(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂、ベンゾオキサジン樹脂及びビスマレイミド樹脂からなる群から選択される少なくとも１種を含有する熱硬化性化合物と、エポキシ基を有するポリマーと、熱硬化剤として酸無水物又はフェノール性水酸基を有する化合物とを含有し、ボンディング温度での溶融粘度が１０Ｐａ・ｓ以上１５０００Ｐａ・ｓ以下であり、ボンディング温度でのゲルタイムが１０秒以上であり、かつ、２４０℃でのゲルタイムが１秒以上１０秒以下である接着剤組成物を用いた半導体装置の製造方法であって、
バンプを有する第１の半導体ウエハの前記バンプを有する面に、実質的に無機フィラーを含有しない前記接着剤組成物を用いて、バンプ平均高さに対して５〜５０μｍ高い厚みとなるように樹脂層１を形成する工程、
バイトを用いて、切削後のバンプ平均高さが切削前の９７〜５０％となるように、前記樹脂層１及び前記バンプを切削する工程、
前記第１の半導体ウエハの切削された面に、実質的に無機フィラーを含有しない、又は、３０〜８０重量％の無機フィラーを含有する前記接着剤組成物を用いて、厚み５〜５０μｍの樹脂層２を形成する工程、及び、
前記第１の半導体ウエハを、第２の半導体ウエハ若しくはチップ、又は、基板にバンプを介して接続する工程を有し、
前記樹脂層１のボンディング温度での溶融粘度が、前記樹脂層２のボンディング温度での溶融粘度の１〜１０００倍である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
更に、樹脂層２が形成された第１の半導体ウエハを個片化し半導体チップとする工程を有し、該個片化された半導体チップを、第２の半導体ウエハ若しくはチップ、又は、基板にバンプを介して接続することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
エポキシ樹脂、ベンゾオキサジン樹脂及びビスマレイミド樹脂からなる群から選択される少なくとも１種を含有する熱硬化性化合物と、エポキシ基を有するポリマーと、熱硬化剤として酸無水物又はフェノール性水酸基を有する化合物とを含有し、ボンディング温度での溶融粘度が１０Ｐａ・ｓ以上１５０００Ｐａ・ｓ以下であり、ボンディング温度でのゲルタイムが１０秒以上であり、かつ、２４０℃でのゲルタイムが１秒以上１０秒以下である接着剤組成物を用いた半導体装置の製造方法であって、
バンプを有する第１の半導体ウエハの前記バンプを有する面に、実質的に無機フィラーを含有しない、又は、３０〜８０重量％の無機フィラーを含有する前記接着剤組成物を用いて、バンプ平均高さに対して５〜５０μｍ高い厚みとなるように樹脂層１を形成する工程、
前記樹脂層１を硬化させる工程、
グラインドにより、切削後のバンプ平均高さが切削前の９７〜５０％となるように、前記樹脂層１及び前記バンプを切削する工程、
前記第１の半導体ウエハの切削された面に、実質的に無機フィラーを含有しない、又は、３０〜８０重量％の無機フィラーを含有する前記接着剤組成物を用いて、厚み５〜５０μｍの樹脂層２を形成する工程、及び、
前記第１の半導体ウエハを、第２の半導体ウエハ若しくはチップ、又は、基板にバンプを介して接続する工程を有し、
前記樹脂層１のボンディング温度での溶融粘度が、前記樹脂層２のボンディング温度での溶融粘度の１〜１０００倍である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
グラインドにより、切削後のバンプ平均高さが切削前の９７〜５０％となるように、樹脂層１及びバンプを切削する工程の後、
第１の半導体ウエハの切削された面に、実質的に無機フィラーを含有しない、又は、３０〜８０重量％の無機フィラーを含有する接着剤組成物を用いて、厚み５〜５０μｍの樹脂層２を形成する工程の前に、
研削したバンプ上にハンダバンプを形成する工程を有する
ことを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
更に、樹脂層２が形成された第１の半導体ウエハを個片化し半導体チップとする工程を有し、該個片化された半導体チップを、第２の半導体ウエハ若しくはチップ、又は、基板にバンプを介して接続することを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１、２、３、４又は５記載の半導体装置の製造方法を用いて製造される半導体装置であって、
樹脂層１の硬化物は、２５℃における弾性率が３〜９ＧＰａであり、
樹脂層２の硬化物は、２５℃における弾性率が２〜５ＧＰａである
ことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディング時にバンプ間にボイドを生じにくく、耐リフロー性及び信頼性に優れた半導体装置を製造するために用いることのできる接着剤組成物に関する。また、本発明は、該接着剤組成物を用いた半導体装置の製造方法、及び、該半導体装置の製造方法を用いて製造される半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ますます進展する半導体装置の小型化、高集積化に対応するために、ハンダ等からなる接続端子（バンプ）を有する半導体チップを用いたフリップチップ実装が多用されている。
フリップチップ実装においては、一般的に、複数のバンプを有する半導体チップを、バンプを介して他の半導体チップ又は基板に接続した後、アンダーフィルを充填する方法が用いられている。しかしながら、近年、半導体チップの小型化が進行するとともにバンプ間のピッチもますます狭くなっており、また、これらに伴って半導体チップ同士又は半導体チップと基板との間のギャップが狭くなっていることから、アンダーフィルの充填時に空気が巻き込まれやすく、ボイドが発生しやすくなっている。
【０００３】
この問題を解決するために、複数のバンプを有するウエハ上のバンプが形成された面に接着剤層を形成した後、ウエハを接着剤層ごとダイシングして、個々の接着剤層付き半導体チップに分割する方法が提案されている。ダイシングにより個片化された接着剤層付き半導体チップは、他の半導体チップ又は基板にボンディングされ、バンプを介して電気的に接続される。また、ダイシングする前の接着剤層付き半導体ウエハを、他の半導体ウエハ又は基板に接合して半導体ウエハ接合体を得た後、得られた半導体ウエハ接合体を分割することで、半導体チップ接合体とする方法も提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
このようなウエハ上に形成される接着剤層に用いられる接着剤組成物として、例えば、特許文献２には、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フラックス活性を有する硬化剤を含むプリアプライド用封止樹脂組成物であって、Ｂ−ステージ化後のタック値が０ｇｆ／５ｍｍφ以上５ｇｆ／５ｍｍφ以下であり、かつ、１３０℃における溶融粘度が０．０１Ｐａ・ｓ以上１．０Ｐａ・ｓ以下であるプリアプライド用封止樹脂組成物が記載されている。
しかしながら、特許文献２に記載のプリアプライド用封止樹脂組成物では、半導体チップ又は基板上にプリソルダー又はボンディングパッド等の凹凸が存在するとバンプ間のボイドを完全に排出することはできず、従来の接着剤組成物では、バンプ間のボイドの発生を充分に抑制するには至っていない。
【０００５】
