(57)【要約】  熱硬化性樹脂及びフィラを含有する第１の樹脂組成物からなる第１の層と、フラックス剤を含有する第２の樹脂組成物からなる第２の層と、を備え、第２の樹脂組成物全量に対する第２の樹脂組成物中のフィラの質量比率が、第１の樹脂組成物全量に対する第１の樹脂組成物中のフィラの質量比率より小さい、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物。
2012067158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂及びフィラを含有する第１の樹脂組成物からなる第１の層と、フラックス剤を含有する第２の樹脂組成物からなる第２の層と、を備え、
前記第２の樹脂組成物全量に対する前記第２の樹脂組成物中のフィラの質量比率が、前記第１の樹脂組成物全量に対する前記第１の樹脂組成物中のフィラの質量比率より小さい、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物。
【請求項２】
前記第２の樹脂組成物が、熱可塑性樹脂をさらに含有する、請求項１に記載の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物。
【請求項３】
複数のバンプが形成されたバンプ形成面を有する半導体チップと、複数の電極が設けられた電極面を有する基板と、を備える半導体装置の製造方法であって、
請求項１又は２に記載の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を、前記第１の層に対して前記第２の層が前記基板側に配置されるように、前記基板の前記電極面上に貼付する第１の工程と、
前記第１の工程を経た前記基板と前記半導体チップとを、前記半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を介して前記電極面と前記バンプ形成面とが対向するように配置して、前記基板の電極と前記半導体チップのバンプとが電気的に接続するように加熱加圧する第２の工程と、を備え、
前記第２の工程で接続される前記電極及び前記バンプのうち少なくとも一方の表面に、スズ又ははんだが存在する、半導体装置の製造方法。
【請求項４】
複数のバンプが形成されたバンプ形成面を有する半導体チップと、複数の電極が設けられた電極面を有する基板と、を備える半導体装置の製造方法であって、
複数のバンプが形成されたバンプ形成面を有する半導体ウェハの該バンプ形成面上に、請求項１又は２に記載の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を、前記第２の層に対して前記第１の層が前記半導体ウェハ側に配置されるように貼付する第１の工程と、
前記第１の工程を経た前記半導体ウェハを個片化して、前記半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物が貼付された半導体チップを得る第２の工程と、
前記第２の工程で得られた前記半導体チップと前記基板とを、前記半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を介して前記バンプ形成面と前記電極面とが対向するように配置して、前記半導体チップのバンプと前記基板の電極とが電気的に接続するように加熱加圧する第３の工程と、を備え、
前記第３の工程で接続される前記電極及び前記バンプのうち少なくとも一方の表面に、スズ又ははんだが存在する、半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の半導体装置の製造方法によって製造された半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物、半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、高機能化の進展に伴って、半導体装置に対して小型化、薄型化及び電気特性の向上（高周波伝送への対応など）が求められている。これに伴い、従来のワイヤーボンディングで半導体チップを基板に実装する方式から、半導体チップにバンプと呼ばれる導電性の突起電極を形成して基板電極と直接接続するフリップチップ接続方式への移行が始まっている。【０００３】
半導体チップに形成されるバンプとしては、はんだや金で構成されたバンプが用いられているが、近年の微細接続化に対応するために、銅ピラーの先端にはんだ層又はスズ層が形成された構造のバンプが用いられるようになってきている。【０００４】
また、高信頼性化のために、金属接合による接続が求められており、はんだバンプを用いたはんだ接合や銅ピラーの先端にはんだ層やスズ層が形成された構造のバンプによる金属接合だけでなく、金バンプを用いた場合でも、基板電極側にはんだ層やスズ層を形成して、金属接合させる接続方法が採用されている。【０００５】
さらに、フリップチップ接続方式では半導体チップと基板との熱膨張係数差に由来する熱応力が接続部に集中して接続部を破壊する恐れがあることから、この熱応力を分散して接続信頼性を高めるために、半導体チップと基板との間の空隙を樹脂で封止充てんする必要がある。一般に、樹脂による封止充てんは、半導体チップと基板とをはんだなどを用いて接続した後、空隙に液状封止樹脂を毛細管現象を利用して注入する方式が採用されている。【０００６】
チップと基板とを接続する際には、はんだなどの表面の酸化膜を還元除去して金属接合を容易にするために、ロジンや有機酸などからなるフラックスが用いられている。ここで、フラックスの残渣が残ると、液状樹脂を注入した場合にボイドと呼ばれる気泡発生の原因になったり、酸成分によって配線の腐食が発生し、接続信頼性が低下することから、残渣を洗浄する工程が必須であった。しかし、近年、接続ピッチの狭ピッチ化に伴って、半導体チップと基板との間の空隙が狭くなっているため、フラックス残渣の洗浄が困難になる場合があった。さらに、半導体チップと基板との間の狭い空隙に液状樹脂を注入するのに長時間を要して、生産性が低下するという課題があった。【０００７】
このような液状封止樹脂の課題を解決するために、はんだなどの表面の酸化膜を還元除去する性質（フラックス活性）を備えた封止樹脂を用いて、封止樹脂を基板に供給した後、半導体チップと基板とを接続すると同時に、半導体チップと基板との間の空隙を樹脂で封止充てんし、フラックス残渣の洗浄を省略することが可能となる先供給方式と呼ばれる接続方法が提案されている（例えば、特許文献１〜５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１４３７９５号公報
【特許文献２】特開２００７−１０７００６号公報
【特許文献３】特開２００８−２９４３８２号公報
【特許文献４】特開２００９−２３９１３８号公報
【特許文献５】特開２００５−２８７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、従来の先供給方式では、封止樹脂の熱膨張係数を低減するために配合されたフィラーがバンプと基板電極との間に挟まれてトラッピングと呼ばれる接続不良が発生し、導電不良が起きたり、挟まれたフィラーを起点にしてバンプや基板電極にクラックが生じて接続信頼性が低下するという問題がある。【００１０】
本発明は、先供給方式のための封止樹脂として用いた場合に、トラッピングの発生を十分に抑制でき、良好な導電性及び接続信頼性を有する半導体装置を得ることが可能な半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物、並びにこれを用いた半導体装置及びその製造方法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】
【００１１】
本発明は、熱硬化性樹脂及びフィラーを含有する第１の樹脂組成物からなる第１の層と、フラックス剤を含有する第２の樹脂組成物からなる第２の層と、を備え、上記第２の樹脂組成物全量に対する上記第２の樹脂組成物中のフィラーの質量比率が、上記第１の樹脂組成物全量に対する上記第１の樹脂組成物中のフィラーの質量比率より小さい、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を提供する。【００１２】
本発明によれば、バンプと基板電極との間のフィラーの挟み込みが防止され、良好な接続部の形成が可能となる。すなわち、本発明の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物によれば、先供給方式においてトラッピングの発生を十分に抑制でき、良好な導電性及び接続信頼性を有する半導体装置を得ることができる。【００１３】
また、本発明の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物によれば、半導体チップと基板とを接続する際の加熱加圧で第１の樹脂組成物が硬化し、硬化した第１の樹脂組成物がバンプと基板電極との接続部を補強する。これにより、接続終了後の冷却過程において、半導体チップと基板との熱膨張係数差に起因する熱応力が接続部に集中し、クラックなどの接続不良が生じることを、十分に抑制することができる。すなわち、このような半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物によれば、接続信頼性に一層優れる半導体装置が得られる。【００１４】
本発明の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物は、上記第２の樹脂組成物が熱可塑性樹脂をさらに含有することが好ましい。【００１５】
かかる半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物は、第２の樹脂組成物からなる第２の層の表面タック力が低くなる。そのため、例えば、後述する半導体の製造方法において、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物が貼付された半導体ウェハを半導体チップに個片化する際に生じた切削屑が、第２の層の表面に付着することを防止する効果がある。【００１６】
本発明はまた、複数のバンプが形成されたバンプ形成面を有する半導体チップと、複数の電極が設けられた電極面を有する基板と、を備える半導体装置の製造方法であって、上記本発明の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を、上記第１の層に対して上記第２の層が上記基板側に配置されるように、上記基板の上記電極面上に貼付する第１の工程と、上記第１の工程を経た基板と上記半導体チップとを、上記半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を介して上記電極面と上記バンプ形成面とが対向するように配置して、上記基板の電極と上記半導体チップのバンプとが電気的に接続するように加熱加圧する第２の工程と、を備え、上記第２の工程で接続される上記電極及び上記バンプのうち少なくとも一方の表面に、スズ又ははんだが存在する、半導体装置の製造方法を提供する。このように本発明のフィルム状樹脂組成物を基板表面に配置することによって、半導体チップのバンプと基板の電極とがフィラーの質量比率がより小さい第２の層中で接触することとなり、フィラーの挟み込みを抑制できるとともに、第２の層中のフラックス剤によって、バンプ先端の酸化膜が還元除去され、基板電極との金属接合が容易となる。【００１７】
本発明はまた、複数のバンプが形成されたバンプ形成面を有する半導体チップと、複数の電極が設けられた電極面を有する基板と、を備える半導体装置の製造方法であって、複数のバンプが形成されたバンプ形成面を有する半導体ウェハの該バンプ形成面上に、上記本発明の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を、上記第２の層に対して上記第１の層が上記半導体ウェハ側に配置されるように貼付する第１の工程と、上記第１の工程を経た上記半導体ウェハを個片化して、上記半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物が貼付された半導体チップを得る第２の工程と、上記第２の工程で得られた上記半導体チップと上記基板とを、上記半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を介して上記バンプ形成面と上記電極面とが対向するように配置して、上記半導体チップのバンプと上記基板の電極とが電気的に接続するように加熱加圧する第３の工程と、を備え、上記第３の工程で接続される上記電極及び上記バンプのうち少なくとも一方の表面に、スズ又ははんだが存在する、半導体装置の製造方法を提供する。このように本発明のフィルム状樹脂組成物を半導体チップ表面に配置することによって、半導体チップのバンプと基板の電極とがフィラーの質量比率がより小さい第２の層中で接触することとなり、フィラーの挟み込みを抑制できるとともに、第２の層中のフラックス剤によって、バンプ先端の酸化膜が還元除去され、基板電極との金属接合が容易となる。【００１８】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、上記本発明の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を用いているのでトラッピングの発生が十分に抑制され、良好な導電性及び接続信頼性を有する半導体装置を製造することができる。【００１９】
