(57)【要約】【課題】ボンディング用ツールの汚染を防ぎ、接続信頼性が高く、接着剤層の厚みを均一にしながら半導体チップを簡便に実装することができる絶縁接着シートを提供する。また、該絶縁接着シートを用いる半導体チップの実装方法を提供する。【解決手段】表面に突起電極を有する半導体チップの実装に用いられる絶縁接着シートであって、基材フィルムと接着剤層とからなり、前記接着剤層は、光硬化性化合物、熱硬化性化合物、光重合開始剤及び熱硬化剤を含有する光熱硬化性接着剤組成物からなり、前記接着剤層にエネルギー線を照射して得られる半硬化した接着剤層は、ゲル分率が１０〜６０重量％であり、かつ、加熱接着温度においてキャピラリレオメータ法により２ｍｍφノズルで測定した最低粘度が、３０００Ｐａ・ｓ以上である絶縁接着シート。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に突起電極を有する半導体チップの実装に用いられる絶縁接着シートであって、基材フィルムと接着剤層とからなり、
前記接着剤層は、光硬化性化合物、熱硬化性化合物、光重合開始剤及び熱硬化剤を含有する光熱硬化性接着剤組成物からなり、
前記接着剤層にエネルギー線を照射して得られる半硬化した接着剤層は、ゲル分率が１０〜６０重量％であり、かつ、加熱接着温度においてキャピラリレオメータ法により２ｍｍφノズルで測定した最低粘度が、３０００Ｐａ・ｓ以上である
ことを特徴とする絶縁接着シート。
【請求項２】
光硬化性化合物は、エネルギー線の刺激により架橋反応を起こす反応基を分子内に有することを特徴とする請求項１記載の絶縁接着シート。
【請求項３】
光硬化性化合物の配合量は、熱硬化性化合物１００重量部に対して２０〜４０重量部であることを特徴とする請求項１又は２記載の絶縁接着シート。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載の絶縁接着シートを用いる半導体チップの実装方法であって、
前記絶縁接着シートの接着剤層と、表面に突起電極が形成されているウエハの突起電極形成面とを貼り合わせる工程１と、
前記ウエハを、前記絶縁接着シートに固定した状態で研削する工程２と、
前記研削後のウエハに貼り合わせられた前記絶縁接着シートにエネルギー線を照射して、前記接着剤層を半硬化させる工程３と、
前記研削後のウエハに貼り合わせられた前記絶縁接着シートから、基材フィルムを剥離して、半硬化した接着剤層が付着したウエハを得る工程４と、
前記半硬化した接着剤層が付着したウエハをダイシングして、半硬化した接着剤層が付着した半導体チップに個片化する工程５と、
前記半硬化した接着剤層が付着した半導体チップを、半硬化した接着剤層を介して基板又は他の半導体チップに接着して半導体チップを実装する工程６とを有する
ことを特徴とする半導体チップの実装方法。
【請求項５】
更に、工程６により半導体チップを実装した後、加熱することにより接着剤層を完全に硬化させる工程７を有することを特徴とする請求項４記載の半導体チップの実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディング用ツールの汚染を防ぎ、接続信頼性が高く、接着剤層の厚みを均一にしながら半導体チップを簡便に実装することができる絶縁接着シートに関する。また、本発明は、該絶縁接着シートを用いる半導体チップの実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の小型化、高集積化が進展し、フリップチップや複数の薄研削した半導体チップを積層したスタックドチップ等が生産されるようになった。同時に半導体チップの高集積実装方法も種々の方法が提案されているが、現在では、半導体チップの接着には絶縁接着剤を用いてなされることが多い（特許文献１、２等）。
【０００３】
このような小型チップは、例えば、フリップチップ実装を用いた以下のような方法により製造される。
まず、金、銅、銀−錫ハンダ、アルミニウム、ニッケル等からなる複数の突起（バンプ）が電極として表面に形成されたウエハに、バックグラインドテープと呼ばれる粘着テープを貼付し、この状態でウエハを所定の厚さにまで研削する。研削終了後、バックグラインドテープを剥離する。次いで、ウエハをダイシングして個々の半導体チップとし、得られた半導体チップを、他の半導体チップや基板上にフリップチップ実装によりボンディングする。その後、アンダーフィル剤を充填して硬化する。しかしながら、このような工程は極めて煩雑であるという問題がある。
【０００４】
そこで、より簡便な方法として、バックグラインドテープを剥離する代わりに、バックグラインドテープの接着剤層をウエハ上に残したまま基材だけを剥離し、得られた半導体チップを、接着剤層を介して他の半導体チップや基板上にフリップチップ実装する方法が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献３には、基材と、基材上に形成された層間接着用接着剤層とからなる粘着シートの層間接着用接着剤層とウエハとを貼り合わせる工程１、ウエハを、粘着シートに固定した状態で研削する工程２、研削後のウエハから、層間接着用接着剤層を残して基材を剥離して、層間接着用接着剤層が付着したウエハを得る工程３を有する半導体の製造方法が開示されている。特許文献３の方法によれば、極めて簡便に、薄研削された層間接着剤付きのウエハを得ることができ、得られたウエハを用いて半導体装置が得られることが記載されている。
【０００６】
特許文献３のような方法により半導体チップを実装する場合には、通常、接着剤層が付着したウエハをダイシングして個片化し、得られた接着剤層が付着した半導体チップを、基板又は他の半導体チップ上にボンディングする。
