(57)【要約】  本発明は、チップオンチップ型の半導体装置において、半導体チップ（１０）と半導体チップ（２０）とを電気的に接続するための接着テープを、（Ａ）フィルム形成性樹脂１０〜５０重量％と、（Ｂ）硬化性樹脂３０〜８０重量％と、（Ｃ）フラックス活性を有する硬化剤１〜２０重量％とを含有するものとしたものである。
2008054012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップオンチップ型の半導体装置において、半導体チップと半導体チップとを電気的に接続するための接着テープであって、
（Ａ）フィルム形成性樹脂１０〜５０重量％と、
（Ｂ）硬化性樹脂３０〜８０重量％と、
（Ｃ）フラックス活性を有する硬化剤１〜２０重量％と、
を含有する接着テープ。
【請求項２】
第１の半導体チップと第２の半導体チップとを備え、前記第１の半導体チップの回路面と前記第２の半導体チップの回路面とが対向して配設されてなるチップオンチップ型の半導体装置において、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとを電気的に接続するための接着テープであって、
（Ａ）フィルム形成性樹脂１０〜５０重量％と、
（Ｂ）硬化性樹脂３０〜８０重量％と、
（Ｃ）フラックス活性を有する硬化剤１〜２０重量％と、
を含有する接着テープ。
【請求項３】
前記フィルム形成性樹脂が、（メタ）アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂及びポリイミド樹脂からなる群から選択される少なくとも１種である、請求の範囲第１項又は第２項記載の接着テープ。
【請求項４】
前記硬化性樹脂がエポキシ樹脂である、請求の範囲第１項〜第３項のいずれか記載の接着テープ。
【請求項５】
前記フラックス活性を有する硬化剤が、脂肪族ジカルボン酸及びカルボキシル基とフェノール性水酸基とを有する化合物からなる群から選択される少なくとも１種である、請求の範囲第１項〜第４項のいずれか記載の接着テープ。
【請求項６】
前記脂肪族ジカルボン酸がセバシン酸である、請求の範囲第５項記載の接着テープ。
【請求項７】
前記カルボキシル基とフェノール性水酸基とを有する化合物が、フェノールフタリン及びゲンチジン酸から選ばれる少なくとも１種である、請求の範囲第５項記載の接着テープ。
【請求項８】
請求の範囲第１項〜第７項のいずれか記載の接着テープであって、該接着テープ上に直径５００μｍのスズ含有半田ボールを配置し、該半田ボールの融点より３０℃高い温度で２０秒間加熱したとき、式（Ｉ）：
半田濡れ拡がり率（％）＝［｛（半田ボールの直径）−（濡れ拡がり後の半田の厚み）｝／（半田ボールの直径）］×１００        （Ｉ）
で表される半田濡れ拡がり率が４０％以上である、接着テープ。
【請求項９】
前記半田濡れ拡がり率が６０％以上であるとき、（Ｃ）フラックス活性を有する硬化剤として、脂肪族ジカルボン酸を含有する、請求の範囲第８項記載の接着テープ。
【請求項１０】
前記半田濡れ拡がり率が４０％〜６０％であるとき、（Ｃ）フラックス活性を有する硬化剤として、カルボキシル基とフェノール性水酸基とを有する化合物を含有する、請求の範囲第８項記載の接着テープ。
【請求項１１】
請求の範囲第１項〜第１０項のいずれか記載の接着テープであって、厚み１００μｍの該接着テープの２２３℃における溶融粘度が１０Ｐａ・ｓ〜２０００００Ｐａ・ｓである、接着テープ。
【請求項１２】
半田粉以外の構成成分の合計１００重量部に対して、半田粉３０〜２００重量部を更に含有する、請求の範囲第１項〜第７項のいずれか記載の接着テープ。
【請求項１３】
請求の範囲第１２項記載の接着テープであって、厚み１００μｍの該接着テープの１３８℃における溶融粘度が１Ｐａ・ｓ〜１００００Ｐａ・ｓである、接着テープ。
【請求項１４】
請求の範囲第１項〜第１３項のいずれか記載の接着テープを用いて半導体チップと半導体チップとを電気的に接続してなるチップオンチップ型の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着テープ及びそれを用いてなる半導体装置に関する。更に詳しくは、本発明は半導体集積回路の高密度化の要求に対応しうるチップオンチップ型の半導体装置において半導体チップ間の電気的接続に用いられる接着テープならびにそれを用いてなる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高機能化及び小型化の要求に伴い、半導体集積回路の高密度実装技術の開発が進められている。そのような実装技術の一つとして、半導体チップ上に他の半導体チップをフェイスダウンで搭載するチップオンチップ型のシステムインパッケージ（ＳｉＰ）がある。この構造は、パッケージの薄型化を図ることができ、電気的接続信頼性の点で優れていることから着目されている。
チップオンチップ型ＳｉＰにおいて、半導体チップ間の接続は微細なバンプを介したフリップチップ方式で行われている。この際、電気的接続強度及び機械的接続強度を確保するため半導体チップ間には封止樹脂が注入される（アンダーフィル封止）。しかしながら、このアンダーフィル封止工程において、半導体チップ間に注入した封止樹脂がブリードして下段の半導体チップ表面に設けられた外部電極を汚染し、ワイヤーボンディングを行うことが出来ないという問題があった。
一方、異方導電フィルムを介して端子間の電気的接続と封止とを一括で行う方法が知られている。例えば、特開昭６１−２７６８７３号公報（特許文献１）では、半田粒子を含む接着テープが記載されている。同文献では、該接着テープを部材間に介在させて熱圧着させることにより、両部材の電気接続部間に半田粒子を介在させ、他部に樹脂成分を充填する方法が記載されている。また、特許第３７６９６８８号公報（特許文献２）では、導電性粒子と該導電性粒子の融点で硬化が完了しない樹脂成分とを含む導電性接着剤を用いた端子間の接続方法が記載されている。
しかしながら、これらの方法では、チップオンチップ型ＳｉＰにおいて、半導体チップ間の電気的接続信頼性や封止後の樹脂の耐イオンマイグレーション性を確保することは困難であり、半導体集積回路の更なる高密度化を実現することはできなかった。
【発明の開示】
【０００３】
かかる状況下、チップオンチップ型ＳｉＰ（本明細書では「チップオンチップ型の半導体装置」ともいう。）において、電気的接続信頼性及び樹脂硬化後の耐イオンマイグレーション性を確保しながら、半導体チップ間の電気的接続と封止とを一括で行うことができる接着テープの開発が望まれている。また、半導体集積回路の更なる高密度化の要求に対応しうる半導体装置の開発が求められている。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、フィルム形成性樹脂成分と硬化性樹脂成分とを特定の組成で混合し、更にフラックス活性を有する硬化剤とを配合することにより、チップオンチップ型の半導体装置において半導体チップ間の電気的接続及び封止を一括で行うことができ、かつ、電気的接続信頼性及び樹脂硬化後の耐イオンマイグレーション等の特性に優れた接着テープが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下の接着テープ及び半導体装置等を提供するものである。
［１］チップオンチップ型の半導体装置において、半導体チップと半導体チップとを電気的に接続するための接着テープであって、
（Ａ）フィルム形成性樹脂１０〜５０重量％と、
（Ｂ）硬化性樹脂３０〜８０重量％と、
（Ｃ）フラックス活性を有する硬化剤１〜２０重量％と、
を含有する接着テープ。
［２］第１の半導体チップと第２の半導体チップとを備え、前記第１の半導体チップの回路面と前記第２の半導体チップの回路面とが対向して配設されてなるチップオンチップ型の半導体装置において、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとを電気的に接続するための接着テープであって、
（Ａ）フィルム形成性樹脂１０〜５０重量％と、
（Ｂ）硬化性樹脂３０〜８０重量％と、
（Ｃ）フラックス活性を有する硬化剤１〜２０重量％と、
を含有する接着テープ。
［３］前記フィルム形成性樹脂が、（メタ）アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂及びポリイミド樹脂からなる群から選択される少なくとも１種である、［１］又は［２］記載の接着テープ。
［４］前記硬化性樹脂がエポキシ樹脂である、［１］〜［３］のいずれか記載の接着テープ。
［５］前記フラックス活性を有する硬化剤が、脂肪族ジカルボン酸及びカルボキシル基とフェノール性水酸基とを有する化合物からなる群から選択される少なくとも１種である、［１］〜［４］のいずれか記載の接着テープ。
［６］前記脂肪族ジカルボン酸がセバシン酸である、［５］記載の接着テープ。
［７］前記カルボキシル基とフェノール性水酸基とを有する化合物が、フェノールフタリン及びゲンチジン酸から選ばれる少なくとも１種である、［５］記載の接着テープ。
［８］［１］〜［７］のいずれか記載の接着テープであって、該接着テープ上に直径５００μｍのスズ含有半田ボールを配置し、該半田ボールの融点より３０℃高い温度で２０秒間加熱したとき、式（Ｉ）：
半田濡れ拡がり率（％）＝［｛（半田ボールの直径）−（濡れ拡がり後の半田の厚み）｝／（半田ボールの直径）］×１００      （Ｉ）
で表される半田濡れ拡がり率が４０％以上である、接着テープ。
［９］前記半田濡れ拡がり率が６０％以上であるとき、（Ｃ）フラックス活性を有する硬化剤として、脂肪族ジカルボン酸を含有する、［８］記載の接着テープ。
［１０］前記半田濡れ拡がり率が４０％〜６０％であるとき、（Ｃ）フラックス活性を有する硬化剤として、カルボキシル基とフェノール性水酸基とを有する化合物を含有する、［８］記載の接着テープ。
［１１］［１］〜［１０］のいずれか記載の接着テープであって、厚み１００μｍの該接着テープの２２３℃における溶融粘度が１０Ｐａ・ｓ〜２０００００Ｐａ・ｓである、接着テープ。
［１２］半田粉以外の構成成分の合計１００重量部に対して、半田粉３０〜２００重量部を更に含有する、［１］〜［７］のいずれか記載の接着テープ。
［１３］［１２］記載の接着テープであって、厚み１００μｍの該接着テープの１３８℃における溶融粘度が１Ｐａ・ｓ〜１００００Ｐａ・ｓである、接着テープ。
［１４］［１］〜［１３］のいずれか記載の接着テープを用いて半導体チップと半導体チップとを電気的に接続してなるチップオンチップ型の半導体装置。