本発明はさらに、上記本発明の半導体装置の製造方法によって製造された半導体装置を提供する。かかる半導体装置は、上記本発明の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物により封止充てんされているため、トラッピングの発生による接続不良やクラックの発生が抑えられており、良好な導電性及び接続信頼性を有する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、先供給方式のための封止樹脂として用いた場合に、トラッピングの発生を十分に抑制でき、良好な導電性及び接続信頼性を有する半導体装置を得ることが可能な半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物、並びにこれを用いた半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。
【図２】実施例３の半導体装置のボイド状況を、超音波探傷装置によって観察した観察像である。
【図３】実施例３の半導体装置の接続部の断面観察写真である。
【図４】実施例６の半導体装置の接続部の断面観察写真である。
【図５】比較例１の半導体装置の接続部の断面観察写真である。
【図６】比較例２の半導体装置の接続部の断面観察写真である。
【図７】比較例３の半導体装置のボイド状況を、超音波探傷装置によって観察した観察像である。
【図８】実施例８の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を貼付した半導体ウェハのバンプ形成面を、走査電子顕微鏡で観察した観察写真である。
【図９】実施例８の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を貼付した半導体ウェハのバンプ形成面を、フリップチップボンダーのカメラで観察した観察写真である。
【図１０】実施例８の半導体装置の接続部の断面観察写真である。
【図１１】比較例４のフィルム状樹脂組成物を貼付した半導体ウェハのバンプ形成面を、フリップチップボンダーのカメラで観察した観察写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の好適な実施形態について以下に説明する。
【００２３】
本実施形態に係る半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物は、フィラーを含有する第１の樹脂組成物からなる第１の層と、フラックス剤を含有する第２の樹脂組成物からなる第２の層と、を備え、第２の樹脂組成物全量に対する第２の樹脂組成物中のフィラーの質量比率が、第１の樹脂組成物全量に対する第１の樹脂組成物中のフィラーの質量比率より小さいものである。
【００２４】
ここで、第２の樹脂組成物は、フィラーを含有していても含有していなくてもよい。すなわち、「第２の樹脂組成物全量に対する第２の樹脂組成物中のフィラーの質量比率」は０質量％であってもよい。
【００２５】
本実施形態に係る半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物によれば、先供給方式において、トラッピングの発生が十分に抑制される。そのため、本実施形態に係る半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を用いることで、良好な導電性及び接続信頼性を有する半導体装置を得ることができる。
【００２６】
（第１の層）
第１の層は、フィラーを含有する第１の樹脂組成物からなる層である。
【００２７】
フィラーとしては、無機フィラーを用いることが好ましい。無機フィラーを用いると、第１の樹脂組成物（又はその硬化物）の熱膨張係数が一層低下するため、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物により封止充てんされた半導体装置の接続信頼性が、一層良好になる。
【００２８】
無機フィラーとしては、ガラス、二酸化ケイ素（シリカ）、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化チタン（チタニア）、酸化マグネシウム（マグネシア）、カーボンブラック、マイカ、硫酸バリウムなどが挙げられる。これらは単独で又は２種以上を混合して用いることができる。
【００２９】
また、無機フィラーとしては、２種以上の金属を含む複合酸化物（２種以上の金属酸化物を単に混合したものではなく、金属酸化物同士が化学的に結合して分離不能な状態となっているもの）を用いることもできる。このような無機フィラーとしては、例えば、ケイ素、チタン、アルミニウム、ホウ素及びマグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも２種の元素を含む複合酸化物が挙げられる。より具体的には、例えば、二酸化ケイ素と酸化チタンとの複合酸化物、二酸化ケイ素と酸化アルミニウムとからなる複合酸化物、酸化ホウ素と酸化アルミニウムとからなる複合酸化物、二酸化ケイ素と酸化アルミニウムと酸化マグネシウムとからなる複合酸化物、などが挙げられる。これらの複合酸化物は、単独で又は２種以上を混合して用いることができ、上記の無機フィラーと混合して用いることもできる。
【００３０】
また、本実施形態においては、ボイド抑制効果や応力緩和を目的に、フィラーとしてボイド無機フィラーと有機フィラーとを組み合わせて用いることもできる。
【００３１】
有機フィラーとしては、例えば、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ブタジエンゴム、ポリエステル、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、ポリアリレート、ポリメチルメタクリレート、アクリルゴム、ポリスチレン、ＮＢＲ、ＳＢＲ、シリコーン変性樹脂等の樹脂成分からなるフィラーが挙げられる。
【００３２】
有機フィラーとしては、分子量が１００万以上の樹脂を含む有機微粒子又は三次元架橋構造を有する有機微粒子が好ましい。このような有機微粒子は樹脂組成物への分散性が高い。また、このような有機微粒子を含むフィルム状樹脂組成物は、接着性と硬化後の応力緩和性に一層優れる。なお、ここで「三次元架橋構造を有する」とは、有機微粒子を構成する樹脂のポリマー鎖が三次元網目構造を有していることを示し、このような構造を有する樹脂は、例えば、反応点を複数有するポリマーを当該反応点と結合しうる官能基を二つ以上有する架橋剤で処理することで得られる。分子量が１００万以上の樹脂を含む有機微粒子及び三次元架橋構造を有する有機微粒子は、いずれも溶媒への溶解性が低い点で好ましい。溶媒への溶解性が低いこれらの有機微粒子は、上述の効果を一層顕著に得ることができる。また、上述の効果を一層顕著に得る観点からは、上記有機微粒子は、（メタ）アクリル酸アルキル−シリコーン共重合体、シリコーン−（メタ）アクリル共重合体又はこれらの複合体からなる有機微粒子であることが好ましい。
【００３３】
有機フィラーとしては、コアシェル型の構造を有し、コア層とシェル層で組成が異なる有機微粒子を用いることもできる。コアシェル型の有機微粒子として、具体的には、シリコーン−アクリルゴムをコアとしてアクリル樹脂をグラフトした粒子、ブタジエンゴムをコアとしてアクリル樹脂やスチレン樹脂をグラフトした粒子、等が挙げられる。
【００３４】
有機フィラーとして、分子量が１００万以上の樹脂を含む有機微粒子又は三次元架橋構造を有する有機微粒子を用いる場合、有機溶剤への溶解性が低いことから、容易に粒子形状を維持したままでフィルム状樹脂組成物中に含有させることができる。これにより、フィルム状樹脂組成物中に有機微粒子を島状に分散させることができ、硬化後のフィルム状樹脂組成物の強度を一層向上させることができる。
【００３５】
フィラーの形状は、特に限定されないが、破砕状、針状、リン片状、球状などが挙げられる。これらのうち、フィラーの形状は球状であることが好ましい。球状のフィラーは樹脂組成物中への分散性が良好であるため、フィラーが樹脂組成物の特定の箇所に集中してバンプと基板電極との間に挟み込まれる易くなることを防止することができ、接続信頼性に一層優れる半導体装置が得られるようになる。また、フィラーが球状であると、樹脂組成物の粘度制御が容易となる傾向がある。なお、ここで球状とは、必ずしも真球である必要はなく、略球状であればよい。
【００３６】
フィラーのサイズは、フリップチップ接続する際の半導体チップと基板との間の空隙よりも小さいものであればよい。フィラーの平均粒径は、充てん密度を高くすることができ、樹脂組成物の粘度制御が容易となるという観点から、１０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることがより好ましく、３μｍ以下であることがさらに好ましい。なお、フィラーの平均粒径の下限値は特に限定されるものではないが、例えば、平均粒径が０．０１μｍ以上のフィラーを用いることができる。また、本実施形態に係る半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物における効果（良好な導電性及び接続信頼性）が一層顕著に得られることから、フィラーの平均粒径は０．０５〜０．９μｍとすることができ、０．１〜０．８μｍとすることもできる。
【００３７】
なお、ここでいう、平均粒径はレーザー光回折法を利用した粒度分布測定装置でメジアン径として求めることができるものである。メジアン径とは個数基準の粒度分布における累積率が５０％となる粒子径（Ｄ５０）の値を示す。
【００３８】
第１の樹脂組成物全量に対する第１の樹脂組成物中のフィラーの質量比率は、第１の樹脂組成物（又はその硬化物）の熱膨張係数が一層低下する観点からは２０質量％以上であることが好ましく、第１の樹脂組成物（又はその硬化物）の機械的強度が一層向上する観点からは３０質量％以上であることがより好ましく、第１の樹脂組成物（又はその硬化物）の吸水率が一層低下する観点からは４０質量％以上であることがさらに好ましい。
【００３９】
第１の樹脂組成物全量に対する第１の樹脂組成物中のフィラーの質量比率の上限値は、特に限定されるものではないが、例えば、７０質量％以下とすることができ、６０質量％以下とすることもできる。７０質量％を超えると第１の樹脂組成物が脆くなり、取り扱い性が低下する場合がある。
【００４０】
有機フィラーと無機フィラーとを併用する場合、有機フィラーの質量比率は第１の樹脂組成物全量に対して１〜１０質量％であることが望ましい。１質量％以上であると、有機フィラーによるボイド抑制効果や応力緩和効果が顕著に得られるようになり、１０質量％以下であると樹脂組成物の増粘が抑制され、フィルム状樹脂組成物表面の凹凸が低減され、ボイドの発生が一層抑制され、接着性が一層向上する。
【００４１】
第１の樹脂組成物は、熱硬化性樹脂を含有することが好ましい。
【００４２】
これにより、半導体チップと基板とを接続する際の加熱加圧で第１の樹脂組成物が硬化し、硬化した第１の樹脂組成物がバンプと基板電極との接続部を補強することができるようになる。そのため、接続終了後の冷却過程において、半導体チップと基板との熱膨張係数差に起因する熱応力が接続部に集中してクラックなどの接続不良が生じることが、十分に抑制される。すなわち、第１の樹脂組成物が熱硬化性樹脂を含有することで、得られる半導体装置の接続信頼性が一層優れるものとなる。
【００４３】
熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、シアネート樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、アクリレート樹脂、メタクリレート樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。耐熱性に優れること及び作業性が良好となることから、第１の樹脂組成物は熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂を含有することが好ましい。
【００４４】
