(57)【要約】  【課題】ベース層から接着層を基板に接着する際、基板の段差部にボイドが取り残されることが無く、ハンドリングが容易で生産効率が高い接着層付き基板の製造方法、半導体装置の製造方法を提供する。  【解決手段】（Ａ）ベース層および接着層を有し、前記接着層が最外層に形成されており、かつ接着層に長方形の切り込みが形成された接着フィルムの接着剤層側の面と、基板の一方の面を対向させる工程、（Ｂ）前記接着フィルムの接着剤層側の面の反対面であって、前記接着層に形成された長方形の切り込み内の四隅の位置に加熱圧子を配置し、これにより加熱しながら押圧して接着剤層の長方形の切り込み部分を基板に接着させる工程および（Ｃ）前記接着フィルムの前記基板に接着させた切り込み部分以外の部分を剥離する工程をこの順に有することを特徴とする接着層付き基板の製造方法。【選択図】  図２
2014107321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）ベース層および接着層を有し、前記接着層が最外層に形成されており、かつ接着層に長方形の切り込みが形成された接着フィルムの接着剤層側の面と、基板の一方の面を対向させる工程、
（Ｂ）前記接着フィルムの接着剤層側の面の反対面であって、前記接着層に形成された長方形の切り込み内の四隅の位置に加熱圧子を配置し、これにより加熱しながら押圧して接着剤層の長方形の切り込み部分を基板に接着させる工程および
（Ｃ）前記接着フィルムの前記基板に接着させた切り込み部分以外の部分を剥離する工程をこの順に有することを特徴とする接着層付き基板の製造方法。
【請求項２】
前記接着層が熱硬化性樹脂を含み、かつ前記基板が配線基板であることを特徴とする請求項１に記載の接着層付き基板の製造方法。
【請求項３】
（Ｄ）請求項１または２に記載の製造方法により得られた接着層付き基板の接着層を減圧下で加熱加圧してラミネートする工程および
（Ｅ）ラミネートされた接着層上に半導体チップを搭載する工程をこの順に有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着層付き基板の製造方法に関する。特に、半導体チップがフリップチップ実装される配線基板にあらかじめ接着層を接着させるのに適した、接着層付き基板の製造方法に関する。また本発明の接着層付き基板の製造方法により得られる接着層付き基板を用いた、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップを配線基板上にフリップチップ実装する場合、半導体チップと配線基板との線膨張率の差に起因する熱ストレスを緩和するため、半導体チップと配線基板の間隙にいわゆるアンダーフィルと呼ばれる絶縁性液状樹脂を充填する方法がとられてきた。しかし、微細接続化により半導体チップと配線基板の間隙が狭くなると、毛細管現象を利用した絶縁性液状樹脂の充填に、長時間を要する問題が生じていた。また半田等を用いた接続時のフラックス残渣の洗浄除去が困難になる等の問題が生じていた。これに対し、あらかじめ配線基板に絶縁性液状樹脂を塗布または絶縁性樹脂シートを貼り付け、加熱および加圧により半導体チップのバンプ電極と配線基板のパッド電極を電気的に接続し、絶縁性樹脂の硬化を行う方法が行われている。特に絶縁性樹脂量の制御やフィレット量の制御による実装面積の極小化の点で、絶縁性樹脂シートを貼り付ける方法が有利である。
【０００３】
例えば特許文献１には、絶縁性樹脂シートを貼り付けることによる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１に記載の半導体装置の製造方法は、基板の段差部にボイドが取り残される問題があった。
【０００４】
また特許文献２には、ベースフィルム上に形成された絶縁性樹脂シートにナイフによって切り込みを入れることによって、所定の大きさの絶縁性樹脂シートを基板に貼り付ける方法が記載されている。しかしながら特許文献２に記載の方法は、絶縁性樹脂シートが中央部のみ仮固定され周辺部が固定されていないため、絶縁性樹脂シートがベースフィルムから剥離する前に基板から剥がれるという問題があった。
【０００５】
