(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明性を示すＬ値が３５より大である第１の絶縁性フィルムと、
前記第１の絶縁性フィルムに銅配線パターンを形成する銅箔層を接着し、吸水率が０．２％から２．７％の範囲でガラス転移温度が１８０℃より大である接着剤と、
前記第１の絶縁性フィルムに前記接着剤によって接着され、透明性を示すＬ値が３５より大で熱膨張係数が４×１０−６／℃のアラミドテープからなる第２の絶縁性フィルムを有することを特徴とするＴＡＢテープ。
【請求項２】
透明性を示すＬ値が３５より大である第１の絶縁性フィルムと、
前記第１の絶縁性フィルムに銅配線パターンを形成する銅箔層を接着し、吸水率が０．２％から２．７％の範囲でガラス転移温度が１８０℃より大である接着剤と、
前記第１の絶縁性フィルムに前記接着剤によって接着され、透明性を示すＬ値が３５より大で熱膨張係数が４×１０−６／℃のアラミドテープからなる第２の絶縁性フィルムを有するＴＡＢテープを用いて半導体チップと接合したことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＴＡＢテープおよびそれを用いた半導体装置に関し、特に、微細配線形成時の寸法安定性、耐熱性に優れ、かつ、既存設備を利用して製造することのできるＴＡＢテープおよびそれを用いた半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体装置において、金細線を用いずに半導体チップとリード電極とを電気的に接続するワイヤレスボンディング方式が知られている。このワイヤレスボンディング方式において、絶縁性フィルムを用いたＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープに基づくＴＡＢ接続が知られており、近年における半導体装置の小型化、高集積化を実現し、かつ、放熱性や耐熱性ついても優れた特性を有することが知られている。
【０００３】
図８は、従来のＴＡＢテープを用いた半導体装置を示し、絶縁性フィルム３１に接着剤３２を介して貼付けられた銅配線パターン３３を有するＴＡＢテープと３０、ＴＡＢテープ３０のインナーリード３４に形成されたバンプ３５と、アウターリード３６を保護するソルダーレジスト３７と、インナーリード３４にバンプ接合される半導体チップ３８と、インナーリードおよび半導体チップ３８を封止するポッティング樹脂３９によって形成されている。
【０００４】
絶縁性フィルム３１は、厚さ５０μｍから１２５μｍ、幅３５ｍｍ、４８ｍｍ、あるいは７０ｍｍ等のサイズを有する有機ポリイミドテープ、ガラスエポキシテープ等（吸水率１．４％以下）によって形成されており、厚さ８μｍから２４μｍの接着剤３２を介して圧延銅箔あるいは電解銅箔等の銅箔よりなる厚さ１８μｍから３５μｍの銅配線パターン３３を貼り合わせている。また、銅配線パターン３３の表面にはＳｎの無電解めっき４０が施されている。
【０００５】
図９は、ＴＡＢテープ３０と半導体チップ３８をＴＡＢ接合するボンダーを示し、半導体チップ３８を搭載するステージ１３と、ステージ１３の上方に配置されるボンディングツール１４と、ボンディングツール１４に近接して設けられるＣＣＤカメラ１５を有する。
【０００６】
上記したボンダーによるＴＡＢテープ３０と半導体チップ３８との接合は、半導体チップ３８をステージ１３上に搭載し、その上にＴＡＢテープ３０を配置してＣＣＤカメラ１５によりＴＡＢテープ３０を透過して認識される半導体チップ３８が所定の位置にあることを確認した後、ボンディングツール１４でＴＡＢテープ３０を半導体チップ３８に加熱加圧することによってバンプ接合する。バンプ接合後、ポッティング樹脂（図示せず）で半導体チップ３８の周囲を封止する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の半導体装置によると、絶縁性フィルムの透明性が低いとボンディング時にＴＡＢテープと半導体チップの位置合わせが困難になるため、位置合わせを行うためのボンダーの改造、変更等が必要となって製造コストを増大させるという問題がある。また、透明性を得るため絶縁性フィルムを薄くすると耐熱性の低下による反りやめっき剥離を生じやすくなり、歩留と生産性が低下するという問題がある。
