(57)【要約】  本発明のダイボンディング用樹脂ペーストは、下記一般式（Ｉ）で表されるポリウレタンイミド樹脂と、熱硬化性樹脂と、フィラーと、印刷用溶剤と、を含有するものである。    【化１】2008041646.tif 000015 ［式中、Ｒ１は芳香族環又は脂肪族環を含む２価の有機基を示し、Ｒ２は分子量１００〜１０，０００の２価の有機基を示し、Ｒ３は４個以上の炭素原子を含む４価の有機基を示し、ｎ及びｍは各々独立に１〜１００の整数を示す。］
2008041646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（Ｉ）で表されるポリウレタンイミド樹脂と、熱硬化性樹脂と、フィラーと、印刷用溶剤と、を含有するダイボンディング用樹脂ペースト。
【化１】
2008041646.tif 000014
［式中、Ｒ１は芳香族環又は脂肪族環を含む２価の有機基を示し、Ｒ２は分子量１００〜１０，０００の２価の有機基を示し、Ｒ３は４個以上の炭素原子を含む４価の有機基を示し、ｎ及びｍは各々独立に１〜１００の整数を示す。］
【請求項２】
基板上に請求項１に記載のダイボンディング用樹脂ペーストを塗布して塗膜を形成する塗布工程と、
前記塗膜上に半導体チップを搭載する半導体チップ搭載工程と、
を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記塗布工程の後に、前記塗膜を乾燥してＢステージ化する乾燥工程を更に含み、
前記半導体チップ搭載工程において、Ｂステージ化した前記塗膜上に半導体チップを搭載する、請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の半導体装置の製造方法により得られる半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイボンディング用樹脂ペースト、半導体装置の製造方法及び半導体装置に関し、より詳しくは、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子とリードフレームや絶縁性支持基板等の支持部材との接合材料（ダイボンディング材）として用いられるダイボンディング用樹脂ペースト、並びに、それを用いた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】
ＩＣやＬＳＩとリードフレームとの接合材料として、従来から、Ａｕ−Ｓｉ共晶合金、半田あるいは銀ペースト等が知られている。また、特定のポリイミド樹脂を用いた接着フィルム、特定のポリイミド樹脂に導電性フィラーもしくは無機フィラーを加えたダイボンディング用接着フィルムも先に提案されている（特許文献１〜３参照）。【０００３】
【特許文献１】特開平０７−２２８６９７号公報
【特許文献２】特開平０６−１４５６３９号公報
【特許文献３】特開平０６−２６４０３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記Ａｕ−Ｓｉ共晶合金は、耐熱性および耐湿性は高いが、弾性率が大きいために、大型チップに適用した場合に割れやすいという問題がある。また、Ａｕ−Ｓｉ共晶合金は、高価であるという難点もある。一方、半田は安価であるものの、耐熱性に劣り、その弾性率はＡｕ−Ｓｉ共晶合金と同様に高く、大型チップへの適用は難しい。【０００５】
これに対して銀ペーストは、安価で、耐湿性が高く、弾性率はＡｕ−Ｓｉ共晶合金や半田よりも低く、３５０℃の熱圧着型ワイヤボンダーに適用できる程の耐熱性も有する。そのため、現在は、銀ペーストがダイボンディング材の主流となっている。しかし、ＩＣやＬＳＩの高集積化が進み、それに伴ってチップが大型化していくなかで、ＩＣやＬＳＩとリードフレームとを銀ペーストで接合しようとする場合、銀ペーストをチップ全面に広げて塗布するには困難を伴う。【０００６】
また、近年のパッケージの小型化及び軽量化に伴い、絶縁性支持基板の使用が広範になっており、また、製造コストの低減を目的として、ダイボンディング材を量産性の高い印刷法で供給しようとする方法が注目されている。こうした状況の中で、上記特許文献１〜３に記載されたような接着フィルムを絶縁性支持基板へ効率的に供給・貼付しようとすると、予めチップサイズに切り出して（または打ち抜いて）接着フィルムを貼り付ける必要がある。【０００７】
接着フィルムをチップサイズに切り出して基板に貼り付ける方法では、生産効率を上げるための貼付装置が必要となる。また、接着フィルムを打ち抜いて複数個のチップ分を一括で貼り付ける方法では、接着フィルムの無駄が生じやすい。さらに、絶縁性支持基板の大部分は、基板内部に内層配線が形成されているため、接着フィルムを貼り付ける表面には凹凸が多く、接着フィルム貼付時に空隙が生じて、信頼性が低下しやすい。【０００８】