本発明の接着テープは、チップオンチップ型の半導体装置において、半導体チップ間の電気的接続と封止とを一括で行うことができる。特に本発明の接着テープは、フラックス活性を有する硬化剤を用いることにより、半田バンプ又は半田粉等の半田成分の酸化膜を除去し、半田成分の濡れ性を向上させることができ、半導体チップ間の電気的接続信頼性を確保することができる。なお、該フラックス活性を有する硬化剤は、接着テープ硬化時には硬化剤として機能するため、フラックス洗浄の必要がなく、またフラックス成分が樹脂成分中に遊離した状態で存在しないため、耐イオンマイグレーション性が良好であるといった利点もある。
本発明の好ましい態様によれば、接着テープの溶融粘度を所定の範囲に調整することにより、接着テープの溶融時に生じる樹脂成分のブリードを最小限に抑えることができる。このような本発明の接着テープを用いて半導体チップと半導体チップとを接着することにより、半導体チップ間の離隔距離を小さくすることができ、上段の半導体チップ側面と下段の半導体チップ上に設けられた外部電極との最短離隔距離を小さくすることができる。これにより、半導体装置としてパッケージ化される部品全体の総厚を薄くすることができ、パッケージ化される部品全体を軽量化することができる。更に、本発明の接着テープを用いることにより、一つのパッケージ内に搭載することができる半導体チップの集積密度を高めることができ、また、パッケージ化される部品全体を小型化することができる。また、半導体チップ表面に設けられた内部電極間の最短離隔距離を小さくすることができるので、一つのパッケージ内に収容できる情報量を増大させることができる。
本発明の半導体装置は、一つのパッケージ内に搭載することができる半導体チップの集積密度を高めることができるので、電子機器の高機能化及び小型化の要求に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、本発明の一実施形態に係る接着テープの使用方法に関する工程説明図である。
図２は、本発明の一実施形態に係る接着テープの使用方法に関する工程説明図である。
図３は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。
図４は、本発明の一実施形態に係る半導体装置に用いられる半導体電子部品の概略上面図及び概略断面図である。
図５は、本発明の一実施形態に係る多段スタック型半導体装置の概略断面図である。
図６は、本発明の一実施形態に係る多段スタック型半導体装置に用いられる多段スタック型半導体電子部品の概略断面図である。
図７は、本発明の実施例に係る半導体装置に用いられる半導体電子部品の製造方法の工程説明図である。
図８は、本発明の実施例に係る半導体装置に用いられる半導体電子部品の製造方法の工程説明図である。
【符号の説明】
【０００５】
図中の符号は、下記のものを意味する。
１  半導体電子部品
２  多段スタック型半導体電子部品
１０  第１の半導体チップ
２０  第２の半導体チップ
３０  第３の半導体チップ
１１  第１の内部電極
１２  外部電極
２０ａ  第２の半導体チップ側面
２１  第２の内部電極
３０ａ  第３の半導体チップ側面
３１  第３の内部電極
１００  半田領域
１０１  絶縁性領域
１０２  スルーホール
１０３  ＵＢＭ層
１０４  ＵＢＭ層
１０５  半田バンプ
１０６  接着テープ
１０７  保護膜
１０８  接着テープ
１０８ａ  半田粉
１０９  実装基板
１１０  ワイヤ
１１１  封止樹脂
１１２  バンプ電極
１１３  不導態膜
１１４  熱酸化膜
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の接着テープ及び半導体装置について説明する。
１．接着テープ
本発明の接着テープは、チップオンチップ型の半導体装置において、半導体チップと半導体チップとを電気的に接続するための接着テープであって、
（Ａ）フィルム形成性樹脂１０〜５０重量％と、
（Ｂ）硬化性樹脂３０〜８０重量％と、
（Ｃ）フラックス活性を有する硬化剤１〜２０重量％と、
を含有することを特徴とする。本発明の接着テープは、例えば、第１の半導体チップと第２の半導体チップとを備え、前記第１の半導体チップの回路面と前記第２の半導体チップの回路面とが対向して配設されてなるチップオンチップ型の半導体電子部品において、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとを電気的に接続するために用いられる。また、前記半導体電子部品において、前記第２の半導体チップの回路面とは反対側の面に第３の半導体チップが更に積層されてなる多段スタック型電子部品において、第２の半導体チップの厚み方向に設けられたスルーホールを介して前記第２の半導体チップと前記第３の半導体チップとを電気的に接続するために用いられる。
本発明の接着テープは、フィルム形成性樹脂、硬化性樹脂及びフラックス活性を有する硬化剤を所定の配合比で含むことにより、チップオンチップ型の半導体装置において、半導体チップ間の電気的接続と封止とを一括で行うことができるといった利点を有する。特に本発明の接着テープは、フラックス活性を有する硬化剤を用いることにより、半田バンプ又は半田粉等の半田成分の酸化膜を除去し、半田成分の濡れ性を向上させることができ、半導体チップ間の電気的接続信頼性を良好なものとすることができる。なお、該フラックス活性を有する硬化剤は、接着テープの硬化時には硬化剤として機能し、樹脂中に取り込まれるため、フラックス洗浄の必要がなく、イオンマイグレーション発生の要因となるフラックス残渣が樹脂中に遊離した状態で残らないといった利点もある。
本発明の接着テープは、本発明の接着テープを用いて接着しようとする半導体チップ間の接続方式によって、次の二つの実施態様に分けられる。第１実施態様の接着テープは、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとを、フリップチップ方式で電気的に接続する場合に好適に用いられる接着テープに係るものである。一方、第２実施態様の接着テープは、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとを接着テープに配合された半田粉を溶融させて自己整合的に凝集させることにより、半導体チップ間を電気的に接続する場合に好適に用いられる接着テープに係るものである。以下、それぞれの実施態様ごとに説明する。
ａ．第１実施態様
まず、本発明の第１実施態様の接着テープについて具体的に説明する。
本発明の第１実施態様の接着テープは、（Ａ）フィルム形成性樹脂、（Ｂ）硬化性樹脂及び（Ｃ）フラックス活性を有する硬化剤を所定の配合比で含有するものである。本発明の第１実施態様の接着テープは、半導体チップと半導体チップとをフェイスダウンで搭載するチップオンチップ型の半導体装置において、半導体チップ間の電気的接続をフリップチップ方式で行う場合に特に好適に用いられる。本実施態様の接着テープは、対向する半導体チップ間に介在させて熱溶融させることにより、少なくとも一方の半導体チップの対向面側に形成された半田バンプを構成する半田成分の酸化膜を除去し、半田成分の濡れ性を向上させて、半田成分が対向する内部電極間に凝集して半田領域を形成することを促し、かつ、半導体チップ間の間隙には樹脂成分が充填して絶縁性領域を形成することを促し、樹脂成分を硬化させて形成された半田領域及び絶縁性領域を固定化することにより、半導体チップ間の電気的接続及び封止を一括で行うことができる接着テープである。
以下、本実施態様の接着テープの構成成分について説明する。
（Ａ）フィルム形成性樹脂
本発明に用いられるフィルム形成性樹脂は、有機溶媒に可溶であり、単独で製膜性を有するものであれば特に限定されない。フィルム形成性樹脂は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂のいずれも使用することができ、これらを併用することもできる。
フィルム形成性樹脂としては、例えば、（メタ）アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、シロキサン変性ポリイミド樹脂、ポリブタジエン、ポリプロピレン、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体、ポリアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリ酢酸ビニル、ナイロン等を挙げることができる。これらは、１種で用いても、２種以上を併用してもよい。中でも、（メタ）アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂及びポリイミド樹脂からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
本明細書において、（メタ）アクリル系樹脂とは、（メタ）アクリル酸及びその誘導体の重合体、あるいは（メタ）アクリル酸及びその誘導体と他の単量体との共重合体を意味する。ここで、（メタ）アクリル酸などと表記するときは、アクリル酸又はメタクリル酸を意味する。
（メタ）アクリル系樹脂の具体例としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチル、ポリアクリル酸−２−エチルヘキシル等のポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチル等のポリメタクリル酸エステル、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、ポリアクリルアミド、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体、メタクリル酸メチル−α−メチルスチレン共重合体、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル−２−ヒドロキシエチルメタクリレート−メタクリル酸共重合体、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル−２−ヒドロキシエチルメタクリレート−アクリル酸共重合体、アクリル酸ブチル−アクリロニトリル−２−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体、アクリル酸ブチル−アクリロニトリル−アクリル酸共重合体、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エチル−アクリロニトリル−Ｎ，Ｎジメチルアクリルアミド共重合体等を例示することができる。中でも、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エチル−アクリロニトリル−Ｎ，Ｎジメチルアクリルアミドが好ましい。