しかしながら、ボンディング時の加熱接着温度において接着剤層は低粘度の溶融状態となり、流動性が高いことから、ボンディング用ツールが汚染されて生産効率が低下することが問題である。更に、突起電極（バンプ）を接合する高温条件では接着剤層は過剰な流動性を示すことから、電極間の厚みの制御が難しく、厚みのばらつきによって電極の信頼性にばらつきが生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１２６６５８号公報
【特許文献２】特開２００３−２３１８７５号公報
【特許文献３】特開２００８−０１６６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、ボンディング用ツールの汚染を防ぎ、接続信頼性が高く、接着剤層の厚みを均一にしながら半導体チップを簡便に実装することができる絶縁接着シートを提供することを目的とする。また、本発明は、該絶縁接着シートを用いる半導体チップの実装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】
【０００９】
本発明は、表面に突起電極を有する半導体チップの実装に用いられる絶縁接着シートであって、基材フィルムと接着剤層とからなり、前記接着剤層は、光硬化性化合物、熱硬化性化合物、光重合開始剤及び熱硬化剤を含有する光熱硬化性接着剤組成物からなり、前記接着剤層にエネルギー線を照射して得られる半硬化した接着剤層は、ゲル分率が１０〜６０重量％であり、かつ、加熱接着温度においてキャピラリレオメータ法により２ｍｍφノズルで測定した最低粘度が、３０００Ｐａ・ｓ以上である絶縁接着シートである。
以下、本発明を詳述する。
【００１０】
本発明者らは、基材フィルムと接着剤層とからなる絶縁接着シートであって、該接着剤層が、所定の光熱硬化性接着剤組成物からなるとともに半硬化後に所定のゲル分率及び粘度特性を有する絶縁接着シートを用いることにより、接着剤によるボンディング用ツールの汚染を防ぎながら、接続信頼性が高く、接着剤層の厚みを均一にしながら半導体チップを簡便に実装することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１１】
本発明者の絶縁接着シートは、基材フィルムを有する。
上記基材フィルムは特に限定されず、例えば、ポリオレフィン、アクリレート、ポリカーボネート、塩化ビニル、ＡＢＳ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン、ウレタン、ポリイミド等の樹脂からなる透明なフィルム、網目状構造を有するフィルム、孔が開けられたフィルム等が挙げられる。
【００１２】
上記基材フィルムは、表面に離型処理が施されていないことが好ましい。
上記基材フィルムの表面に離型処理が施されていないことから、得られる絶縁接着シートを、表面に突起電極が形成されたウエハと貼り合わせてウエハを研削した後、上記基材フィルムを剥離する際、突起電極の表面に後述する接着剤層の接着剤が残存することを抑制することができる。これは、突起電極の表面よりも、表面に離型処理が施されていない基材フィルム側に接着剤が付着しやすいためである。突起電極の表面に残存する接着剤量を減らすことにより、高い接続信頼性を実現することができる。
なお、本発明の絶縁接着シートを、表面に突起電極が形成されたウエハと貼り合わせてウエハを研削した後、上記基材フィルムを剥離する際には、後述する接着剤層を半硬化させた後で上記基材フィルムを剥離することにより、表面に離型処理が施されていなくても上記基材フィルムを剥離することが可能である。
【００１３】
また、上記基材フィルムの表面に離型処理が施されていないことから、上記基材フィルムに含まれる離型剤が、後述する接着剤層に移行することがなく、得られる絶縁接着シートの接着性能を高めることができる。
【００１４】
上記基材フィルムの厚みは特に限定されないが、好ましい下限は１２μｍ、好ましい上限は３００μｍである。上記基材フィルムの厚みが１２μｍ未満であると、得られる絶縁接着シートを、表面に突起電極が形成されたウエハと貼り合わせてウエハの研削を行う際、ウエハを保護したり、後述する接着剤層を平坦化したりする能力が不足することがある。上記基材フィルムの厚みが３００μｍを超えると、得られる絶縁接着シートを、表面に突起電極が形成されたウエハと貼り合わせてウエハを研削した後、上記基材フィルムを剥離する際、ウエハに過剰の応力を発生させることがある。
【００１５】
本発明の絶縁接着シートは、接着剤層を有する。
【００１６】
上記接着剤層は、光硬化性化合物、熱硬化性化合物、光重合開始剤及び熱硬化剤を含有する光熱硬化性接着剤組成物からなる。
上記接着剤層が上記光熱硬化性接着剤組成物からなることにより、例えば、エネルギー線を照射することにより上記接着剤層を半硬化させた後、得られる半硬化した接着剤層は、後述するゲル分率を有し、かつ、なお充分な接着力を有することができる。従って、例えば、本発明の絶縁接着シートを、表面に突起電極が形成されたウエハと貼り合わせてウエハを研削した後、上記接着剤層を半硬化させ、次いで、上記基材フィルムを剥離することにより半硬化した接着剤層が付着したウエハを製造することができ、更に、得られたウエハを用いて半導体チップを簡便に実装することができる。
【００１７】
また、上記接着剤層が上記光熱硬化性接着剤組成物からなることにより、例えば、エネルギー線を照射することにより上記接着剤層を半硬化させた後、得られる半硬化した接着剤層は、後述する粘度特性を有することができ、ボンディング時の加熱接着温度における流動性が抑えられる。従って、例えば、本発明の絶縁接着シートを用いて得られた半硬化した接着剤層が付着した半導体チップを、基板又は他の半導体チップにボンディングする際、ボンディング時の加熱接着温度において、接着剤によりボンディング用ツールが汚染されることを抑制したり、接着後の接着剤層の厚みを均一にしたりすることができる。