一方、バンプ間のボイドの発生を抑制するためには、例えば、ウエハ上に形成される接着剤層の表面を平滑にすることが有効である。例えば、特許文献３には、バイトを用いた切削加工により、バンプの表面及び絶縁膜の表面が連続して平坦となるように平坦化処理する工程を含む半導体装置の製造方法が記載されている。
しかしながら、特許文献３に記載の半導体装置の製造方法では、ダイシングにより個片化された接着剤層付き半導体チップを、他の半導体ウエハ若しくはチップ、又は、基板にボンディングする際、接着剤層が半導体チップの周辺に充分にはみ出すことができず、いわゆるフィレットを充分に形成することができないことが問題である。フィレットは、線膨張係数の異なる部材を接合して得られる半導体装置において、温度サイクル等に曝された場合に発生する応力を分散させ、信頼性を改善するために重要である。従って、充分な量のフィレットを形成して、得られる半導体装置に高い信頼性を付与することのできる接着剤組成物及び半導体装置の製造方法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２９４３８２号公報
【特許文献２】特開２００７−１１６０７９号公報
【特許文献３】特開２００９−９４５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ボンディング時にバンプ間にボイドを生じにくく、耐リフロー性及び信頼性に優れた半導体装置を製造するために用いることのできる接着剤組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、該接着剤組成物を用いた半導体装置の製造方法、及び、該半導体装置の製造方法を用いて製造される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】
【０００８】
本発明は、熱硬化性化合物と、前記熱硬化性化合物と反応可能な官能基を有するポリマーと、熱硬化剤とを含有する接着剤組成物であって、ボンディング温度での溶融粘度が１０Ｐａ・ｓ以上１５０００Ｐａ・ｓ以下であり、ボンディング温度でのゲルタイムが１０秒以上であり、かつ、２４０℃でのゲルタイムが１秒以上１０秒以下である接着剤組成物である。
以下、本発明を詳述する。
【０００９】
本発明者らは、熱硬化性化合物と、熱硬化性化合物と反応可能な官能基を有するポリマーと、熱硬化剤とを含有する接着剤組成物であって、所定の温度における溶融粘度及びゲルタイムが所定の範囲内である接着剤組成物は、ボンディング時にバンプ間にボイドを生じにくいことを見出した。本発明者らは、該接着剤組成物を用いると、耐リフロー性及び信頼性に優れた半導体装置を製造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。
【００１０】
本発明の接着剤組成物は、熱硬化性化合物を含有する。
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、ベンゾオキサジン樹脂及びビスマレイミド樹脂からなる群から選択される少なくとも１種を含有することが好ましい。
【００１１】
上記エポキシ樹脂は特に限定されず、例えば、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ビスフェノールＡＤ型、ビスフェノールＳ型等のビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型等のノボラック型エポキシ樹脂、トリスフェノールメタントリグリシジルエーテル等の芳香族エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、エポキシ基を有するイソシアヌル酸誘導体、及び、これらの変性物、水添化物等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
また、上記エポキシ樹脂のなかでも、２５℃において固体であり、かつ、融点が５０〜１４０℃であるエポキシ樹脂が好ましく、このようなエポキシ樹脂として、例えば、アントラセン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂等の結晶性エポキシ樹脂が挙げられる。
【００１２】
また、上記エポキシ樹脂は、２官能以上のエポキシ樹脂を含有することが好ましい。
本発明の接着剤組成物が上記２官能以上のエポキシ樹脂を含有する場合、上記２官能以上のエポキシ樹脂の含有量は特に限定されないが、上記熱硬化性化合物１００重量部中の好ましい下限は６０重量部である。上記２官能以上のエポキシ樹脂の含有量が６０重量部未満であると、接着剤組成物に充分な耐熱性が発現しないことがある。
【００１３】
上記ベンゾオキサジン樹脂は特に限定されず、市販品として、例えば、ベンゾオキサジンＦ−ａ型（四国化成工業社製）、ベンゾオキサジンＰ−ｄ型（四国化成工業社製）、ＲＬＶ−１００（エア・ウォーター社製）等が挙げられる。これらのベンゾオキサジン樹脂は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００１４】
上記ビスマレイミド樹脂は特に限定されず、例えば、４，４’−ジフェニルメタンビスマレイミド、ｍ−フェニレンビスマレイミド、ビスフェノールＡジフェニルエーテルビスマレイミド、３，３’−ジメチル−５，５’−ジエチル−４，４’−ジフェニルメタンビスマレイミド、４−メチル−１，３−フェニレンビスマレイミド、１，６’−ビスマレイミド−（２，２，４−トリメチル）ヘキサン、４，４’−ジフェニルエーテルビスマレイミド、４，４’−ジフェニルスルフォンビスマレイミド等が挙げられる。これらのビスマレイミド樹脂は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００１５】
本発明の接着剤組成物は、上記熱硬化性化合物と反応可能な官能基を有するポリマー（以下、反応可能な官能基を有するポリマーともいう）を含有する。上記反応可能な官能基を有するポリマーを含有することで、接着剤組成物の硬化物は靭性をもち、優れた耐衝撃性を発現することができる。
【００１６】
上記反応可能な官能基を有する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ポリマー等が挙げられる。なかでも、エポキシ基を有するポリマーが好ましい。
上記エポキシ基を有するポリマーを含有することで、接着剤組成物の硬化物は優れた靭性を発現し、上記熱硬化性化合物に由来する優れた機械的強度、耐熱性及び耐湿性と、上記エポキシ基を有するポリマーに由来する優れた靭性とを兼備して、高い接合信頼性、接続信頼性を発現することができる。
【００１７】
上記エポキシ基を有するポリマーは、末端及び／又は側鎖（ペンダント位）にエポキシ基を有するポリマーであれば特に限定されず、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（メタ）アクリル樹脂、エポキシ基含有スチレン樹脂、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。なかでも、エポキシ基を多く含み、得られる接着剤組成物の硬化物の機械的強度、耐熱性等をより高められることから、エポキシ基含有（メタ）アクリル樹脂、エポキシ基含有スチレン樹脂が好ましい。これらのエポキシ基を有するポリマーは、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