なお、ニトリル基、エポキシ基、水酸基、カルボキシル基などの官能基を有する単量体を共重合させてなる（メタ）アクリル系樹脂を用いることにより、被着体への密着性及び他の樹脂成分との相溶性を向上させることができる。このような（メタ）アクリル系樹脂において、前記官能基を有する単量体の使用量は特に限定されないが、（メタ）アクリル系樹脂の全重量に対し、０．１〜５０ｍｏｌ％であることが好ましく、より好ましくは０．５〜４５ｍｏｌ％、更に好ましくは１〜４０ｍｏｌ％である。配合量が前記下限値未満であると密着性を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると粘着力が強すぎて作業性を向上する効果が低下する場合がある。
前記（メタ）アクリル系樹脂の重量平均分子量は特に限定されないが、１０万以上が好ましく、より好ましくは１５万〜１００万、更に好ましくは２５万〜９０万である。重量平均分子量が前記範囲であると製膜性を向上させることができる。
フィルム形成性樹脂としてフェノキシ樹脂が用いられる場合、その数平均分子量は、好ましくは５０００〜１５０００であり、より好ましくは６０００〜１４０００、更に好ましくは８０００〜１２０００である。このようなフェノキシ樹脂を用いることにより、硬化前の接着テープの流動性を抑制し、かつ、接着テープの層間厚みを均一にすることができる。フェノキシ樹脂の骨格は、ビスフェノールＡタイプ、ビスフェノールＦタイプ、ビフェニル骨格タイプなどが挙げられるが、これらに限定されない。これらの中でも、飽和吸水率が１％以下であるフェノキシ樹脂は、接着時や半田実装時の高温下において、発泡又は剥離などの発生を抑えることができるため好ましい。なお、飽和吸水率は、フェノキシ樹脂を２５μｍ厚のフィルムに加工し、１００℃雰囲気中で１時間乾燥（絶乾状態）し、さらに、そのフィルムを４０℃９０％ＲＨ雰囲気の恒温高湿層に放置し、重量変化を２４時間おきに測定し、重量変化が飽和した時点の重量を用いて、下記式により算出することができる。
飽和吸水率（％）＝｛（飽和した時点の重量）−（絶乾時点の重量）｝／（絶乾時点の重量）×１００
本発明に用いられるポリイミド樹脂は、繰り返し単位中にイミド結合を持つ樹脂であれば特に限定されない。例えば、ジアミンと酸二無水物を反応させ、得られたポリアミド酸を加熱、脱水閉環することにより得られるものが挙げられる。ジアミンとしては、芳香族ジアミンである、３，３’−ジメチル−４，４’ジアミノジフェニル、４，６−ジメチル−ｍ−フェニレンジアミン、２，５−ジメチル−ｐ−フェニレンジアミン、シロキサンジアミンである、１，３−ビス（３−アミノプロピル）−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン等が挙げられ、単独でも２種以上混合して用いて良い。また、酸二無水物としては、３，３，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸、ピロメリット酸二無水物、４，４’−オキシジフタル酸二無水物等が挙げられ、単独でも２種以上混合して用いても良い。ポリイミド樹脂は、溶剤に可溶なものでも、不溶なものでも使用できるが、溶剤可溶性のものが他の成分と混合する際のワニス化が容易であり、取り扱いに優れている。特に、シロキサン変性ポリイミド樹脂は、様々な有機溶媒に溶かすことができるため好適に用いられる。
フィルム形成性樹脂は市販品を用いてもよく、本発明の効果を損ねない範囲で、各種可塑剤、安定剤、無機フィラー、帯電防止剤や顔料等の添加剤を配合したものであってもよい。
本発明の第１実施態様の接着テープにおいて、フィルム形成性樹脂の配合量は、接着テープの構成成分の合計量に対して、１０〜５０重量％であり、好ましくは１５〜４０重量％、更に好ましくは２０〜３５重量％である。この範囲であると、接着テープ溶融前の樹脂成分の流動性を抑制することができ、接着テープの取り扱いが容易になる。
（Ｂ）硬化性樹脂
本発明に用いられる硬化性樹脂は、通常、半導体用の接着成分として使用できるものであれば特に限定されない。例えば、硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、フェノール樹脂、（メタ）アクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、マレイミド樹脂等が挙げられる。中でも、硬化性と保存性、硬化物の耐熱性、耐湿性、耐薬品性に優れるエポキシ樹脂が好適に用いられる。
エポキシ樹脂は、室温で固形のエポキシ樹脂と、室温で液状のエポキシ樹脂のうち、いずれを使用してもよい。また、樹脂が室温で固形のエポキシ樹脂と、室温で液状のエポキシ樹脂とを併用してもよい。これにより、樹脂の溶融挙動の設計自由度を更に高めることができる。
室温で固形のエポキシ樹脂としては、特に限定されるものではないが、ビスフェノールＡ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、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、３官能エポキシ樹脂、４官能エポキシ樹脂等が挙げられる。更に具体的には、固形３官能エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等が好適に使用される。これらは、１種で用いても、２種以上を併用してもよい。
室温で固形のエポキシ樹脂の軟化点は、好ましくは４０〜１２０℃であり、より好ましくは５０〜１１０℃であり、更に好ましくは６０〜１００℃である。この範囲であると、接着テープのタック性を抑えることができ、接着テープの取り扱いが容易となる。
室温で液状のエポキシ樹脂としては、特に限定されるものではないが、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等が挙げられる。また、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とビスフェノールＦ型エポキシ樹脂とを併用してもよい。
室温で液状のエポキシ樹脂のエポキシ当量は、好ましくは１５０〜３００であり、より好ましくは１６０〜２５０であり、更に好ましくは１７０〜２２０である。エポキシ当量がこの範囲より低いと硬化物の収縮率が大きくなる傾向があり、本発明の接着テープを用いて接着した半導体チップに反りが生じることがある。また、エポキシ当量がこの範囲より高いとフィルム形成性樹脂、特にポリイミド樹脂との反応性が低下する場合がある。
エポキシ樹脂等の硬化性樹脂は市販品を用いてもよく、本発明の効果を損ねない範囲で、各種可塑剤、安定剤、無機フィラー、帯電防止剤や顔料等の添加剤を配合したものであってもよい。
本実施態様の接着テープにおいて、硬化性樹脂の配合量は、接着テープの構成成分の合計量に対して、３０〜８０重量％であり、好ましくは３５〜７５重量％、更に好ましくは４０〜７０重量％である。この範囲であると、半導体チップ間の電気的接続強度及び機械的接着強度を確保することができる。
（Ｃ）フラックス活性を有する硬化剤
本明細書において、フラックス活性を有する硬化剤は、半導体チップに設けられた半田バンプ表面の酸化膜を導体部材と電気的に接合できる程度に還元する作用を示し、かつ、樹脂と結合する官能基を有する化合物を意味する。フラックス活性を有する硬化剤は、接着テープの溶融時は、半田バンプ表面の酸化膜を還元して、半田バンプを構成する半田成分の濡れ性を高め、半導体チップの対向する内部電極間への半田成分の凝集を促し、半田領域の形成を容易にする。一方、半導体チップ間の電気的接続が形成された後は、硬化剤として機能し、樹脂に付加して、樹脂の弾性率又はＴｇを高めることができる。本発明の接着テープは、上記のようなフラックス活性を有する硬化剤を用いるので、フラックス洗浄を行う必要がなく、フラックス成分残渣に起因するイオンマイグレーションの発生を抑制することができるといった利点がある。
本発明に用いられるフラックス活性を有する硬化剤は、カルボキシル基を少なくとも１個有していることが好ましい。一方、本発明に用いられるフラックス活性を有する硬化剤に含まれる樹脂と結合する官能基としては、使用される（Ｂ）硬化性樹脂の種類等によって適宜選択することができる。例えば、（Ｂ）硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を含む場合、フラックス活性を有する硬化剤は、カルボキシル基と、エポキシ基と反応する基と、を有していることが好ましい。エポキシ基と反応する基としては、例えば、カルボキシル基、水酸基、アミノ基が挙げられる。
具体的に、本発明に用いられるフラックス活性を有する硬化剤は、脂肪族ジカルボン酸及びカルボキシル基とフェノール性水酸基とを有する化合物からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
本発明に用いられる脂肪族ジカルボン酸は、脂肪族炭化水素にカルボキシル基が２個結合した化合物であれば特に限定されない。脂肪族炭化水素基は、飽和又は不飽和の非環式であってもよいし、飽和又は不飽和の環式であってもよい。脂肪族炭化水素基が非環式の場合には、直鎖状でもよいし、分岐状でもよい。
上記脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、下記式（１）で表される化合物が挙げられる。
ＨＯＯＣ−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＨ      （１）
式中、ｎは１〜２０の整数であり、３〜１０の整数であることが好ましい。この範囲であると、フラックス活性、接着時のアウトガス及び接着テープの硬化後の弾性率及びガラス転移温度のバランスが良好である。特に、ｎを３以上とすることにより、接着テープの硬化後の弾性率増加を抑制し、被接着物との接着性を向上させることができる。また、ｎを１０以下とすることにより、弾性率の低下を抑制し、接続信頼性を更に向上させることができる。
上記式（１）で示される化合物の具体例としては、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、オクタデカン二酸、ノナデカン二酸、エイコサン二酸等が挙げられる。中でも、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデンカン二酸が好ましく、セバシン酸が特に好ましい。