エポキシ樹脂としては、例えば、２官能以上のエポキシ樹脂（分子中に２つ以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂）が用いられる。このようなエポキシ樹脂としては、例えば、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、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ジフェニルスルフィド骨格含有エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型多官能エポキシ樹脂、ナフタレン骨格含有多官能エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格含有多官能エポキシ樹脂、トリフェニルメタン骨格含有多官能エポキシ樹脂、アミノフェノール型エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン型エポキシ樹脂、その他各種多官能エポキシ樹脂などを用いることができる。
【００４５】
これらのエポキシ樹脂のうち、樹脂組成物の低粘度化が容易に実現できること、樹脂組成物（又はその硬化物）の吸水率が低下して寸法変化等が一層生じ難くなること、樹脂組成物（又はその硬化物）の耐熱性が一層向上すること、などの観点からは、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、ナフタレン骨格含有多官能エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格含有多官能エポキシ樹脂、トリフェニルメタン骨格含有多官能エポキシ樹脂などを用いることが好ましい。
【００４６】
エポキシ樹脂の性状としては、２５℃で液状でも固形でも構わない。また、これらのエポキシ樹脂は単独または２種以上を混合して用いてもよい。
【００４７】
第１の樹脂組成物は、硬化剤をさらに含有していてもよい。硬化剤は、熱硬化性樹脂の種類に応じて適宜選択することができる。例えば、第１の樹脂組成物が熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を含有する場合、硬化剤としては、イミダゾール類、酸無水物類、アミン類、フェノール類、ヒドラジド類、ポリメルカプタン類、ルイス酸−アミン錯体などを用いることができる。これらの硬化剤のうち、樹脂組成物の低粘度化が容易に実現できること、保存安定性に優れること、樹脂組成物の硬化物の耐熱性が一層向上すること、などの観点から、イミダゾール類、酸無水物類、アミン類、フェノール類が好適に用いられる。また、硬化剤として、ポリウレタン系、ポリエステル系の高分子物質等で被覆してマイクロカプセル化したものは、可使時間が延長されるために好ましい。
【００４８】
上記イミダゾール類としては、２−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、１−シアノエチル−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−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−ウンデシルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−エチル−４’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン  イソシアヌル酸付加物、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン  イソシアヌル酸付加物、２−フェニルイミダゾール  イソシアヌル酸付加物、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、などが挙げられる。また、これらのイミダゾール類にエポキシ樹脂を付加させた化合物を用いることもできる。
【００４９】
これらのイミダゾール類としては、例えば、２ＭＺ、Ｃ１１Ｚ、２ＰＺ、２Ｅ４ＭＺ、２Ｐ４ＭＺ、１Ｂ２ＭＺ、１Ｂ２ＰＺ、２ＭＺ−ＣＮ、２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ、２ＰＺ−ＣＮ、Ｃ１１Ｚ−ＣＮ、２ＰＺ−ＣＮＳ、Ｃ１１Ｚ−ＣＮＳ、２ＭＺ−Ａ、Ｃ１１Ｚ−Ａ、２Ｅ４ＭＺ−Ａ、２Ｐ４ＭＨＺ、２ＰＨＺ、２ＭＡ−ＯＫ、２ＰＺ−ＯＫ（いずれも四国化成工業株式会社製、製品名）などを用いることができる。また、上記イミダゾール類は、単独で又は２種以上を混合して使用することができる。
【００５０】
第１の樹脂組成物におけるイミダゾール類の配合量は、第１の樹脂組成物中のエポキシ樹脂の総量１００質量部に対して、０．１〜１０質量部であることが好ましく、０．５〜１０質量部であることがより好ましく、１〜１０質量部であることがさらに好ましい。配合量が０．１質量部以上であると、エポキシ樹脂の硬化が十分に進行して、上述の効果（接続信頼性が一層優れること、等）がより確実に奏される。また、配合量を１０質量部以下とすることで、保存安定性が一層良好になる。
【００５１】
上記酸無水物類としては、例えば、マレイン酸無水物、コハク酸無水物、ドデセニルコハク酸無水物、フタル酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物、エンドメチレンテトラヒドロフタル酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロフタル酸、メチルハイミック酸無水物、ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ポリアゼライン酸無水物、アルキルスチレン−マレイン酸無水物共重合体、３，４−ジメチル−６−（２−メチル−１−プロペニル）−４−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸無水物、１−イソプロピル−４−メチル−ビシクロ［２．２．２］オクト−５−エン−２，３−ジカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリスアンヒドロトリメリテート、などを用いることができる。
【００５２】
これらのうち、樹脂組成物（又はその硬化物）の耐熱性及び耐湿性が一層良好になるという観点からは、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物、エンドメチレンテトラヒドロフタル酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロフタル酸、３，４−ジメチル−６−（２−メチル−１−プロペニル）−４−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸無水物、１−イソプロピル−４−メチル−ビシクロ［２．２．２］オクト−５−エン−２，３−ジカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリスアンヒドロトリメリテートなどを用いることが好ましい。これらは単独または２種以上を混合して使用することもできる。
【００５３】
第１の樹脂組成物における酸無水物類の配合量は、第１の樹脂組成物中のエポキシ樹脂が有するエポキシ基の数Ｎ１と、第１の樹脂組成物に配合された酸無水物から発生し得るカルボキシル基の数Ｎ２との比（Ｎ１／Ｎ２）が、０．５〜１．５となるような配合量であることが好ましい。上記比（Ｎ１／Ｎ２）は、０．７〜１．２であることがより好ましい。比（Ｎ１／Ｎ２）が０．５より小さいと、カルボキシル基が過剰に樹脂組成物の硬化物中に残存することとなり、樹脂組成物の硬化物の耐湿信頼性が低下する場合がある。すなわち、比（Ｎ１／Ｎ２）が０．５以上であると、樹脂組成物の硬化物の耐湿信頼性が一層良好になる。また、比（Ｎ１／Ｎ２）が１．５以下であると、エポキシ樹脂の硬化が十分に進行して、上述の効果（接続信頼性が一層優れること、等）がより確実に奏される。
【００５４】
上記アミン類としては、１級又は２級アミノ基を分子内に少なくとも一つ以上有している化合物が挙げられる。アミン類としては、保存安定性に優れること、樹脂組成物の硬化物の耐熱性が一層良好になること等の観点から、芳香族アミン類を用いることが好ましい。
【００５５】
芳香族アミン類としては、例えば、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノジフェニルスルフィド、メタキシレンジアミン、３，３’−ジエチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’，５，５’−テトラエチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、２，２−ビス−［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］−ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス（４−アミノフェニル）−ヘキサフルオロプロパン、２，４−ジアミノトルエン、１，４−ジアミノベンゼン、１，３−ジアミノベンゼン、ジエチルトルエンジアミン、ジメチルトルエンジアミン、アニリン類、アルキル化アニリン類、Ｎ−アルキル化アニリン類、などを用いることができる。これらは単独または２種以上を混合して使用することもできる。
【００５６】
第１の樹脂組成物におけるアミン類の配合量は、第１の樹脂組成物中のエポキシ樹脂が有するエポキシ基の数Ｎ１と、第１の樹脂組成物に配合されたアミン類のアミノ基上の活性水素の数Ｎ３との比（Ｎ１／Ｎ３）が、０．５〜１．５となるような配合量であることが好ましい。上記比（Ｎ１／Ｎ３）は、０．７〜１．２であることがより好ましい。比（Ｎ１／Ｎ３）が０．５より小さいと、アミノ基上の活性水素が過剰に樹脂組成物の硬化物中に残存することとなり、樹脂組成物の硬化物の耐湿性が低下する場合がある。すなわち、比（Ｎ１／Ｎ３）が０．５以上であると、樹脂組成物の硬化物の耐湿信頼性が一層良好になる。また、比（Ｎ１／Ｎ３）が１．５以下であると、エポキシ樹脂の硬化が十分に進行して、上述の効果（接続信頼性が一層優れること、等）がより確実に奏される。
【００５７】
上記フェノール類としては、ビスフェノール樹脂、フェノールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂、アリル化フェノールノボラック樹脂、ビフェノール樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、クレゾールナフトールホルムアルデヒド重縮合物、トリフェニルメタン型多官能フェノール樹脂、キシリレン変性フェノールノボラック樹脂、キシリレン変性ナフトールノボラック樹脂、各種多官能フェノール樹脂等を使用することができる。これらは１種を単独で又は２種以上の混合体として使用することができる。
【００５８】
第１の樹脂組成物におけるフェノール類の配合量は、第１の樹脂組成物中のエポキシ樹脂が有するエポキシ基の数Ｎ１と、第１の樹脂組成物に配合されたフェノール類が有するフェノール性水酸基の数Ｎ４との比（Ｎ１／Ｎ４）が、０．５〜１．５となるような配合量であることが好ましい。上記比（Ｎ１／Ｎ４）は、０．７〜１．２であることがより好ましい。比（Ｎ１／Ｎ４）が０．５より小さいと、フェノール性水酸基が過剰に樹脂組成物の硬化物中に残存することとなり、樹脂組成物の硬化物の耐湿性が低下する場合がある。すなわち、比（Ｎ１／Ｎ４）が０．５以上であると、樹脂組成物の硬化物の耐湿信頼性が一層良好になる。また、比（Ｎ１／Ｎ４）が１．５以下であると、エポキシ樹脂の硬化が十分に進行して、上述の効果（接続信頼性が一層優れること、等）がより確実に奏される。
【００５９】
なお、酸無水物類、アミン類及びフェノール類のうち２種以上を併用する場合には、比［Ｎ１／（Ｎ２＋Ｎ３＋Ｎ４）］が０．５〜１．５となるように配合されることが好ましく、０．７〜１．２となるように配合されることがより好ましい。
【００６０】
酸無水物類、アミン類、フェノール類を硬化剤として用いる場合、さらに硬化促進剤を併用してもよい。例えば、上記イミダゾール類は、硬化促進剤として、酸無水物類、アミン類、フェノール類とともに用いることができる。また、硬化促進剤としては、３級アミン類；１，８−ジアザビシクロ（５．４．０）ウンデセン−７や１，５−ジアザビシクロ（４．３．０）ノネン−５などの環状アミン類；３級アミン類や環状アミン類のテトラフェニルボレート塩；トリブチルホスフィンなどのトリアルキルホスフィン類；トリフェニルホスフィンなどのトリアリールホスフィン類；テトラブチルホスホニウムテトラフェニルボレートやテトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレートなどのホスホニウム塩；などを用いることができる。硬化促進剤の配合量は、ゲル化時間や保存安定性を考慮して適宜設定される。
【００６１】
第１の樹脂組成物は、熱可塑性樹脂を含有していてもよい。熱可塑性樹脂を含有することでフィルム形成性が向上する。