上記反応可能な官能基を有するポリマーとして、上記エポキシ基を有するポリマー、特にエポキシ基含有（メタ）アクリル樹脂、エポキシ基含有スチレン樹脂を用いる場合、該エポキシ基を有するポリマーのエポキシ当量の好ましい下限は２００、好ましい上限は２０００である。上記エポキシ当量が２００未満であると、接着剤組成物の硬化物が堅く、脆くなることがある。上記エポキシ当量が２０００を超えると、接着剤組成物の硬化物の機械的強度、耐熱性等が不充分となることがある。上記エポキシ基を有するポリマーのエポキシ当量のより好ましい上限は１０００である。
なお、本明細書中、（メタ）アクリルとは、アクリルとメタクリルとの両方を意味する。
【００１８】
上記反応可能な官能基を有するポリマー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９０００、好ましい上限は６０万である。上記反応可能な官能基を有するポリマーの重量平均分子量が９０００未満であると、接着剤組成物の造膜性が不充分となり、例えば、接着剤組成物をフィルム状にしようとしても、フィルムとして形状を保持することができないことがある。上記反応可能な官能基を有するポリマーの重量平均分子量が６０万を超えると、接着剤組成物の最低溶融粘度が高くなりすぎることがある。上記反応可能な官能基を有するポリマーの重量平均分子量は、より好ましい上限が３０万である。
【００１９】
上記反応可能な官能基を有するポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）は特に限定されないが、好ましい下限が０℃、好ましい上限が１５０℃である。上記反応可能な官能基を有するポリマーのガラス転移温度が０℃未満であると、得られる接着剤組成物を用いて、温度サイクル等に曝された場合にも不良の発生しない半導体装置を製造することが困難となることがある。上記反応可能な官能基を有するポリマーのガラス転移温度が１５０℃を超えると、接着剤組成物の最低溶融粘度が高くなりすぎることがある。上記反応可能な官能基を有するポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）は、より好ましい下限が５０℃、より好ましい上限が１００℃である。
【００２０】
本発明の接着剤組成物における上記反応可能な官能基を有するポリマーの配合量は特に限定されないが、上記熱硬化性化合物１００重量部に対する好ましい下限が１重量部、好ましい上限が５００重量部である。上記反応可能な官能基を有するポリマーの配合量が１重量部未満であると、接着剤組成物の硬化物は、熱によるひずみが発生する際、靭性が不充分となり、接合信頼性が劣ることがある。上記反応可能な官能基を有するポリマーの配合量が５００重量部を超えると、接着剤組成物の硬化物の耐熱性が低下することがある。
【００２１】
本発明の接着剤組成物は、熱硬化剤を含有する。
上記熱硬化剤は特に限定されず、例えば、アミン化合物、変性アミン、酸無水物、フェノール性水酸基を有する化合物等が挙げられる。
上記熱硬化剤は、フラックス性を有する熱硬化剤であることが好ましく、このような熱硬化剤として、例えば、酸無水物、フェノール性水酸基を有する化合物等が挙げられる。  
【００２２】
上記酸無水物は特に限定されず、例えば、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルナジック酸無水物、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。なかでも、疎水化されていることから、メチルナジック酸無水物又はトリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸が好ましい。これらの酸無水物は、単独で用いられてもよく、２種類以上が併用されてもよい。
また、上記酸無水物として、３官能以上の酸無水物粒子を用いてもよい。上記３官能以上の酸無水物粒子は特に限定されず、例えば、無水トリメリット酸等の３官能の酸無水物からなる粒子、無水ピロメリット酸、無水ベンゾフェノンテトラカルボン酸、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物等の４官能以上の酸無水物からなる粒子等が挙げられる。
【００２３】
上記３官能以上の酸無水物粒子の平均粒子径は特に限定されないが、好ましい下限が０．１μｍ、好ましい上限が５μｍである。上記３官能以上の酸無水物粒子の平均粒子径が０．１μｍ未満であると、酸無水物粒子の凝集が生じ、接着剤組成物が増粘することがある。上記３官能以上の酸無水物粒子の平均粒子径が５μｍを超えると、接着剤組成物中で硬化時に酸無水物粒子が充分に拡散することができず、硬化不良となることがある。
【００２４】
また、上記酸無水物が、上記３官能以上の酸無水物粒子とともに２官能酸無水物を含有する場合、これらの配合比は特に限定されないが、上記３官能以上の酸無水物粒子の含有量（重量）を上記２官能酸無水物の含有量（重量）で除した値［＝（３官能以上の酸無水物粒子の含有量）／（２官能酸無水物の含有量）］の好ましい下限が０．１、好ましい上限が１０である。上記値が０．１未満であると、上記３官能以上の酸無水物粒子を添加する効果が充分に得られないことがある。上記値が１０を超えると、接着剤組成物の硬化物が脆くなり、充分な接着信頼性が得られないことがある。上記値のより好ましい下限は０．２、より好ましい上限は８である。
【００２５】
上記フェノール性水酸基を有する化合物は特に限定されず、例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、ジシクロペンタジエンフェノール、アラルキルフェノール、トリスフェノール、テトラキスフェノール、レゾール型フェノール、ビフェニルジメチレン型フェノール、フェノール樹脂−シリカハイブリッド、及び、これらの誘導体、変性体等が挙げられる。なかでも、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、ジシクロペンタジエンフェノール、ビフェニルジメチレン型フェノール、フェノール樹脂−シリカハイブリッド、及び、これらの誘導体、変性体が好ましい。
【００２６】
本発明の接着剤組成物における上記熱硬化剤の配合量は特に限定されない。例えば、本発明の接着剤組成物が、上記熱硬化性化合物としてエポキシ樹脂を含有し、上記熱硬化剤としてアミン化合物、変性アミン等のアミン系硬化剤、酸無水物又はフェノール性水酸基を有する化合物を含有する場合、上記熱硬化剤の反応性基のモル数は、上記エポキシ樹脂のエポキシ基のモル数に対して０．７〜１．３倍であることが好ましい。
【００２７】
本発明の接着剤組成物は、融点が１２０〜２６０℃の熱硬化促進剤を含有してもよい。
上記熱硬化促進剤の融点が１２０℃未満であると、接着剤組成物に溶剤を添加し、半導体ウエハに接着剤組成物を塗布後、溶剤を乾燥する工程で、例えば８０℃で３０分間加熱した後のゲル分率が高くなって、ボンディング時にボイドを生じやすくなり、また、１４０℃におけるゲルタイムが短縮し、充分な量のフィレットを形成することが困難となる。上記熱硬化促進剤の融点が２６０℃を超えると、熱硬化促進剤が硬化時の熱で完全に溶けず、半導体装置の信頼性が低下することがある。
【００２８】