カルボキシル基とフェノール性水酸基とを有する化合物としては、サリチル酸、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸（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、浸食子酸（３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸）等の安息香酸誘導体；１，４−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，５−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸等のナフトエ酸誘導体；フェノールフタリン；ジフェノール酸等が挙げられる。中でも、フェノールフタリン、ゲンチジン酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、２，６−ジヒドロキシ安息香酸が好ましく、フェノールフタリン、ゲンチジン酸、又はこれらの組み合わせが特に好ましい。
なお、これらの化合物は何れも吸湿し易く、ボイドの原因となるため、使用する際は前もって乾燥させておくことが好ましい。
本発明において、フラックス活性を有する硬化剤は、１種で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。本実施態様の接着テープにおいて、フラックス活性を有する硬化剤の配合量は、接着テープの構成成分の合計量に対して、１〜２０重量％であり、好ましくは３〜１８重量％、更に好ましくは５〜１５重量％である。この範囲であると、半田バンプ表面の酸化膜を電気的に接合できる程度に十分に還元することができ、かつ、樹脂成分の硬化時には、樹脂中に効率よく付加して、樹脂の弾性率又はＴｇを高めることができる。また、未反応のフラックス活性を有する硬化剤に起因するイオンマイグレーションの発生を抑制することができる。
（Ｄ）その他の成分
本実施態様の接着テープは、本発明の効果を損ねない範囲で上記以外の成分を含有してもよい。
例えば、本実施態様の接着テープは、上記（Ｃ）成分以外の硬化剤を更に含んでもよい。硬化剤は、フェノール類、アミン類、チオール類等が挙げられる。これらは、使用される（Ｂ）硬化性樹脂の種類等に応じて適宜選択すればよい。例えば、硬化性樹脂としてエポキシ樹脂が使用される場合、硬化剤としては、エポキシ樹脂との良好な反応性、硬化時の低寸法変化及び硬化後の適切な物性（例えば、耐熱性、耐湿性等）が得られる点でフェノール類が好適に用いられる。
本発明に用いられるフェノール類は、特に限定されるものではないが、接着テープの硬化後の物性が優れていることから、２官能以上であることが好ましい。例えば、ビスフェノールＡ、テトラメチルビスフェノールＡ、ジアリルビスフェノールＡ、ビフェノール、ビスフェノールＦ、ジアリルビスフェノールＦ、トリスフェノール、テトラキスフェノール、フェノールノボラック類、クレゾールノボラック類等が挙げられる。中でも、溶融粘度及びエポキシ樹脂との反応性が良好であり、硬化後の物性が優れていることから、フェノールノボラック類及びクレゾールノボラック類が好適に用いられる。
硬化剤の配合量は、使用する硬化性樹脂や硬化剤の種類、あるいはフラックス活性を有する硬化剤の種類や使用量によって適宜選択すればよい。例えば、硬化剤として、フェノールノボラック類を使用する場合、その配合量は、硬化性樹脂を確実に硬化させる点で、接着テープの構成成分の合計量に対して、好ましくは５重量％以上、より好ましくは１０重量％以上である。エポキシ樹脂と未反応のフェノールノボラック類が残留していると、イオンマイグレーションの要因となる。したがって、残渣として残らないようにするためには、好ましくは３０重量％以下、より好ましくは２５重量％以下とする。
フェノールノボラック樹脂の配合量は、エポキシ樹脂に対する当量比で規定してもよい。例えば、エポキシ樹脂に対するフェノールノボラック樹脂の当量比は、０．５〜１．２であり、好ましくは０．６〜１．１であり、更に好ましくは０．７〜０．９８である。エポキシ樹脂に対するフェノールノボラック樹脂の当量比を０．５以上とすることにより、硬化後の耐熱性、耐湿性を確保することができる。一方、この当量比を１．２以下とすることにより、硬化後のエポキシ樹脂と未反応の残留フェノールノボラック樹脂の量を低減することができ、耐イオンマイグレーション性が良好となる。
これらの硬化剤は、１種で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
また、本実施態様の接着テープは、硬化促進剤を更に含んでもよい。硬化促進剤は硬化性樹脂の種類等に応じて適宜選択することができる。硬化促進剤としては、例えば、融点が１５０℃以上のイミダゾール化合物を使用することができる。使用される硬化促進剤の融点が１５０℃以上であると、接着テープの硬化が完了する前に、半田バンプを構成する半田成分が半導体チップに設けられた内部電極表面に移動することができ、内部電極間の電気的接続を良好なものとすることができる。融点が１５０℃以上のイミダゾール化合物としては、２−フェニルヒドロキシイミダゾール、２−フェニル−４−メチルヒドロキシイミダゾール等が挙げられる。
硬化促進剤の配合量は適宜選択すればよいが、例えば、硬化促進剤として、イミダゾール化合物を使用する場合、接着テープの構成成分の合計量に対して、好ましくは０．００５〜１０重量％、より好ましくは０．０１〜５重量％である。イミダゾール化合物の配合量を０．００５重量％以上とすることにより、硬化促進剤としての機能を更に効果的に発揮させて、接着テープの硬化性を向上させることができる。また、イミダゾールの配合量を１０重量％以下とすることにより、半田バンプを構成する半田成分の溶融温度における樹脂の溶融粘度が高くなりすぎず、良好な半田接合構造が得られる。また、接着テープの保存性を更に向上させることができる。
これらの硬化促進剤は、１種で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
また、本実施態様の接着テープは、シランカップリング剤を更に含んでもよい。シランカップリング剤を含むことにより、半導体チップに対する接着テープの密着性を高めることができる。シランカップリング剤としては、例えば、エポキシシランカップリング剤、芳香族含有アミノシランカップリング剤等が使用できる。これらは１種で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。シランカップリング剤の配合量は、適宜選択すればよいが、接着テープの構成成分の合計量に対して、好ましくは０．０１〜１０重量％であり、より好ましくは０．０５〜５重量％であり、更に好ましくは０．１〜２重量％である。
上記成分のほか、本実施態様の接着テープは、樹脂の相溶性、安定性、作業性等の各種特性向上のため、各種添加剤を適宜配合してもよい。
次に、第１実施態様の接着テープの製造方法について説明する。
第１実施態様の接着テープは、（Ａ）フィルム形成性樹脂、（Ｂ）硬化性樹脂、（Ｃ）フラックス活性を有する硬化剤、及び必要に応じてその他の成分を溶媒中に混合し、得られたワニスをポリエステルシート等の剥離処理を施した基材上に塗布し、所定の温度で、実質的に溶媒を含まない程度にまで乾燥させることにより得ることができる。ここで用いられる溶媒は、使用される成分に対し不活性なものであれば特に限定されないが、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ＤＩＢＫ（ジイソブチルケトン）、シクロヘキサノン、ＤＡＡ（ジアセトンアルコール）等のケトン類、ベンゼン、キシレン、トルエン等の芳香族炭化水素類、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール等のアルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート等のセロソルブ系、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、ＤＢＥ（ニ塩基酸エステル）、ＥＥＰ（３−エトキシプロピオン酸エチル）、ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）等が好適に用いられる。溶媒の使用量は、溶媒に混合した成分の固形分が１０〜６０重量％となる範囲であることが好ましい。
本実施態様において、接着テープの厚みは、特に限定されるものではないが、好ましくは５〜３００μｍであり、より好ましくは１０〜２００μｍであり、更に好ましくは１５〜１５０μｍである。この範囲であると、半導体チップの間隙に樹脂成分を十分に充填することができ、樹脂成分の硬化後の機械的接着強度を確保することができる。
また、本実施態様においては、所望の半田濡れ拡がり率（％）を有していることが好ましい。すなわち、本実施態様の接着テープは、接着テープ上に直径５００μｍのスズ含有半田ボールを配置し、該半田ボールの融点より３０℃高い温度で２０秒間加熱したとき、式（Ｉ）
半田濡れ拡がり率（％）＝［｛（半田ボールの直径）−（濡れ拡がり後の半田の厚み）｝／（半田ボールの直径）］×１００        （Ｉ）
で表される半田濡れ拡がり率が４０％以上であることが好ましい。半田バンプを用いて回路基板を金属接合する場合、半田の濡れ拡がり率が大きい程、金属間結合が助長され、接合強度が増加する。接合不良の発生が防止されるのに十分な半田濡れ拡がり率は４０％以上であるが、接合確率を高め、接合後の種々の環境下における接合信頼性を考慮すると、半田濡れ拡がり率は、４５％以上であることがより好ましく、更に好ましくは５０％以上である。
なお、半田濡れ拡がり率が６０％以上であるときは、前述した（Ｃ）フラックス活性を有する硬化剤は、脂肪族ジカルボン酸を含有することが好ましい。半田濡れ拡がり率が６０％以上と高く、強い還元力が必要な場合は、フラックス活性がより高い脂肪族ジカルボン酸を用いることにより、半田成分の濡れ性を高め、電気的接続信頼性を確保することが望ましいからである。
一方、半田濡れ拡がり率が４０％〜６０％であるときは、（Ｃ）フラックス活性を有する硬化剤は、カルボキシル基とフェノール性水酸基とを有する化合物を含有することが好ましい。半田濡れ拡がり率が上記の範囲であり、それほど強い還元力が必要でない場合は、硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂）との反応性が高い化合物を用い、フラックス残渣に起因するイオンマイグレーションの発生をより効果的に抑制できることが望ましいからである。