また、予め基板にダイボンディング材を形成し、そこに半導体チップを貼り付ける方法では、半導体チップを貼り付ける前に、基板に塗布したダイボンディング材を乾燥半硬化（Ｂステージ化）し、そこに半導体チップを圧着し、後硬化としてダイボンディング材を例えば１８０℃のオーブンで１時間硬化している。しかし、最近、工程管理や組立時間の短縮の点から後硬化工程を省いても、以降の組立工程、すなわち、ワイヤボンディングと封止とが可能なダイボンディング材が求められている。通常、ワイヤボンディングの作業温度は１２０℃〜１５０℃、封止の作業温度は１７０℃〜１９０℃であり、その後、封止材の硬化工程として例えば１８０℃で２〜５時間加熱する。後硬化工程を省いた場合、チップ圧着後のダイボンディング材は、ワイヤボンディングと封止の工程の後、封止材の硬化工程で同時に後硬化される。従って、後硬化工程を省いた組立工程においては、Ｂステージ状態のダイボンディング材が、１８０℃程度での耐熱性とチップ接着性とを備えていることが必要である。【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、半導体チップを貼り付けた後の樹脂ペーストの硬化工程を省いても、以降の工程が可能である、すなわち、Ｂステージ状態で十分な耐熱性とチップ接着性とを持ち得る、ダイボンディング用樹脂ペーストを提供することを目的とする。また、本発明は、上記ダイボンディング用樹脂ペーストを用いた半導体装置の製造方法、及び、半導体装置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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、下記一般式（Ｉ）で表されるポリウレタンイミド樹脂と、熱硬化性樹脂と、フィラーと、印刷用溶剤と、を含有するダイボンディング用樹脂ペーストを提供する。
【化１】
2008041646.tif 000003
［式中、Ｒ１は芳香族環又は脂肪族環を含む２価の有機基を示し、Ｒ２は分子量１００〜１０，０００の２価の有機基を示し、Ｒ３は４個以上の炭素原子を含む４価の有機基を示し、ｎ及びｍは各々独立に１〜１００の整数を示す。］【００１１】
かかるダイボンディング用樹脂ペーストによれば、上記一般式（Ｉ）で表されるポリウレタンイミド樹脂を、熱硬化性樹脂、フィラー及び印刷用溶剤とともに含有することにより、Ｂステージ状態で十分な耐熱性及びチップ接着性を得ることができ、半導体チップを貼り付けた後の後硬化工程を省いても以降の組立工程が可能であるという効果を奏することができる。また、上記構成を有するダイボンディング用樹脂ペーストによれば、比較的低い温度で半導体チップを貼り付ける必要がある基板に対して、印刷法によって容易に供給・塗布することができる。【００１２】
本発明はまた、基板上に上記本発明のダイボンディング用樹脂ペーストを塗布して塗膜を形成する塗布工程と、上記塗膜上に半導体チップを搭載する半導体チップ搭載工程と、を含む、半導体装置の製造方法を提供する。【００１３】
かかる半導体装置の製造方法によれば、上記本発明のダイボンディング用樹脂ペーストを用いているため、比較的低い温度で半導体チップを基板上に貼り付けることができ、優れた耐熱性及びチップ接着性を有する半導体装置を得ることができる。【００１４】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記塗布工程の後に、上記塗膜を乾燥してＢステージ化する乾燥工程を更に含み、上記半導体チップ搭載工程において、Ｂステージ化した上記塗膜上に半導体チップを搭載することが好ましい。【００１５】
本発明のダイボンディング用樹脂ペーストは、Ｂステージ状態で十分な耐熱性及びチップ接着性を得ることができるため、上記乾燥工程を含むことにより、より信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。【００１６】
本発明は更に、上記本発明の半導体装置の製造方法により得られる半導体装置を提供する。かかる半導体装置は、上記本発明のダイボンディング用樹脂ペーストを用いて基板上に半導体チップが貼り付けられているため、優れた耐熱性及びチップ接着性を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、比較的低い温度で半導体チップを貼り付ける必要がある基板に対して、印刷法によって容易に供給・塗布できるダイボンディング用樹脂ペーストを提供することができる。また、本発明のダイボンディング用樹脂ペーストは、耐熱性があり、扱いやすく、低応力性および低温接着性に優れている。更に、Ｂステージ状態での耐熱性に優れるため、半導体チップ圧着後の後硬化工程を省くことができ、半導体装置組立時の工程管理や組立時間の短縮に寄与する。本発明のダイボンディング用樹脂ペーストは、ダイボンド用として、有機基板などの絶縁性支持基板や銅リードフレームに好適に使用でき、また、４２アロイリードフレームにも使用できる。更に、本発明によれば、上記本発明のダイボンディング用樹脂ペーストを用いた半導体装置の製造方法及びかかる製造方法により製造される半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
