문맥 (context)
본 발명은 반도체 장치의 제조에 사용할 수 있으며, 수지-성형된 반도체 패키지 내에 사용하기에 이상적이며, 미세하게 패턴화된 표면을 가진 기판의 뛰어난 충전을 보이며, 또한 낮은 탄성 계수 및 높은 접착 강도를 가지는 접착 조성물에 관한 것이며, 또한, 이러한 접착 조성물을 포함하는 접착 필름, 및 이러한 접착 필름을 사용하는 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조에 있어서, 장치에 형성된 IC 회로를 가진 큰 직경 규소 웨이퍼는 다이싱 (dicing) (절단, cutting) 단계에서 반도체 칩으로 절단되며, 반도체 칩은 열압착 결합에 의해 또는 액상 접착제 (다이 결합 물질)를 사용하는 리드 프레임에 장착되며, 와이어 결합 (wire bonding)은 전극 사이에서 수행되고, 이때 취급 특성을 향상시키고 외부 환경으로부터 장치를 보호하기 위해, 전체 구조를 밀봉시킨다. 적합한 밀봉 기법의 예는 금속 밀봉 및 세라믹 밀봉과 같은 기밀식 밀봉, 및 수지를 사용하는 비-기밀식 밀봉을 포함한다. 수지를 사용하는 이송 성형은 비용이 많이 들지 않으므로, 가장 널리 사용되는 기법이고, 대량 생산에 우수한 적용성을 제공한다. 하지만, 이러한 이점에도 불구하고, 수지-성형된 패키지는 내수분성, 내열성, 열 응력 완화, 및 열 방사의 열악한 수준에 의해 어려움을 겪고 있다.
나아가, 최근 몇년 사이에, 더욱 소형이며 점점더 다기능성인 전기 및 전자 장치의 경향으로 인해, 점점더 정교한 전자 부품에 대한 요구는 반도체 장치 내에 더욱 미세한 배선 및 증가된 배선 밀도를 요구하게 되었다. 반도체 칩 크기 내에서의 이러한 증가, 및 칩과 동일한 크기의 구조 (CSP) (격자 배열 결합을 사용하며 어떠한 리드 프레임도 가지고 있지 않음), 또는 칩 적층 (chip layering)을 사용하는 구조 (스택화 (stacked) CSP 및 SiP)를 가지는 반도체 장치의 사용으로 인해, 상기 장치의 패키징 (PKG) 동안의 열 충격 (응력)은 중요한 문제가 되고 있다.
더욱이, 인쇄 회로 기판 상에 이러한 반도체 장치를 장착하는 과정에 있어, 무연 땜납에 요구되는 재용융 내구성은 매우 고온 (265℃)인데, 이것 또한 문제가 된다. 따라서, 상기 과정에서 사용되는 재료들의 최적 및 최대 성능을 보장하기 위한 강력한 요구가 있다. 다양한 패키징 물질 중에서, 특히 다이 결합 물질의 특성은 상대적으로 넓은 범위에 걸쳐 조절되고 다양할 수 있으므로, 이러한 요구를 쉽게 충족시킬 수 있다. 구체적으로, 낮은 탄성 계수 및 높은 수준의 접착 강도 및 내열성을 가지며, 나아가 무분별한 열 충격 (응력)을 견딜 수 있는 다이 물질이 다이 결합 물질로서 요구된다.
또한, 반도체 칩이 장착되는 지지 기판에는 소형화가 또한 요구된다. 액상 접착체의 사용은 칩 장착 동안 칩 모서리 주변으로 침출하는 액상 접착제에 의해 야기되는 전극의 오염, 및 접착층 내의 불균일한 두께에 의해 야기되는 칩 경사에 기인하는 와이어 결합 문제점을 포함하는 문제들을 야기시킬 수 있다. 따라서, 이러한 문제들을 극복할 수 있는 접착 필름의 개발을 계속해서 추구해왔다.
종래 접착제의 예들은 실록산 구조가 매우 내열성인 폴리이미드 및 폴리아미드 수지에 도입된 낮은 탄성 계수 물질을 포함한다. JP 3-189127 A (특허 참고문헌 1)과 같은 공보에는 실록산-개질된 폴리아미드이미드를 개시하고 있으나, 이러한 수지의 탄성 계수는 충분할 정도로 낮지 않으며, 이러한 수지의 기판에의 접착성 또한 전혀 만족스럽지 못하다.