半田濡れ拡がり率の測定条件は、半田ボールが濡れ拡がる程度のばらつきを低減するために、半田ボールの融点よりも３０℃高い温度で加熱し、また、加熱時間は、フラックス活性を有する硬化剤が溶融し、半田ボールの表面に移動して半田が濡れ拡がるまでの時間、及び半田が濡れ拡がる程度のばらつきを考慮して２０秒とする。
半田濡れ拡がり率は、具体的には、下記の測定方法により求められる。
（１）ベアＣｕ板（平井精密工業（株）製）に厚み１５μｍの接着テープを貼り付ける。
（２）接着テープ上に下記の直径が５００μｍの半田ボールを静置させる。
（ｉ）「Ｍ３１」（Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕ、融点２１７℃、千住金属工業（株）製）
（ｉｉ）「Ｌ２０」（Ｓｎ／Ｂｉ、融点１３８℃、千住金属工業（株）製）
（３）ＡＳＴＭ  Ｂ  ５４５に準じて、各半田の融点よりも３０℃高い温度にホットプレートを加熱し、上記サンプルをホットプレート上で２０秒間加熱する。
（４）ベアＣｕ板上に濡れ拡がった半田ボールの高さを計測する。
（５）下記の式（Ｉ）により、半田濡れ広がり率を算出する。
半田濡れ拡がり率（％）＝［｛（半田ボールの直径）−（濡れ拡がり後の半田の厚み）｝／（半田ボールの直径）］×１００        （Ｉ）
また、本実施態様において、厚み１００μｍの場合、２２３℃における接着テープの溶融粘度は１０〜２０００００Ｐａ・ｓであることが好ましく、１０〜１００００Ｐａ・ｓであることがより好ましい。該溶融粘度を１０Ｐａ・ｓ以上とすることにより、加熱時に接着テープが被着物である半導体チップからブリードすることによる接続信頼性の低下、及び周辺部材への汚染を抑制することができる。また、気泡の発生、半導体チップの間隙に樹脂成分が十分に充填されない等の不良も防止することができる。更に、半田が濡れ拡がりすぎてしまい、隣接電極間でショートするといった問題も防止することが可能である。また、溶融粘度を２０００００Ｐａ・ｓ以下とすることにより、半田バンプと半導体チップに設けられた内部電極とが金属接合する際に、半田バンプと該内部電極間の樹脂が排除されるため、接合不良を抑制することが可能になる。溶融粘度は、更に好ましくは５０〜５０００Ｐａ・ｓであり、特に好ましくは３００〜１５００Ｐａ・ｓである。
接着テープの溶融粘度は、以下の測定方法により求められる。すなわち、厚み１００μｍの接着テープを、粘弾性測定装置（ジャスコインターナショナル（株）製）で昇温速度３０℃／ｍｉｎ、周波数１．０Ｈｚで歪み一定−応力検知で測定し、Ｓｎ／Ａｇ＝９６．５／３．５の融点である雰囲気温度２２３℃における粘度を測定値とする。
本発明の第１実施態様の接着テープは、次のように使用することにより、半導体チップと半導体チップとを電気的に接続することができる。以下、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施態様の接着テープの使用方法に関する工程説明図である。
図１（ａ）に示すように、まず、回路面に内部電極１１が設けられた半導体チップ１０と、回路面に内部電極２１が設けられた半導体チップ２０とを用意する。電気的接続を良好にするために、内部電極１１及び内部電極２１の表面には、予め洗浄、研磨、めっき及び表面活性化等の処理を施しておいてもよい。例えば、図１（ａ）に示したように、内部電極１１及び内部電極２１の表面に、Ｔｉ、Ｔｉ／Ｃｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ／Ｎｉ等を用いてＵＢＭ（Ｕｎｄｅｒ  Ｂａｒｒｉｅｒ  Ｍｅｔａｌ）層１０３、１０４を形成してもよい。ＵＢＭ層は１層でもよく、複数層でもよい。なお、半導体チップ１０及び２０表面には、予め、半導体素子を保護する目的で表面安定化処理が施されていてもよく、例えばＳｉＮ膜などの不動態膜１１３が形成されていてもよい。また、図示しないが、半田バンプとＵＢＭ層の接合部および内部電極に残留する応力を緩和する層として、ポリイミド膜、ポリベンゾオキサゾール膜、ベンゾシクロブテン膜などの有機樹脂保護膜が形成されていてもよい。
次に、図１（ｂ）に示すように、内部電極１１上及び２１上の少なくとも一方に半田バンプ１０５を形成する。半田バンプ１０５は、めっき法により形成してもよいし、半田ペースト印刷法、半田ボールを搭載する方法によって形成してもよい。なお、図１（ａ）では、半田バンプ１０５は内部電極２１上に形成されているが、内部電極１１上にのみ形成されていてもよく、内部電極１１上及び内部電極２１上の両方に形成されていてもよい。半田バンプ１０５は、形成後にリフロー処理が施されていてもよい。
半田バンプ１０５を構成する半田成分は、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）及び銅（Ｃｕ）からなる群から選択される少なくとも２種以上を含む合金であることが好ましい。中でも、溶融温度及び機械的な物性を考慮すると、Ｓｎ−Ｂｉの合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕの合金、Ｓｎ−Ｉｎの合金等のＳｎを含む合金であることが好ましい。半田バンプの融点は、接着テープ中の樹脂成分の流動性を充分に確保する点では、通常１００℃以上、好ましくは１３０℃以上とする。また、半田バンプの溶融温度は、接着時に実装基板や半導体チップ上に設けられた素子の熱劣化を防止するためには、通常２５０℃以下、好ましくは２３０℃以下とする。なお、半田バンプの融点は、例えばＤＳＣを用い、昇温速度１０℃／分で半田バンプを構成する半田粉単体を測定した際の吸熱ピーク温度とする。
半田バンプ１０５の大きさは、電気的な接続信頼性を充分に確保するため、直径５μｍ〜５００μｍであることが好ましく、より好ましくは１０μｍ〜３００μｍ、更に好ましくは２０μｍ〜２００μｍである。
次に、図１（ｃ）に示すように、半導体チップ１０と半導体チップ２０との間に、接着テープ１０６を介在させ、該接着テープ１０６の硬化が完了せず、かつ、半田バンプ１０５が溶融する温度まで徐々に加熱する。加熱により、半田バンプ１０５を構成する半田成分が溶融し、溶融した半田成分が内部電極表面に凝集する。そして、内部電極表面と半田成分とが接合し、半田領域１００を形成して対向する内部電極間を電気的に接続する。
なお、加熱温度が半田バンプの融点に達した時点で、半導体チップ１０と半導体チップ２０とを加圧して、対向する内部電極間の距離を近づけてもよい。
このようにして、加熱により溶融した半田成分が対向する内部電極間に凝集し、固着して、図１（ｃ）に示すような半田領域１００を形成し、それによって対向する内部電極間が電気的に接続される。他方、接着テープ１０６に含まれる樹脂成分は、半導体チップ１０と半導体チップ２０との間隙に充填されて絶縁性領域１０１を形成し、絶縁性領域１０１によって隣接する内部電極間が電気的に絶縁される。
続いて、接着テープ１０６の樹脂成分を完全に硬化させ、電気絶縁性及び機械的接着強度を確保する。本実施態様では、このようにして対向する内部電極間を電気的に接続し、半導体チップ１０と半導体チップ２０との間隙を絶縁性樹脂で封止することができる。
本実施態様の接着テープを用いて、半導体チップの厚み方向に形成されたスルーホールを介して半導体チップ間の電気的接続と封止とを行う場合も、上記と同様にして行うことができる。本実施態様の接着テープは、このようにして半導体チップ間の電気的接続及び封止を一括で行うことができる。
ｂ．第２実施態様
次に、本発明の第２実施態様の接着テープについて説明する。
本発明の第２実施態様の接着テープは、（Ａ）フィルム形成性樹脂、（Ｂ）硬化性樹脂、及び（Ｃ）フラックス活性を有する硬化剤に加えて、更に（Ｅ）半田粉を所定の配合比で含有するものである。本発明の第２実施態様の接着テープは、半導体チップと半導体チップとをフェイスダウンで搭載するチップオンチップ型の半導体装置において、半導体チップ間の電気的接続を、接着テープに含有される半田粉のセルフアライメントを利用して行う場合に特に好適に用いられる。本実施態様の接着テープは、対向する半導体チップ間に介在させて熱溶融することにより、該接着テープに含有される半田粉が対向する内部電極間に凝集して半田領域を形成することを促し、かつ、半導体チップ間の間隙には樹脂成分が充填して絶縁性領域を形成することを促し、樹脂成分を硬化させて、形成された半田領域及び絶縁性領域を固定化することにより、半導体チップ間の電気的接続及び封止を一括で行うことができる。本実施態様の接着テープは、半導体チップに半田バンプを形成する必要がなく、より簡便な方法で半導体チップ間の電気的接続を行える点で有用である。
第２実施態様の接着テープの構成成分は、半田粉を除いて、第１実施態様の接着テープの構成成分と同じであり、（Ａ）フィルム形成性樹脂、（Ｂ）硬化性樹脂、（Ｃ）フラックス活性を有する硬化剤、及び必要に応じて（Ｄ）その他の成分を含有する。各成分の具体例及び配合量は、第１実施態様において説明したとおりであるので、ここでは説明を繰り返さない。なお、第２実施態様において、各成分の配合量は、半田粉を除く、接着テープの構成成分の合計量に対して規定される。
本実施態様において、（Ｅ）半田粉を構成する半田成分としては、例えば、鉛フリー半田が挙げられる。鉛フリー半田としては、特に限定されるものではないが、Ｓｎ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、及びＣｕからなる群から選択される少なくとも２種以上の合金であることが好ましい。中でも、溶融温度及び機械的な物性を考慮すると、Ｓｎ−Ｂｉの合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕの合金、Ｓｎ−Ｉｎの合金、Ｓｎ−Ａｇの合金等のＳｎを含む合金であることが好ましい。
半田粉の平均粒径は、半導体チップの表面積及び所望の半導体チップの離隔距離に応じて適宜選択すればよいが、１〜１００μｍ程度であることが好ましく、より好ましくは５〜１００μｍ、更に好ましくは１０〜５０μｍである。この範囲であると、内部電極表面に半田成分を確実に集合させることができる。また、隣接する内部電極間をブリッジすることを抑制し、隣接する内部電極間のショートを防止できる。半田粉の平均粒径は、例えばレーザー回折散乱法により測定される。
また、半田粉の融点は、接着テープを溶融する際の樹脂成分の流動性を十分に確保する点では、通常１００℃以上、好ましくは１３０℃以上とする。また、半田粉の融点は、接着時に実装基板や半導体チップ上に設けられた素子の熱劣化を防止するためには、通常２５０℃以下、好ましくは２３０℃以下とする。
半田粉の配合量は、半田粉以外の接着テープの構成成分の合計１００重量部に対して、３０〜２００重量部であることが好ましく、より好ましくは４０〜１８０重量部、更に好ましくは５０〜１６０重量部である。