【００６２】
熱可塑性樹脂としては、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリウレタンイミド樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ウレタン樹脂、アクリルゴム等が挙げられる。これらのうち、耐熱性及びフィルム形成性に優れることから、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、ポリウレタンイミド樹脂等が望ましく、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂がより好ましい。
【００６３】
熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、５０００以上であることが好ましく、１００００以上であることがより好ましく、２００００以上であることが更に好ましい。重量平均分子量が５０００以上であると、フィルム形成性が向上するという効果を十分に得ることができる。なお、ここで重量平均分子量は、ＧＰＣ（Ｇｅｌ  Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）を用いて、ポリスチレン換算で測定した値である。また、これらの熱可塑性樹脂は単独又は２種以上の混合体や共重合体として使用することもできる。
【００６４】
第１の樹脂組成物が熱可塑性樹脂を含有するとき、その含有量は、第１の樹脂組成物の全量基準で、１〜５０質量％であることが好ましく、１〜４０質量％であることがより好ましく、５〜３０質量％であることがさらに好ましい。含有量が５０質量％を超えると、樹脂組成物の硬化物の耐熱性が低下する場合がある。
【００６５】
第１の樹脂組成物には、上記以外の成分として、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、酸化防止剤、レベリング剤、イオントラップ剤などの添加剤が配合されていてもよい。これらの添加剤は、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。添加剤の配合量は、各添加剤の効果が発現するように調整すればよい。また、第１の樹脂組成物は、後述するフラックス剤を含んでいてもよい。
【００６６】
（第２の層）
第２の層は、フラックス剤を含有する第２の樹脂組成物からなる層である。第２の樹脂組成物には、はんだなどの金属の表面酸化膜を還元除去して、金属接合による良好な接続部を形成するために、フラックス剤が必須成分として配合されている。
【００６７】
また、第２の樹脂組成物全量に対する第２の樹脂組成物中のフィラーの質量比率は、第１の樹脂組成物全量に対する第１の樹脂組成物中のフィラーの質量比率より小さい。このような構成を有することにより、先供給方式において、トラッピングの発生が十分に抑制される。なお、第２の樹脂組成物は、フィラーを含有していても含有していなくてもよい。
【００６８】
第２の樹脂組成物は、フィラーの質量比率が小さいこと以外、第１の樹脂組成物と同様の成分を含有していてもよく、各成分の配合量は上述の第１の樹脂組成物における好ましい配合量と同様であってもよい。
【００６９】
第２の樹脂組成物全量に対する第２の樹脂組成物中のフィラの質量比率は、０質量％以上２０質量％未満であることが好ましく、０〜１５質量％であることがより好ましく、０〜１０質量％であることがさらに好ましい。フィラの含有量が少ないことによって、第２の樹脂組成物及び第２の層の光透過性が向上する。これにより、後述する半導体装置の製造方法において半導体ウェハに張り合わせた際に、第２の層を介してバンプ先端部を視認することが可能となり、ダイシング時の位置合わせや、接続時の基板との位置合わせが容易になるという効果が得られる。なお、このようなバンプ先端部の認識を可能にするためには、第２の層の光透過率が５５５ｎｍの可視光に対して１０％以上であることが望ましく、２０％以上であることがより望ましく、４０％以上であることがさらに望ましい。また、光透過率は、５５０ｎｍの可視光に対して、９５％以下でよく、９０％以下であってもよい。
【００７０】
第２の樹脂組成物は、熱可塑性樹脂を含有することが好ましい。第２の樹脂組成物が熱可塑性樹脂を含有すると、第２の層の表面タック力が低くなる傾向がある。そのため、例えば、後述する半導体の製造方法において、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物が貼付された半導体ウェハを半導体チップに個片化する際に生じる切削屑が、第２の層の表面に付着することを防止するという効果が奏される。
【００７１】
かかる効果が一層顕著に得られるという観点からは、第２の樹脂組成物中の熱可塑性樹脂の含有量は、第２の樹脂組成物の全量基準で、５〜９９．９質量％であることが好ましく、１０〜９５質量％であることがより好ましい。
【００７２】
また、同様の観点から、第２の樹脂組成物中の熱可塑性樹脂及びフラックス剤の合計含有量は、第２の樹脂組成物の全量基準で、５質量％以上であることが好ましく、１０質量％以上であることがより好ましい。また、第２の樹脂組成物は熱可塑性樹脂及びフラックス剤のみからなるものであってもよい。
【００７３】
第２の樹脂組成物におけるフラックス剤の配合量は、第２の樹脂組成物の全量を基準として、０．１〜１０質量％であることが好ましく、光透過性が一層向上する観点から０．５〜７質量％であることがより好ましく、保存安定性が一層向上する観点から１〜５質量％であることがさらに好ましい。配合量が０．１質量％以上であると、フラックス剤による酸化膜除去効果が一層顕著に奏されるため、接続信頼性が一層向上する。また、フラックス剤が過剰に存在すると樹脂組成物の絶縁性が低下する場合があるが、配合量を１０質量％以下とすることでこのような絶縁性の低下を防ぎ、絶縁信頼性に優れる樹脂組成物が得られる。
【００７４】
フラックス剤としては、樹脂組成物中への分散性に優れる観点から、アルコール類、フェノール類及びカルボン酸類からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を用いることが好ましい。
【００７５】
上記アルコール類としては、分子内に２つ以上のアルコール性水酸基を有する化合物が挙げられる。このようなアルコール類としては、１，３−ジオキサン−５，５−ジメタノール、１，５−ペンタンジオール、２，５−フランジメタノール、ジエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ペンタエチレングリコール、ヘキサエチレングリコール、１，２，３−ヘキサントリオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，６−ヘキサントリオール、３−メチルペンタン−１，３，５−トリオール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、エリトリトール、ペンタエリトリトール、リビトール、ソルビトール、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、１，３−ブチレングリコール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、Ｎ−ブチルジエタノールアミン、Ｎ−エチルジエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）イソプロパノールアミン、ビス（２−ヒドロキシメチル）イミノトリス（ヒドロキシメチル）メタン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（２−ヒドロキシエチル）エチレンジアミン、１，１’，１’’，１’’’−（エチレンジニトリロ）テトラキス（２−プロパノール）などを用いることができる。
【００７６】
これらのアルコール類のうち、３級窒素原子を有する化合物、例えば、Ｎ−ブチルジエタノールアミン、Ｎ−エチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）イソプロパノールアミン、ビス（２−ヒドロキシメチル）イミノトリス（ヒドロキシメチル）メタン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（２−ヒドロキシエチル）エチレンジアミン、１，１’，１’’，１’’’−（エチレンジニトリロ）テトラキス（２−プロパノール）などは、その他の化合物に比較して、良好なフラックス活性を示すことから好ましい。良好なフラックス活性を示す詳細な理由は明らかではないが、アルコール性水酸基による酸化膜還元能と、３級窒素原子上の不対電子に由来する電子供与性による還元能が併せて作用することに起因していると推測される。なお、これらのアルコール類は単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００７７】
上記フェノール類としては、分子内に２つ以上のフェノール性水酸基を有する化合物が挙げられる。このようなフェノール類としては、カテコール、レゾルシノール、ハイドロキノン、ビフェノール、ジヒドロキシナフタレン、ヒドロキシハイドロキノン、ピロガロール、メチリデンビフェノール（「ビスフェノールＦ」とも称される。）、イソプロピリデンビフェノール（「ビスフェノールＡ」とも称される。）、エチリデンビフェノール（「ビスフェノールＡＤ」とも称される。）、１，１，１−トリス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、トリヒドロキシベンゾフェノン、トリヒドロキシアセトフェノン、ポリｐ−ビニルフェノールなどが挙げられる。
【００７８】
また、分子内に２つ以上のフェノール性水酸基を有する化合物としては、分子内にフェノール性水酸基を有する化合物Ａと、該化合物Ａと重縮合し得る化合物Ｂと、の重縮合物を用いることもできる。ここで化合物Ｂとしては、ジビニルベンゼン；アルデヒド類；分子内にハロメチル基、アルコキシメチル基又はヒドロキシメチル基を２つ以上有する芳香族化合物；などが挙げられる。なお、これらのフェノール類は単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００７９】
上記化合物Ａとしては、例えば、フェノール、アルキルフェノール、ナフトール、クレゾール、カテコール、レゾルシノール、ハイドロキノン、ビフェノール、ジヒドロキシナフタレン、ヒドロキシハイドロキノン、ピロガロール、メチリデンビフェノール（「ビスフェノールＦ」）、イソプロピリデンビフェノール（「ビスフェノールＡ」）、エチリデンビフェノール（「ビスフェノールＡＤ」）、１，１，１−トリス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、トリヒドロキシベンゾフェノン、トリヒドロキシアセトフェノン、ポリｐ−ビニルフェノールなどが挙げられる。
【００８０】
上記アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド（その水溶液としてホルマリン）、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、ヘキサメチレンテトラミンなどが挙げられる。
【００８１】
分子内にハロメチル基、アルコキシメチル基又はヒドロキシルメチル基を２つ以上有する芳香族化合物としては、例えば、１，２−ビス（クロロメチル）ベンゼン、１，３−ビス（クロロメチル）ベンゼン、１，４−ビス（クロロメチル）ベンゼン、１，２−ビス（メトキシメチル）ベンゼン、１，３−ビス（メトキシメチル）ベンゼン、１，４−ビス（メトキシメチル）ベンゼン、１，２−ビス（ヒドロキシメチル）ベンゼン、１，３−ビス（ヒドロキシメチル）ベンゼン、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）ベンゼン、ビス（クロロメチル）ビフェニル、ビス（メトキシメチル）ビフェニルなどが挙げられる。
【００８２】
すなわち、上記重縮合物としては、例えば、フェノールとホルムアルデヒドとの重縮合物であるフェノールノボラック樹脂、クレゾールとホルムアルデヒドとの重縮合物であるクレゾールノボラック樹脂、ナフトール類とホルムアルデヒドとの重縮合物であるナフトールノボラック樹脂、フェノールと１，４−ビス（メトキシメチル）ベンゼンとの重縮合物であるフェノールアラルキル樹脂、ビスフェノールＡとホルムアルデヒドとの重縮合物、フェノールとジビニルベンゼンとの重縮合物、クレゾールとナフトールとホルムアルデヒドとの重縮合物などが挙げられ、これらの重縮合物をゴム変性したものや分子骨格内にアミノトリアジン骨格やジシクロペンタジエン骨格を導入したものでもよい。
【００８３】