【０００８】
従って、本発明の目的は、既存の設備を改造、変更等することなく利用でき、歩留と生産性を低下させることなく製造時の寸法安定性に優れるＴＡＢテープおよびそれを用いた半導体装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を実現するため、透明性を示すＬ値が３５より大である第１の絶縁性フィルムと、
前記第１の絶縁性フィルムに銅配線パターンを形成する銅箔層を接着し、吸水率が０．２％から２．７％の範囲でガラス転移温度が１８０℃より大である接着剤と、
前記第１の絶縁性フィルムに前記接着剤によって接着され、透明性を示すＬ値が３５より大で熱膨張係数が４×１０−６／℃のアラミドテープからなる第２の絶縁性フィルムを有するＴＡＢテープを提供する。
【００１１】
また、本発明は、上記目的を実現するため、透明性を示すＬ値が３５より大である第１の絶縁性フィルムと、
前記第１の絶縁性フィルムに銅配線パターンを形成する銅箔層を接着し、吸水率が０．２％から２．７％の範囲でガラス転移温度が１８０℃より大である接着剤と、
前記第１の絶縁性フィルムに前記接着剤によって接着され、透明性を示すＬ値が３５より大で熱膨張係数が４×１０−６／℃のアラミドテープからなる第２の絶縁性フィルムを有するＴＡＢテープを用いて半導体チップと接合した半導体装置を提供する。
【００１２】
本発明によると、厚さの変化によって透明性が変化しにくい絶縁性フィルムを用いることで、ボンディング時に絶縁性フィルムと半導体チップの配置に関係なく両者の位置合わせを正確に行うことができる。
【００１３】
接着剤の吸水率は、０．８％（２３℃で水中に２４時間浸漬時）から２．７％の範囲にあることが好ましい。０．２％未満では、接着剤層でダイボンディング剤とトランスファーモールド樹脂の吸湿したものが通過しにくくなる問題を有する。一方、接着剤が２．７％以上であると、リフロー加熱時（温度約２４０℃）に接着剤層のみで吸湿の水分を接着剤層から放出しきれずにクラック（層間剥離）が発生する恐れがある。
【００１４】
接着剤のガラス転移温度Ｔｇは、フリップチップ接合における約２００℃で４秒程度の加熱に耐えうる特性を有するために１８０℃以上であることが好ましい。
【００１５】
接着剤付き絶縁性フィルムは、光の透過性の指標であるＬ値は３５以上であることが好ましい。これは、ＴＡＢテープ用のＩＬＢボンダにおいて、半導体チップの位置合わせを行う際に絶縁性フィルムの光の透過性が必要で、その指標としてＬ値＝３５以上が必要であることに基づく。
【００１６】
銅箔層は、厚さ３μｍから２５μｍの範囲のものを用いることでエッチング精度を良くするためである。また、厚さ３μｍ以上とするのは銅箔層の粗化面最大粗さＲｚ＝２．５μｍにおいても接着剤との良好な密着強度を確保するためである。
【００１７】
第１および第２の絶縁性フィルムは、反り防止として熱膨張係数４×１０-6／℃の絶縁性フィルムを貼り合わせる。これにより、膨張率の異なる絶縁性フィルムの反り特性を利用して打ち消すことで接着剤付き絶縁性フィルムの変形を防止する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のＴＡＢテープおよびそれを用いた半導体装置を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る実施例としてのＴＡＢテープ１１の断面を示し、図１（ａ）に示すように厚さ３８μｍで幅３５μｍの絶縁性フィルム（カプトンＥＮ：東洋メタライジング製）１と、吸水率１．２％で厚さ８μｍの接着剤２と、厚さ９μｍで幅３５ｍｍのアラミドテープ３と、吸水率１．２％で厚さ８μｍの接着剤４と、厚さ９μｍで粗化面最大粗さが１．５μｍの電解銅箔５を積層して構成されている。図１（ｂ）は、上記したＴＡＢテープ１１にフォトレジストおよびエッチングプロセスに基づくリードピッチ３４μｍ又は５０μｍの銅配線パターン５Ａを形成し、表面に無電解めっきまたは電気めっきによってＳｎめっき６を施した状態を示している。絶縁性フィルム１は、吸水率が１．７％で透明性を示すＬ値が５４であり、アラミドテープ３は、Ｌ値が５０で熱膨張係数が４×１０-6／℃のものを用いる。