【００１８】
上記光硬化性化合物は特に限定されず、例えば、エネルギー線の刺激により架橋反応を起こす反応基を分子内に有する化合物が挙げられる。上記エネルギー線の刺激により架橋反応を起こす反応基を分子内に有する化合物は特に限定されず、例えば、ラジカルにより架橋可能な二重結合を有するアクリル樹脂等が挙げられる。
上記アクリル樹脂は特に限定されず、例えば、イソボロニルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ブチルアクリレート、メチルメタクリレート等からなる分子量５万〜６０万程度の重合体又は共重合体に、二重結合で反応するようにメタクリレート基をウレタン結合で結合させた樹脂等が挙げられる。なかでも、二重結合の量が約１ｍｅｑ／ｇであるアクリレート、メタクリレートの重合体又は共重合体が好ましい。これらのアクリル樹脂は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００１９】
上記熱硬化性化合物は特に限定されないが、エポキシ樹脂を含有することが好ましい。
【００２０】
上記エポキシ樹脂は特に限定されないが、多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂であることが好ましい。
上記熱硬化性化合物が上記多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂を含有することにより、得られる接着剤層の硬化物は、剛直で分子の運動が阻害されるため優れた機械的強度や耐熱性を発現し、また、吸水性が低くなるため優れた耐湿性を発現することができる。
【００２１】
上記多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂は特に限定されず、例えば、ジシクロペンタジエンジオキシド、ジシクロペンタジエン骨格を有するフェノールノボラックエポキシ樹脂等のジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂（以下、これらを「ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂」ともいう）、アクリルポリマー１−グリシジルナフタレン、２−グリシジルナフタレン、１，２−ジグリジジルナフタレン、１，５−ジグリシジルナフタレン、１，６−ジグリシジルナフタレン、１，７−ジグリシジルナフタレン、２，７−ジグリシジルナフタレン、トリグリシジルナフタレン、１，２，５，６−テトラグリシジルナフタレン等のナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂（以下、これらを「ナフタレン型エポキシ樹脂」ともいう）、テトラヒドロキシフェニルエタン型エポキシ樹脂、テトラキス（グリシジルオキシフェニル）エタン、３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキサンカルボネート等が挙げられる。なかでも、ジシクロペンタジエンジオキシドが好ましい。これらの多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂は、単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。また、上記ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂及びナフタレン型エポキシ樹脂は、それぞれ単独で用いてもよいし、両者を併用してもよい。
【００２２】
上記多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂の重量平均分子量は特に限定されないが、好ましい下限は５００、好ましい上限は２０００である。上記多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂の重量平均分子量が５００未満であると、得られる接着剤層の硬化物の機械的強度、耐熱性、耐湿性等が充分に向上しないことがある。上記多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂の重量平均分子量が２０００を超えると、得られる接着剤層は、接着工程での表面濡れ性が劣り、接着強度に劣ることがある。
【００２３】
また、上記エポキシ樹脂として、エポキシ基を有するアクリル樹脂を用いることできる。
上記エポキシ基を有するアクリル樹脂は特に限定されず、例えば、グリシジルアクリレートとアルキルアクリレートとからなる共重合体等が挙げられる。なかでも、グリシジルアクリレートとアルキルアクリレートとからなり、エポキシ当量が約３００ｇ／ｅｑである共重合体が好ましいが、上記エポキシ樹脂のエポキシ当量は特に限定されない。
【００２４】
上記エポキシを有するアクリル樹脂の重量平均分子量は特に限定されないが、好ましい下限は１万、好ましい上限は１００万である。上記エポキシを有するアクリル樹脂の重量平均分子量が１万未満であると、得られる光熱硬化性接着剤組成物をフィルム化するのが困難であったり、硬化物の接着力が不足したりすることがある。上記エポキシを有するアクリル樹脂の重量平均分子量が１００万を超えると、得られる接着剤層は表面濡れ姓が劣り、接合信頼性が劣ることがある。
【００２５】
上記光硬化性化合物と上記熱硬化性化合物との配合比は特に限定されないが、上記熱硬化性化合物１００重量部に対する上記光硬化性化合物の配合量の好ましい下限は２０重量部、好ましい上限は４０重量部である。上記光硬化性化合物の配合量が２０重量部未満であると、例えば、得られる接着剤層にエネルギー線を照射して半硬化させても、半硬化した接着剤層が、ダイシング工程で綺麗に切断することが困難となったり、接合時にボンディング用ツールを汚染したりすることがあり。上記光硬化性化合物の配合量が４０重量部を超えると、得られる接着剤層の硬化物の耐熱性が不足することがある。上記熱硬化性化合物１００重量部に対する上記光硬化性化合物の配合量のより好ましい下限は２５重量部、より好ましい上限は３０重量部である。