JP 10-60111 A (특허 참고문헌 2)는 실록산-개질된 폴리아미드이미드와 함께 2 이상의 말레이미드 기를 가진 화합물의 블렌딩으로 인한, 고온 특성의 향상을 개시하지만, 이 수지 조성물의 접착 강도는 불량하다.
또한, JP 7-224259 A (특허 참고문헌 3) 및 JP 8-27427 A (특허 참고문헌 4)는 폴리이미드 실리콘 및 에폭시 수지를 포함하는 내열성 접착 필름을 개시하는데, 이들 수지는 뛰어난 접착성, 낮은 탄성 계수, 및 뛰어난 내열성을 제공한다. 하지만, 이러한 접착 필름이 향상된 접착 강도를 제공함에도, 미세한 표면 불규칙성을 가진 기판의 충전은 불만족스럽다. 결과적으로, 다이 부착 동안 작은 빈틈이 발생할 수 있으며, 이러한 빈틈은 접착 필름을 박리시킬 수 있는데, 이는 필름이 신뢰성에 문제를 일으키는 경향이 있음을 의미한다. 더욱이, 수분 흡수 계수 및 선형 팽창 계수를 감소시킴으로써 신뢰성을 향상시키기 위해, 많은 양의 무기 충전제를 첨가한다면, 이때에는, 100℃ 이하의 온도에서 반도체 웨이퍼에의 저온 적층 동안 접착 성능이 악화되는 경향이 있다.
[특허 참고문헌 1] JP 3-189127 A
[특허 참고문헌 2] JP 10-60111 A
[특허 참고문헌 3] JP 7-224259 A
[특허 참고문헌 4] JP 8-27427 A
[특허 참고문헌 5] JP 2003-193016 A
지시문 (instruction)
주어진 원문을 읽고 필요한 정보를 파악하여, 원문에 근거해 질문에 답하라.
질문 (question)
액상 접착제를 사용하여 칩을 장착할 때 발생하는 문제점과 관련하여, 액상 접착제의 상태와 접착층의 특성이 각각 어떤 문제를 야기하는가?
추론 과정 (compact_reasoning)
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1과제 해석
task_interpretation액상 접착제의 사용이 초래하는 두 가지 구체적인 문제점(원인과 결과의 관계)을 파악해야 한다.
- 액상 접착체의 사용은 칩 장착 동안 칩 모서리 주변으로 침출하는 액상 접착제에 의해 야기되는 전극의 오염, 및 접착층 내의 불균일한 두께에 의해 야기되는 칩 경사에 기인하는 와이어 결합 문제점을 포함하는 문제들을 야기시킬 수 있다.
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2정보 추출
information_extraction액상 접착제의 물리적 거동(침출)과 접착층의 구조적 특성(두께)에 따른 문제를 추출한다.
- 칩 모서리 주변으로 침출하는 액상 접착제
- 접착층 내의 불균일한 두께
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3근거 선택
evidence_selection각 원인에 대응하는 결과인 '전극 오염'과 '와이어 결합 문제'를 선별한다.
- 전극의 오염
- 칩 경사에 기인하는 와이어 결합 문제점
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4논리 통합
logical_integration액상 접착제의 침출 -> 전극 오염, 접착층의 불균일한 두께 -> 칩 경사 및 와이어 결합 문제로 인과관계를 연결한다.
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5결론 도출
conclusion_formulation추출된 인과관계를 바탕으로 질문에 대한 답변을 구성한다.
- 액상 접착체의 사용은 칩 장착 동안 칩 모서리 주변으로 침출하는 액상 접착제에 의해 야기되는 전극의 오염, 및 접착층 내의 불균일한 두께에 의해 야기되는 칩 경사에 기인하는 와이어 결합 문제점을 포함하는 문제들을 야기시킬 수 있다.
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6답변 생성
answer_generation질문의 요구사항에 맞춰 명확하게 답변을 작성한다.
- 액상 접착체의 사용은 칩 장착 동안 칩 모서리 주변으로 침출하는 액상 접착제에 의해 야기되는 전극의 오염, 및 접착층 내의 불균일한 두께에 의해 야기되는 칩 경사에 기인하는 와이어 결합 문제점을 포함하는 문제들을 야기시킬 수 있다.
최종 답변 (final_answer)
액상 접착제가 칩 모서리 주변으로 침출하면 전극의 오염을 야기하며, 접착층 내의 불균일한 두께는 칩 경사를 유발하여 와이어 결합 문제를 야기할 수 있다.
핵심 해석 (core_interpretation)
액상 접착제의 침출과 접착층 내의 불균일한 두께는 각각 전극 오염과 칩 경사로 인한 와이어 결합 문제를 야기한다.