２…半導体チップ、４…接着剤、６…基板、８…はんだボール、１０…ワイヤ、１２…封止樹脂、１００…半導体装置。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。【００２１】
本発明に係るダイボンディング用樹脂ペースト（以下、場合により単に「樹脂ペースト」と言う）は、（Ａ）下記一般式（Ｉ）で表されるポリウレタンイミド樹脂（以下、場合により「（Ａ）成分」と言う）を含有するものである。【００２２】
【化２】
2008041646.tif 000004
［式中、Ｒ１は芳香族環又は脂肪族環を含む２価の有機基を示し、Ｒ２は分子量１００〜１０，０００の２価の有機基を示し、Ｒ３は４個以上の炭素原子を含む４価の有機基を示し、ｎ及びｍは各々独立に１〜１００の整数を示す。］【００２３】
また、本発明の樹脂ペーストは、上記（Ａ）成分とともに、（Ｂ）カルボン酸末端基を有するブタジエンのポリマー（ホモポリマー又はコポリマー）（以下、場合により「（Ｂ）成分」と言う）を含有することが好ましい。【００２４】
また、本発明の樹脂ペーストは、上記（Ａ）成分とともに、（Ｃ）熱硬化性樹脂（以下、場合により「（Ｃ）成分」と言う）と、（Ｄ）フィラー（以下、場合により「（Ｄ）成分」と言う）と、（Ｅ）印刷用溶剤（以下、場合により「（Ｅ）成分」と言う）と、を含有するものである。以下、各成分について詳細に説明する。【００２５】
（Ａ）ポリウレタンイミド樹脂は、上記一般式（Ｉ）で表されるものである。ここで、上記一般式（Ｉ）中、Ｒ１で表される芳香族環又は脂肪族環を含む２価の有機基は、ジイソシアネート残基であることが好ましく、下記一般式（ＩＩ）；
【化３】
2008041646.tif 000005
で表される構造を１０〜１００ｍｏｌ％含むことがより好ましい。【００２６】
また、残りのジイソシアネート残基としては、下記式；
【化４】
2008041646.tif 000006
等が挙げられ、これらは１種類あるいは２種類以上を組み合わせて用いることができる。【００２７】
上記一般式（Ｉ）中のＲ２で表される分子量１００〜１０，０００の２価の有機基は、ジオール残基であることが好ましく、下記一般式（ＩＩＩ）；
【化５】
2008041646.tif 000007
で表される繰り返し単位からなる構造を１０〜１００ｍｏｌ％含むことがより好ましい。  【００２８】
また、残りのジオール残基としては、下記式；
【化６】
2008041646.tif 000008
等の繰り返し単位を有するものが挙げられ、これらは１種類あるいは２種類以上を組み合わせて用いることができる。これらの重量平均分子量は１００〜１０，０００であることが好ましく、５００〜５，０００であることがより好ましい。【００２９】
上記一般式（Ｉ）中のＲ３で表される４個以上の炭素原子を含む４価の有機基は、テトラカルボン酸無水物残基であることが好ましく、下記式；
【化７】
2008041646.tif 000009
等が挙げられる。これらは１種類あるいは２種類以上を組み合わせて用いることができる。【００３０】
また、上記一般式（Ｉ）中のｎ及びｍは各々独立に１〜１００の整数である必要があり、１〜５０の整数であることがより好ましい。【００３１】
（Ａ）ポリウレタンイミド樹脂は、溶液重合法等の通常の方法で合成することができる。例えば、溶液重合法の場合、生成するポリウレタンイミド樹脂が溶解する溶媒、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等にジイソシアネート及びジオールを溶解し、７０℃〜１８０℃で１時間〜５時間反応させ、ウレタンオリゴマーを合成する。次いで、テトラカルボン酸二無水物を添加し、７０℃〜１８０℃で１時間から１０時間反応させてポリウレタンイミド樹脂のＮＭＰ溶液を得ることができる。その後、場合により、さらに１価のアルコール、オキシム、アミン、イソシアネート、酸無水物等を添加して反応を続け、ポリウレタンイミド樹脂の末端を修飾することもできる。また、合成の際には、水、アルコール、第３級アミンなどを触媒として用いることもできる。【００３２】
得られたポリウレタンイミド樹脂溶液は、目的に応じ、水による再沈澱法等によりポリウレタンイミド樹脂を分離することもできる。ウレタンオリゴマーを構成するジイソシアネートとジオールとの組成比は、ジイソシアネート１．０ｍｏｌに対して、ジオール成分を０．１〜１．０ｍｏｌとすることが好ましい。ポリウレタンイミド樹脂を構成するポリウレタンオリゴマーとテトラカルボン酸二無水物との組成比は、ポリウレタンオリゴマー１．０ｍｏｌに対して、テトラカルボン酸二無水物を０．１〜２．０ｍｏｌとすることが好ましい。【００３３】