また特許文献３には、絶縁性樹脂シートの貼り付け時に配線基板の段差部等にボイド（気泡）が取り残される問題を解決するため、絶縁性樹脂シートの中央に対応する位置に突起部を有する保持冶具を用いて絶縁性樹脂シートを貼り付ける方法が記載されている。しかしながら、特許文献３に記載の方法は、ベースフィルムを用いず絶縁性樹脂シートのみを単体で扱うため、所定の寸法に切断する際や保持冶具への供給する際のハンドリングが困難であり、また別の工程や装置が必要となるため、生産効率が低いという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２８６３０２号公報（第３〜５頁、第１図）
【特許文献２】特開２００９−１８８０７３号公報（第６〜９頁、第２図）
【特許文献３】特開２０１０−２５１６５２号公報（第６〜８頁、第８図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ベース層から接着層を基板に接着する際、基板の段差部にボイドが取り残されることが無く、ハンドリングが容易で生産効率が高い接着層付き基板の製造方法、特に半導体チップがフリップチップ実装される配線基板にあらかじめ接着層を接着させるのに適した、接着層付き基板の製造方法を提供することを目的とする。また本発明の接着層付き基板の製造方法により得られる接着層付き基板を用いた、半導体装置の製造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】
【０００８】
本発明の接着層付き基板の製造方法は、（Ａ）ベース層および接着層を有し、前記接着層が最外層に形成されており、かつ接着層に長方形の切り込みが形成された接着フィルムの接着剤層側の面と、基板の一方の面を対向させる工程、
（Ｂ）前記接着フィルムの接着剤層側の面の反対面であって、前記接着層に形成された長方形の切り込み内の四隅の位置に加熱圧子を配置し、これにより加熱しながら押圧して接着剤層の長方形の切り込み部分を基板に接着させる工程および
（Ｃ）前記接着フィルムの前記基板に接着させた切り込み部分以外の部分を剥離する工程をこの順に有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ベース層から接着層を基板に接着する際、基板の段差部にボイドが取り残されることが無く、ハンドリングが容易で生産効率が高い接着層付き基板の製造方法、およびその製造方法を用いて製造した半導体装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の接着層付き基板の製造方法を説明する断面図である。
【図２】本発明の接着層付き基板の製造方法を説明する平面図である。
【図３】本発明の別の接着層付き基板の製造方法を説明する平面図である。
【図４】本発明の実施例で用いた加熱圧子の大きさ、形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の接着層付き基板の製造方法は、（Ａ）ベース層および接着層を有し、前記接着層が最外層に形成されており、かつ接着層に長方形の切り込みが形成された接着フィルムの接着剤層側の面と、基板の一方の面を対向させる工程、
（Ｂ）前記接着フィルムの接着剤層側の面の反対面であって、前記接着層に形成された長方形の切り込み内の四隅の位置に加熱圧子を配置し、これにより加熱しながら押圧して接着剤層の長方形の切り込み部分を基板に接着させる工程および
（Ｃ）前記接着フィルムの前記基板に接着させた切り込み部分以外の部分を剥離する工程をこの順に有することを特徴とする。
【００１２】
最初に、（Ａ）ベース層および接着層を有し、前記接着層が最外層に形成されており、かつ接着層に長方形の切り込みが形成された接着フィルムの接着剤層側の面と、基板の一方の面を対向させる工程について説明する。
【００１３】
まずベース層および接着層を有し、前記接着層が最外層に形成されている接着フィルムを用意する。例えば図１（１）に示すようにベース層と接着層の２層構造の接着フィルムが挙げられる。ベース層としては、硬度、加工性、価格等の点からＰＥＴフィルムを用いることが好ましい。また接着層としては、半導体装置を製造する場合には、半導体チップを実装した後に硬化させる必要があるため、熱硬化性樹脂を含むことが好ましい。またその場合には、基板は配線基板であることが好ましい。次に接着層に長方形の切り込みが形成させる。例えば図１（２）に示すように切り込みを入れる。切り込みを形成させる方法としては、例えばナイフやピナクル刃を用いる方法が挙げられる。そして接着フィルムの接着剤層側の面と、基板の一方の面を対向させる。
【００１４】
次に、（Ｂ）前記接着フィルムの接着剤層側の面の反対面であって、前記接着層に形成された長方形の切り込み内の四隅の位置に加熱圧子を配置し、これにより加熱しながら押圧して接着剤層の長方形の切り込み部分を基板に接着させる工程について説明する。