さらに、フラックス剤としては、これらのフェノール類をアリル化することによって液状化したものとして、アリル化フェノールノボラック樹脂、ジアリルビスフェノールＡ、ジアリルビスフェノールＦ、ジアリルビフェノールなどを用いることもできる。これらの化合物は単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００８４】
上記カルボン酸類としては、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸のいずれであってもよく、２５℃で固体状のものが好ましい。
【００８５】
脂肪族カルボン酸としては、例えば、マロン酸、メチルマロン酸、ジメチルマロン酸、エチルマロン酸、アリルマロン酸、２，２’−チオジ酢酸、３，３’−チオジプロピオン酸、２，２’−（エチレンジチオ）ジ酢酸、３，３’−ジチオジプロピオン酸、２−エチル−２−ヒドロキシ酪酸、ジチオジグリコール酸、ジグリコール酸、アセチレンジカルボン酸、マレイン酸、リンゴ酸、２−イソプロピルリンゴ酸、酒石酸、イタコン酸、１，３−アセトンジカルボン酸、トリカルバリン酸、ムコン酸、β−ヒドロムコン酸、コハク酸、メチルコハク酸、ジメチルコハク酸、グルタル酸、α−ケトグルタル酸、２−メチルグルタル酸、３−メチルグルタル酸、２，２−ジメチルグルタル酸、３，３−ジメチルグルタル酸、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）プロピオン酸、クエン酸、アジピン酸、３−ｔｅｒｔ−ブチルアジピン酸、ピメリン酸、フェニルシュウ酸、フェニル酢酸、ニトロフェニル酢酸、フェノキシ酢酸、ニトロフェノキシ酢酸、フェニルチオ酢酸、ヒドロキシフェニル酢酸、ジヒドロキシフェニル酢酸、マンデル酸、ヒドロキシマンデル酸、ジヒドロキシマンデル酸、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸、スベリン酸、４，４’−ジチオジ酪酸、けい皮酸、ニトロけい皮酸、ヒドロキシけい皮酸、ジヒドロキシけい皮酸、クマリン酸、フェニルピルビン酸、ヒドロキシフェニルピルビン酸、カフェ酸、ホモフタル酸、トリル酢酸、フェノキシプロピオン酸、ヒドロキシフェニルプロピオン酸、ベンジルオキシ酢酸、フェニル乳酸、トロパ酸、３−（フェニルスルホニル）プロピオン酸、３，３−テトラメチレングルタル酸、５−オキソアゼライン酸、アゼライン酸、フェニルコハク酸、１，２−フェニレンジ酢酸、１，３−フェニレンジ酢酸、１，４−フェニレンジ酢酸、ベンジルマロン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ウンデカン二酸、ジフェニル酢酸、ベンジル酸、ジシクロヘキシル酢酸、テトラデカン二酸、２，２−ジフェニルプロピオン酸、３，３−ジフェニルプロピオン酸、４，４−ビス（４−ヒドロキシフェニル）吉草酸、ピマール酸、パラストリン酸、イソピマル酸、アビエチン酸、デヒドロアビエチン酸、ネオアビエチン酸、アガト酸などが挙げられる。
【００８６】
芳香族カルボン酸としては、例えば、安息香酸、２−ヒドロキシ安息香酸、３−ヒドロキシ安息香酸、４−ヒドロキシ安息香酸、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、２，５−ジヒドロキシ安息香酸、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，４−ジヒドロキシ安息香酸、２，３，４−トリヒドロキシ安息香酸、２，４，６−トリヒドロキシ安息香酸、３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸、１，２，３−ベンゼントリカルボン酸、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、１，３，５−ベンゼントリカルボン酸、２−［ビス（４−ヒドロキシフェニル）メチル］安息香酸、１−ナフトエ酸、２−ナフトエ酸、１−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、２−ヒドロキシ−１−ナフトエ酸、３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、１，４−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，５−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，７−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、２，３−ナフタレンジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、２−フェノキシ安息香酸、ビフェニル−４−カルボン酸、ビフェニル−２−カルボン酸、２−ベンゾイル安息香酸などが挙げられる。
【００８７】
これらのカルボン酸類のうち、保存安定性に優れ、入手が容易であるという観点からは、コハク酸、リンゴ酸、イタコン酸、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）プロピオン酸、アジピン酸、３，３’−チオジプロピオン酸、３，３’−ジチオジプロピオン酸、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸、スベリン酸、セバシン酸、フェニルコハク酸、ドデカン二酸、ジフェニル酢酸、ベンジル酸、４，４−ビス（４−ヒドロキシフェニル）吉草酸、アビエチン酸、２，５−ジヒドロキシ安息香酸、３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、１，３，５−ベンゼントリカルボン酸、２−［ビス（４−ヒドロキシフェニル）メチル］安息香酸などを用いることが好ましい。なお、これらのカルボン酸類は単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００８８】
フラックス剤は、室温（例えば２５℃）で液状であっても固体状であってもよいが、第２の樹脂組成物がエポキシ樹脂を含有する場合には、室温で固体状のフラックス剤を用いることが好ましい。フェノール類中に存在するフェノール性水酸基やカルボン酸類中に存在するカルボキシル基がエポキシ樹脂と反応し得るため、液状のフラックス剤を用いて、エポキシ樹脂とフラックス剤とが均一に相溶した状態になると、保存安定性が低下するおそれがある。
【００８９】
第２の樹脂組成物は、金属粒子等の導電粒子を含有していてもよいが、バンプと基板電極との金属接合によって優れた接続信頼性を得る観点からは、導電粒子の含有量は、第２の樹脂組成物の全量を基準として０〜１０質量％であることが好ましく、０〜５質量％であることがより好ましく、０質量％（すなわち導電粒子を含有しない）であることがさらに好ましい。
【００９０】
（半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物）
本実施形態に係る半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物は、例えば、第１の層を構成する成分及び第２の層を構成する成分を、それぞれ有機溶媒中でプラネタリミキサやビーズミルを用いて混合してワニスを作製し、そのワニスを、ナイフコーターやロールコーターを用いて、離型処理が施された樹脂フィルム基材上に塗布した後、有機溶媒を乾燥除去することによって、第１の層となるフィルム状樹脂組成物及び第２の層となるフィルム状樹脂組成物をそれぞれ作製し、それらをラミネーターを用いて貼り合わせることによって製造することができる。また、第１の層を構成する成分及び第２の層を構成する成分のいずれか一方の成分を含むワニスを、離型処理が施された樹脂フィルム基材上に塗布して乾燥した後、他方の成分を含むワニスを再度塗布して乾燥することによって、製造することもできる。
【００９１】
上記有機溶媒としては、酢酸エチル、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、Ｎ−メチルピロリドンなどが挙げられる。また、上記樹脂フィルム基材としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセテート、ポリビニルブチラール、ポリオレフィンなどが挙げられる。
【００９２】
本実施形態に係る半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物において、第２の層の厚さは、第１の層の厚さより小さいことが好ましい。このような半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物は、熱膨張係数が小さくなり接続信頼性が一層向上する。第２の層の厚さは、第１の層の厚さの０．８倍以下であることが好ましく、０．７倍以下であることが好ましい。第２の層の厚さの下限は特に限定されないが、第１の層の厚さの０．０５倍以上とすることができ、第１の層の厚さの０．１倍以上とすることもできる。
【００９３】
半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物の厚さは、半導体チップと基板との間の空隙を充てんするために必要な樹脂量に応じて適宜設定することができる。例えば、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物の厚さは、接続前のバンプの高さの０．５〜１．５倍であることが好ましく、０．６〜１．３倍であることがより好ましく、０．７〜１．２倍であることがさらに好ましい。厚さがバンプの高さの０．５倍以上であると、樹脂の未充てんによるボイドの発生を十分に抑制することができ、接続信頼性に一層優れるようになる。また、厚さが１．５倍を超えると、接続時にチップ接続領域から多くの樹脂組成物が押し出されることとなり、不要な部分に樹脂組成物が付着するおそれがある。
【００９４】
半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を後述する準備工程Ａを備える製造方法に用いる場合には、例えば、第一の層の厚さを５〜２５μｍ、第二の層の厚さを１〜２０μｍ（より好ましくは５〜１５μｍ）とすることができる。このような半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物によれば、準備工程Ａを備える製造方法においてトラッピングの発生が一層防止され、より優れた導電性及び接続信頼性を有する半導体装置が得られる。また、第一の層及び第二の層の厚さが上記範囲内であるとき、フィラーの平均粒径を０．１〜０．８μｍとすることで、準備工程Ａを備える製造方法における上記効果を一層顕著に得ることができる。また、第一の層及び第二の層の厚さが上記範囲内であるとき、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物は、バンプ高さが４０μｍ程度のチップを接続するのに好適である。
【００９５】
また、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を後述する準備工程Ｂを備える製造方法に用いる場合には、例えば、第一の層の厚さを２０〜９０μｍ（より好ましくは３０〜８０μｍ）、第二の層の厚さを１〜２０μｍ（より好ましくは５〜１５μｍ）とすることができる。このような半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物によれば、準備工程Ｂを備える製造方法においてトラッピングの発生が一層抑制され、より優れた導電性及び接続信頼性を有する半導体装置が得られる。また、第一の層及び第二の層の厚さが上記範囲内であるとき、フィラーの平均粒径を０．１〜０．８μｍとすることで、準備工程Ｂを備える製造方法における上記効果を一層顕著に得ることができる。また、第一の層及び第二の層の厚さが上記範囲内であるとき、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物は、バンプ高さが７０μｍ程度のチップを接続するのに好適である。
【００９６】
半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物の２５０℃におけるゲル化時間は、３〜３０秒であることが好ましく、３〜２０秒であることがより好ましく、３〜１５秒であることがさらに好ましい。ゲル化時間が上記範囲であると、生産性に優れるとともに、接続信頼性に一層優れるようになる。なお、２５０℃におけるゲル化時間とは、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を、２５０℃に設定した熱板上に置き、スパチュラなどで撹拌し、撹拌不能になるまでの時間を示す。
【００９７】