本発明における（Ａ）ポリウレタンイミド樹脂は、テトラヒドロフランを溶媒としたゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量が５，０００〜５００，０００であることが好ましく、１０，０００〜１００，０００であることがより好ましい。重量平均分子量が５，０００未満では樹脂の強度が低くなる傾向があり、５００，０００を超えると樹脂の溶解性が劣る傾向がある。【００３４】
樹脂ペーストにおける（Ａ）成分の配合量は、樹脂ペースト中の固形分全量を基準として２０〜６０質量％であることが好ましい。この配合量が６０質量％を超えると、硬化性が低下する傾向があり、２０質量％未満であると、Ｂステージ状態でのチップ接着性が低下する傾向がある。【００３５】
（Ｂ）成分であるカルボン酸末端基を有するブタジエンのホモポリマー又はコポリマーとしては、例えば、好適に使用できるものとして、主鎖にアクリロニトリルを導入した低分子量液状ポリブタジエンであり末端にカルボン酸を有する、「Ｈｙｃｅｒ  ＣＴＢ−２００９×１６２」、「ＣＴＢＮ−１３００×３１」、「ＣＴＢＮ−１３００×８」、「ＣＴＢＮ−１３００×１３」、「ＣＴＢＮＸ−１３００×９」（いずれも宇部興産株式会社製）や、カルボン酸基を有する低分子量液状ポリブタジエンである、「ＮＩＳＳＯ−ＰＢ−Ｃ−２０００」（日本曹達株式会社製）などが挙げられる。これらは１種を単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。【００３６】
樹脂ペーストにおける（Ｂ）成分の配合量は、上記（Ａ）成分１００質量部に対して、２００質量部以下であることが好ましく、１００質量部以下であることがより好ましい。この配合量が２００質量部を超えると、Ｂステージ状態でのチップ接着性が低下する傾向がある。【００３７】
（Ｃ）成分である熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂が好ましいものとして挙げられる。また、（Ｃ）成分としては、エポキシ樹脂と、フェノール樹脂又は分子中にフェノール性水酸基を有する化合物と、硬化促進剤と、を含む樹脂混合物を用いてもよい。（Ｃ）熱硬化性樹脂を含有することにより、樹脂ペーストは、封止材との同時硬化後に高い信頼性を得ることができる。【００３８】
エポキシ樹脂は、分子内に少なくとも２個のエポキシ基を含むものであり、硬化性や硬化物特性の点から、フェノールのグリシジルエーテル型のエポキシ樹脂が好ましい。このような樹脂としては、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡＤ、ビスフェノールＳ、ビスフェノールＦ、又は、ハロゲン化ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンとの縮合物、フェノールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、クレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、ビスフェノールＡノボラック樹脂のグリシジルエーテル等が挙げられる。これらは１種を単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。【００３９】
（Ｃ）成分としてエポキシ樹脂を用いる場合、その配合量は、上記（Ａ）成分１００質量部に対して３００質量部以下であることが好ましく、２００質量部以下であることがより好ましく、５〜１００質量部であることが特に好ましい。この配合量が３００質量部を超えると、樹脂ペーストの保管安定性が低下しやすい傾向がある。【００４０】
フェノール樹脂は、分子中に少なくとも２個のフェノール性水酸基を有するものであり、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂、ポリ−ｐ−ビニルフェノール、フェノールアラルキル樹脂等が挙げられる。これらは１種を単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。【００４１】
（Ｃ）成分中、フェノール樹脂又は分子中にフェノール性水酸基を有する化合物の配合量は、上記エポキシ樹脂１００質量部に対して１５０質量部以下であることが好ましく、１２０質量部以下であることがより好ましく、１０〜１２０質量部であることが特に好ましい。この配合量が１５０質量部を超えると、硬化性が不十分となる恐れがある。一方、この配合量が１０質量部未満である場合でも、硬化性が不十分となる恐れがある。【００４２】
