半導(dǎo)體用粘接劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種可抑制空隙的半導(dǎo)體用粘接劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 伴隨著半導(dǎo)體裝置的小型化及高密度化，作為將半導(dǎo)體芯片安裝于基板的方法， 使用了在表面形成有多個突起電極的半導(dǎo)體芯片的倒裝片安裝受到注目，并迅速擴(kuò)大。
[0003] 在倒裝片安裝中，作為用于確保接合部分的連接可靠性的方法，采用了下述的方 法作為通常的方法：將半導(dǎo)體芯片的突起電極與基板的電極部接合后，在半導(dǎo)體芯片與基 板的間隙注入液狀密封粘接劑（底填膠（underfill))并使其固化。然而，使用了底填膠的 倒裝片安裝存在著底填膠填充耗費(fèi)時間等問題、或者在縮小電極間的距離以及半導(dǎo)體芯片 與基板的距離上有限度等問題。
[0004] 因此，近年來，提出了在基板上涂布糊狀粘接劑后搭載半導(dǎo)體芯片的方法、在半導(dǎo) 體晶片或半導(dǎo)體芯片上供給膜狀或糊狀粘接劑后，將附有粘接劑的半導(dǎo)體芯片搭載于基板 上的方法等所謂的先涂布型倒裝片安裝。尤其是在將附有粘接劑的半導(dǎo)體芯片搭載于基板 上的情形時，可在半導(dǎo)體晶片上一次性供給粘接劑，并進(jìn)行切割，從而一次性大量生產(chǎn)附有 粘接劑的半導(dǎo)體芯片，由此可期待工藝大幅縮短。
[0005] 然而，先涂布型倒裝片安裝存在如下情況：在使半導(dǎo)體芯片的突起電極與基板的 電極部接觸時，在半導(dǎo)體芯片或基板與粘接劑之間夾帶空氣而產(chǎn)生空隙，或在將半導(dǎo)體芯 片搭載于基板上時的熱壓接工序中因來自粘接劑的揮發(fā)成分而產(chǎn)生空隙。此種空隙會導(dǎo)致 電極間的短路或成為粘接劑中產(chǎn)生裂痕的主要因素。
[0006] 因此，為了抑制空隙，提出了通過在加壓氣氛下進(jìn)行粘接劑的熱固化反應(yīng)而使空 隙收縮的方法、使用粘接劑將半導(dǎo)體芯片與基板臨時接合后，通過在加壓氣氛下對臨時接 合體進(jìn)行加熱而使空隙縮小的方法等（例如專利文獻(xiàn)1~2)。然而，即便是這些方法，尤 其是在將附有粘接劑的半導(dǎo)體芯片搭載于基板上的情形時，也容易因基板的凹凸而夾帶空 氣，因此利用現(xiàn)有的粘接劑是無法充分地抑制空隙的。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2004-311709號公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2009-004462號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 發(fā)明所要解決的課題
[0012] 且說，在市場上使用的半導(dǎo)體芯片中，有不僅在周緣部而且在與周緣部相比的內(nèi) 側(cè)的半導(dǎo)體芯片面內(nèi)也具有突起電極的半導(dǎo)體芯片。然而，在使用此種在周緣部及與該周 緣部相比的內(nèi)側(cè)的半導(dǎo)體芯片面內(nèi)這兩方均具有突起電極的半導(dǎo)體芯片的情形時，與周緣 部相比的內(nèi)側(cè)的半導(dǎo)體芯片面內(nèi)的突起電極會對樹脂流動及加壓效果造成不良影響，因此 即便在加壓氣氛下加熱臨時接合體，現(xiàn)有的粘接劑仍無法充分地抑制空隙。