半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物は、所定の大きさに切り出したもの半導体チップ、半導体ウェハ、基板等に貼り付けることによって供給することができる。
【００９８】
（半導体装置の製造方法）
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、電極を有する基板と、バンプが形成された半導体チップと、基板又は半導体チップに貼付された半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物と、を準備する準備工程と、基板の電極と半導体チップのバンプとを電気的に接続する接続工程と、を備える。
【００９９】
ここで、基板の電極及び半導体チップのバンプのうち少なくとも一方の表面には、はんだ又はスズが存在する。そのため、特許文献５に記載の方法のように、バンプと基板電極との間のトラッピングを防止しようとして、バンプ先端を樹脂組成物から露出させると、露出したはんだ又はスズが酸化膜を形成して接続不良を招くおそれがある。これに対して本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、基板電極とバンプとの接合部が第２の層内に位置するため、はんだ又はスズの酸化膜による接続不良を防止することができ、且つ、トラッピングを十分に抑制することができる。
【０１００】
また、基板の電極及び半導体チップのバンプのうち少なくとも一方の表面にはんだ又はスズが存在するため、基板の電極と半導体チップのバンプとの電気的接続は、通常、はんだ又はスズによる金属接合によってなされる。すなわち、はんだ又はスズが接続時の加熱によって溶融することで、基板の電極と半導体チップのバンプとがはんだ又はスズを介して接合される。このような金属接合を行うことで、優れた導電性及び接続信頼性が得られる。
【０１０１】
半導体チップとしては、複数の電極上に複数のバンプが形成された半導体チップを用いることができる。半導体チップの材質としては、特に限定はないが、シリコン、ゲルマニウムなどの元素半導体；ガリウムヒ素、インジウムリンなどの化合物半導体；等、各種半導体を用いることができる。
【０１０２】
半導体チップに形成されているバンプとしては、例えば、銅バンプ、金バンプ、はんだバンプ、銅ピラーの先端にはんだまたはスズ層が形成された構造のバンプ、などが挙げられる。
【０１０３】
はんだとしては、Ｓｎ−３７Ｐｂ（融点１８３℃）を用いてもよいが、環境への影響を考慮して、Ｓｎ−３．５Ａｇ（融点２２１℃）、Ｓｎ−２．５Ａｇ−０．５Ｃｕ−１Ｂｉ（融点２１４℃）、Ｓｎ−０．７Ｃｕ（融点２２７℃）、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（融点２１７℃）、Ｓｎ−９２Ｚｎ（融点１９８℃）などの鉛フリーはんだを用いることが好ましい。また、微細接続化への対応という観点からは、銅ピラー先端にはんだまたはスズ層が形成された構造のバンプが好適である。
【０１０４】
基板は、複数の電極が設けられた電極面を有する。基板としては、通常の回路基板を用いることも、バンプを有しない半導体チップを用いることもできる。
【０１０５】
回路基板としては、ガラスエポキシ、ポリイミド、ポリエステル、セラミックなどの絶縁基板表面に形成された銅などの金属層の不要な個所をエッチング除去して電極を含む配線パターンが形成されたもの；絶縁基板表面に銅めっきなどによって電極を含む配線パターンを形成したもの；絶縁基板表面に導電性物質を印刷して電極を含む配線パターンを形成したもの；などを用いることができる。
【０１０６】
基板の電極の表面には、金層、はんだ層、スズ層及び防錆皮膜層から選ばれる少なくとも１種の表面処理層が形成されていることが好ましい。金層及びスズ層は、無電解めっきまたは電解めっきによって形成することができる。また、はんだ層は、めっきによって形成してもよいし、はんだペーストを印刷によって塗布して加熱溶融する方法や、微細なはんだ粒子を配線パターン上に配置して加熱溶融する方法で形成することも可能である。
【０１０７】
防錆皮膜層は、プリフラックスとも呼ばれ、専用の薬液中に基板を浸漬することによって、銅などで形成された配線パターン表面の酸化膜を除去するとともに、該表面に有機成分からなる防錆皮膜を形成することによって設けることができる。このような防錆皮膜層は、はんだやスズに対する良好な濡れ性を確保可能であることと、微細接続化への対応が容易であることから、好適である。
【０１０８】
上述の金属接合を行うために、半導体チップのバンプが銅バンプ、金バンプなどのはんだ又はスズを表面に有しないバンプである場合には、基板の電極としては、表面にはんだ層またはスズ層が形成された電極が選択される。また、基板の電極の表面にはんだ又はスズが存在しない場合、半導体チップのバンプとしては、はんだバンプ、銅ピラーの先端にはんだ又はスズ層が形成された構造のバンプ、などが選択される。
【０１０９】
準備工程としては、例えば、基板と、該基板に貼付された半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物と、半導体チップと、を準備する準備工程Ａ；半導体チップと、該半導体チップに貼付された半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物と、基板と、を準備する準備工程Ｂ；などが挙げられる。
【０１１０】
（準備工程Ａ）
準備工程Ａでは、第２の層が基板側に配置されるように、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を、基板の電極面上に貼付する。
【０１１１】
基板の電極面上に半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を貼付する方法としては、例えば、ホットロールラミネーターや真空ラミネーターを用いる方法が挙げられる。
【０１１２】
（準備工程Ｂ）
準備工程では、複数のバンプが形成されたバンプ形成面を有する半導体ウェハの該バンプ形成面上に、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を、第２の層に対して第１の層が半導体ウェハ側に配置されるように貼付する貼付工程と、第１の工程を経た半導体ウェハを個片化して、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物が貼付された半導体チップを得る個片化工程とが実施される。
【０１１３】
準備工程Ｂは、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物が貼付された半導体チップを、一括で複数個作製することができるため、生産性に優れる。
【０１１４】
半導体ウェハのバンプ形成面上に半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を貼付する方法としては、例えば、ホットロールラミネーターや真空ラミネーターを用いる方法が挙げられる。
【０１１５】
ここで、上記のように第２の樹脂組成物全量に対する第２の樹脂組成物中のフィラの質量比率が少ない（例えば、２０質量％未満）と、第２の層が光透過性に優れるため、第２の層を介してバンプ先端を認識することが可能となる。このため、個片化工程や、後述する接続工程において、バンプの先端を基準として位置合わせをすることが可能となり、作業性が向上する。
【０１１６】
半導体ウェハの個片化は、例えば、ブレードダイシング、レーザーダイシング、ステルスダイシングなどによって行うことができる。このとき、半導体ウェハは、半導体ウェハのバンプ形成面と反対側の面にダイシングテープを貼り合わせてダイシング装置に固定してもよいし、半導体ウェハに貼付されている半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物にダイシングテープを貼り合わせてダイシング装置に固定してもよい。
【０１１７】
準備工程Ｂでは、バックグラインド加工によって予め所定の厚さに薄化加工された半導体ウェハに、半導体封止充てん用フィルム状組成物を貼付してもよい。また、バックグラインド加工が施される前の半導体ウェハに半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を貼付した後、バックグラインドテープを半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物と接するように貼りあわせて、バンプ形成面と反対側の面をバックグラインド加工して所定の厚さに薄化加工してもよい。
【０１１８】
また、準備工程Ｂでは、バックグラインド加工が施される前の半導体ウェハについてダイシングラインに沿ってダイシング装置によるハーフ加工を行い溝を形成した後、バンプ形成面に半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を貼付してもよい。この場合、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物と接するようにバックグラインドテープを貼りあわせて、バンプ形成面と反対側の面からバックグラインドによって上記溝を露出させて、半導体ウェハを薄化するとともに、半導体チップを個片化することができる。
【０１１９】
接続工程では、基板の電極と半導体チップのバンプとを電気的に接続する。接続工程は、例えば、半導体チップと基板とを、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を介して対向配置し、はんだ又はスズの融点以上の温度で加熱しながら加圧することによって、行うことができる。これにより、はんだ又はスズの表面酸化膜が第２の層（又は、第２の層及び第１の層）に含まれるフラックス時によって除去されるとともに、はんだ又はスズが速やかに溶解して、半導体チップのバンプと基板の電極とが金属接合される。
【０１２０】
ここで、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物は、第１の層が半導体フィルム側に、第２の層が基板側に、それぞれ位置するように配置されている。これにより、トラッピングの発生が十分に抑制され、良好な導電性及び接続信頼性を有する半導体装置を製造することができる。
【０１２１】
加熱加圧時間は、０．１〜２０秒であることが好ましく、０．１〜１５秒であることがより好ましく、０．１〜１０秒であることがさらに好ましい。加熱加圧時間を０．１秒以上とすることで、バンプと電極との間から樹脂組成物が十分に排除されるとともに、はんだ又はスズの表面酸化膜が均一に除去されるため、接続信頼性が一層向上する傾向がある。また、接続時間が２０秒を超えると、生産性が低下するおそれがある。
【０１２２】
接続工程は、第２の層に含まれるフラックス剤の活性温度以上、はんだ又はスズの融点以下の温度で加熱加圧する第１加熱工程と、はんだ又はスズの融点以上の温度で加熱加圧して半導体チップのバンプと基板の電極とを金属接合する第２加熱工程と、を含んでいてもよい。
【０１２３】
第１加熱工程では、加熱によって低粘度化した樹脂組成物がバンプと基板電極の間から排除されるとともに、はんだ又はスズの表面酸化膜がフラックス剤により除去される。第１加熱工程後のはんだ又はスズは、樹脂組成物に被覆されているため再酸化が防止される。また、第１加熱工程では、樹脂組成物中の低分子量成分が揮発又は高分子化する。
【０１２４】
第１加熱工程によれば、樹脂組成物がバンプと基板電極との間から十分に排除されるため、トラッピングの発生を一層抑制することができる。また、第１加熱工程で樹脂組成物中の低分子量成分が揮発又は高分子化するため、第２加熱工程の高温接続条件下において、低分子量成分が揮発してボイドが発生することを抑制することができる。
【０１２５】
第１加熱工程の加熱時間は、通常、０．１〜２０秒であることが好ましく、０．５〜１５秒であることがより好ましく、１．０〜１５秒であることがさらに好ましい。加熱時間が０．１秒以上であると、はんだ又はスズの表面酸化膜が均一に除去されるとともに、バンプと基板電極との間の樹脂排除が十分に行われるため、接続信頼性が一層向上する傾向がある。また、加熱時間が２０秒を超えると、生産性が低下するおそれがある。
【０１２６】
但し、第１加熱工程で、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物がゲル化してしまうと、第２加熱工程において、溶融したはんだ又はスズの流動が、ゲル化した樹脂組成物によって阻害され、十分な濡れ性を発揮できないおそれがある。そのため、加熱時間は用いる半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物のゲル化時間に応じて適宜設定することが好ましい。
【０１２７】