本実施態様の接着テープは、第１実施態様において述べた方法と同様にして製造することができる。すなわち、成分（Ａ）〜（Ｃ）、必要に応じてその他の成分（Ｄ）、及び（Ｅ）半田粉を、溶媒中に混合し、得られたワニスをポリエステルシート等の剥離処理を施した基材上に塗布し、所定の温度で、実質的に溶媒を含まない程度にまで乾燥させることにより得ることができる。溶媒は、第１実施態様において例示したものと同じものを使用できる。
第２実施態様の接着テープの厚みは、特に限定されるものではないが、好ましくは５〜３００μｍであり、より好ましくは１０〜２００μｍであり、更に好ましくは１５〜１５０μｍである。この範囲であると、半導体チップの間隙に樹脂成分を十分に充填することができ、樹脂成分の硬化後の機械的接着強度を確保することができる。
本実施態様において、厚み１００μｍの場合、１３８℃における接着テープの溶融粘度は、１Ｐａ・ｓ〜１００００Ｐａ・ｓであることが好ましく、１０Ｐａ・ｓ〜１００００Ｐａ・ｓであることがより好ましい。この範囲にすることにより、半田成分が内部電極から拡散することを抑制できると共に、樹脂成分のブリードを抑制することができる。なお、接着テープの溶融粘度は、厚み１００μｍの接着テープを、粘弾性測定装置（ジャスコインターナショナル（株）製）で昇温速度１０℃／ｍｉｎ、周波数０．１Ｈｚで歪み一定−応力検知で測定し、Ｓｎ／Ｂｉ＝４２／５８の融点である雰囲気温度１３８℃における粘度を測定値とする。
溶融粘度を１Ｐａ・ｓ以上とすることにより、半田粉が被着物である半導体チップからはみ出すことが無く、絶縁不良を抑制できる。また、加熱時に接着テープが被着物である半導体チップからブリードすることによる接続信頼性の低下、及び周辺部材への汚染を抑制することができる。更に、気泡の発生、半導体チップの間隙に樹脂成分が十分に充填されない等の不良も防止することができる。また、溶融粘度を１００００Ｐａ・ｓ以下とすることにより、半田粉とフラックス活性を有する硬化剤の接触確率が高まり、酸化膜の還元が効率的に行われる。また、半田粉が動きやすいため、被着物である半導体チップの電極間に半田粉が残存する確率が低減し、絶縁不良の発生を抑制できる。また、半田バンプと半導体チップに設けられた内部電極とが金属接合する際に、半田バンプと該内部電極間の樹脂が排除されるため、接合不良を抑制することが可能になる。溶融粘度は、更に好ましくは５０〜５０００Ｐａ・ｓであり、特に好ましくは１００〜４０００Ｐａ・ｓであり、最も好ましくは１００〜２０００Ｐａ・ｓである。
本発明の第２実施態様の接着テープは、次のように使用することにより、半導体チップと半導体チップとを電気的に接続することができる。図２は、本発明の第２実施態様の接着テープの使用方法に関する工程説明図である。
まず、図２（ａ）に示すように、内部電極１１が設けられた半導体チップ１０と、内部電極２１が設けられた半導体チップ２０とを、互いに内部電極が設けられた面（回路面）が対向するように配置する。
半導体チップ１０及び半導体チップ２０の表面には、それぞれ内部電極１１、２１を開口するように保護膜１０７が形成されていてもよい。例えば、ポリイミド膜、ポリベンゾオキサゾール膜、ベンゾシクロブテン膜などの有機樹脂の保護膜が形成されていてもよい。これにより、半田成分が対向する内部電極間に誘導されやすくなり、内部電極間の電気的接続を良好にすることができる。また、応力緩和層としても機能することができる。なお、保護膜１０７の形状は、上記のような機能を有するものであれば、図示した形状には限定されない。また、内部電極１１及び内部電極２１の表面には、予め洗浄、研磨、めっき、表面活性化等の処理を施しておいてもよい。例えば、図２（ａ）に示したように、内部電極１１及び内部電極２１の表面に、Ｔｉ、Ｔｉ／Ｃｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ／Ｎｉ等を用いてＵＢＭ（Ｕｎｄｅｒ  Ｂｕｍｐ  Ｍｅｔａｌ）層１０３を形成してもよい。ＵＢＭ層は１層でもよく、複数層でもよい。なお、半導体チップ１０及び２０表面には、予め、半導体素子を保護する目的で表面安定化処理が施されていてもよく、例えばＳｉＮ膜などの不動態膜１１３が形成されていてもよい。
次に、図２（ｂ）に示すように、半導体チップ１０と半導体チップ２０との間に接着テープ１０８を介在させる。接着テープ１０８には半田粉１０８ａが含有されている。続いて、接着テープ１０８の硬化が完了せず、かつ、接着テープ１０８中の半田粉１０８ａが溶融する温度まで徐々に加熱する。加熱により、図２（ｃ）に示すように、半田粉１０８ａが溶融し、樹脂成分中を移動して内部電極表面に自己整合的に凝集し、半田領域１００を形成する。この半田領域１００により、内部電極表面と溶融した半田粉が接合して対向する内部電極間が電気的に接続される。他方、半導体チップ間の間隙には接着テープの樹脂成分が充填され絶縁性領域１０１を形成する。これにより、隣接する内部電極間が電気的に絶縁される。
なお、加熱温度が半田粉の融点に達した時点で、半導体チップ１０と半導体チップ２０とを加圧して、対向する内部電極間の距離を近づけてもよい。
続いて、接着テープ１０８の樹脂成分を完全に硬化させ、電気的接続強度及び機械的接着強度を確保する。こうして対向する内部電極１１と内部電極２１とを電気的に接続し、半導体チップ１０と半導体チップ２０との間隙を絶縁性樹脂で封止することができる。
本実施態様の接着テープを用いて、半導体チップの厚み方向に形成されたスルーホールを介して半導体チップ間の電気的接続と封止とを行う場合も、上記と同様にして行うことができる。本実施態様の接着テープは、このようにして半導体チップ間の電気的接続及び封止を一括で行うことができる。
２．半導体装置
次に、本発明の半導体装置について説明する。
本発明の半導体装置は、本発明の接着テープを用いて、半導体チップと半導体チップとを電気的に接続してなるチップオンチップ型の半導体装置である。本発明の一実施態様としては、例えば、第１の半導体チップと第２の半導体チップとを備え、前記第１の半導体チップの回路面と前記第２の半導体チップの回路面とが対向して配設されてなるチップオンチップ型の半導体電子部品を含む半導体装置であって、本発明の接着テープを用いて、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとを接着してなる半導体装置が含まれる。また、本発明の他の実施態様としては、前記半導体装置において、前記第２の半導体チップの回路面とは反対側の面に第３の半導体チップが更に積層されてなる多段スタック型の半導体電子部品を含む半導体装置において、本発明の接着テープを用いて、前記第２の半導体チップの厚み方向に設けられたスルーホールを介して前記第２の半導体チップと前記第３の半導体チップとを電気的に接続してなる半導体装置が含まれる。前記多段スタック型半導体電子部品において、前記第２の半導体チップと前記第３の半導体チップとの接着にのみ本発明の接着テープが用いられたものであってもよい。本発明の半導体装置は、本発明の接着テープを用いて半導体チップと半導体チップとを接着してなるものであれば特に限定されない。
前述したとおり、本発明の好ましい態様によれば、本発明の接着テープは、溶融粘度を制御することにより該接着テープの溶融時に生じる樹脂成分等のブリードを最小限に抑えることができるので、半導体チップ間の離隔距離、あるいは、上段の半導体チップの側面と下段の半導体チップの回路面に設けられた外部電極との離隔距離を小さくすることが可能であり、一つのパッケージ内に搭載することができる半導体チップの集積密度を高めることができる。また、パッケージ全体の小型化及び薄型化を図ることができる。更に、内部電極間の離隔距離を短く設定することもでき、一つのパッケージ内に収容できる情報量を増大させることができる。以下、図面を参照しながら、本発明の半導体装置について具体的に説明する。
図３は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。図３に示されるように、半導体チップ１０上に設けられた外部電極１２と実装基板１０９上に設けられた電極（図示せず）とがワイヤ１１０により電気的に接続され、半導体電子部品１が実装基板１０９上に実装されている。半導体電子部品１、実装基板１０９及びワイヤ１１０は、封止樹脂１１１により封止されている。また、実装基板１０９の裏面には、複数のバンプ電極１１２が設けられている。
半導体電子部品１は、半導体チップ１０と半導体チップ２０とが対向して配設されてなり、ここで、半導体チップ１０と半導体チップ２０とは、本発明の接着テープを用いて接着されている。図４（ａ）は、本発明の一実施形態に係る半導体電子部品１の概略上面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ’の概略断面図である。図４（ｂ）において、半導体電子部品１は、内部電極１１が設けられた第１の半導体チップ１０の回路面（図示しない）に、内部電極２１が設けられた第２の半導体チップ２０の回路面（図示しない）が対向するように配設されている。図４（ｂ）に示すように、内部電極１１は、内部電極２１に対応するようにパターニングされ、対向する内部電極１１と内部電極２１との間には半田領域１００が形成されている。この半田領域１００によって、対向する内部電極間は電気的に接続されている。また、半導体チップ１０と半導体チップ２０との間隙には絶縁性樹脂が充填されて絶縁性樹脂領域１０１が形成され、この絶縁性樹脂領域１０１によって隣接する内部電極間が電気的に絶縁されている。半導体チップ１０の回路面には、半導体チップ１０の回路面に形成された図示しない集積回路を、シリコン等からなる実装基板に接続するための外部電極１２が設けられている。
半導体チップ１０と半導体チップ２０との離隔距離Ｘは、特に限定されるものではないが、半導体チップの集積密度を高めるためには、離隔距離Ｘを小さくできることが好ましい。例えば、第２実施態様の接着テープを用いた場合、該離隔距離Ｘは２５μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５μｍ以下、更に好ましくは３μｍ以下である。ここで離隔距離Ｘは、半導体チップ１０の回路面と半導体チップ２０の回路面との間の距離をいう。半導体チップ間の接続強度を確保する点では、離隔距離Ｘは、０．５μｍ〜５μｍであることが好ましい。他方、第１実施態様の接着テープを用いた場合、接続後の半田ボールの大きさは接続前とほぼ同程度になる。例えば５０μｍの半田ボールを使用した場合、離隔距離Ｘは２５〜５０μｍ程度であり、好ましくは３５〜４８μｍ、より好ましくは４０〜４５μｍである。