上記熱硬化促進剤は、融点が１２０〜２６０℃であれば特に限定されないが、市販品として、例えば、２ＭＺ、２ＭＺ−Ｐ、２ＰＺ、２ＰＺ−ＰＷ、２Ｐ４ＭＺ、Ｃ１１Ｚ−ＣＮＳ、２ＰＺ−ＣＮＳ、２ＰＺＣＮＳ−ＰＷ、２ＭＺ−Ａ、２ＭＺＡ−ＰＷ、Ｃ１１Ｚ−Ａ、２Ｅ４ＭＺ−Ａ、２ＭＡ−ＯＫ、２ＭＡＯＫ−ＰＷ、２ＰＺ−ＯＫ、２ＭＺ−ＯＫ、２ＰＨＺ、２ＰＨＺ−ＰＷ、２Ｐ４ＭＨＺ、２Ｐ４ＭＨＺ−ＰＷ、２Ｅ４ＭＺ・ＢＩＳ、ＶＴ、ＶＴ−ＯＫ、ＭＡＶＴ、ＭＡＶＴ−ＯＫ（以上、四国化成工業社製）等が挙げられる。これらの熱硬化促進剤のなかでも、１３０℃までは安定で、１３５〜２００℃で活性化する熱硬化促進剤が特に好ましく、このような熱硬化促進剤として、上述したもののなかでは、２ＭＡ−ＯＫ、２ＭＡＯＫ−ＰＷ等が挙げられる。
【００２９】
また、本発明の接着剤組成物が、上記熱硬化性化合物としてエポキシ樹脂を含有する場合には、上記熱硬化促進剤として、例えば、イミダゾール化合物、イミダゾールの包摂化合物、イミダゾールのマイクロカプセル、第三級アミン化合物、ジシアンジアミド、トリフェニルフォスフィン等のリン化合物等を用いることができる。
また、本発明の接着剤組成物が、上記熱硬化性化合物としてベンゾオキサジン樹脂を含有する場合には、上記熱硬化促進剤として、例えば、イミダゾール化合物を用いることができ、上記エポキシ樹脂、上記フェノール性水酸基を有する化合物等を併用してもよい。
更に、本発明の接着剤組成物が、上記熱硬化性化合物としてビスマレイミド樹脂を含有する場合には、上記熱硬化促進剤として、例えば、Ｃ−Ｃ二重結合を有する化合物、グリシジルエーテル化合物、イミダゾール化合物等を用いることができる。
【００３０】
本発明の接着剤組成物における上記熱硬化促進剤の配合量は特に限定されないが、上記熱硬化性化合物１００重量部に対する好ましい下限が０．１重量部、好ましい上限が２０重量部である。上記熱硬化促進剤の配合量が０．１重量部未満であると、接着剤組成物が充分に硬化しないことがある。上記熱硬化促進剤の配合量が２０重量部を超えると、接着剤組成物の接続信頼性が低下することがある。本発明の接着剤組成物における上記熱硬化促進剤の配合量は、上記熱硬化性化合物１００重量部に対するより好ましい上限が１５重量部である。
【００３１】
本発明の接着剤組成物は、必要に応じて、溶剤を含有してもよい。
上記溶剤を含有することで、接着剤組成物の作製を容易にすることができ、また、得られる接着剤組成物を半導体ウエハ又はチップに塗布し、接着剤層を形成することを容易にすることができる。更に、これらの目的を達成した後、乾燥することで、上記溶剤を除去することができる。なお、上記溶剤を乾燥する方法は特に限定されないが、例えば、熱風オーブン、赤外線による加熱オーブン、真空乾燥オーブン等を用いる方法が好ましい。
【００３２】
上記溶剤は特に限定されないが、上記熱硬化性化合物と、上記熱硬化性化合物と反応可能な官能基を有するポリマーと、上記熱硬化剤とを溶解するが、上記熱硬化促進剤を溶解しない溶剤が好ましく、例えば、アルコール系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、エーテル系溶剤、アセテート系溶剤、ＮＭＰ、ＤＭＣ、ＤＭＦ、リモネン等が挙げられる。
【００３３】
上記溶剤は、除去後の残存量が１％以下であることが好ましい。
上記溶剤の沸点は特に限定されないが、上記熱硬化性化合物の反応率が２０％以下である温度で乾燥できることが好ましい。
また、上記溶剤は、接着剤組成物をスピンコートによって塗布する場合には、沸点が１１０℃以上であることが好ましい。
更に、上記溶剤は、接着剤組成物をスクリーン印刷、スリットコート又はスプレーコートによって塗布する場合には、沸点が１４０℃〜２２０℃であることが好ましい。上記溶剤の沸点が１４０℃未満であると、半導体ウエハ等に塗布される際に接着剤組成物が乾燥してしまい、作業性が低下することがある。上記溶剤の沸点が２２０℃を超えると、溶剤の乾燥に高温での加熱が必要となり、硬化反応が進行してしまい、半導体ウエハ等を良好にボンディングすることが困難となることがある。
【００３４】
本発明の接着剤組成物における上記溶剤の配合量は特に限定されないが、上記熱硬化性化合物と、上記熱硬化性化合物と反応可能な官能基を有するポリマーと、上記熱硬化剤との合計１００重量部に対する好ましい下限が２０重量部、好ましい上限が１０００重量部である。
【００３５】
本発明の接着剤組成物は、必要に応じて、無機フィラーを含有してもよい。
上記無機フィラーは特に限定されないが、例えば、金属、金属酸化物、シリカ、アルミナ、窒化アルミ、ガラス、窒化ボロン、窒化ケイ素、シリコン等が挙げられる。
【００３６】
上記無機フィラーの形状は特に限定されないが、球形であることが好ましい。
上記無機フィラーの平均粒子径は特に限定されないが、好ましい上限が３μｍである。上記無機フィラーの平均粒子径が３μｍを超えると、接着剤組成物を用いてバンプを接合する際、無機フィラーをかみ込み、得られる半導体装置の信頼性が低下することがある。上記無機フィラーの平均粒子径は、より好ましい上限が１μｍ、更に好ましい上限が０．５μｍである。また、接着剤組成物の溶融粘度の増加を抑えるために、平均粒子径の異なる２種以上の無機フィラーが併用されてもよい。
【００３７】
上記無機フィラーの屈折率は特に限定されないが、透明性に優れた接着剤組成物を得るためには、上記熱硬化性化合物、上記熱硬化性化合物と反応可能な官能基を有するポリマー及び上記熱硬化剤の屈折率との差異が±０．５以内であることが好ましい。
【００３８】
本発明の接着剤組成物における上記無機フィラーの配合量は特に限定されないが、本発明の接着剤組成物中の好ましい下限が３０重量部、好ましい上限が８０重量部である。上記無機フィラーの配合量が３０重量部未満であると、接着剤組成物の硬化後の線膨張係数が大きくなり、温度サイクル等に曝された場合にも不良の発生しない半導体装置を製造することが困難となることがある。上記無機フィラーの配合量が８０重量部を超えると、接着剤組成物の半導体ウエハ等への塗布が困難となることがある。
【００３９】
また、本発明の接着剤組成物は、実質的に無機フィラーを含有していなくてもよい。
本明細書中、実質的に無機フィラーを含有しないとは、本発明の接着剤組成物における上記無機フィラーの配合量が１重量％以下であることを意味する。上記無機フィラーの配合量が１重量％を超えると、例えば、バンプを有する半導体ウエハのバンプを有する面に接着剤組成物を塗布して、接着剤層を形成し、その後、バンプの表面が接着剤層から露出するように表面平坦化する際、バイトの摩耗等の不具合が生じることがある。
【００４０】
本発明の接着剤組成物は、必要に応じて、ポリイミド等のフィラーを含有してもよい。
本発明の接着剤組成物は、更に、必要に応じて、消泡剤、イオントラッパー、フラックス、着色剤、カップリング剤、反応性希釈剤、ゴム成分、ゴム粒子、レベリング剤、難燃剤等を含有してもよい。
【００４１】
本発明の接着剤組成物は、ボンディング温度での溶融粘度が１０Ｐａ・ｓ以上１５０００Ｐａ・ｓ以下である。上記ボンディング温度での溶融粘度を上記範囲内とすることで、接着剤組成物は、ボンディング時にバンプ間のボイドを充分に排出でき、このような接着剤組成物を用いて製造される半導体装置は、信頼性に優れる。