第２加熱工程では、はんだ又はスズを溶融させてバンプと基板電極とを金属接合させる。そのため加熱温度は、はんだ又はスズの融点以上に設定される。第１加熱工程において、はんだ又はスズの表面酸化膜の除去と、バンプと基板電極との間の樹脂排除が完了しているため、第２加熱工程でははんだ又はスズが速やかに溶融して、バンプ及び基板電極の表面に良好な濡れ性を発現することができる。
【０１２８】
第２加熱工程の加熱時間は、通常、０．１〜２０秒であること好ましく、より好ましくは０．５〜１５秒であり、さらに好ましくは１．０〜１５秒である。加熱時間を０．１秒以上とすることで、はんだ又はスズが、バンプ及び基板電極の表面に十分に濡れるため、接続不良の発生を一層抑えることができる。また、加熱時間が２０秒を超えると、生産性が低下するおそれがある。
【０１２９】
但し、第２加熱工程においては、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物がゲル化することによって、金属接合による接続部が補強される。これにより、接続終了後の冷却過程において半導体チップと基板との熱膨張係数差に起因する熱応力が接続部に集中して、クラックなどの接続不良が発生することを、抑制する効果が期待される。そのため、第２加熱工程の加熱時間は、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物が十分にゲル化するように、ゲル化時間に応じて適宜設定することが好ましい。
【０１３０】
第１加熱工程と第２加熱工程とは、単一の接続装置で連続して行ってもよいが、接続装置を昇温したり冷却したりする必要があることから作業時間が長くなり、生産性が低下する場合がある。
【０１３１】
一方、第１加熱工程と第２加熱工程とを分離して、別の接続装置でそれぞれ行うことによって、接続装置の設定温度を一定に保ったままで作業可能となり、高い生産性を実現できる。また、昇温や冷却機構（パルスヒート機構）を備えた接続装置ではなく、一定温度に加熱可能な機構（コンスタントヒート機構）を備えた接続装置で行うことができるため、設備の簡略化が可能となる。
【０１３２】
また、第１加熱工程を行う前に、半導体チップと基板との位置合わせを行って、フラックス剤の活性温度より低く、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物が粘着性を示す温度より高い温度で、半導体チップと基板とを仮固定する仮固定工程を行ってもよい。このような仮固定工程を設けることによって、複数の半導体チップと基板について、第１加熱工程及び第２加熱工程を一括で行うことが可能となり、高い生産性を実現することができる。
【０１３３】
さらに、接続信頼性を一層高めるために、半導体チップと基板とを接続した後、加熱オーブンなどで加熱処理し、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物の硬化をさらに進行させてもよい。
【０１３４】
次に、本実施形態に係る製造方法によって製造される半導体装置について説明する。
【０１３５】
図１は、本発明に係る半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。半導体装置１０は、回路基板７と、半導体チップ５と、回路基板７と半導体チップ５との間に配置された封止樹脂６と、を備える。封止樹脂６は、本実施形態に係る半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物の硬化物からなり、回路基板７と半導体チップ５との間の空隙を封止している。回路基板７は、インターポーザー等の基板と、この基板の一方の面上に設けられた配線４と、を備える。回路基板の配線４と半導体チップ５とは、バンプ３によって電気的に接続されている。また、回路基板７は、配線４が設けられた面と反対側の面に、電極パッド２と、電極パッド２上に設けられたはんだボール１とを有しており、他の回路部材との接続が可能となっている。
【０１３６】
本発明に係る半導体装置としては、図１に示すように、インターポーザーと呼ばれる基板上に半導体チップが搭載され、樹脂封止されたものが挙げられる。具体的には、ＣＳＰ（チップサイズパッケージ）やＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）が挙げられる。また、本発明に係る他の半導体装置としては、半導体チップの上に別の半導体チップが搭載された構造のＣｏＣ（チップオンチップ）、シリコン貫通電極によって複数の半導体チップが３次元的に積層された構造の３Ｄパッケージなどが挙げられる。
【０１３７】
なお、本実施形態に係る半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を用いた半導体装置の製造方法は、上記製造方法に限定されず、例えば、半導体チップのバンプ形成面に第１の層が接するように半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を供給したものを、２つ組み合わせて、バンプ同士を接続させて半導体装置を製造することもできる。
【０１３８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【０１３９】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。【０１４０】
（実施例１〜１０、比較例１〜６）
以下に示す方法で作製したフィルム状樹脂組成物Ａ〜Ｋを、表１〜３に示す構成になるように５０℃に加熱したロールラミネータで貼りあわせ、実施例１〜１０及び比較例１〜６の半導体封止充てん用フィルム状組成物を製造した。【０１４１】
（フィルム状樹脂組成物Ａ）
フェノキシ樹脂「ＰＫＣＰ８０」（Ｉｎｃｈｅｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製、製品名）４５ｇ、多官能エポキシ樹脂「ＥＰ１０３２Ｈ６０」（ジャパンエポキシレジン株式会社製、製品名）３０ｇ、液状酸無水物「ＹＨ３０７」（ジャパンエポキシレジン株式会社製、製品名）２０ｇ、シリカフィラ「ＳＥ２０５０」（株式会社アドマテックス製、製品名、平均粒径０．４〜０．６μｍ）１００ｇ、アジピン酸（シグマアルドリッチ製）３ｇ、硬化促進剤「ＴＰＰ−Ｋ」（北興化学工業株式会社製、製品名）１ｇを、メチルエチルケトン溶媒中に分散、溶解してワニスを作製し、このワニスをセパレータフィルム（ＰＥＴフィルム）上にナイフコータを用いて塗布した後、７０℃のオーブンで１０分間乾燥させることによって、所定の厚さのフィルム状樹脂組成物Ａを作製した。【０１４２】
（フィルム状樹脂組成物Ｂ）
アジピン酸を配合しないこと以外は、フィルム状樹脂組成物Ａと同様にして、所定の厚さのフィルム状樹脂組成物を作製した。【０１４３】
（フィルム状樹脂組成物Ｃ）
シリカフィラ「ＳＥ２０５０」（株式会社アドマテックス製、製品名、平均粒径０．４〜０．６μｍ）の配合量を１０ｇにしたこと以外は、フィルム状樹脂組成物Ａと同様にして、所定の厚さのフィルム状樹脂組成物Ｃを作製した。【０１４４】
（フィルム状樹脂組成物Ｄ）
シリカフィラーを配合しないこと以外は、フィルム状樹脂組成物Ａと同様にして、所定の厚さのフィルム状樹脂組成物Ｄを作製した。【０１４５】
（フィルム状樹脂組成物Ｅ）
フェノキシ樹脂「ＰＫＣＰ８０」（Ｉｎｃｈｅｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製、製品名）５０ｇ、アジピン酸（シグマアルドリッチ製）３ｇをメチルエチルケトン溶媒中に分散、溶解してワニスを作製し、このワニスをセパレータフィルム（ＰＥＴフィルム）上にナイフコータを用いて塗布した後、７０℃のオーブンで１０分間乾燥させることによって、所定の厚さのフィルム状樹脂組成物Ｅを作製した。【０１４６】
（フィルム状樹脂組成物Ｆ）
シリカフィラ及びアジピン酸を配合しないこと以外は、フィルム状樹脂組成物Ａと同様にして、所定の厚さのフィルム状樹脂組成物Ｆを作製した。【０１４７】
（フィルム状樹脂組成物Ｇ）
フェノキシ樹脂「ＰＫＣＰ８０」（Ｉｎｃｈｅｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製、製品名）５０ｇ、シリカフィラ「ＳＥ２０５０」（株式会社アドマテックス製、製品名、平均粒径０．４〜０．６μｍ）５０ｇをメチルエチルケトン溶媒中に分散、溶解してワニスを作製し、このワニスをセパレータフィルム（ＰＥＴフィルム）上にナイフコータを用いて塗布した後、７０℃のオーブンで１０分間乾燥させることによって、所定の厚さのフィルム状樹脂組成物Ｇを作製した。【０１４８】
（フィルム状樹脂組成物Ｈ）
フェノキシ樹脂「ＺＸ１３５６−２」（東都化成株式会社製、製品名）３０ｇ、多官能エポキシ樹脂「ＥＰ１０３２Ｈ６０」（ジャパンエポキシレジン株式会社製、製品名）４５ｇ、ビスＦ型液状エポキシ樹脂「ＹＬ９８３Ｕ」（ジャパンエポキシレジン株式会社製、製品名）１０ｇ、柔軟性エポキシ樹脂「ＹＬ７１７５−１０００」（ジャパンエポキシレジン株式会社製、製品名）５ｇ、２，４−ジアミ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物「２ＭＡ−ＯＫ」（四国化成工業株式会社製、製品名）２ｇ、シリカフィラ「ＳＥ２０５０」（株式会社アドマテックス製、製品名、平均粒径０．４〜０．６μｍ）７５ｇ、コアシェル型有機フィラー「ＥＸＬ−２６５５」（ロームアンドハースジャパン株式会社製、製品名）１０ｇ、アジピン酸（シグマアルドリッチ製）２ｇを、メチルエチルケトン溶媒中に分散、溶解してワニスを作製し、このワニスをセパレータフィルム（ＰＥＴフィルム）上にナイフコータを用いて塗布した後、７０℃のオーブンで１０分間乾燥させることによって、所定の厚さのフィルム状樹脂組成物Ｈを作製した。【０１４９】
（フィルム状樹脂組成物Ｉ）
アジピン酸を配合しないこと以外は、フィルム状樹脂組成物Ｈと同様にして、所定の厚さのフィルム状樹脂組成物Ｉを作製した。【０１５０】
（フィルム状樹脂組成物Ｊ）
シリカフィラー及び有機フィラーを配合しないこと以外は、フィルム状樹脂組成物Ｈと同様にして、所定の厚さのフィルム状樹脂組成物Ｊを作製した。【０１５１】
（フィルム状樹脂組成物Ｋ）
シリカフィラー、有機フィラー及びアジピン酸を配合しないこと以外は、フィルム状樹脂組成物Ｈと同様にして、所定の厚さのフィルム状樹脂組成物Ｋを作製した。【０１５２】
（光透過性の測定）
フィルム状樹脂組成物Ａ〜Ｋの光透過性を、以下の方法で測定した。
（光透過率測定方法）
セパレーター上にフィルム状樹脂組成物Ａ〜Ｋをそれぞれ厚み２５μｍになるように形成したものとセパレーター単体を準備し、それぞれ３０ｍｍ×３０ｍｍのサイズに切り出した後、株式会社日立ハイテクノロジーズ社製分光光度計Ｕ−３３１０のサンプル取り付け部にセパレーター上に形成されたフィルム状熱硬化性樹脂組成物を、リファレンス取り付け部にセパレーター単体を設置し、４００〜８００ｎｍの波長領域において、スキャン速度３００ｎｍ／分で光透過率を測定し、５５５ｎｍにおける光透過率を読み取った。【０１５３】
【表１】
2012067158.tif 000003
【０１５４】
【表２】
2012067158.tif 000004
【０１５５】
【表３】
2012067158.tif 000005
【０１５６】
（半導体チップと基板の接続）
実施例１〜１０及び比較例１〜６の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を用いて、以下の接続方法１又は接続方法２により半導体チップと基板との接続を行い、半導体装置を製造した。製造した半導体装置について、下記のとおり導電検査、ボイド評価、接続状態評価を行った。結果を表４及び５に示す。【０１５７】
（接続方法１）
銅ピラーと該銅ピラーの先端に設けられた鉛フリーはんだ層（Ｓｎ−３．５Ａｇ、融点２２１℃）とを有するバンプが形成された半導体チップとして、日立超ＬＳＩシステムズ製「ＪＴＥＧ  ＰＨＡＳＥ１１_８０」（サイズ７．３ｍｍ×７．３ｍｍ、厚み０．５５ｍｍ、バンプピッチ８０μｍ、バンプ数３２８（ペリフェラル配置）、バンプ高さ４０μｍ、商品名）を準備した。また、基板として、プリフラックス処理によって防錆皮膜が形成された銅配線パターンを、表面に有するガラスエポキシ基板を準備した。【０１５８】
半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を、９ｍｍ×９ｍｍに切り出し、基板上の半導体チップが搭載される領域に８０℃／０．５ＭＰａ／５秒の条件で、第２の層が基板表面に接するように貼り付けた後、セパレーターフィルムを剥離した。【０１５９】
フリップチップボンダーＦＣＢ３（パナソニックファクトリーソリューションズ製、製品名）の４０℃に設定されたステージ上に、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物が貼り付けられた基板を吸着固定し、半導体チップと位置合わせした後、仮固定工程として、荷重２５Ｎ、ヘッド温度１００℃で５秒間圧着を行い（到達９０℃）、半導体チップを基板上に仮固定した。次いで、フリップチップボンダーのヘッド温度を２９０℃に設定し、荷重２５Ｎで１０秒間圧着を行った（到達２５０℃）。【０１６０】