硬化促進剤は、エポキシ樹脂を硬化させるために用いられるものであれば特に制限されない。このような硬化促進剤としては、例えば、イミダゾール類、ジシアンジアミド誘導体、ジカルボン酸ジヒドラジド、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、２−エチル−４−メチルイミダゾール−テトラフェニルボレート、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７−テトラフェニルボレート等が挙げられる。これらは、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。【００４３】
（Ｃ）成分中、硬化促進剤の配合量は、上記エポキシ樹脂１００質量部に対して５０質量部以下であることが好ましく、２０質量部以下であることがより好ましく、０．１〜２０質量部であることが特に好ましい。この配合量が５０質量部を超えると、樹脂ペーストの保管安定性が低下する恐れがある。一方、この配合量が０．１質量部未満であると、十分な硬化促進作用が得られず、硬化性が不十分となる恐れがある。【００４４】
また、（Ｃ）熱硬化性樹脂としては、１分子中に少なくとも２個の熱硬化性イミド基を有するイミド化合物を使用することもできる。そのような化合物の例としては、オルトビスマレイミドベンゼン、メタビスマレイミドベンゼン、パラビスマレイミドベンゼン、１，４−ビス（ｐ−マレイミドクミル）ベンゼン、１，４−ビス（ｍ−マレイミドクミル）ベンゼン等が挙げられる。これらは１種を単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。さらに、イミド化合物としては、下記一般式（ＩＶ）〜（ＶＩ）で表されるイミド化合物等を用いることも好ましい。【００４５】
【化８】
2008041646.tif 000010
【００４６】
【化９】
2008041646.tif 000011
【００４７】
【化１０】
2008041646.tif 000012
【００４８】
上記式（ＩＶ）〜（ＶＩ）中、Ｘ及びＹは各々独立に、−Ｏ−、−ＣＨ２−、−ＣＦ２−、−ＳＯ２−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−Ｃ（ＣＨ３）２−または−Ｃ（ＣＦ３）２−を示し、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７及びＲ１８は、各々独立に、水素原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子を示し、Ｄはエチレン性不飽和二重結合を有するジカルボン酸残基を示し、ｐは０〜４の整数を示す。【００４９】
（Ｄ）成分であるフィラーとしては、例えば、銀粉、金粉、銅粉等の導電性（金属）フィラー；シリカ、アルミナ、チタニア、ガラス、酸化鉄、セラミック等の無機物質フィラー等が挙げられる。（Ｄ）フィラーを含有することにより、印刷時に必要なチキソ性を樹脂ペーストに付与することができる。【００５０】
フィラーのうち、銀粉、金粉、銅粉等の導電性（金属）フィラーは、接着剤に導電性、伝熱性またはチキソトロピー性を付与する目的で添加される。また、シリカ、アルミナ、チタニア、ガラス、酸化鉄、セラミック等の無機物質フィラーは、接着剤に低熱膨張性、低吸湿率、チキソトロピー性を付与する目的で添加される。これらは１種を単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。【００５１】
また、半導体装置の電気的信頼性を向上させるフィラーとして、無機イオン交換体を加えてもよい。無機イオン交換体としては、ペースト硬化物を熱水中で抽出したとき、水溶液中に抽出されるイオン、例えば、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｃｌ−、Ｆ−、ＲＣＯＯ−、Ｂｒ−等のイオン捕捉作用が認められるものが有効である。このようなイオン交換体の例としては、天然に産出されるゼオライト、沸石類、酸性白土、白雲石、ハイドロタルサイト類などの天然鉱物、人工的に合成された合成ゼオライトなどが挙げられる。【００５２】
これらの導電性フィラーまたは無機物質フィラーは、それぞれ１種を単独で又は２種以上を混合して用いることができる。また、物性を損なわない範囲で、導電性フィラーの１種以上と無機物質フィラーの１種以上とを混合して用いてもよい。【００５３】
（Ｄ）フィラーの配合量は、通常、（Ｂ）成分１００質量部に対して１〜１００質量部であることが好ましく、２〜５０質量部であることがより好ましい。このフィラーの配合量は、樹脂ペーストに十分なチキソトロピー性（例えば、チキソトロピー指数：１．５以上）を付与する観点から、１質量部以上であることが好ましい。さらにこのフィラーの配合量は、接着性の観点から１００質量部以下であることが好ましく、配合量が１００質量部を超えると、硬化物の弾性率が高くなり、その結果、ダイボンディング材の応力緩和能が低くなって、半導体装置の実装信頼性が低下する恐れがある。【００５４】