上記ボンディング温度での溶融粘度が１０Ｐａ・ｓ未満であると、接着剤組成物を塗布した半導体ウエハ又はチップを、凹凸のある他の半導体ウエハ又はチップにボンディングする際、凹凸のある他の半導体ウエハ又はチップ側にボイドを生じやすく、このような接着剤組成物を用いて製造される半導体装置は、信頼性に劣る。上記ボンディング温度での溶融粘度が１５０００Ｐａ・ｓを超えると、接着剤組成物を塗布した半導体ウエハ又はチップをボンディングする際、必要な加重が大きくなりすぎ、バンプの位置ズレ又は半導体チップの傾きが生じやすく、このような接着剤組成物を用いて製造される半導体装置は、信頼性に劣る。
【００４２】
本発明の接着剤組成物は、ボンディング温度でのゲルタイムが１０秒以上である。上記ボンディング温度でのゲルタイムを上記範囲内とすることで、ボンディング時にバンプ間のボイドを充分に排出でき、このような接着剤組成物を用いて製造される半導体装置は、信頼性に優れる。
上記ボンディング温度でのゲルタイムが１０秒未満であると、ボイドを排出する前に接着剤組成物が硬化してしまい、ボイドが残ってしまう。
【００４３】
なお、本明細書中、ボンディングとは、接着剤組成物を塗布した半導体ウエハ又はチップを、該接着剤組成物を介して、他の半導体ウエハ若しくはチップ、又は、基板に接合する工程と、その後バンプの接続を行うために、加重をかけ、加熱する工程とを意味する。
また、本明細書中、ボンディング温度とは、接着剤組成物を塗布した半導体ウエハ又はチップを、該接着剤組成物を介して、他の半導体ウエハ若しくはチップ、又は、基板に接合する工程での温度であって、接着剤組成物を流動させ、ボイドのない接合体を製造するための温度である。このようなボンディング温度は、例えば、１４０〜１８０℃であることが好ましい。上記ボンディング温度が１４０℃未満であると、半導体ウエハ等を充分固定できず、位置ズレが発生することがある。上記ボンディング温度が１８０℃を超えると、次のバンプの接合で、接着剤組成物がバンプ間にかみ込み、導通不良が発生することがある。
【００４４】
また、本明細書中、ボンディング温度での溶融粘度とは、溶融粘度計を用いて、昇温速度５℃／分で３５℃から２００℃まで昇温しながら、周波数１ｒａｄ秒でコーンプレート剪断時において測定したボンディング温度での溶融粘度を意味する。
更に、本明細書中、ゲルタイムとは、ＪＩＳ  Ｃ２１６１  Ｂに準拠して測定したゲルタイムを意味する。
【００４５】
本発明の接着剤組成物は、２４０℃でのゲルタイムが１秒以上１０秒以下である。上記２４０℃でのゲルタイムを上記範囲内とすることで、接着剤組成物を用いて製造される半導体装置は、耐リフロー性及び信頼性に優れる。
上記２４０℃でのゲルタイムが１秒未満であると、接着剤組成物がバンプ間にかみ込みやすくなる。上記２４０℃でのゲルタイムが１０秒を超えると、バンプを接合した後の冷却時にボイドが生じやすくなる。
なお、本明細書中、２４０℃との温度条件は、本発明の接着剤組成物を用いて半導体装置を製造する場合に、バンプを介して接合を行う際に通常用いられる条件である。
【００４６】
本発明の接着剤組成物を製造する方法は特に限定されず、例えば、上記熱硬化性化合物、上記反応可能な官能基を有するポリマー、上記熱硬化剤等の各材料を所定量配合して混合することにより接着剤組成物を得る方法等が挙げられる。
上記混合する方法は特に限定されず、例えば、遊星式攪拌機、ホモディスパー、万能ミキサー、バンバリーミキサー、ニーダー、３本ロール等を用いて混合する方法等が挙げられる。
【００４７】
本発明の接着剤組成物の用途は特に限定されないが、例えば、半導体装置を製造するために用いられる。
なかでも、バンプと、バンプを有する面にバンプの表面が露出するように形成された樹脂層とを有する半導体ウエハ又はチップと、バンプを有する別の半導体ウエハ若しくはチップ、又は、基板とを、本発明の接着剤組成物を用いてボンディングすることで、ボイドの発生を抑制しながら、耐リフロー性及び信頼性に優れた半導体装置を製造することができる。
なお、上記バンプと、バンプを有する面にバンプの表面が露出するように形成された樹脂層とを有する半導体ウエハ又はチップを得るためには、例えば、半導体ウエハ又はチップのバンプと、バンプを有する面にバンプが埋もれるように形成された樹脂層とを、例えば、バイトを用いた切削加工により、バンプの表面が樹脂層から露出するように表面平坦化する方法等が用いられる。このような表面平坦化した面に更に本発明の接着剤組成物を用いて樹脂層を形成することで、充分なフィレットを形成することができる。
【００４８】
バンプを有する第１の半導体ウエハの前記バンプを有する面に、実質的に無機フィラーを含有しない本発明の接着剤組成物を用いて、バンプ平均高さに対して５〜５０μｍ高い厚みとなるように樹脂層１を形成する工程、バイトを用いて、切削後のバンプ平均高さが切削前の９７〜５０％となるように、前記樹脂層１及び前記バンプを切削する工程、前記第１の半導体ウエハの切削された面に、実質的に無機フィラーを含有しない本発明の接着剤組成物、又は、３０〜８０重量％の無機フィラーを含有する本発明の接着剤組成物を用いて、厚み５〜５０μｍの樹脂層２を形成する工程、必要に応じ、前記第１の半導体ウエハを個片化し半導体チップとする工程、及び、前記第１の半導体ウエハ又は前記個片化された半導体チップを、第２の半導体ウエハ若しくはチップ、又は、基板にバンプを介して接続する工程を有する半導体装置の製造方法もまた、本発明の１つである。
このような半導体装置の製造方法を、第１の本発明の半導体装置の製造方法という。
【００４９】
バンプを有する第１の半導体ウエハの前記バンプを有する面に、実質的に無機フィラーを含有しない本発明の接着剤組成物、又は、３０〜８０重量％の無機フィラーを含有する本発明の接着剤組成物を用いて、バンプ平均高さに対して５〜５０μｍ高い厚みとなるように樹脂層１を形成する工程、前記樹脂層１を硬化させる工程、グラインドにより、切削後のバンプ平均高さが切削前の９７〜５０％となるように、前記樹脂層１及び前記バンプを切削する工程、前記第１の半導体ウエハの切削された面に、実質的に無機フィラーを含有しない本発明の接着剤組成物、又は、３０〜８０重量％の無機フィラーを含有する本発明の接着剤組成物を用いて、厚み５〜５０μｍの樹脂層２を形成する工程、必要に応じ、前記第１の半導体ウエハを個片化し半導体チップとする工程、及び、前記第１の半導体ウエハ又は前記個片化された半導体チップを、第２の半導体ウエハ若しくはチップ、又は、基板にバンプを介して接続する工程を有する半導体装置の製造方法もまた、本発明の１つである。
このような半導体装置の製造方法を、第２の本発明の半導体装置の製造方法という。
【００５０】
以下、本発明の半導体装置の製造方法について説明する。
まず、第１の本発明の半導体装置の製造方法について説明する。
第１の本発明の半導体装置の製造方法では、まず、バンプを有する第１の半導体ウエハの前記バンプを有する面に、実質的に無機フィラーを含有しない本発明の接着剤組成物を用いて、バンプ平均高さに対して５〜５０μｍ高い厚みとなるように樹脂層１を形成する工程を行う。
上記樹脂層１の厚みがバンプ平均高さに対して５μｍ未満であると、後の工程にて、バイトを用いて、上記第１の半導体ウエハ全面の上記樹脂層１及び上記バンプを切削することは難しい。上記樹脂層１の厚みがバンプ平均高さに対して５０μｍを超えると、後の工程にて、バイトを用いて、上記第１の半導体ウエハ全面の上記樹脂層１及び上記バンプを切削するのに時間がかかり、生産性に劣る。
【００５１】
上記樹脂層１を形成する工程において、上記樹脂層１には、実質的に無機フィラーを含有しない本発明の接着剤組成物を用いる。上記樹脂層１に無機フィラーを含有する接着剤組成物を用いると、後の工程におけるバイトを用いた切削時にバイトの摩耗が顕著となり、半導体装置の生産性が低下する。