（接続方法２）
鉛フリーはんだバンプ（Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ、融点２２１℃）が形成された半導体ウエハとして、株式会社ウォルツ製「ＷＡＬＴＳ−ＴＥＧ  ＦＣ２００ＪＹ」（ウエハ厚み７２５μｍ、ウエハサイズ８インチ、バンプ高さ８０μｍ、バンプピッチ２００μｍ（エリアアレイ配置）、１チップ当たりのサイズ１０ｍｍ×１０ｍｍ、１チップ当たりのバンプ数２１１６）を準備した。【０１６１】
この半導体ウェハに、第１の層が該半導体ウェハのバンプ形成面に接するように、８０℃に加熱したホットロールラミネータで半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を貼り合せた。次いで、半導体ウエハのバンプ形成面と反対の面に、ダイシングテープを貼り合せて、ウエハリングに半導体ウエハを固定した。半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物のセパレータフィルムを剥離した後、ブレードダイシング装置を用いて、１０ｍｍ×１０ｍｍの半導体チップに個片化し、バンプ形成面に半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物が貼付された半導体チップを作製した。【０１６２】
続いて、Ｎｉ／フラッシュＡｕめっき処理されたＣｕ配線パターンを有する基板として、株式会社ウォルツ製「ＷＡＬＴＳ−ＫＩＴ  ０１Ａ２００Ｐ−１０」を準備した。フリップチップボンダーＦＣＢ３（パナソニックファクトリーソリューションズ製、製品名）の４０℃に設定されたステージ上に当該基盤を配置し、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物が貼付された半導体チップと位置合わせした後、仮固定工程として、荷重２５Ｎ、ヘッド温度１００℃で５秒間圧着を行い（到達９０℃）、半導体チップを基板上に仮固定した。次いで、フリップチップボンダーのヘッド温度を２２０℃に設定し、荷重２０Ｎで１０秒間圧着を行った（到達１９０℃）後、ヘッド高さを保持したままヘッド温度を２９０℃に上昇させて、さらに１０秒間圧着を行った(到達２５０℃)。【０１６３】
（導通検査）
デイジーチェーン接続が確認できたものをＡ、確認できなかったものをＢとした。【０１６４】
（ボイド評価）
製造した半導体装置を、超音波探傷装置（日立建機製「ＦｉｎｅＳＡＴ」）で観察し、チップ面積に対してボイドが占める面積が１％以下となるものをＡとし、１％を超えるものをＢとした。【０１６５】
（接続状態評価）
製造した半導体装置の接続部を断面研磨することによって露出させ、光学顕微鏡で観察した。接続部にトラッピングが見られず、はんだが配線に十分濡れているものをＡとした。また、接続部にトラッピングが見られたもの、又は、はんだが配線に十分に濡れていないものをＢとした。【０１６６】
【表４】
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【０１６７】
【表５】
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【０１６８】
【表６】
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【０１６９】
実施例１〜６、９及び１０の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を用いた場合には、良好なボイド状況と良好な接続部とが実現され、導電性及び接続信頼性に優れる半導体装置が得られた。【０１７０】
図２に、実施例３の半導体装置のボイド状況を、超音波探傷装置によって観察した観察像を示す。また、図３に、実施例３の半導体装置の接続部の断面観察写真を示す。また、図４に、実施例６の半導体装置の接続部の断面観察写真を示す。図３及び図４において、半導体チップ１２の銅ピラー１３と基板１１の電極１５とは、はんだ１４によって金属接合されている。また、基板１１と半導体チップ１２との空隙が、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物の硬化物である封止樹脂１６によって、封止重点されている。【０１７１】
一方、比較例１及び５のフィルム状樹脂組成物を用いた場合には、はんだが十分に配線（基板電極）に濡れず、良好な接続部の形成ができなかった。図５に、比較例１の半導体装置の接続部の断面観察写真を示す。図５において、半導体チップ１２の銅ピラー１３と基板１１の電極１５との間に、トラッピング１７が発生している。また、はんだ１４は、基板１１の電極１５に濡れておらず、十分な金属接合がなされていない。【０１７２】
また、比較例２及び６では、接続部にトラッピングが発生した。図６に、比較例２の半導体装置の接続部の断面観察写真を示す。図６において、半導体チップ１２の銅ピラー１３と基板１１の電極１５との間に、トラッピング１７が発生している。【０１７３】
図７に、比較例３の半導体装置のボイド状況を、超音波探傷装置によって観察した観察像を示す。比較例３では、図７と図２との比較から明らかなように、ボイド（図７の１８）が多発している。【０１７４】
接続方法２を行うにあたり、実施例７及び８の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を用いた場合には、バンプ先端が樹脂組成物を突き抜けずに露出していない状態であるにもかかわらず、バンプ先端を十分に認識することができた。そのため、半導体チップと基板との位置合わせを容易に行うことができた。図８に、実施例８の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を貼付した半導体ウェハのバンプ形成面を、走査電子顕微鏡で観察した観察写真を示す。また、図９に、実施例８の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を貼付した半導体ウェハのバンプ形成面を、フリップチップボンダーのカメラで観察した観察写真を示す。【０１７５】
また、表４に示すように、実施例７及び８の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を用いた場合には、良好なボイド状況と良好な接続部が実現され、導電性及び接続信頼性に優れる半導体装置が得られた。図１０に、実施例８の半導体装置の接続部の断面観察写真を示す。図１０において、半導体チップ２２のはんだバンプ２３と、基板２１の電極２５とが、はんだの溶融によって金属接合している。そして、基板２１と半導体チップ２２との空隙が、半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物の硬化物である封止樹脂２６によって、封止充てんされている。【０１７６】
一方、比較例４のフィルム状樹脂組成物を用いた場合には、バンプ先端が樹脂組成物を突き抜けずに露出していない状態では、バンプ先端を認識することができず、位置合わせができなかった。そのため、半導体装置を製造することができなかった。図１１に、比較例４のフィルム状樹脂組成物を貼付した半導体ウェハのバンプ形成面を、フリップチップボンダーのカメラで観察した観察写真を示す。
【符号の説明】
【０１７７】
１…はんだボール、２…電極パッド、３…はんだバンプ、４…配線、５…半導体チップ、６…封止樹脂、７…回路基板、１０…半導体装置、１１…基板、１２…半導体チップ、１３…銅ピラー、１４…はんだ、１５…基板電極、１６…封止樹脂、１７…トラッピング、１８…ボイド、２１…基板、２２…半導体チップ、２３…はんだバンプ、２５…基板電極、２６…封止樹脂。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年4月30日(2013.4.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂及びフィラを含有する第１の樹脂組成物からなる第１の層と、フラックス剤を含有する第２の樹脂組成物からなる第２の層と、を備え、
前記第２の樹脂組成物全量に対する前記第２の樹脂組成物中のフィラの質量比率が、前記第１の樹脂組成物全量に対する前記第１の樹脂組成物中のフィラの質量比率より小さい、
半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物。
【請求項２】
前記第２の樹脂組成物が、熱可塑性樹脂をさらに含有する、請求項１に記載の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物。
【請求項３】
前記第２の層の厚さが、前記第１の層の厚さより小さい、請求項１又は２に記載の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物。
【請求項４】
前記第２の樹脂組成物が熱硬化性樹脂をさらに含有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物。
【請求項５】
前記第１の樹脂組成物がフラックス剤をさらに含有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物。
【請求項６】
前記第２の樹脂組成物がフィラをさらに含有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物。
【請求項７】
前記第１の樹脂組成物が熱可塑性樹脂をさらに含有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物。
【請求項８】
前記第１の樹脂組成物及び前記第２の樹脂組成物が、フィラの質量比率以外、同様の成分を含有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物。
【請求項９】
前記第１の層となる第１のフィルム状樹脂組成物と前記第２の層となる第２のフィルム状樹脂組成物とを貼り合わせることによって得られる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物。
【請求項１０】
複数のバンプが形成されたバンプ形成面を有する半導体チップと、複数の電極が設けられた電極面を有する基板と、を備える半導体装置の製造方法であって、
請求項１〜９のいずれか一項に記載の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を、前記第１の層に対して前記第２の層が前記基板側に配置されるように、前記基板の前記電極面上に貼付する第１の工程と、
前記第１の工程を経た前記基板と前記半導体チップとを、前記半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を介して前記電極面と前記バンプ形成面とが対向するように配置して、前記基板の電極と前記半導体チップのバンプとが電気的に接続するように加熱加圧する第２の工程と、を備え、
前記第２の工程で接続される前記電極及び前記バンプのうち少なくとも一方の表面に、スズ又ははんだが存在する、半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
複数のバンプが形成されたバンプ形成面を有する半導体チップと、複数の電極が設けられた電極面を有する基板と、を備える半導体装置の製造方法であって、
複数のバンプが形成されたバンプ形成面を有する半導体ウェハの該バンプ形成面上に、請求項１〜９のいずれか一項に記載の半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を、前記第２の層に対して前記第１の層が前記半導体ウェハ側に配置されるように貼付する第１の工程と、
前記第１の工程を経た前記半導体ウェハを個片化して、前記半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物が貼付された半導体チップを得る第２の工程と、
前記第２の工程で得られた前記半導体チップと前記基板とを、前記半導体封止充てん用フィルム状樹脂組成物を介して前記バンプ形成面と前記電極面とが対向するように配置して、前記半導体チップのバンプと前記基板の電極とが電気的に接続するように加熱加圧する第３の工程と、を備え、
前記第３の工程で接続される前記電極及び前記バンプのうち少なくとも一方の表面に、スズ又ははんだが存在する、半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の半導体装置の製造方法によって製造された半導体装置。
【国際調査報告】
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