【００１５】
まず、前記接着フィルムの接着剤層側の面の反対面であって、前記接着層に形成された長方形の切り込み内の四隅の位置に加熱圧子を配置する。本発明において、四隅の位置に加熱圧子を配置するとは、長方形の各頂点から、その頂点を形成する２つの辺の方向にそれぞれ１ｍｍ内側の点を含む位置に加熱圧子を配置することをいう。例えば図１（３）で示すようにして配置する。また図２には図１（３）を上面から見た平面図を示す。
【００１６】
配置位置は、接着層に形成された長方形の切り込み内の四隅の位置であるが、ベース層と切り込み外の接着層を剥離する際に、切り込み内の接着層は基板に固定される必要がある。そのため、加熱圧子が加熱する領域と接着層に形成された長方形の各頂点から、その頂点を形成する２つの辺までの距離が１００〜５００μｍであることが好ましい。例えば図２においては、ｄの値が１００〜５００μｍであることが好ましい。
【００１７】
加熱圧子が加熱する領域と接着層の端部との距離が１００〜５００μｍであれば、加熱圧子が加熱する領域と接着層の端部との距離を精度よく制御する装置が高価となることが少なく、またベース層を剥離する際に接着層を基板に固定しておく効果が接着層の端部までより十分及ぶため、ベース層が接着層から剥離するより先に接着層が基板から剥離することが起きにくくなる。
【００１８】
また、接着層が大きい場合には、その中心部を追加で加熱加圧したり（図３（１））、接着層の縦横比が大きい場合に長辺の中心を追加で加熱加圧したり（図３（２））、矩形、楕円形、鍵形等の円形以外の領域を加熱加圧してもよい（図３（３））。ただし長方形の切り込み部分の面積に対し、加熱圧子で押圧する面積の上限が切り込み部分の面積の３０％以下であることが好ましく、１０％以下であることがより好ましい。３０％以下とすることで、基板の段差部にボイドが取り残されることをより効果的に防ぐことができる。
【００１９】
また、図３（４）に示すように、接着層の四隅のうち隣り合う２箇所を連続する形状で加熱加圧しても良く、この場合、図示右方向からベース層の剥離を開始する場合に、より強固な接着層と基板の接着強度が得られる。また隣り合う３箇所を連続する形状で加熱加圧しても良く、四隅のうち異なる隣り合う２箇所をそれぞれ連続する形状で加熱加圧しても良いが、図３（４）に示すように四隅のうち隣り合う２箇所を１つだけを連続する形状とすることが、ボイド除去の観点から好ましい。
【００２０】
また加熱圧子の大きさは、貼り付ける接着層の大きさや基板のパターンによって、適宜調整すればよい。
【００２１】
加熱圧子の加熱温度は、接着層の粘着性を得るため５０℃以上であることが好ましく、接着層の熱硬化を防ぐため１５０℃以下であることが好ましい。
【００２２】
本発明の接着層付き基板の製造方法によれば、接着層の四隅に相当する位置を基板に固定していて、その他の大部分は基板に固定されていない。そのため半導体装置を製造するために、接着層付き基板の接着層を減圧下で加熱加圧してラミネートする際には、ボイドが逃げ場を失い閉じ込められることが無く効果的にボイドが除去できる。また、ベース層上の接着層をテープ状にして扱うことができるため、ハンドリングが容易で生産効率が高い。
【００２３】
次に配置した加熱圧子により加熱しながら押圧して接着剤層の長方形の切り込み部分を基板に接着させる。
【００２４】
次に、（Ｃ）前記接着フィルムの前記基板に接着させた切り込み部分以外の部分を剥離する工程についてであるが、剥離させる方法については特に限定されない。ここで剥離後の状態の例を、図１（４）に示す。
【００２５】
本発明の半導体装置の製造方法は、（Ｄ）上記接着層付き基板の製造方法により得られた接着層付き基板の接着層を減圧下で加熱加圧してラミネートする工程および
（Ｅ）ラミネートされた接着層上に半導体チップを搭載する工程をこの順に有することを特徴とする。
【００２６】
まず（Ｄ）上記接着層付き基板の製造方法により得られた接着層付き基板の接着層を減圧下で加熱加圧してラミネートする工程について説明する。
【００２７】
本発明の半導体装置の製造方法において用いられる接着層としては、ＮＣＦ（Ｎｏｎ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）等の樹脂シートであることが好ましい。また基板としては配線基板であることが好ましい。
【００２８】