【００２０】
図２は、比較例として形成したＴＡＢテープ２１の断面を示し、図２（ａ）に示すように厚さ３８μｍで幅３５μｍの絶縁性フィルム（カプトンＥＮ：東洋メタライジング製）６と、厚さ９μｍで幅３５ｍｍのアラミドテープ７と、吸水率１．２％で厚さ８μｍの接着剤８と、絶縁性フィルム６にスパッタ後にＣｕめっきによって形成した厚さ８μｍのＣｕめっき層を積層して構成されている。図２（ｂ）は、上記したＴＡＢテープ２１にフォトレジストおよびエッチングプロセスに基づくリードピッチ３４μｍ又は５０μｍの銅配線パターン９Ａを形成し、表面に無電解めっきまたは電気めっきによってＳｎめっき１０を施した状態を示している。絶縁性フィルム６は、吸水率が１．７％でＬ値が５４であり、アラミドテープ３は、Ｌ値が５０で熱膨張係数が４×１０-6／℃のものを用いる。
【００２１】
図３は、Ｌ値を測定するカラーメーターの概略構成を示し、ＴＡＢテープ１１および２１の透明性をカラーメーターを用いた色測定の原理に基づいて測定する。このカラーメーターは、測定光Ｌを照射するタングステンランプ等の光源１６と、ＴＡＢテープ１１および２１で反射された反射光ＬRを分光するハーフミラー１７Ａおよび１７Ｂと、分光された光の色温度変換を行う色温度変換フィルタ１８Ａ,１８Ｄ,１８Ｇと、三刺激値を取り出すための三刺激値フィルタ１８Ｂ,１８Ｅ,１８Ｈと、と、受光器入射前にスペクトル感度補正を行う感度補正フィルタ１８Ｃ,１８Ｆ,１８Ｉと、各フィルタを通過した光を受光する受光器１９Ｒ,１９Ｇ,１９Ｂを有する。同図においては、分光された光が色温度変換フィルタ、三刺激値フィルタ、および感度補正フィルタ（以下、この組み合わせを受光器フィルタという）を通過してＲＧＢの３原色に対応した受光器に入射する。
【００２２】
図４は、カラーメーターにおけるＬ値の算出方法を示し、図４（ａ）は、受光器１９Ｒの光路に設けられる受光器フィルタの複合スペクトル感度であり、図４（ｂ）は、その受光値（三刺激値）Ｘを示す。受光器は、この三刺激値Ｘについて斜線で示す面積に応じた電流値を図示しない測定器に出力する。図４（ｃ）は、受光器１９Ｇの光路に設けられる受光器フィルタの複合スペクトル感度であり、図４（ｄ）は、その受光値（三刺激値）Ｙを示す。図４（ｅ）は、受光器１９Ｂの光路に設けられる受光器フィルタの複合スペクトル感度であり、図４（ｆ）は、その受光値（三刺激値）Ｚを示す。
【００２３】
ＲＧＢについての三刺激値ＸＹＺは、光源のエネルギー分布Ｐλ、物体の反射率ρλ、スペクトル三刺激値ｘλ，ｙλ，ｚλに基づいて式（１）から（３）によって求められ、式（２）で算出したＹに基づいて式（４）からＬ値を算出する。
【００２４】
図５は、ＴＡＢテープと半導体チップのボンディング工程（ＴＡＢ方式）を示し、（ａ）に示すように、銅配線パターン５Ａ，９Ａを下にしてＴＡＢテープ１１，２１をボンダーに供給する。また、（ｂ）および（ｃ）に示すように、半導体チップ１２の電極部分にハンダ、金等によってバンプ１２Ａを形成し、約５００℃に加熱した後に（ｄ）に示すようにバンプ形成面を上にしてボンダーのステージ１３に固定する。固定後、ＣＣＤカメラ１５で半導体チップ１２の接合位置が所定の位置にあることをＴＡＢテープ１１，２１を透過して確認し、１００℃に加熱したボンディングツール１４を降下させてＴＡＢテープ１１，２１と半導体チップ１２を約３秒加圧して接合した。
【００２５】
本実施例のＴＡＢテープ１１によると、良好な透明性を有し、かつ、リードピッチ３４μｍおよび５０μｍのいずれについてもテープの反りを生じることなく優れたボンディング性が得られた。また、絶縁抵抗性、耐マイグレーション特性に優れ、リードピッチが５０μｍ以下の微細配線に適用することができる。一方、比較例のＴＡＢテープ２１は、銅配線パターン９Ａの形成後にＳｎめっきを施すとＳｎの染み込みによって配線パターンの浮き上がりによる剥離が生じた。特に、リードピッチ３４μｍでは全面剥離が生じてＴＡＢテープの品質が得られないことが確認された。
【００２６】