【００５２】
上記樹脂層１を形成する方法は特に限定されず、例えば、接着剤組成物を、スピンコート、スプレーコート、スクリーン印刷、スリットコート等の塗布方式で供給した後、必要に応じて溶剤を乾燥する方法、エアディスペンス、ジェットディスペンス等のディスペンス方式で必要とされる箇所に塗布する方法等が挙げられる。
また、上記樹脂層１を形成する方法として、接着剤組成物を離型フィルム上に塗布してシート状にした後、必要に応じて乾燥及びポリマーへの重合を行い、次いで、上記第１の半導体ウエハの上記バンプを有する面に貼り合わせ、上記離型フィルムを剥離する方法等も挙げられる。このような方法において、上記離型フィルムは、ＢＧテープであってもよく、ＤＣテープであってもよい。
なお、上記樹脂層１を形成した後、上記樹脂層１は、室温で流動性を示さないことが好ましい。
【００５３】
また、上記樹脂層１を形成する工程において、上記反応可能な官能基を有するポリマーについては、実質的に無機フィラーを含有しない本発明の接着剤組成物に予め混合し、上記第１の半導体ウエハに塗布してもよいし、実質的に無機フィラーを含有しない本発明の接着剤組成物をシート状にした後に、ＵＶ又は熱等で一部又は全ての上記反応可能な官能基を有するポリマーを重合して、上記第１の半導体ウエハに貼り合わせてもよいし、実質的に無機フィラーを含有しない本発明の接着剤組成物を上記第１の半導体ウエハに塗布した後に、ＵＶ又は熱等で重合してもよい。
【００５４】
第１の本発明の半導体装置の製造方法では、次いで、バイトを用いて、切削後のバンプ平均高さが切削前の９７〜５０％となるように、前記樹脂層１及び前記バンプを切削する工程を行う。
上記切削後のバンプ平均高さが切削前の９７％を超えると、上記バンプの高さにはバラツキがあることから、上記第１の半導体ウエハ全面の上記バンプを切削することは難しい。上記切削後のバンプ平均高さが切削前の５０％未満であると、上記バンプを切削するのに時間がかかり、生産性に劣る。
【００５５】
第１の本発明の半導体装置の製造方法では、次いで、前記第１の半導体ウエハの切削された面に、実質的に無機フィラーを含有しない本発明の接着剤組成物、又は、３０〜８０重量％の無機フィラーを含有する本発明の接着剤組成物を用いて、厚み５〜５０μｍの樹脂層２を形成する工程を行う。
上記樹脂層２の厚みが５μｍ未満であると、後の工程にて、上記第１の半導体ウエハ又は個片化された半導体チップを、第２の半導体ウエハ若しくはチップ、又は、基板にバンプを介して接続する際に、ボイドの発生を充分に抑制することができない。上記樹脂層２の厚みが５０μｍを超えると、後の工程にて、上記第１の半導体ウエハ又は個片化された半導体チップを、第２の半導体ウエハ若しくはチップ、又は、基板にバンプを介して接続する際に、バンプ間に上記樹脂層２等がかみ込んだり、接続のために必要な加重が大きくなりすぎたりする。
【００５６】
上記樹脂層２は、可視光透過率が５０％以上であることが好ましい。上記樹脂層２の可視光透過率が５０％未満であると、後の工程にて、上記第１の半導体ウエハ又は個片化された半導体チップを、第２の半導体ウエハ若しくはチップ、又は、基板にバンプを介して接続する際に、位置合わせが困難となり、アライメント性が低下することがある。
また、上記樹脂層２は、ヘイズ値が６０％以下であることが好ましい。
【００５７】
第１の本発明の半導体装置の製造方法では、次いで、必要に応じ、前記第１の半導体ウエハを個片化し半導体チップとする工程を行う。
【００５８】
第１の本発明の半導体装置の製造方法では、次いで、前記第１の半導体ウエハ又は前記個片化された半導体チップを、第２の半導体ウエハ若しくはチップ、又は、基板にバンプを介して接続する工程を行う。
上記接続する工程では、例えば、半導体ウエハ同士を接続してもよく、半導体チップ同士を接続してもよく、半導体ウエハと半導体チップとを接続してもよく、半導体チップと基板とを接続してもよい。
【００５９】
第１の本発明の半導体装置の製造方法では、上記樹脂層１のボンディング温度での溶融粘度が、上記樹脂層２のボンディング温度での溶融粘度の１〜１０００倍であることが好ましい。
上記樹脂層１のボンディング温度での溶融粘度が、上記樹脂層２のボンディング温度での溶融粘度の１倍未満であると、ボンディング時に上記樹脂層１が流動しすぎ、バンプ間のボイドの発生を充分に抑制することができないことがある。上記樹脂層１のボンディング温度での溶融粘度が、上記樹脂層２のボンディング温度での溶融粘度の１０００倍を超えると、上記樹脂層１は、バンプを接合する際のバンプの変形に充分に追従することができないことがある。
第１の本発明の半導体装置の製造方法では、上記樹脂層１のボンディング温度での溶融粘度が、上記樹脂層２のボンディング温度での溶融粘度の５倍以上であることがより好ましく、１００倍以下であることがより好ましく、５０倍以下であることが更に好ましい。
なお、例えば、上記反応可能な官能基を有するポリマーの重量平均分子量、本発明の接着剤組成物における配合量等を調整することで、上記樹脂層１のボンディング温度での溶融粘度を上記範囲とすることができる。
【００６０】
次に、第２の本発明の半導体装置の製造方法について説明する。
第２の本発明の半導体装置の製造方法では、まず、バンプを有する第１の半導体ウエハの前記バンプを有する面に、実質的に無機フィラーを含有しない本発明の接着剤組成物、又は、３０〜８０重量％の無機フィラーを含有する本発明の接着剤組成物を用いて、バンプ平均高さに対して５〜５０μｍ高い厚みとなるように樹脂層１を形成する工程を行う。
上記樹脂層１の厚みがバンプ平均高さに対して５μｍ未満であると、後の工程にて、グラインドにより、上記第１の半導体ウエハ全面の上記樹脂層１及び上記バンプを切削することは難しい。上記樹脂層１の厚みがバンプ平均高さに対して５０μｍを超えると、後の工程にて、グラインドにより、上記第１の半導体ウエハ全面の上記樹脂層１及び上記バンプを切削するのに時間がかかり、生産性に劣る。
【００６１】
上記樹脂層１を形成する工程において、上記樹脂層１には、実質的に無機フィラーを含有しない本発明の接着剤組成物を用いてもよく、３０〜８０重量％の無機フィラーを含有する本発明の接着剤組成物を用いてもよいが、３０〜８０重量％の無機フィラーを含有する本発明の接着剤組成物を用いることが好ましい。３０〜８０重量％の無機フィラーを含有する本発明の接着剤組成物を用いることで、後の工程にて、グラインドにより、上記第１の半導体ウエハ全面の上記樹脂層１及び上記バンプを切削する際に、使用する砥石の発刃を促進することもできる。
【００６２】
上記樹脂層１を形成する方法は特に限定されず、第１の本発明の半導体装置の製造方法における方法と同様の方法が挙げられる。
【００６３】
第２の本発明の半導体装置の製造方法では、次いで、前記樹脂層１を硬化させる工程を行う。
上記樹脂層１を硬化させることにより、上記樹脂層１が充分な硬度を有し、後の工程にて、一般的なグラインドにより、上記樹脂層１及び上記バンプを切削し、上記第１の半導体ウエハの表面を平坦化することができる。
【００６４】
第２の本発明の半導体装置の製造方法では、次いで、グラインドにより、切削後のバンプ平均高さが切削前の９７〜５０％となるように、前記樹脂層１及び前記バンプを切削する工程を行う。