[0013] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可抑制不僅產(chǎn)生于周緣部而且產(chǎn)生于與周緣部 相比的內(nèi)側(cè)的半導(dǎo)體芯片面內(nèi)的空隙的、半導(dǎo)體用粘接劑。
[0014] 用于解決課題的手段
[0015] 本發(fā)明是一種半導(dǎo)體用粘接劑，其用于具有下述工序的半導(dǎo)體裝置的制造方法： 工序1，將半導(dǎo)體芯片介由半導(dǎo)體用粘接劑對位于基板上，該半導(dǎo)體芯片在周緣部及與該周 緣部相比的內(nèi)側(cè)的半導(dǎo)體芯片面內(nèi)形成有突起電極，該突起電極具有包含焊料的前端部； 工序2,將所述半導(dǎo)體芯片加熱至焊料熔點(diǎn)以上的溫度，使所述半導(dǎo)體芯片的突起電極與所 述基板的電極部熔融接合，并使所述半導(dǎo)體用粘接劑臨時粘接；工序3,在加壓氣氛下加熱 所述半導(dǎo)體用粘接劑而去除空隙，
[0016] 其中，所述半導(dǎo)體用粘接劑在80~200°C的最低熔融粘度為lOOOPa *s以下，通過 小澤法所求出的在260°C達(dá)到反應(yīng)率40%所需的時間為8秒以上。
[0017] 以下，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0018] 本發(fā)明人對用于下述方法的半導(dǎo)體用粘接劑進(jìn)行了研究：將半導(dǎo)體芯片加熱至 焊料熔點(diǎn)以上的溫度而使半導(dǎo)體芯片的突起電極與基板的電極部接合，其后在加壓氣氛下 加熱半導(dǎo)體用粘接劑而去除空隙。其結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，即便在加壓氣氛下進(jìn)行了加熱， 在將突起電極接合時在半導(dǎo)體用粘接劑的固化過度進(jìn)行了的情形時，也無法充分地去除空 隙，而需要使用即便經(jīng)由使突起電極接合時的熱歷程也可極力抑制固化的粘接劑、即固化 速度（反應(yīng)速度）相對較慢且最低熔融粘度較低的粘接劑作為半導(dǎo)體用粘接劑。
[0019] 需要說明的是，本發(fā)明人也考慮通過調(diào)整將突起電極接合時的條件而抑制半導(dǎo)體 用粘接劑的固化，但為了將突起電極接合，必須保持在焊料熔點(diǎn)以上的溫度（240~300°C 左右），因此，僅通過調(diào)整條件而抑制半導(dǎo)體用粘接劑的固化是有限度的。
[0020] 在此，在熱分析、反應(yīng)速度解析等領(lǐng)域中，已知根據(jù)通過試樣的差示掃描量熱測定 (DSC測量，Differentialscanningcalorimetry)所得的數(shù)據(jù)而求出在一定溫度達(dá)到規(guī)定 反應(yīng)率的時間的、被稱作"小澤（Ozawa)法"的解析方法。
[0021] 本發(fā)明人通過應(yīng)用小澤法來研究用于半導(dǎo)體裝置的制造方法的半導(dǎo)體用粘接劑。 其結(jié)果，本發(fā)明人實(shí)現(xiàn)了最低熔融粘度及通過小澤法求出的在260°C反應(yīng)率達(dá)到40%所需 的時間滿足規(guī)定范圍的半導(dǎo)體用粘接劑，其不僅在使用了在周緣部具有突起電極的半導(dǎo)體 芯片的情形，而且在使用了在周緣部及與周緣部相比的內(nèi)側(cè)的面內(nèi)均具有突起電極的半導(dǎo) 體芯片的情形時也充分去除空隙。