また、半導体チップ２０の側面２０ａと半導体チップ１０の回路面に設けられた外部電極１２との最短の離隔距離Ｙは、特に限定されるものではないが、１ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．７ｍｍ以下、更に好ましくは０．５ｍｍ以下である。なお、特に限定されるものではないが、ワイヤーボンディングのスペースを確保する為、最短の離隔距離Ｙは、通常０．０５ｍｍ以上である。ここで、「半導体チップ２０の側面２０ａと半導体チップ１０上に設けられた外部電極１２との最短の離隔距離Ｙ」において、「最短」という用語を用いているのは、各半導体チップ２０の側面２０ａと半導体チップ１０の回路面に設けられた外部電極１２との距離が一定でない場合に、最も近接した距離を表現する意図である。
更に、半導体チップの回路面に複数設けられた隣接する内部電極間の最短の離隔距離Ｚは、１００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは７０μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下である。電気的な接続信頼性を確保する点では、最短の離隔距離Ｚは、好ましくは１０〜５０μｍである。ここで、「半導体チップ上に複数設けられた隣接する内部電極間の最短の離隔距離Ｚ」において、「最短」という用語を用いているのは、隣接する内部電極間の離隔距離Ｚが一定でない場合に、最も近接した距離を表現する意図である。
なお、特に限定されないが、第１の半導体チップ１０は、第２の半導体チップ２０よりもサイズが大きいものであることが好ましく、半導体チップの集積密度を向上させる点で、図１（ａ）に示すように、半導体チップ２０は、半導体チップ１０の略中央領域に配設されていることが好ましい。また、半導体チップ１０上に設けられた外部電極１２は、半導体チップ１０の周縁部に設けられていることが好ましい。
半田領域１００は、半田成分が溶融し固着して形成された領域であり、この領域により対向する内部電極間が導通している。また、絶縁性領域１０１は、絶縁性樹脂が充填して形成された領域であり、この領域により隣接する内部電極間が電気的に絶縁されている。
また、特に限定されないが、半導体チップ１０及び２０の厚みは、それぞれ１０μｍ〜１０００μｍであることが好ましく、より好ましくは７５０μｍ以下である。また、内部電極、外部電極の大きさや材質は特に限定されず、用途に応じて適宜選択すればよい。なお、本発明に用いられる半導体チップ、内部電極、外部電極等については、例えば、「ＣＳＰ技術のすべてＰａｒｔ２」（萩本英二著、工業調査会発行）のｐ６２〜７２、ｐ８４〜８８、ｐ３９〜６０、「ＳｉＰ技術のすべて」（赤沢隆著、工業調査会発行）のｐ１７６〜１８８、Ｐ１９２〜２０５、特開２００４−６３７５３号公報の記載等を参照することができる。
本発明の好ましい態様によれば、本発明の半導体装置は、上記のような構成を有する半導体電子部品１を用いることにより、パッケージ化される部品全体を薄型化及び小型化することができ、また、パッケージ化される部品全体を軽量化することもできる。更に、隣接する内部電極の間隔を小さくすることができるため、一つのパッケージ内に収容できる情報量を増大させることができる。
また、本発明の半導体装置は、基板上に、多段スタック型の半導体電子部品が実装されたものであってもよい。図５は、基板上に、半導体電子部品１に更に他の半導体チップが積層されてなる多段スタック型半導体電子部品２が実装されてなる本発明の一実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。図５に示されるように、半導体チップ１０上に設けられた外部電極１２と実装基板１０９上に設けられた電極（図示せず）とがワイヤ１１０により電気的に接続され、半導体電子部品２が実装基板１０９上に実装されている。半導体電子部品２、実装基板１０９及びワイヤ１１０は、封止樹脂１１１により封止されている。また、実装基板１０９の裏面には、複数のバンプ電極１１２が設けられている。
半導体電子部品２は、半導体チップ１０と半導体チップ２０とが対向して配設されてなり、半導体チップ２０の内部電極２１が設けられた回路面とは反対側の面と、半導体チップ３０の回路面（図示しない）とが対向するように半導体チップ３０が配設されている。
なお、半導体チップ２０には厚み方向にスルーホール１０２が設けられ、半導体チップ３０の回路面と半導体チップ２０の回路面（図示しない）との電気的接続を可能にしている。
図６は、本発明の一実施形態に係る多段スタック型半導体電子部品２の概略断面図である。半導体チップ３０の回路面に設けられた内部電極３１は、半田領域１００によって半導体チップ２０の厚み方向に設けられたスルーホール１０２を介して半導体チップ２０の回路面と導通し、半導体チップ２０上の内部電極２１と電気的に接続されている。ここでスルーホール１０２は、例えば、半導体チップ２０の厚み方向にドリル加工等により貫通孔を形成し、該貫通孔の内壁面にめっきを施し、めっきが施された貫通孔内に樹脂剤を充填して形成されている。なお、スルーホールについては、例えば、特開２００１−１２７２４３号公報、特開２００２−０２６２４１号公報等を参照することができる。なお、半導体チップ２０と半導体チップ３０との間隙には絶縁性樹脂が充填されて絶縁性領域１０１が形成されており、この絶縁性領域１０１によって隣接する内部電極間が電気的に絶縁されている。
上記多段スタック型半導体電子部品２において、本発明の接着テープを、半導体チップ２０と半導体チップ３０との接着に用いることもできる。本発明の接着テープを用いることにより、スルーホール１０２を介して、半導体チップ３０の内部電極３１と、半導体チップ２０の内部電極２１とを電気的に接続することができ、半導体チップ２０と半導体チップ３０との間隙を樹脂成分で封止することができる。
なお、特に限定されるものではないが、半導体チップ２０と半導体チップ３０との間の離隔距離は、半導体チップ１０と半導体チップ２０との離隔距離Ｘと同様の範囲であることが好ましい。また、半導体チップ３０の側面３０ａと半導体チップ１０の回路面に設けられた外部電極１２との最短の離隔距離は、半導体チップ２０の側面２０ａと半導体チップ１０の回路面に設けられた外部電極１２との最短の離隔距離Ｙと同様の範囲であることが好ましい。さらに、半導体チップ３０の回路面に複数設けられた隣接する内部電極間の最短離隔距離は、半導体チップ１０ないし２０の回路面に設けられた隣接する内部電極間の離隔距離Ｚと同様の範囲であることが好ましい。
本発明においては、同様の方法で半導体チップ３０上に更に別の半導体チップを積層することもできる。本発明の半導体装置は、このようにして、一つのパッケージ内に搭載することができる半導体チップの集積密度を更に高めることができる。
本発明の好ましい態様によれば、本発明の半導体装置は、一つのパッケージ内に搭載することができる半導体チップの集積密度を高めることができるので、電子機器の高機能化及び小型化に対応することができる。本発明の半導体装置は、例えば、携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、ゲーム機、液晶テレビ、液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイ、プリンタ等に広く用いることができる。
【実施例】
【０００７】
以下、実施例により、本発明を具体的に説明する。但し、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
１．接着テープの作製
本発明の接着テープの配合及び作製方法の一例を実施例１〜２３に示す。なお、実施例１〜１０、２０及び２１は、本発明の第２実施態様の接着テープに対応するものであり、実施例１１〜１９、２２及び２３は、本発明の第１実施態様の接着テープに対応するものである。また、実施例１〜１０、２０及び２１の比較例として比較例１及び２を、実施例１１〜１９、２２及び２３の比較例として比較例３及び４を示す。
＜実施例１〜１０、２０及び２１＞
表１に示した配合で各成分をアセトンに固形分が４０重量％になるように混合し、得られたワニスを、静電防止処理を施したポリエステルシートにコンマナイフ方式コータを用い、上記アセトンが揮発する温度７０℃で３分間乾燥させて、厚み２５μｍの接着テープを作製した。
【表１】
2008054012.tif 000003
＜実施例１１〜１９、２２及び２３＞
表２に示した配合で各成分をＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）に固形分が４０重量％になるように混合し、得られたワニスを、静電防止処理を施したポリエステルシートにコンマナイフ方式コータを用い、上記ＮＭＰが揮発する温度１５０℃で３分間乾燥させて、厚み５０μｍの接着テープを作製した。なお、実施例１８及び１９において配合されるシリコン変性ポリイミドは、次のように合成した。
（シリコン変性ポリイミドの合成）
乾燥窒素ガス導入管、冷却器、温度計、撹拌機を備えた四口フラスコに、脱水精製したＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）２００ｇを入れ、窒素ガスを流しながら１０分間激しくかき混ぜた。
次に、１，３−ビス−（３−アミノフェノキシ）ベンゼン２９ｇ、３，３−（１，１，３，３，５，５，７，７，９，９，１１，１１，１３，１３，１５，１５，１７，１７，１９，１９−エイコサメチル−１，１９−デカシロキサンジイル）ビス−１−プロパンアミン１０ｇ、１，３−ビス（３−アミノプロピル）−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン）４ｇを投入し、均一になるまでかき混ぜた。均一に溶解した後、系を氷水浴で５℃に冷却し、４，４’−オキシジフタル酸二無水物４０ｇを、粉末状のまま１５分間かけて添加し、その後２時間撹拌を続けた。この間、フラスコは５℃に保った。
その後、窒素ガス導入管と冷却器を外し、キシレンを満たしたディーン・スターク管をフラスコに装着し、系にトルエン５０ｇを添加した。油浴に代えて、系を１７０℃に加熱し、発生する水を系外に除いた。４時間加熱したところ、系からの水の発生は認められなくなった。
冷却後、この反応溶液を大量のメタノール中に投入し、シリコン変性ポリイミドを析出させた。固形分を濾過後、８０℃で１２時間減圧乾燥し溶剤を除き、固形樹脂を得た。ＫＢｒ錠剤法で赤外吸収スペクトルを測定したところ、環状イミド結合に由来する５．６μｍの吸収を認めたが、アミド結合に由来する６．０６μｍの吸収を認めることはできず、この樹脂は、ほぼ１００％イミド化していることが確かめられた。
【表２】
2008054012.tif 000004