上記切削後のバンプ平均高さが切削前の９７％を超えると、上記バンプの高さにはバラツキがあることから、上記第１の半導体ウエハ全面の上記バンプを切削することは難しい。上記切削後のバンプ平均高さが切削前の５０％未満であると、上記バンプを切削するのに時間がかかり、生産性に劣る。
【００６５】
第２の本発明の半導体装置の製造方法では、次いで、研削した上記バンプ上にハンダバンプを形成する工程を行ってもよい。これにより、上記バンプの高さのバラツキを低減するとともに、ボイドの発生を抑制することができる。
上記ハンダバンプを形成する方法は特に限定されず、例えば、レジストを用いてメッキ等により形成する方法、スクリーン印刷、無電解メッキ、ボール搭載方式等が挙げられる。
【００６６】
第２の本発明の半導体装置の製造方法では、次いで、前記第１の半導体ウエハの切削された面に、実質的に無機フィラーを含有しない本発明の接着剤組成物、又は、３０〜８０重量％の無機フィラーを含有する本発明の接着剤組成物を用いて、厚み５〜５０μｍの樹脂層２を形成する工程を行う。
上記樹脂層２の厚みが５μｍ未満であると、後の工程にて、上記第１の半導体ウエハ又は個片化された半導体チップを、第２の半導体ウエハ若しくはチップ、又は、基板にバンプを介して接続する際に、ボイドの発生を充分に抑制することができない。上記樹脂層２の厚みが５０μｍを超えると、後の工程にて、上記第１の半導体ウエハ又は個片化された半導体チップを、第２の半導体ウエハ若しくはチップ、又は、基板にバンプを介して接続する際に、バンプ間に上記樹脂層２等がかみ込んだり、接続のために必要な加重が大きくなりすぎたりする。
【００６７】
上記樹脂層２の可視光透過率及びヘイズ値は特に限定されないが、第１の本発明の半導体装置の製造方法における上記樹脂層２の可視光透過率及びヘイズ値と同様であることが好ましい。
【００６８】
第２の本発明の半導体装置の製造方法では、次いで、必要に応じ、前記第１の半導体ウエハを個片化し半導体チップとする工程を行う。
【００６９】
第２の本発明の半導体装置の製造方法では、次いで、前記第１の半導体ウエハ又は前記個片化された半導体チップを、第２の半導体ウエハ若しくはチップ、又は、基板にバンプを介して接続する工程を行う。
上記接続する工程では、例えば、半導体ウエハ同士を接続してもよく、半導体チップ同士を接続してもよく、半導体ウエハと半導体チップとを接続してもよく、半導体チップと基板とを接続してもよい。
【００７０】
このような本発明の半導体装置の製造方法において、上記第１の半導体ウエハ又は上記個片化された半導体チップは、表面に複数のバンプを有する。また、上記第２の半導体ウエハ若しくはチップ、又は、基板は、表面に複数のバンプを有するか、上記第１の半導体ウエハ又は上記個片化された半導体チップに応じた電極を有する。
【００７１】
このような本発明の半導体装置の製造方法を用いることで、耐リフロー性及び信頼性に優れた半導体装置を製造することができる。
なかでも、得られる半導体装置は、上記樹脂層１及び上記樹脂層２の硬化物が所定範囲の弾性率を有することで、温度サイクル等に曝された場合にも、応力が分散することにより優れた信頼性を維持することができる。
【００７２】
本発明の半導体装置の製造方法を用いて製造される半導体装置であって、前記樹脂層１の硬化物は、２５℃における弾性率が３〜９ＧＰａであり、上記樹脂層２の硬化物は、２５℃における弾性率が２〜５ＧＰａである半導体装置もまた、本発明の１つである。
【００７３】
上記樹脂層１の硬化物の２５℃における弾性率が３ＧＰａ未満であると、上記樹脂層１の硬化物は、温度サイクル等に曝された場合、上記樹脂層１の硬化物の変形が大きくなり、バンプ周りを保護する機能を果たせないことがある。上記樹脂層１の硬化物の２５℃における弾性率が９ＧＰａを超えると、温度サイクル等に曝された場合、例えば、半導体チップ周辺において剥離が発生する等の不具合が生じ、半導体装置の信頼性が低下することがある。
また、上記樹脂層２の硬化物の２５℃における弾性率が２ＧＰａ未満であると、上記樹脂層２の硬化物は、温度サイクル等に曝された場合、上記樹脂層２の硬化物の変形が大きくなり、バンプ周りを保護する機能を果たせないことがある。上記樹脂層２の硬化物の２５℃における弾性率が５ＧＰａを超えると、温度サイクル等に曝された場合、半導体装置の信頼性が低下することがある。
【００７４】
なお、本明細書中、上記樹脂層１及び上記樹脂層２の硬化物の２５℃における弾性率は、上記樹脂層１及び上記樹脂層２の硬化物について、粘弾性測定機（型式「ＤＶＡ−２００」、アイティー計測制御社製）を用いて、昇温速度５℃／分、引っ張り、つかみ幅２４ｍｍ、１０Ｈｚで−５０℃から３００℃まで昇温し、２５℃にて測定して得られる値である。
【発明の効果】
【００７５】
本発明によれば、ボンディング時にバンプ間にボイドを生じにくく、耐リフロー性及び信頼性に優れた半導体装置を製造するために用いることのできる接着剤組成物を提供することができる。また、本発明によれば、該接着剤組成物を用いた半導体装置の製造方法、及び、該半導体装置の製造方法を用いて製造される半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００７６】
以下に実施例を掲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。
【００７７】
（実施例１〜９、比較例１〜３）
（１）接着剤組成物の調製
表１の組成に従って、ホモディスパーを用いて下記に示す各材料を攪拌混合し、接着剤組成物を調製した。
【００７８】
（熱硬化性化合物）
（エポキシ樹脂）
ＨＰ−７２００ＨＨ（ＤＩＣ社製、エポキシ当量２７５〜２８０ｇ／ｅｑ、軟化点８７〜９２℃）
ＮＣ−３０００−Ｈ（日本化薬社製、エポキシ当量２８８ｇ／ｅｑ、軟化点９１℃）
ＥＰＲ−４０３０（ＡＤＥＫＡ社製、エポキシ当量３８０ｇ／ｅｑ、６０Ｐａ・ｓ（２５℃））
ＹＸ−８８００（ジャパンエポキシレジン社製、２０５ｇ／ｅｑ）
ＹＸ−４０００ＨＫ（ジャパンエポキシレジン社製、１８７〜１９７ｇ／ｅｑ）
８０７（ビスＦ型エポキシ）（ジャパンエポキシレジン社製、１６０〜１７５ｇ／ｅｑ）
ＤＡＭＧＩＣ（四国化成工業社製）
【００７９】
（ベンゾオキサジン樹脂）
ＲＬＶ−１００（エア・ウォーター・ケミカル社製）
ベンゾオキサジンＦ−ａ型（四国化成工業社製、軟化点３０℃）
（ビスマレイミド樹脂）
ＢＭＩ−２３００（大和化成工業社製、融点７０〜１４５℃）
【００８０】
（反応可能な官能基を有するポリマー）
ＣＰ−３０（日油社製、重量平均分子量９０００、エポキシ当量５３０ｇ／ｅｑ）
Ｇ−０２５０Ｍ（日油社製、重量平均分子量２００００〜２５０００、エポキシ当量３１０ｇ／ｅｑ）
Ｇ−２０５０Ｍ（日油社製、重量平均分子量２０万〜２５万、エポキシ当量３４０ｇ／ｅｑ）
ポリマーＡ（イソボロニルアクリレート１３重量部、２−エチルヘキシルアクリレート７３重量部、グリシジルメタクリレート１４重量部及び光重合開始剤（イルガキュア６５１）０．２重量部を酢酸エチルに溶解させ、紫外線を照射して重合を行って得られた重量平均分子量６０万のアクリル共重合体）
【００８１】
（熱硬化剤）
（酸無水物）
ＹＨ−３０７（ジャパンエポキシレジン社製、中和当量１１３〜１２１ｇ／ｅｑ）
（フェノール性水酸基を有する化合物）
ＧＰＨ−１０３（日本化薬社製、ＯＨ当量２３１ｇ／ｅｑ、軟化点１０２℃）
ＶＨ−４１５０（ＤＩＣ社製、ＢＰＡノボラック型樹脂、ＯＨ当量１１８ｇ／ｅｑ、軟化点８５〜８９℃）
【００８２】
（熱硬化促進剤）
２ＭＡＯＫ−ＰＷ（四国化成工業社製、融点２６０℃）