【００２６】
上記光重合開始剤は特に限定されず、例えば、２５０〜８００ｎｍの波長の光を照射することにより活性化される光重合開始剤が挙げられる。
上記２５０〜８００ｎｍの波長の光を照射することにより活性化される光重合開始剤として、例えば、メトキシアセトフェノン等のアセトフェノン誘導体化合物や、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾインエーテル系化合物や、ベンジルジメチルケタール、アセトフェノンジエチルケタール等のケタール誘導体化合物や、フォスフィンオキシド誘導体化合物や、ビス（η５−シクロペンタジエニル）チタノセン誘導体化合物、ベンゾフェノン、ミヒラーケトン、クロロチオキサントン、トデシルチオキサントン、ジメチルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、α−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシメチルフェニルプロパン等の光ラジカル重合開始剤が挙げられる。これらの光重合開始剤は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２７】
上記光重合開始剤の配合量は特に限定されないが、上記光硬化性化合物１００重量部に対する好ましい下限は０．０５重量部、好ましい上限は５重量部である。上記光重合開始剤の配合量が０．０５重量部であると、例えば、得られる接着剤層にエネルギー線を照射しても、半硬化させることができないことがある。上記光重合開始剤の配合量が５重量部を超えても特に接着剤層の光硬化性に寄与しない。
【００２８】
上記熱硬化剤は特に限定されず、例えば、上記熱硬化性化合物がエポキシ樹脂を含有する場合には、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸等の加熱硬化型酸無水物系硬化剤、フェノール系硬化剤、アミン系硬化剤、ジシアンジアミド等の潜在性硬化剤、カチオン系触媒型硬化剤等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂用硬化剤は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。なかでも、酸無水物系硬化剤が好ましい。上記熱硬化剤として酸無水物系硬化剤を用いると、硬化物の酸性度を中和することができ、電極の信頼性を高めるとともに、熱硬化速度が速いため、硬化物におけるボイドの発生を効果的に低減することができ、得られる絶縁接着シートを用いて高い接着信頼性を実現することができる。
【００２９】
上記熱硬化剤の配合量は特に限定されないが、上記熱硬化性化合物の官能基と等量反応する熱硬化剤を用いる場合には、上記熱硬化性化合物の官能基量に対する好ましい下限が９０当量、好ましい上限が１１０当量である。上記熱硬化剤の配合量が９０当量未満であると、例えば、得られる接着剤層にエネルギーを照射した後、半硬化した接着剤層を加熱しても、充分に硬化させることができないことがある。上記熱硬化剤の配合量が１１０当量を超えても特に接着剤層の熱硬化性に寄与しない。
また、触媒として機能する熱硬化剤を用いる場合には、上記熱硬化剤の配合量は、上記熱硬化性化合物１００重量部に対する好ましい下限が１重量部、好ましい上限が２０重量部である。上記熱硬化剤の配合量が１重量部未満であると、例えば、得られる接着剤層にエネルギーを照射した後、半硬化した接着剤層を加熱しても、充分に硬化させることができないことがある。上記熱硬化剤の配合量が２０重量部を超えても特に接着剤層の熱硬化性に寄与しない。
【００３０】
上記光熱硬化性接着剤組成物は、更に、上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する固形ポリマーを含有してもよい。
上記エポキシ基と反応する官能基を有する固形ポリマーは特に限定されず、例えば、アミノ基、ウレタン基、イミド基、水酸基、カルボキシル基、エポキシ基等を有する樹脂が挙げられる。なかでも、エポキシ基を有する高分子ポリマーが好ましい。
【００３１】
上記エポキシ基を有する高分子ポリマーを含有することにより、接着剤層の硬化物は、優れた可撓性を発現することができる。
従って、例えば、上記光熱硬化性接着剤組成物が、上記多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂と上記エポキシ基を有する高分子ポリマーとを含有する場合、得られる接着剤層の硬化物は、上記多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂に由来する優れた機械的強度、優れた耐熱性及び優れた耐湿性と、上記エポキシ基を有する高分子ポリマーに由来する優れた可撓性とを有し、得られる絶縁接着シートを用いて、耐冷熱サイクル性、耐ハンダリフロー性、寸法安定性等に優れ、高い接着信頼性や高い導通信頼性を実現することができる。
【００３２】
上記エポキシ基を有する高分子ポリマーは、末端及び／又は側鎖（ペンダント位）にエポキシ基を有する高分子ポリマーであれば特に限定されないが、例えば、エポキシ基含有アクリルゴム、エポキシ基含有ブタジエンゴム、ビスフェノール型高分子量エポキシ樹脂、エポキシ基含有フェノキシ樹脂、エポキシ基含有アクリル樹脂、エポキシ基含有ウレタン樹脂、エポキシ基含有ポリエステル樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ基を有する高分子ポリマーは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。なかでも、エポキシ基を多く含み、得られる接着剤層の硬化物の機械的強度や耐熱性をより高めることができることから、エポキシ基含有アクリル樹脂が好ましい。
