半導(dǎo)體裝置為1級半導(dǎo)體芯片，本實(shí)施例中，半導(dǎo)體芯片為4級，在 本實(shí)施例中，將層疊了 4級半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體裝置切斷，來進(jìn)行評價。將結(jié)果示于表1。
[0145] 比較例1、2
[0146] 作為保護(hù)膜，分別使用了厚度12 μ m及30 μ m的氟樹脂膜，除此之外，與實(shí)施例1 同樣地進(jìn)行了評價。雖然沒有發(fā)生露出了的熱固性粘接劑層粘貼于拾取工具的情況，但導(dǎo) 通評價及剖面觀察評價均為C。將結(jié)果示于表1。
[0147] 比較例3、4
[0148] 作為熱固性粘接劑膜，使用了熱固性粘接劑膜1，除此之外，分別與比較例1、2同 樣地進(jìn)行了評價。當(dāng)使用了厚度12 μ m的保護(hù)膜時（比較例3)，僅1個樣品，在導(dǎo)通評價 中，存在菊花鏈的電阻值全部成為小于l〇〇k Ω的情況，為B。而且剖面觀察評價為C。將結(jié) 果不于表1。
[0149] 比較例5
[0150] 作為保護(hù)膜，使用了厚度20 μ m的鐵箔，除此之外，與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行了評價。 雖然沒有發(fā)生露出了的熱固性粘接劑層粘貼于拾取工具的情況，但導(dǎo)通評價及剖面觀察評 價均為C。將結(jié)果示于表1。
[0151] 比較例6
[0152] 作為熱固性粘接劑膜，使用了熱固性粘接劑膜1，除此之外，與比較例5同樣地進(jìn) 行了評價。導(dǎo)通評價為A，但剖面觀察評價為C。將結(jié)果示于表1。
[0153] 比較例7
[0154] 使用了厚度30 μ m的氟樹脂膜作為保護(hù)膜，除此之外，與實(shí)施例15同樣地進(jìn)行了 評價。將結(jié)果示于表1。
[0155] [表 1]
[0156] 【表1】
[0157]

【權(quán)利要求】
1. 半導(dǎo)體裝置的制造方法，是經(jīng)由熱固性粘接劑層將具有凸塊的半導(dǎo)體芯片焊接連接 于具有對應(yīng)于所述凸塊的電極的基板的半導(dǎo)體裝置的制造方法，依次具有下述工序： 工序（A)，預(yù)先在半導(dǎo)體芯片的具有凸塊的面上，形成熱固性粘接劑層， 工序（B)，將形成有熱固性粘接劑層的半導(dǎo)體芯片的熱固性粘接劑層側(cè)的面與基板合 在一起，使用加熱工具進(jìn)行預(yù)壓接，得到預(yù)壓接層疊體， 工序（C)，使所述加熱工具與所述預(yù)壓接層疊體的半導(dǎo)體芯片側(cè)的面之間，存在導(dǎo)熱 系數(shù)為100W/mK以上的保護(hù)膜，使用加熱工具在使半導(dǎo)體芯片與基板之間的焊料熔融的同 時，使熱固性粘接劑層固化。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，是經(jīng)由熱固性粘接劑層將具有凸塊及 貫通電極的多個半導(dǎo)體芯片、與具有對應(yīng)于所述凸塊的電極的基板焊接連接的半導(dǎo)體裝置 的制造方法，依次具有下述工序： 工序（A'），預(yù)先在多個半導(dǎo)體芯片的各自的具有凸塊的面上，形成熱固性粘接劑層，得 到多個形成有熱固性粘接劑層的半導(dǎo)體芯片； 工序（B'），經(jīng)過將1個形成有熱固性粘接劑層的半導(dǎo)體芯片的熱固性粘接劑層側(cè)的面 與基板合在一起，使用加熱工具進(jìn)行預(yù)壓接的工序，及1次以上的使所述半導(dǎo)體芯片的半 導(dǎo)體芯片側(cè)的面與形成有熱固性粘接劑層的其他半導(dǎo)體芯片的熱固性粘接劑層側(cè)的面合 在一起，使用加熱工具進(jìn)行預(yù)壓接的工序，而得到多級預(yù)壓接層疊體； 工序（C'），使所述加熱工具與所述多級預(yù)壓接層疊體中的半導(dǎo)體芯片側(cè)的面之間，存 在導(dǎo)熱系數(shù)為l〇〇W/mK以上的保護(hù)膜，使用加熱工具在使多個半導(dǎo)體芯片之間及半導(dǎo)體芯 片與基板之間的焊料熔融的同時，使熱固性粘接劑層固化。
3. 半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在工序（A)中，通過預(yù)先在半導(dǎo)體芯片的具有凸塊的 面上層壓熱固性粘接劑膜而形成熱固性粘接劑層。
4. 如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，在工序（A'）中，通過預(yù)先在多 個半導(dǎo)體芯片的各自的具有凸塊的面上層壓熱固性粘接劑膜而形成熱固性粘接劑層。
5. 如權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述熱固性粘接劑 層含有絕緣性無機(jī)填料。
6. 如權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述保護(hù)膜是鋁箔 或銅箔。
7. 如權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述基板是硅基 板。
8. 如權(quán)利要求1?7中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，以卷對卷的方式供 給所述保護(hù)膜。
9. 半導(dǎo)體裝置的制造裝置，是用于將基板與半導(dǎo)體芯片接合來制造半導(dǎo)體裝置的裝 置，具有： 接合裝置，具有用于設(shè)置基板的臺及加熱工具，所述加熱工具具有將半導(dǎo)體芯片加 熱·加壓的機(jī)構(gòu)， 供給卷軸，供給導(dǎo)熱系數(shù)為l〇〇W/mK以上的保護(hù)膜，和 卷繞卷軸，卷繞所述保護(hù)膜， 所述半導(dǎo)體裝置的制造裝置被配置為，從供給卷軸供給的保護(hù)膜通過加熱工具與臺之 間，被卷繞在卷繞卷軸上。
【文檔編號】H01L25/07GK104145328SQ201380012563
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月7日
【發(fā)明者】朝日升, 野中敏央, 新關(guān)彰一 申請人:東麗株式會社