図６は、Flip Chip-ILBボンダーによるボンディング工程（フリップチップ方式）を示し、（ａ）に示すように、銅配線パターン５Ａを上にしてＴＡＢテープ１１をボンダーのステージ１３に固定する。また、（ｂ）および（ｃ）に示すように、半導体チップ１２の電極部分にハンダ、金等によってバンプ１２Ａを形成し、（ｄ）に示すようにバンプ形成面を下にしてボンダーのボンディングツール１４に固定する。固定後、ＣＣＤカメラ１５Ａおよび１５Ｂで半導体チップ１２とＴＡＢテープ１１の位置合わせを行った後にボンディングツール１４を降下させてＴＡＢテープ１１と半導体チップ１２を加圧し、ハンダリフローによって接合した。
【００２７】
上記したように、本実施例のＴＡＢテープ１１によると、ＴＡＢテープの透明性を必要としないFlip Chip-ILBボンダーでもテープの反りを生じることなく優れたボンディング性を得ることができる。
【００２８】
図７は、本発明の第２の実施の形態に係るＴＡＢテープの断面を示し、銅配線パターン５Ａにソルダーレジスト２０を塗布している。その他の構成については第１の実施の形態で説明したＴＡＢテープと同じである。また、ソルダーレジストの他にフォトレジストを塗布することも可能である。
【００２９】
上記したＴＡＢテープは、ＣＯＦ（Chip On Film）用のＴＡＢテープとして、片面のポッティングあるいはトランスファモールド・タイプで絶縁抵抗性、耐マイグレーション特性に優れることから、リードピッチ８０μｍ以下のＣＳＰ（Chip Scale Package）、Tape BGA（Ball Grid Array）のフリップチップタイプ、およびワイヤボンディングタイプのＣＳＰに応用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明のＴＡＢテープおよびそれを用いた半導体装置によると、所定の機械的強度、および平坦性を有し、一面から他面を透視できる所定の透明度を有した絶縁性フィルムの一面にリードパターンを形成するようにしたため、既存の設備を改造、変更等することなく利用でき、歩留と生産性を低下させることなく製造時の寸法安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＴＡＢテープの断面図
【図２】本発明の比較例として形成したＴＡＢテープの断面図
【図３】Ｌ値を測定するカラーメーターの概略構成図
【図４】（ａ）から（ｆ）は、カラーメーターにおけるＬ値の算出方法を示す説明図
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るＴＡＢテープと半導体チップのボンディング工程を示す動作図
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るFlip Chip-ILBボンダーによるＴＡＢテープと半導体チップのボンディング工程を示す動作図
【図７】本発明の第２の実施の形態におけるＴＡＢテープの断面図
【図８】従来のＴＡＢテープを用いた半導体装置の断面図
【図９】ＴＡＢテープと半導体チップを接合するボンダーの側面図
【符号の説明】
１，絶縁性フィルム  ２，接着剤 ３, アラミドテープ ４, 接着剤
５, 電解銅箔 ５Ａ, 銅配線パターン ６, 絶縁性フィルム ７,アラミドテープ
８, 接着剤 ９Ａ, 銅配線パターン １１, テープ １２Ａ, バンプ
１２, 半導体チップ １３, ステージ １４, ボンディングツール
５Ａ，９Ａ, 配線パターン １５, ＣＣＤカメラ
１５Ａ，1５Ｂ, ＣＣＤカメラ １６, 光源 １７Ａ, ハーフミラー
１８Ａ, 色温度変換フィルタ １８Ｂ, 三刺激値フィルタ
１８Ｃ, 感度補正フィルタ １９Ｒ, 受光器 １９Ｇ, 受光器 １９Ｂ, 受光器
２０   ソルダーレジスト ２１, テープ ３０, テープ ３１, 絶縁性フィルム
１１，２１, テープ ３２, 接着剤 ３３, 配線パターン
３４, インナーリード ３５，バンプ  ３６, アウターリード
３７, ソルダーレジスト ３８, 半導体チップ ３９, ポッティング樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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