【００３３】
上記光熱硬化性接着剤組成物は、接着剤層の硬化速度や硬化物の物性等を調整する目的で、更に硬化促進剤を含有してもよい。
上記硬化促進剤は特に限定されず、例えば、イミダゾール系硬化促進剤、３級アミン系硬化促進剤等が挙げられる。これらの硬化促進剤は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。なかでも、硬化速度や硬化物の物性等の調整をするための反応系の制御をしやすいことから、イミダゾール系硬化促進剤が好ましい。
【００３４】
上記イミダゾール系硬化促進剤は特に限定されず、例えば、イミダゾールの１位をシアノエチル基で保護した１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾールや、イソシアヌル酸で塩基性を保護したイミダゾール系硬化促進剤（商品名「２ＭＡ−ＯＫ」、四国化成工業社製）等が挙げられる。これらのイミダゾール系硬化促進剤は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３５】
上記接着剤層の厚みは特に限定されないが、好ましい下限は５μｍ、好ましい上限は１５０μｍである。上記接着剤層の厚みが５μｍ未満であると、得られる接着剤層は、硬化物の接着力が不足することがある。上記接着剤層の厚みが１５０μｍを超えると、得られる絶縁接着シートを用いて実装される半導体チップの実装体が厚くなりすぎることがある。
【００３６】
上記接着剤層は、エネルギー線を照射して得られる半硬化した接着剤層のゲル分率が１０〜６０重量％である。上記ゲル分率が１０重量％未満であると、例えば、得られる絶縁接着シートを用いて、半硬化した接着剤層が付着した半導体チップを製造する際、ダイシング時に上記半硬化した接着剤層ごと綺麗に切断することが困難となったり、流動性が高くなり、形状保持力が不足したりする。上記ゲル分率が６０重量％を超えると、例えば、得られる絶縁接着シートを用いて、半硬化した接着剤層が付着した半導体チップを製造し、得られる半導体チップを基板又は他の半導体チップにボンディングする際、上記半硬化した接着剤層の接着力が不充分となり、半導体チップをボンディングすることが困難となる。
上記半硬化した接着剤層は、ゲル分率が１５〜４０重量％であることが好ましい。
【００３７】
なお、ゲル分率は、例えば、酢酸メチルやメチルエチルケトン等の、接着剤組成物を充分に溶解できる溶解度を有する溶剤に半硬化した接着剤層を浸透させ、充分な時間撹拌し、メッシュにろ過した後、乾燥して得られる未溶解物の量から算出することができる。
【００３８】
上記接着剤層は、エネルギー線を照射して得られる半硬化した接着剤層の加熱接着温度においてキャピラリレオメータ法により２ｍｍφノズルで測定した最低粘度が、３０００Ｐａ・ｓ以上である。
上記最低粘度が３０００Ｐａ・ｓ未満であると、例えば、得られる絶縁接着シートを用いて、半硬化した接着剤層が付着した半導体チップを製造し、得られる半導体チップを基板又は他の半導体チップにボンディングする際、ボンディング時の加熱接着温度における上記半硬化した接着剤層の流動性が高すぎるため、接着剤によりボンディング用ツールが汚染されたり、接着後の接着剤層の厚みが均一にならなかったりする。上記最低粘度は３２５０Ｐａ・ｓ以上であることが好ましく、３５００Ｐａ・ｓ以上であることがより好ましい。
なお、上記「加熱接着温度」は、金、銅、銀−錫ハンダ、アルミニウム、ニッケル等からなる突起電極が形成された半導体チップを、基板又は他の半導体チップに実装する際に一般的に用いられる温度であれば特に限定されず、具体的には、例えば、８０℃〜２３０℃の範囲内の温度や、８０℃〜１３０℃の範囲内の温度が挙げられる。
【００３９】
また、上記接着剤層は、エネルギー線を照射して得られる半硬化した接着剤層の加熱接着温度においてキャピラリレオメータ法により２ｍｍφノズルで測定した最低粘度が２００００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。上記最低粘度は、２００００Ｐａ・ｓを超える場合には、例えば、得られる絶縁接着シートを用いて、半硬化した接着剤層が付着した半導体チップを製造し、得られる半導体チップを基板又は他の半導体チップにボンディングする際、上記半硬化した接着剤層の接着力が不充分となり、半導体チップをボンディングすることが困難となる。
【００４０】
上述のように、エネルギー線を照射して得られる半硬化した接着剤層のゲル分率が１０〜６０重量％であり、かつ、加熱接着温度においてキャピラリレオメータ法により２ｍｍφノズルで測定した最低粘度が３０００Ｐａ・ｓ以上であるためには、例えば、上記光硬化性化合物の種類や上記光熱硬化性接着剤組成物の配合を上述のように選択したり、上記接着剤層が光硬化性化合物として上記ラジカルにより架橋可能な二重結合を有するアクリル樹脂を含有する場合には、エネルギー線の照射量を調整したりすることができる。
【００４１】
上記エネルギー線の照射量は特に限定されないが、好ましい下限は１００ｍＪ／ｃｍ２、好ましい上限は１００００ｍＪ／ｃｍ２である。上記エネルギー線の照射量が１００ｍＪ／ｃｍ２未満であると、得られる半硬化した接着剤層は、所望の粘度特性を有することができず、ボンディング時の加熱接着温度における流動性が高くなりすぎることがある。上記エネルギー線の照射量が１００００ｍＪ／ｃｍ２を超えると、得られる半硬化した接着剤層は、所望の粘度特性を有することができなかったり、接着力が不充分となり、半導体チップをボンディングすることが困難となったりすることがある。