（Ｄ）フィラーの混合・混練は、通常の攪拌機、らいかい機、三本ロール、ボールミルなどの分散機を適宜組み合わせて行う。【００５５】
（Ｅ）成分である印刷用溶剤は、（Ｄ）フィラーを均一に混練または分散できる溶剤のなかから選択することが好ましい。また、印刷時の溶剤の揮散防止を考えて、沸点１００℃以上の溶剤を選ぶことが好ましい。（Ｅ）印刷用溶剤により、樹脂ペーストの粘度の調整が可能となる。【００５６】
上記印刷用溶剤としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ジグライムともいう）、トリエチレングリコールジメチルエーテル（トリグライムともいう）、ジエチレングリコールジエチルエーテル、２−（２−メトキシエトキシ）エタノール、γ−ブチロラクトン、イソホロン、カルビトール、カルビトールアセテート、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、酢酸２−（２−ブトキシエトキシ）エチル、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブ、ジオキサン、シクロヘキサノン、アニソールの他、印刷用インキの溶剤として使われる石油蒸留物を主体とした溶剤などが挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を混合して用いることができる。【００５７】
上記（Ｅ）印刷用溶剤の配合量は、樹脂ペーストの固形分が４０〜９０質量％となるように配合することが好ましい。上記固形分が４０質量％以上であると、ペースト乾燥後の体積減少に基づく形状変化抑制の観点から好ましく、９０質量％以下であると、ペーストの流動性および印刷作業性向上の観点から好ましい。【００５８】
樹脂ペーストの印刷中に泡、ボイドの発生が目立つ場合は、上記（Ｅ）印刷用溶剤中に脱泡剤、破泡剤、抑泡剤等の添加剤を添加することが効果的である。それらの添加量は、抑泡効果を発揮させる観点から、（Ｅ）印刷用溶剤と添加剤との総量を基準として０．０１質量％以上であることが好ましく、接着性やペーストの粘度安定性の観点から、１０質量％以下であることが好ましい。【００５９】
また、接着力を向上させるため、樹脂ペースト中には、シランカップリング剤、チタン系カップリング剤、ノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、シリコーン系添加剤等を適宜加えてもよい。【００６０】
樹脂ペーストのチキソトロピー指数は、１．０〜８．０であることが好ましい。樹脂ペーストのチキソトロピー指数が１．０以上であると、印刷法によって供給・塗布されたペーストにおけるダレ等の発生を抑制して、印刷形状を良好に保つことができる傾向がある。さらに、このチキソトロピー指数が８．０以下であると、印刷法によって供給・塗布されたペーストにおける「欠け」や「カスレ」等の発生を抑制できる傾向がある。【００６１】
樹脂ペーストの粘度（２５℃）は、５〜１０００Ｐａ・ｓであることが好ましい。樹脂ペーストの粘度が５〜１０００Ｐａ・ｓであると、印刷作業性の観点から好適である。なお、樹脂ペーストの粘度は、印刷法の種類により適宜調整することが好ましく、例えば、スクリーンメッシュ版等のようにマスク開口部にメッシュ等が張ってある場合は、メッシュ部の抜け性を考慮して５〜１００Ｐａ・ｓの範囲に調整されていることが好ましく、ステンシル版等の場合は２０〜５００Ｐａ・ｓの範囲に調整されていることが好ましい。また、乾燥後のペーストに残存するボイドが多く見られる場合は、１５０Ｐａ・ｓ以下の粘度に調整することが有効である。【００６２】
上記粘度は、Ｅ型回転粘度計を用いて、２５℃、回転数０．５ｒｐｍの条件で測定したときの値とする。チキソトロピー指数は、Ｅ型回転粘度計で、２５℃、回転数１ｒｐｍの条件で測定したときの値と、２５℃、回転数１０ｒｐｍの条件で測定したときの値との比で定義する（チキソトロピー指数＝（１ｒｐｍでの粘度）／（１０ｒｐｍでの粘度））。【００６３】
得られたダイボンディング用樹脂ペーストは、４２アロイリードフレームや銅リードフレーム等のリードフレーム；または、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド系樹脂等のプラスチックフィルム；さらには、ガラス不織布等の基材にポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド系樹脂等のプラスチックを含浸・硬化させたもの；あるいは、アルミナ等のセラミックス製の支持部材に、印刷法によって供給・塗布し、Ｂステージ化することができる。それにより、Ｂステージ接着剤付き支持基板が得られる。このＢステージ接着剤付き支持基板に、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子（チップ）を貼り付け、加熱してチップを支持基板に接合する。