[0022] 本發(fā)明的半導(dǎo)體用粘接劑用于具有下述工序的半導(dǎo)體裝置的制造方法：工序1， 將半導(dǎo)體芯片介由半導(dǎo)體用粘接劑對位于基板上，該半導(dǎo)體芯片在周緣部及與該周緣部相 比的內(nèi)側(cè)的半導(dǎo)體芯片面內(nèi)形成有突起電極，該突起電極具有包含焊料的前端部；工序2， 將所述半導(dǎo)體芯片加熱至焊料熔點(diǎn)以上的溫度，使所述半導(dǎo)體芯片的突起電極與所述基板 的電極部熔融接合，并使所述半導(dǎo)體用粘接劑臨時粘接；工序3,在加壓氣氛下加熱所述半 導(dǎo)體用粘接劑而去除空隙。
[0023] 在使用本發(fā)明的半導(dǎo)體用粘接劑的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，首先，進(jìn)行工序1 : 將半導(dǎo)體芯片介由半導(dǎo)體用粘接劑而對位于基板上，該半導(dǎo)體芯片在周緣部及與該周緣部 相比的內(nèi)側(cè)的半導(dǎo)體芯片面內(nèi)形成有突起電極，該突起電極具有包含焊料的前端部。
[0024] 在上述進(jìn)行對位的工序1中，通常使用倒裝片接合機(jī)等安裝用裝置，使相機(jī)識別 半導(dǎo)體芯片的突起電極、基板的電極部、以及設(shè)置于半導(dǎo)體芯片及基板上的對準(zhǔn)標(biāo)記的位 置，由此在Χ、γ方向及旋轉(zhuǎn)方向（Θ方向）上自動地進(jìn)行對位。
[0025] 作為上述半導(dǎo)體芯片，例如可列舉出包含硅、砷化鎵等半導(dǎo)體，且具有包含焊料的 前端部的突起電極不僅在周緣部存在，而且在與周緣部相比的內(nèi)側(cè)的面內(nèi)也存在的半導(dǎo)體 芯片。需要說明的是，具有包含焊料的前端部的突起電極只要前端部包含焊料，則可突起電 極的一部分包含焊料，也可整個突起電極包含焊料。
[0026] 供給上述半導(dǎo)體用粘接劑的方法并無特別限定，例如可列舉出：將膜狀粘接劑貼 附于基板上或半導(dǎo)體芯片上的方法；將糊狀粘接劑填充至注射器并在注射器前端安裝精密 噴嘴，使用分配器裝置將該粘接劑噴至基板上的方法等。
[0027] 另外，也可使用如下方法：預(yù)先通過常壓層壓、真空層壓等將膜狀粘接劑貼附于晶 片，或通過旋轉(zhuǎn)涂布法等涂布或印刷糊狀粘接劑而形成涂膜，其后通過刀片切割、激光切割 等單片化為半導(dǎo)體芯片。常壓層壓雖存在夾帶空氣的情形，但也可使用與去除空隙的工序 3相同的加壓烘箱（例如，PC〇-〇83TA(NTTAdvancedTechnology公司制造））等，從而在加 壓氣氛下加熱粘接劑而去除空隙。
[0028] 在使用本發(fā)明的半導(dǎo)體用粘接劑的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，繼而進(jìn)行工序2 : 將上述半導(dǎo)體芯片加熱至焊料熔點(diǎn)以上的溫度，使上述半導(dǎo)體芯片的突起電極與上述基板 的電極部熔融接合，并使上述半導(dǎo)體用粘接劑臨時粘接。
[0029] 另外，使上述半導(dǎo)體用粘接劑臨時粘接的工序2也通常使用倒裝片接合機(jī)等安裝 用裝置來進(jìn)行。
[0030] 焊料熔點(diǎn)通常為215~235°C左右。上述焊料熔點(diǎn)以上的溫度的優(yōu)選下限為 240°C，優(yōu)選上限為300°C。若溫度小于240°C，則存在突起電極未充分熔融而無法形成電極 接合的情況。若溫度超過300°C，則存在從半導(dǎo)體用粘接劑中產(chǎn)生揮發(fā)成分而使空隙增加的 情況。另外，存在如下情況：在進(jìn)行半導(dǎo)體用粘接劑的固化，去除空隙的工序3中，半導(dǎo)體用 粘接劑的流動性下降而無法充分地去除空隙。
[0031]