【００４２】
上記エネルギー線を照射する方法は特に限定されないが、例えば、上記基材フィルム側から、超高圧水銀灯を用いて、３６５ｎｍ付近の紫外線を上記ウエハ面への照度が６０ｍＷ／ｃｍ２となるよう照度を調節して２０秒間照射する（積算光量１２００ｍＪ／ｃｍ２）方法等が挙げられる。
例えば、上記接着剤層が光硬化性化合物として上記ラジカルにより架橋可能な二重結合を有するアクリル樹脂を含有する場合には、例えば、上記方法によってエネルギー線を照射することにより、発生したラジカルがアクリレート基の二重結合と反応する官能基と連鎖反応し、三次元ネットワーク構造を形成してゲル化する。このようにして、エネルギー線を照射して得られる半硬化した接着剤層のゲル分率が１０〜６０重量％であり、かつ、加熱接着温度においてキャピラリレオメータ法により２ｍｍφノズルで測定した最低粘度が３０００Ｐａ・ｓ以上である状態を得ることができる。
【００４３】
本発明の絶縁接着シートを製造する方法は特に限定されず、例えば、適当な溶媒で希釈した上記光熱硬化性接着剤組成物を、上記基材フィルム上に塗工した後、乾燥させる方法等が挙げられる。
上記塗工する方法は特に限定されず、例えば、コンマコート、グラビアコート、キャスティング等を用いる方法が挙げられる。
【００４４】
本発明の絶縁接着シートは、フリップチップ又はＴＳＶ等の表面に突起電極を有する半導体チップの実装に用いられる。本発明の絶縁接着シートを用いる半導体チップの実装方法によれば、ボンディング用ツールの汚染を防ぎ、接続信頼性が高く、接着剤層の厚みを均一にしながら半導体チップを簡便に実装することができる。
なかでも、本発明の絶縁接着シートの接着剤層と、表面に突起電極が形成されているウエハの突起電極形成面とを貼り合わせる工程１と、前記ウエハを、本発明の絶縁接着シートに固定した状態で研削する工程２と、前記研削後のウエハに貼り合わせられた本発明の絶縁接着シートにエネルギー線を照射して、前記接着剤層を半硬化させる工程３と、前記研削後のウエハに貼り合わせられた本発明の絶縁接着シートから、基材フィルムを剥離して、半硬化した接着剤層が付着したウエハを得る工程４と、前記半硬化した接着剤層が付着したウエハをダイシングして、半硬化した接着剤層が付着した半導体チップに個片化する工程５と、前記半硬化した接着剤層が付着した半導体チップを、半硬化した接着剤層を介して基板又は他の半導体チップに接着して半導体チップを実装する工程６とを有する方法によって、半導体チップ体を実装することが好ましい。
このような半導体チップの実装方法もまた、本発明の１つである。
【００４５】
本発明の半導体チップの実装方法においては、まず、本発明の絶縁接着シートの接着剤層と、表面に突起電極が形成されているウエハの突起電極形成面とを貼り合わせる工程１を行う。
【００４６】
上記ウエハは特に限定されず、例えば、シリコン、ガリウム砒素等の半導体からなるウエハが挙げられる。更に、上記ウエハには、金、銅、銀−錫ハンダ、アルミニウム、ニッケル等からなる突起電極が形成されている。
上記貼り合わせは、常圧下で行ってもよいが、より密着性を向上するためには、１ｔｏｒｒ程度の真空下で行うことが好ましい。また、上記貼り合わせにはラミネーターを用いることが好ましい。
【００４７】
本発明の半導体チップの実装方法においては、次いで、上記ウエハを、本発明の絶縁接着シートに固定した状態で研削する工程２を行う。
【００４８】
上記工程２により、上記ウエハを所望の厚みに研削する。上記研削する方法は特に限定されず、従来公知の方法を用いることができ、例えば、市販の研削装置（例えば、Ｄｉｓｃｏ社製の「ＤＦＧ８５４０」等）を用いて、２４００ｒｐｍの回転で３〜０．２μｍ／ｓの研削量の条件にて研削を行い、最終的にはＣＭＰで仕上げる方法等が挙げられる。
【００４９】
上記工程２を行う前、上記突起電極は上記接着剤層中に埋もれている。しかし、上記工程２の研削時の押圧によって、上記接着剤層が平坦化されるとともに上記突起電極の表面から接着剤が押し除かれ、上記突起電極の高さと上記接着剤層の厚みがほぼ等しくなる。これにより、上記基材フィルムの剥離後、上記突起電極の表面が上記接着剤層から露出しやすく、高い接続信頼性を実現することができる。
【００５０】
本発明の半導体チップの実装方法においては、次いで、上記研削後のウエハに貼り合わせられた本発明の絶縁接着シートにエネルギー線を照射して、上記接着剤層を半硬化させる工程３を行う。
【００５１】
上記工程３において、エネルギー線を照射して上記接着剤層を半硬化させることにより、上記接着剤層の粘着力が低下し、後の工程における上記基材フィルムの剥離が容易になる。また、上記工程３において、上記接着剤層は完全な硬化ではなく「半硬化」することから、上記接着剤層は、後の工程における基板又は他の半導体チップとの接着時には、なお充分な接着力を発揮することができる。
なお、本明細書において「半硬化」とは、ゲル分率が１０〜６０重量％であることを意味する。
【００５２】
本発明の半導体チップの実装方法においては、次いで、上記研削後のウエハに貼り合わせられた本発明の絶縁接着シートから、基材フィルムを剥離して、半硬化した接着剤層が付着したウエハを得る工程４を行う。
【００５３】
上記工程４においては、上記工程３においてエネルギー線の照射により上記接着剤層が半硬化していることから、極めて容易に上記基材フィルムを剥離することができる。また、このとき、上記接着剤層の接着剤は、上記突起電極の表面よりも上記基材フィルム側に付着しやすいことから、上記突起電極の表面に残存する接着剤の量は抑制される。
【００５４】
本発明の半導体チップの実装方法においては、次いで、上記半硬化した接着剤層が付着したウエハをダイシングして、半硬化した接着剤層が付着した半導体チップに個片化する工程５を行う。