２ＭＺＡ−ＰＷ（四国化成工業社製、融点２４８〜２５８℃）  
【００８３】
（シランカップリング剤）
ＫＢＭ−５７３（信越化学工業社製）
（無機フィラー）
ＭＴ−１０（トクヤマ社製、１次平均粒子径１５ｎｍ）
ＳＥ−２０５０−ＳＰＪ（アドマテックス社製）
（溶剤）
ＭＥＫ（メチルエチルケトン）
【００８４】
得られた接着剤組成物について、ボンディング温度（１４０℃及び１８０℃）での溶融粘度（Ｐａ・ｓ）及びゲルタイム（秒）を測定した。また、２４０℃でのゲルタイム（秒）を測定した。なお、ゲルタイムは、ＪＩＳ  Ｃ２１６１  Ｂに準拠して測定した。結果を表１に示す。
【００８５】
（２）半導体装置の作製（工法１）（実施例１、２、４、８、９、比較例１、２、３）
（２−１）樹脂層１の形成、及び、表面平坦化
表１の組成に従って、ホモディスパーを用いて上記に示す各材料を攪拌混合し、接着剤組成物を調製した。
ＷＡＬＴＳ−ＴＥＧ  ＭＢ５０−０１０１ＪＹ＿ＰＡＤ１５μｍ（直径２００ｍｍ、厚さ７２５μｍ、ＰＩ：４μｍ厚、Ｃｕピラー３０μｍｔ＋半田１５μｍｔ、ウォルツ社製）のバンプを有する面に、得られた接着剤組成物を、乾燥被膜の厚さが５５μｍとなり、かつ、バンプが埋もれるように、スピンコートにより塗布した。その後、８０℃２０分間加熱して、溶剤を揮発させ、バンプと、バンプが埋もれるように形成された樹脂層１とを有するシリコンウエハを得た。
得られたバンプと樹脂層１とを有するシリコンウエハを、切削加工装置（ＤＦＳ８９１０、ＤＩＳＣＯ社製）を用いて、２５℃にて、半田部分の平均高さが４０μｍとなるように切削し表面平坦化した。
【００８６】
（２−２）樹脂層２の形成
得られたバンプと樹脂層１とを有するシリコンウエハのバンプと樹脂層１とを有する面に、上記で得られた接着剤組成物を、乾燥被膜の厚さが約１０μｍとなるようにスピンコートにより塗布し、バンプと樹脂層１と樹脂層２とを有するシリコンウエハを得た。
【００８７】
（２−３）ダイシング
得られたバンプと樹脂層１と樹脂層２とを有するシリコンウエハの裏面をダイシングテープで補強した後、ダイシング装置（ＤＦＤ６３６２、ＤＩＳＣＯ社製）に取りつけ、２５℃にて、ステップカット（ファーストカット深さ＝シリコンウエハ表面から８０μｍ、セカンドカット深さ＝ウエハフルカット）にて、シリコンウエハを７．３ｍｍ×７．３ｍｍの半導体チップの大きさに個片化し、半導体チップを得た。
【００８８】
（３）半導体装置の作製（工法２）（実施例３、５、６、７）
（３−１）樹脂層１の形成、及び、表面平坦化
表１の組成に従って、ホモディスパーを用いて上記に示す各材料を攪拌混合し、接着剤組成物を調製した。
ＷＡＬＴＳ−ＴＥＧ  ＭＢ５０−０１０１ＪＹ＿ＰＡＤ１５μｍ（直径２００ｍｍ、厚さ７２５μｍ、ＰＩ：４μｍ厚、Ｃｕピラー３０μｍｔ＋半田１５μｍｔ、ウォルツ社製）のバンプを有する面に、得られた接着剤組成物を、乾燥被膜の厚さが５５μｍとなり、かつ、バンプが埋もれるように、スピンコートにより塗布した。その後、８０℃２０分間加熱して、溶剤を揮発させ、バンプと、バンプが埋もれるように形成された樹脂層１とを有するシリコンウエハを得た。
次いで、樹脂層１を１７０℃３０分で硬化した。得られたバンプと樹脂層１とを有するシリコンウエハを、研削加工装置（ＤＦＧ８５６０、ＤＩＳＣＯ社製）を用いて、２５℃にて、半田部分の平均高さが４０μｍとなるように切削し表面平坦化した。更に、（２−２）及び（２−３）と同様にして、樹脂層２の形成及びダイシングを行った。
【００８９】
（実施例１０〜１４）
樹脂層１及び２が、それぞれ、表２に記載の実施例で作製した樹脂層となるようにして、表２に記載のように上記工法１又は２を用いて、半導体チップを得た。
【００９０】
＜評価＞
実施例及び比較例で得られた個片化した半導体チップを、半導体チップを介して電気的に接続されたときに半導体チップ内のメタル配線とデイジーチェーンとなるように銅が配線された２０ｍｍ×２０ｍｍ×０．７５ｍｍ厚の基板（ガラス／エポキシ系ＦＲ−４）に、ボンディング装置（ＦＣ３０００、東レエンジニアリング社製）を用いて、バンプにかかる実温度が１８０℃、１０秒、１０Ｎ＋２４０℃、１０秒、１０Ｎの条件にてボンディングした。その後、オーブンにて１７０℃３０分で完全硬化を行った。
【００９１】
樹脂層１及び樹脂層２について、溶融粘度計を用いて、ボンディング温度での溶融粘度を、昇温速度５℃／分で１４０℃、１８０℃の一定温度で、周波数１ｒａｄ秒でコーンプレート剪断時における溶融粘度を測定した、（樹脂層１の溶融粘度）／（樹脂層２の溶融粘度）は、表１及び表２に示すとおりであった。
また、完全硬化後の樹脂層１及び樹脂層２の２５℃における弾性率（ＭＰａ）は、表１に示す通りであった。弾性率は、粘弾性測定機（型式「ＤＶＡ−２００」、アイティー計測制御社製）を用いて、昇温速度５℃／分、引っ張り、つかみ幅２４ｍｍ、１０Ｈｚで−５０℃から３００℃まで昇温し、２５℃にて測定した。また、ｔａｎδのピーク温度をＴｇ（℃）とした。
結果を表１に示す。
【００９２】
（１）ボイド観察１（ＳＡＴ）
得られた半導体装置について、超音波映像装置（ＳＡＴ）（ｍｉ−ｓｃｏｐｅ  ｈｙｐｅｒ、日立建機ファインテック社製）を用いてボイドの有無を確認した。ボイドの面積が１％以上であった場合を×、１％未満であった場合を○とした。
（２）ボイド観察２（光学顕微鏡）
得られた半導体装置をチップ側から、チップと水平に、チップがなくなるまで研磨し、光学顕微鏡でバンプ間のボイドを観察した。全バンプ間に３０μｍ以上のボイドが１つ以上あった場合を×、３０μｍ以上のボイドがみられなかった場合を○とした。
【００９３】
（３）導通試験
得られた半導体装置のデイジーチェーンの導通を確認し、導通抵抗値が２５〜３５Ωであった場合を○、２５Ω未満又は３５Ω以上であった場合を×とした。
【００９４】
（４）リフロー試験
得られた半導体装置について、６０℃、６０％ＲＨ、１２０時間吸湿させ、ピーク温度２６０℃のリフローオーブンに３回通し、チップ−樹脂層１及び樹脂層２−基板の剥がれの評価及び導通試験を行った。
上記剥がれ評価については、ボイドの面積が１％以上であった場合を×、１％未満であった場合を○とした。上記導通試験については、導通抵抗値が２５〜３５Ωであった場合を○、２５Ω未満又は３５Ω以上であった場合を×とした。
【００９５】
（５）温度サイクル試験
得られた半導体装置について、−５５〜１２５℃（３０分／１サイクル）、１０００サイクルの温度サイクル試験を行い、チップ−樹脂層１及び樹脂層２−基板の剥がれの評価及び導通試験を行った。実施例１０〜１４については、同様に５０００サイクルの温度サイクル試験も行った。  
上記剥がれ評価については、ボイドの面積が１％以上であった場合を×、１％未満であった場合を○とした。上記導通試験については、導通抵抗値が２５〜３５Ωであった場合を○、２５Ω未満又は３５Ω以上であった場合を×とした。
【００９６】
【表１】
0005530206.tif 000002
【００９７】
【表２】
0005530206.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明によれば、ボンディング時にバンプ間にボイドを生じにくく、耐リフロー性及び信頼性に優れた半導体装置を製造するために用いることのできる接着剤組成物を提供することができる。また、本発明によれば、該接着剤組成物を用いた半導体装置の製造方法、及び、該半導体装置の製造方法を用いて製造される半導体装置を提供することができる。