その後、樹脂ペーストを後硬化させる工程により、チップが支持基板に搭載される。この樹脂ペーストの後硬化は、実装組立工程での問題がない場合は、封止材の後硬化工程の際に併せて行ってもよい。【００６４】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板上に樹脂ペーストを塗布して塗膜を形成する塗布工程と、該塗膜上に半導体チップを搭載する半導体チップ搭載工程と、を少なくとも含み、好ましくは塗布工程後に塗膜を乾燥してＢステージ化する乾燥工程を更に含む方法であるが、より具体的には上述した各工程を含むものである。また、本発明に係る半導体装置は、以上の各工程を含む製造方法により製造されるものである。【００６５】
上記ダイボンディング用樹脂ペーストは溶剤を含有しているが、半導体装置の製造方法に用いる際には、乾燥工程にてＢステージ化することにより溶剤の大部分が揮発するため、ダイボンディング層にボイドの少ない、良好な実装信頼性をもつ半導体装置を組み立てることができる。【００６６】
一方、樹脂ペーストを印刷法によって供給・塗布した後に、パッケージ信頼性に影響が無ければ、乾燥半硬化させることなく半導体素子を貼り付け、その後、加熱してチップを支持基板に接合することもできる。【００６７】
したがって、別の本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板上に所定量の上記ダイボンディング用樹脂ペーストを塗布し、樹脂ペーストに半導体チップを搭載する各工程を含むものであり、別の本発明に係る半導体装置は、以上の各工程を含む製造方法により製造されるものである。【００６８】
ここで、図１は、本発明の半導体装置（メモリ用ＢＯＣ構造の基板）の一実施形態を示す模式断面図である。図１に示す半導体装置１００においては、ＩＣチップ等の半導体チップ２が、本発明のダイボンディング用樹脂ペーストからなる接着剤４を介して、はんだボール８を備える基板６に接着されている。ここで、はんだボール８は、基板６の表面に形成された回路層１４上に形成されている。また、回路層１４上にはレジスト層１６が形成されている。そして、半導体装置１００は、半導体チップ２の接続端子が金ワイヤ等のワイヤ１０を介して基板６と電気的に接続され、更に、封止樹脂１２によって封止された構成を有している。
【実施例】
【００６９】
以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明をさらに具体的に説明する。【００７０】
（実施例１〜５及び比較例１〜４）
ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート（１．０ｍｏｌ）、ジフェニルメタン−２，４’−ジイソシアネート（１．０ｍｏｌ）、及び、重量平均分子量１，０００のポリテトラメチレングリコール（０．８ｍｏｌ）を、１−メチル−２−ピロリドン（以下、「ＮＭＰ」という）中で窒素雰囲気下、１００℃で１時間反応させた後、そこに、４，４’−オキシジフタル酸無水物（１．０ｍｏｌ）、ＮＭＰ（６０．０ｍｏｌ）を添加し、さらに１００℃で３時間攪拌した。次いで、さらにベンジルアルコール（０．４９ｍｏｌ）を添加して１００℃で１時間攪拌し、反応を終了した。得られた溶液を激しく攪拌させた水に入れ、生成した沈殿物を濾別し、それを真空中、８０℃で８時間乾燥させ、ポリウレタンイミド樹脂を得た。得られたポリウレタンイミド樹脂を、ＧＰＣを用いて測定した結果、ポリスチレン換算で、Ｍｗ＝９３，７００、Ｍｎ＝３８，８００であった。また、得られたポリウレタンイミド樹脂を固形分濃度４０質量％でカルビトールアセテート（ＣＡ）に溶解し、ポリウレタンイミド樹脂溶液を得た。【００７１】
また、ポリイミド樹脂１を以下の手順で作製した。まず、温度計、攪拌機及びシリカゲル管を備えた５００ｍｌの四つ口フラスコに、４，９−ジオキサデカン−１，１２−ジアミン１０．９ｇ（０．０５ｍｏｌ）、２，２−ビス（４−アミノフェノキシフェニル）プロパン２０．５ｇ（０．０５ｍｏｌ）及びＮＭＰ１５０ｇを入れ、攪拌した。その後、フラスコを氷浴中で冷却しながら、１，１０−（デカメチレン）ビス（トリメリテート二無水物）５２．０ｇ（０．１ｍｏｌ）を少量ずつ添加した。添加終了後、氷浴中で３時間、更に室温で４時間反応させた後、キシレン１００ｇを加え、窒素ガスを吹き込みながら１８０℃で３時間加熱し、水と共にキシレンを共沸除去した。その後、更にＮＭＰを添加し、固形分濃度４０質量％のポリイミド樹脂１のＮＭＰ溶液を得た。【００７２】