【００５５】
上記ダイシングの方法は特に限定されず、例えば、従来公知の砥石等を用いて切断分離する方法等が挙げられる。
上記工程５においては、上記工程３においてエネルギー線の照射により上記接着剤層が半硬化していることから、上記接着剤層に起因するヒゲが発生することなく、上記接着剤層ごと綺麗に、容易に切断することができる。また、上記接着剤層が半硬化していることにより、切削くずが上記接着剤層に付着することを抑制することができ、ダイシング時に使用する水による上記接着剤層の劣化も抑制することができる。
【００５６】
本発明の半導体チップの実装方法においては、次いで、上記半硬化した接着剤層が付着した半導体チップを、半硬化した接着剤層を介して基板又は他の半導体チップに接着して半導体チップを実装する工程６を行う。
【００５７】
上記半硬化した接着剤層は、なお充分な接着力を有していることから、上記半硬化した接着剤層が付着した半導体チップを、半硬化した接着剤層を介して基板又は他の半導体チップに接着することができる。
【００５８】
上記工程６においては、上記半硬化した接着剤層が上述した粘度特性を有し、ボンディング時の加熱接着温度における流動性が抑えられることから、接着剤によるボンディング用ツールの汚染を抑制し、生産効率を改善することができる。また、突起電極がハンダボールである場合等の、ボンディング時の加熱接着温度が高温となる場合にも、接着後の接着剤層の厚みを均一にすることができる。
なお、本明細書において半導体チップの実装とは、基板上に半導体チップを実装する場合と、基板上に実装されている１以上の半導体チップ上に、更に半導体チップを実装する場合との両方を含む。
【００５９】
上記工程６により半導体チップを実装した後、更に、加熱することによって上記接着剤層を完全に硬化させる工程７を行うことにより、より安定した接着を実現することができる。
【００６０】
上記の説明においては、半硬化した接着剤層が付着したウエハを得る工程４を行った後、該半硬化した接着剤層が付着したウエハをダイシングして、半硬化した接着剤層が付着した半導体チップに個片化する工程５を行った。
この他の態様として、工程４で得られた半硬化した接着剤層が付着したウエハ上に、半硬化した接着剤層を介して他のウエハを積層してウエハ積層体を製造し、得られたウエハ積層体を一括的にダイシングして、半硬化した接着剤層が付着した半導体チップの積層体を得てもよい。
【発明の効果】
【００６１】
本発明によれば、ボンディング用ツールの汚染を防ぎ、接続信頼性が高く、接着剤層の厚みを均一にしながら半導体チップを簡便に実装することができる絶縁接着シートを提供することができる。また、本発明によれば、該絶縁接着シートを用いる半導体チップの実装方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
以下に実施例を挙げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されない。
【００６３】
（実施例１〜３、比較例１〜３）
（１）光熱硬化性接着剤組成物の調製
表１の組成に従って、下記に示す各材料を、ホモディスパーを用いて攪拌混合して光熱硬化性接着剤組成物を調製した。
【００６４】
・ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂（ＨＰ−７２００ＨＨ、大日本インキ化学工業社製）
・高反応性芳香族エポキシ樹脂（ＥＸ２０１Ｐ、ナガセケムテクス社製）
・光重架橋性化合物（末端二重結合を有する２−エチルヘキシルアクリレートとイソボルニルアクリレートの共重合体、ＳＫ２−３７、新中村化学工業社製）
・光ラジカル発生剤（Ｅｓａｃｕｒｅ１００１、Ｌａｍｂｅｒｔｉ社製）
・酸無水物（ＹＨ−３０７、ジャパンエポキシレジン社製）
・イミダゾール化合物（２ＭＡ−ＯＫ、四国化成工業社製）
・応力緩和ゴム系高分子（ＡＣ４０３０、ガンツ化成社製）
・ヒュームドシリカ（ＭＴ１０、トクヤマ社製）
・イミダゾールシランカップリング剤（ＳＰ−１０００、日鉱マテリアル社製）
【００６５】
（２）絶縁接着シートの製造
厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる基材フィルム（帝人テトロン、帝人デュポン社製）上に、コンマコート法により得られた光熱硬化性接着剤組成物を厚さ４０μｍとなるように塗工し、乾燥させて絶縁接着シートを得た。使用時まで、光熱硬化性接着剤組成物からなる接着剤層の表面をＰＥＴフィルムで保護した。
【００６６】
（３）半導体チップの実装
直径２０ｃｍ、厚み７００μｍであり、表面に高さ４０μｍ、幅１００μｍ×１００μｍの正方形の銅突起電極が４００μｍピッチで多数形成されている半導体ウエハを用意した。
【００６７】
得られた絶縁接着シートの接着剤層を保護するＰＥＴフィルムを剥がし、ラミネーターを用いて半導体ウエハに真空下（１ｔｏｒｒ）で貼り付けた。
次いで、これを研削装置に取りつけ、半導体ウエハの厚さが約１００μｍになるまで研削した。このとき、研削の摩擦熱により半導体ウエハの温度が上昇しないように、半導体ウエハに水を散布しながら作業を行った。研磨後はＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）プロセスによりアルカリのシリカ分散水溶液による研磨を行うことにより、鏡面化加工を行った。
【００６８】
研磨装置から半導体ウエハを取り外し、半導体ウエハの絶縁接着シートが貼付されていない側の面にダイシングテープ「ＰＥテープ♯６３１８−Ｂ」（積水化学工業社製、厚み７０μｍ、ポリエチレン基材、粘着材ゴム系粘着材１０μｍ）を貼り付け、ダイシングフレームにマウントした。