＜比較例１及び２＞
表３に示した配合で各成分をアセトンに固形分が４０重量％になるように混合し、得られたワニスを、静電防止処理を施したポリエステルシートにコンマナイフ方式コータを用い、上記アセトンが揮発する温度７０℃で３分間乾燥させて、厚み２５μｍの接着テープを作製した。
＜比較例３及び４＞
表３に示した配合で各成分をＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）に固形分が４０重量％になるように混合し、得られたワニスを、静電防止処理を施したポリエステルシートにコンマナイフ方式コータを用い、上記ＮＭＰが揮発する温度１５０℃で３分間乾燥させて、厚み５０μｍの接着テープを作製した。
【表３】
2008054012.tif 000005
［１］半田融点における溶融粘度の測定
実施例１〜２３及び比較例１〜４で得られた接着テープの半田融点における溶融粘度を次のようにして測定した。実施例１〜１０、２０及び２１及び比較例１、２については、下記の測定条件１により溶融粘度を測定した。また、実施例１１〜１９、２２及び２３及び比較例３、４については、下記の測定条件２により溶融粘度を測定した。
（測定条件１）
厚み１００μｍの接着テープを、粘弾性測定装置（ジャスコインターナショナル（株）製）で昇温速度１０℃／ｍｉｎ、周波数０．１Ｈｚで歪み一定−応力検知で測定し、Ｓｎ／Ｂｉ＝４２／５８の融点である雰囲気温度１３８℃における粘度を測定値とした。
（測定条件２）
厚み１００μｍの接着テープを、粘弾性測定装置（ジャスコインターナショナル（株）製）で昇温速度３０℃／ｍｉｎ、周波数１．０Ｈｚで歪み一定−応力検知で測定し、Ｓｎ／Ａｇ＝９６．５／３．５の融点である雰囲気温度２２３℃における粘度を測定値とした。
［２］半田濡れ拡がり率の測定
実施例１１〜１９、２２及び２３及び比較例３、４で得られた接着テープの半田濡れ拡がり率を次のようにして測定した。
（１）ベアＣｕ板（平井精密工業（株）製）に厚み１５μｍの接着テープを貼り付ける。
（２）接着テープ上に下記の直径が５００μｍの半田ボールを静置させる。
（ｉ）「Ｍ３１」（Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕ、融点２１７℃、千住金属工業（株）製）
（ｉｉ）「Ｌ２０」（Ｓｎ／Ｂｉ、融点１３８℃、千住金属工業（株）製）
（３）ＡＳＴＭ  Ｂ  ５４５に準じて、各半田の融点よりも３０℃高い温度にホットプレートを加熱し、上記サンプルをホットプレート上で２０秒間加熱する。
（４）ベアＣｕ板上に濡れ拡がった半田ボールの高さを計測する。
（５）下記の式（Ｉ）により、半田濡れ広がり率を算出する。
半田濡れ拡がり率（％）＝［｛（半田ボールの直径）−（濡れ拡がり後の半田の厚み）｝／（半田ボールの直径）］×１００        （Ｉ）
半田融点における溶融粘度及び半田濡れ拡がり率の測定結果を、表２及び３に示す。
２．半導体電子部品の製造
次に、実施例１〜２３で得られた接着テープを用いて、図４の構造の半導体電子部品を製造した。図７は、実施例１〜１０、２０及び２１における製造方法の工程説明図である。また、図８は、実施例１１〜１９、２２及び２３における製造方法の工程説明図である。以下、実施例１〜１０、２０及び２１については図７を、実施例１１〜１９、２２及び２３については図８を参照して説明する。
＜実施例１〜１０、２０及び２１＞
まず、半導体チップ１０、２０の回路面全体に０．４μｍ厚の熱酸化膜１１４を形成した。次に、メタル層としてアルミニウム／０．５Ｃｕを０．４μｍ厚でスパッタリングし、レジストを利用して配線に必要な部分以外をドライエッチングして内部電極１１、２１を形成した。マスクを除去した後、０．２μｍ厚のＳｉＮ膜（不導態膜）１１３を、ＣＶＤ法により全面に形成し、さらに、レジストを利用してメタル層部分（内部電極表面）をソフトエッチングした。次に、３μｍ厚のポリイミド層を塗布・現像し、メタル層部分を開口し、さらに、ポリイミド層を硬化し応力緩和層（保護膜）１０７を形成した。次いで、Ｔｉを０．０５μｍ厚、Ｃｕを１μｍ厚、この順番でスパッタリングし、ＵＢＭ層１０３、１０４を形成した。こうして半導体チップ１０、２０上に接続パッド（パッドサイズ：６０μ角、パッド間距離：４０μｍ、パッドピッチ：１００μｍ）を形成した。ここで半導体チップ１０は、１０ｍｍ角、７２５μｍ厚のものを用い、半導体チップ２０は、６ｍｍ角、７２５μｍ厚のものを用いた。なお、実施例１〜１０では、半導体チップ１０上に、離隔距離Ｙが２５０μｍとなるように外部電極を配置した。
続いて、実施例１〜１０、２０及び２１で得られた接着テープをそれぞれ、半導体チップ１０の接続パッド面の大きさ（６ｍｍ角）に切り出し、８０℃の熱盤上で貼り付け、その後、基材であるポリエステルシートを剥がした。次に、半導体チップ２０の接続パッド面と半導体チップ１０の接続パッド面とを対向させ、アライメントを行った。アライメントは、フリップチップボンダー（澁谷工業製、ＤＢ２００）に併設しているカメラにより、チップの接続パッド面にあるアライメントマークを認識させて行った。その後、このフリップチップボンダーを用いて、表４記載の一次加熱条件で熱圧着を行い、半田接続を実施した。さらに、オーブンを表４記載の二次加熱条件に設定し、所定の熱履歴をかけて、接着剤の硬化を実施した。その結果、表４に示した離隔距離Ｘ、Ｙ、Ｚを有する半導体電子部品を得た。
＜比較例１、２＞
実施例１〜１０、２０及び２１で得られた接着テープに代えて、比較例１及び２で得られた接着テープを用いたことを除き、上記実施例１〜１０、２０及び２１と同様にして半導体電子部品を得た。
＜実施例１１〜１９、２２及び２３＞
まず、半導体チップ１０、２０の回路面に、実施例１〜１０、２０及び２１と同様にして接続パッド（パッドサイズ：６０μ角、パッド間距離：４０μｍ、パッドピッチ：１００μｍ）を形成した。さらに、半導体チップ２０に形成された接続パッド上に、ＵＢＭ層１０４の部分が開口されているマスクを利用し、５０μｍ径のＳｎ−Ａｇ半田ボールを、フラックスを塗布したＵＢＭ１０４上に載置する。次に、リフローを通過させ、半田ボールとＵＢＭ層１０４とを接合し、半田バンプ１０５を形成した（図８参照）。半導体チップ１０、２０は、実施例１〜１０、２０及び２１で使用したものと同じものを用いた。なお、実施例１１〜１９、２２及び２３では、半導体チップ１０上に、離隔距離Ｙが２５０μｍとなるように外部電極を配置した。
続いて、実施例１１〜１９、２２及び２３で得られた接着テープをそれぞれ、半導体チップ１０の接続パッド面の大きさ（６ｍｍ角）に切り出し、８０℃の熱盤上で貼り付け、その後、基材であるポリエステルシートを剥がした。次に、半導体チップ２０の接続パッド面と半導体チップ１０の接続パッド面とを対向させ、実施例１〜１０、２０及び２１と同様にしてアライメントを行った。その後、フリップチップボンダーを用いて、表５記載の一次加熱条件で熱圧着を行い、半田接続を実施した。さらに、オーブンを表５記載の二次加熱条件に設定し、所定の熱履歴をかけて、接着剤の硬化を実施した。その結果、表５に示した離隔距離Ｘ、Ｙ、Ｚを有する半導体電子部品を得た。
＜比較例３、４＞
実施例１１〜１９、２２及び２３で得られた接着テープに代えて、比較例３及び４で得られた接着テープを用いたことを除き、上記実施例１１〜１９、２２及び２３と同様にして半導体電子部品を得た。
（１）離隔距離Ｘ、Ｙ、Ｚの測定
得られた半導体電子部品を熱硬化エポキシ樹脂（日本化薬工業製：ＲＥ−４０３Ｓ、富士化成工業：フジキュア５３００）で包埋し、断面研磨を実施した。得られた断面をキーエンス製、デジタルスコープにて投影し、画像処理ソフトＶＨＳ−５００を利用して離隔距離Ｘ、Ｙ、Ｚを算出した。
（２）導通試験
得られた半導体電子部品における半導体チップの接続率を、ハンドテスターにより、半導体チップ積層後及び温度サイクル試験（−６５℃、１時間、１５０℃、１時間を交互に繰り返した。）１０００時間後の両方を測定した。接続率は、次式のようにして算出した。
接続率（％）＝｛（導通したパッド数）／（測定したパッド数）｝×１００
評価基準は下記のとおりとした。
○：接続率１００％
×：接続率１００％未満
（３）外部電極の汚染評価
得られた半導体電子部品において、半導体チップ１０上の外部電極１２（ワイヤーボンディングパッド）を金属顕微鏡で観察し、接着テープで汚染されているか否かを観察した。評価基準は下記のとおりとした。
外部電極の汚染なし（接着テープの溶融成分が外部電極まで到達せず。）
外部電極の汚染あり（接着テープの溶融成分が外部電極に到達した。）
結果を表４及び表５に示す。
【表４】
2008054012.tif 000006
【表５】
2008054012.tif 000007
表４及び表５に示されたように、実施例１〜２３では、いずれも、外部電極を汚染することなく、所望の範囲の離隔距離Ｘ，Ｙ、Ｚを満たした半導体電子部品が得られた。また、導通試験の結果も良好であり、得られた半導体電子部品は、接続信頼性に優れていることがわかる。このようにして得られた半導体電子部品を、常法に従って、基板上に実装することによって、本発明の半導体装置を得ることができる。
これに対し、比較例１〜４では、いずれも外部電極が接着テープで汚染されてしまい、電気的接続ができないものや接続信頼性に欠けるものが得られ、半導体電子部品として使用できないことがわかった。
以上のことから、本発明の接着テープを用いることにより、電気的接続が良好であり、半導体チップを高密度に搭載することができるチップオンチップ型の半導体装置を製造することができることが理解できる。
【産業上の利用可能性】
【０００８】
本発明の接着テープは、半導体装置において、半導体チップと半導体チップとの電気的接続及び封止を一括で行うことができる。本発明の接着テープを用いることにより、半導体集積回路を高密度に搭載したチップオンチップ型の半導体装置を提供することができ、これにより、高機能化及び小型化の要求に対応した電子部品を製造することができる。
【図１】
2008054012.tif 000008
【図２】
2008054012.tif 000009
【図３】
2008054012.tif 000010
【図４】
2008054012.tif 000011
【図５】
2008054012.tif 000012
【図６】
2008054012.tif 000013
【図７】
2008054012.tif 000014
【図８】
2008054012.tif 000015
【国際調査報告】
2008054012.tif 000016
2008054012.tif 000017
2008054012.tif 000018
2008054012.tif 000019