また、ポリイミド樹脂２を以下の手順で作製した。まず、温度計、攪拌機及びシリカゲル管を備えた５００ｍｌの四つ口フラスコに、ポリオキシプロピレンジアミン（商品名：Ｄ２０００、ＢＡＳＦ社製）を６０．０ｇ（０．０３ｍｏｌ）、１，１２−ジアミノドデカン１４．０ｇ（０．０７ｍｏｌ）及びＮＭＰ１５０ｇを入れ、攪拌した。その後、フラスコを氷浴中で冷却しながら、２，２−ビス［４−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル］プロパン二無水物４９．４ｇ（０．１ｍｏｌ）を少量ずつ添加した。添加終了後、氷浴中で３時間、更に室温で４時間反応させた後、キシレン１００ｇを加え、窒素ガスを吹き込みながら１８０℃で３時間加熱し、水と共にキシレンを共沸除去した。その後、更にＮＭＰを添加し、固形分濃度４０質量％のポリイミド樹脂２のＮＭＰ溶液を得た。【００７３】
また、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（商品名：ＹＤＣＮ−７０２Ｓ、東都化成（株）製、エポキシ当量２００）１４．１質量部、ビスフェノールＡノボラック樹脂（商品名：ＶＨ−４１７０、大日本インキ化学工業（株）製、ＯＨ当量１１８）９．９質量部のカルビトールアセテート（３６質量部）溶液を用意した。更に、カルボン酸末端液状ポリブタジエン（商品名：ＣＴＢＮＸ−１３００×９、宇部興産（株）製、官能基数２．３／ｍｏｌ）、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボラート（商品名：ＴＰＰＫ、東京化成工業（株）製）、及び、アエロジル（商品名：ＡＥＲＯＳＩＬ  ５０、商品名：ＡＥＲＯＳＩＬ  ３８０、日本アエロジル（株）製、シリカの微粉末）をそれぞれ用意した。【００７４】
これらの材料を、固形質量比で下記表１に示す割合となるようにらいかい機に入れ、混練した後、５Ｔｏｒｒ以下で１時間脱泡混練を行い、実施例１〜５及び比較例１〜４のダイボンディング用樹脂ペーストを得た。なお、表１中のカルビトールアセテート（ＣＡ）の配合量は、ポリウレタンイミド樹脂溶液中、並びに、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂のカルビトールアセテート溶液中に溶剤として含まれているカルビトールアセテートの量を示している。【００７５】
また、この樹脂ペーストの特性として、半導体チップ圧着後の１８０℃における熱時ダイシェア強度を測定した。熱時ダイシェア強度の測定方法は以下の通りである。すなわち、実施例１〜５及び比較例２〜４の樹脂ペーストを４２アロイリードフレーム上に印刷し、１５０℃のオーブンで７０分間乾燥して、Ｂステージ状態の塗膜（ダイボンディング層）を形成した。比較例１の樹脂ペーストは、４２アロイリードフレーム上に印刷した後、１４０℃のオーブンで９０分間乾燥して、Ｂステージ状態の塗膜（ダイボンディング層）を形成した。その後、ダイボンディング層上に５×５ｍｍのシリコンチップ（厚さ０．５ｍｍ）を、１８０℃の熱盤上で１．５ｋｇの荷重を掛けて１秒間圧着させた。これを、自動接着力試験機（商品名：ｓｅｒｉｅ−４０００、デイジ社製）を用い、１８０℃におけるせん断強さ（ｋｇｆ／チップ）を測定した。その結果を表１に示す。【００７６】
【表１】
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【００７７】
表１中、比較例３では、樹脂同士の相溶ができずペースト化が不可能であり、熱時ダイシェア強度が測定できなかった。また、比較例４では、熱時ダイシェア強度の測定時に樹脂ペーストが熱で溶融し、測定値が０．１ｋｇｆ／チップ未満であった。【００７８】
表１に示す通り、本発明の樹脂ペースト（実施例１〜５）は、印刷、Ｂステージ化、及びチップ圧着後、後硬化することなく高い耐熱性を有し、従来の樹脂ペースト（比較例１〜４）に比較して、１８０℃での熱時ダイシェア強度で良好な結果を示した。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上説明したように、本発明によれば、比較的低い温度で半導体チップを貼り付ける必要がある基板に対して、印刷法によって容易に供給・塗布できるダイボンディング用樹脂ペーストを提供することができる。また、本発明のダイボンディング用樹脂ペーストは、耐熱性があり、扱いやすく、低応力性および低温接着性に優れている。更に、Ｂステージ状態での耐熱性に優れるため、半導体チップ圧着後の後硬化工程を省くことができ、半導体装置組立時の工程管理や組立時間の短縮に寄与する。本発明のダイボンディング用樹脂ペーストは、ダイボンド用として、有機基板などの絶縁性支持基板や銅リードフレームに好適に使用でき、また、４２アロイリードフレームにも使用できる。更に、本発明によれば、上記本発明のダイボンディング用樹脂ペーストを用いた半導体装置の製造方法及びかかる製造方法により製造される半導体装置を提供することができる。
【図１】
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【国際調査報告】
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