絶縁接着シートの基材フィルム側から、超高圧水銀灯を用いて、３６５ｎｍ付近の紫外線を、半導体ウエハ面への照度が６０ｍＷ／ｃｍ２となるよう照度を調節して２０秒間照射した（積算光量１２００ｍＪ／ｃｍ２）。
紫外線により半硬化した接着剤層から基材フィルムを剥離し、研削後の半導体ウエハ上に半硬化した接着剤層が付着したウエハを得た。
【００６９】
ダイシング装置ＤＦＤ６５１（ディスコ社製）を用いて、送り速度５０ｍｍ／秒で、半硬化した接着剤層が付着した半導体ウエハを１０ｍｍ×１０ｍｍのチップサイズに分割して個片化し、半硬化した接着剤層が付着した半導体チップを得た。
【００７０】
得られた半硬化した接着剤層が付着した半導体チップを熱風乾燥炉内にて８０℃で１０分間乾燥後、ボンディング装置（澁谷工業社製、ＤＢ−１００）を用いて荷重０．１５ＭＰａ、温度２３０℃で１０秒間圧着して実装した。これを繰り返し５層の半導体チップを実装した後、１８０℃で６０分間かけて硬化した。
なお、このとき、半硬化した層間接着用接着層のゲル分率と、加熱接着温度（１２０℃）においてキャピラリレオメータ法により２ｍｍφノズルで測定した最低粘度は、表１に示すとおりであった。
【００７１】
（評価）
半導体チップの実装工程で得られた半導体チップ、及び、得られた半導体チップの実装体について、以下の基準で評価を行った。結果を表１に示した。
【００７２】
（１）ダイシング性能評価
個片化した半硬化した接着剤層が付着した半導体チップを顕微鏡を用いて観察した。各チップと接着剤層とがダイシングに沿って綺麗にカットされており、接着剤層に起因するヒゲがなく、切削くずが接着剤層に付着しない場合を「○」と、各チップと接着剤層とがダイシングに沿って綺麗にカットされているものの、接着剤層に起因するヒゲがあったり、切削くずが接着剤層に付着している場合を「△」と、各チップと接着剤層が綺麗にカットされておらず、接着剤層に起因するヒゲあり、切削くずが接着剤層に付着している場合を「×」と評価した。
【００７３】
（２）半導体チップのボンディング評価
半硬化した接着剤層が付着した半導体チップを、ボンディング装置を利用して、２３０℃、１０秒間の条件でプラスチックス基板上にボンディングし、接着性能を確認した。チップと基板との間に空気がかまず、綺麗な接着面ができ、また、チップの面上に接着剤が盛り上がることがない場合を「○」と、チップと基板との間に空気がかまないものの、チップの面上に接着剤が盛り上がりボンダーのヘッドを接着剤が汚染している場合を「△」と、チップと基板との間に空気がかんでいるとともに、チップの面上に接着剤が盛り上がりボンダーのヘッドを接着剤が汚染している場合を「×」と評価した。
【００７４】
（３）ハンダ耐熱性評価
半導体チップの実装体を、１２５℃で６時間乾燥させ、次いで３０℃、８０％湿度の条件下で４８時間の湿潤処理を行った後、ハンダリフロー２６０℃、３０秒間の条件で処理を行った。このリフロー処理後の各半導体チップの実装体について、層間が剥離しているか否かについて観察を行った。
リフロー処理後の半導体チップの実装体について、再び３０℃、８０％湿度の条件下で４８時間の湿潤処理を行った後、ハンダリフロー２６０℃、３０秒間の条件で処理を行った。この２回目のリフロー処理を行った後の各半導体チップの実装体についても、層間が剥離しているか否かについて観察を行った。
このようなリフロー処理をリフロー回数５回まで行い、ハンダ耐熱性評価を行った。
なお、層間の剥離についての観察は、超音波探査映像装置（日立建機ファインテック社製、ｍｉ−ｓｃｏｐｅ  ｈｙｐｅｒ  ＩＩ）を用いて行った。
【００７５】
その後、半導体チップの実装体の接着剤層を混酸で除去し、チップ表面の窒化シリコン保護膜に割れが生じているか否かについて観察を行った。層間の剥離及び保護膜の割れについて、層間の剥離及び保護膜の割れが観察されなかった場合を「○」と、層間の剥離又は保護膜の割れがわずかに観察された場合を「△」と、層間に目立った剥離が認められるか、又は、保護膜に目立った割れが観察された場合を「×」と評価した。
【００７６】
（４）接続信頼性評価
得られた半導体チップの実装体について、８５℃、８５％の水蒸気条件で２４時間処理した後、２５０℃に設定したリフロー炉で処理し、内部のボイド発生を超音波断面観察（ＳＡＴ）で追跡した。内部でボイドが全く発生していない場合を「○」と、全面積の５％未満のボイドが発生した場合を「△」と、全面積の５％異常のボイドが発生した場合を「×」と評価した。
【００７７】
（５）接着剤層の厚みの均一性評価
得られた半導体チップの実装体について、非接触型のエアー厚み測定装置を用いて、面内厚みばらつきを測定した。厚みばらつきが２０μｍ以下の場合を「○」と、２０μｍ以上５０μｍ以下の場合を「△」と、５０μｍ以上の場合を「×」と評価した
【００７８】
（６）ＴＣＴ評価
得られた半導体チップの実装体について、−５５℃、９分間と、１２５℃、９分間とを１サイクルとする温度サイクル試験を行い、１０００サイクル後の層間について、層間が剥離しているか否かについて観察を行った。その後、半導体チップの実装体の接着剤を混酸で除去し、チップ表面の窒化シリコン保護膜に割れが生じているか否かについて観察を行った。層間の剥離及び保護膜の割れが観察されなかった場合を「○」と、層間の剥離又は保護膜の割れがわずかに観察された場合を「△」と、層間に目立った剥離が認められるか、又は、保護膜に目立った割れが観察された場合を「×」と評価した。
【００７９】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明によれば、ボンディング用ツールの汚染を防ぎ、接続信頼性が高く、接着剤層の厚みを均一にしながら半導体チップを簡便に実装することができる絶縁接着シートを提供することができる。また、本発明によれば、該絶縁接着シートを用いる半導体チップの実装方法を提供することができる。