また減圧下での加熱加圧工程は、ボイドの噛み込みを防ぐため、４００Ｐａ以下の減圧下で行うことが好ましい。加熱加圧工程には、真空ロールラミネーターや真空ダイヤフラムラミネーターを用いることができる。また、加熱加圧時に接着層がラミネーターのロールやダイヤフラムへ付着するのを防ぐため、接着層の上に付着防止用フィルム等を置いてもよい。付着防止用フィルムとしては、ふっ素樹脂フィルムやＰＥＴフィルム、離型処理を施したＰＥＴフィルムなどを用いることができる。
【００２９】
次に（Ｅ）ラミネートされた接着層上に半導体チップを搭載する工程を説明する。ラミネートされた接着層上に半導体チップを搭載する際には、フリップチップボンダー等の装置を用いることが好ましく、半導体チップを接着層上の所望の位置に熱圧着することが好ましい。これにより、基板への半導体チップの固定と基板−半導体チップ間の電気的接合を同時に行うことができる。
【００３０】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、半導体チップと基板の間の接着層にボイドが発生しにくいため、高い信頼性が得ることができる。また生産効率が高いため、安価に半導体装置を得ることができる。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明の接着層付き基板の製造方法および半導体装置の製造方法についてより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３２】
＜加熱圧子＞
図４（ａ）〜（ｃ）に示す大きさ、形状の加熱圧子を用いた。
【００３３】
＜半導体チップの構造＞
シリコン基板上の酸化膜上に厚さ１μｍのアルミニウム配線が形成され、その上に形成された厚さ１μｍの窒化シリコン絶縁膜の開口部にクロムが形成され、銅の高さ１０μｍのポストと５μｍのはんだ（ＳｎＡｇ）が形成された半導体チップを作製した。バンプ径は、２５、３０、３５、４０μｍ、バンプピッチは、それぞれのバンプ径に対して７５、８０、８５、９０μｍのものが形成されている。また、バンプ数は、各ピッチに対して、１３８個、１５０個、１６２個、１７４個形成されている。基板への実装後に、各バンプ構造に対して接続抵抗が測定できるようアルミニウム配線がパターニングされている。チップサイズは、７ｍｍ×７ｍｍ、チップ厚は１００μｍである。
【００３４】
＜配線基板＞
上記半導体チップのバンプに対応する位置にＣｕパッドを有するプリント配線基板を用いた。
【００３５】
＜熱硬化性接着剤フィルム＞
合成例１  有機溶剤可溶性ポリイミドの合成
乾燥窒素気流下、２，２−ビス（３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン（以下、ＢＡＨＦとする）２４．５４ｇ（０．０６７モル）、１，３−ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン（以下、ＳｉＤＡとする）４．９７ｇ（０．０２モル）、末端封止剤として、アニリン１．８６ｇ（０．０２モル）をＮ−メチルピロリドン（以下、ＮＭＰとする）８０ｇに溶解させた。ここにビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物（以下、ＯＤＰＡとする）３１．０２ｇ（０．１モル）をＮＭＰ２０ｇとともに加えて、２０℃で１時間反応させ、次いで５０℃で４時間撹拌した。その後、キシレンを１５ｇ添加し、水をキシレンとともに共沸させながら、１８０℃で５時間攪拌した。攪拌終了後、溶液を水３Ｌに投入して白色沈殿したポリマーを得た。この沈殿をろ過して回収し、水で３回洗浄した後、真空乾燥機を用いて８０℃、２０時間乾燥した。得られたポリマー固体の赤外吸収スペクトルを測定したところ、１７８０ｃｍ−１付近、１３７７ｃｍ−１付近にポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピークが検出された。このようにして有機溶剤可溶性ポリイミドを得た。
【００３６】
＜固形エポキシ化合物＞
１５７Ｓ７０（商品名、三菱化学（株）製）
ＥＰ１０３２Ｈ６０（商品名、三菱化学（株）製）
＜液状エポキシ化合物＞
ＥＰ８２８（商品名、三菱化学（株）製）
＜硬化促進剤＞
イミダゾール系硬化促進剤  キュアゾール２ＰＨＺ（商品名、四国化成工業（株）製）
マイクロカプセル型硬化促進剤  ノバキュアＨＸ−３７９２（商品名、旭化成イーマテリアルズ（株）製）ノバキュアＨＸ−３７９２は、マイクロカプセル型硬化促進剤／液状ビスフェノールＡ型エポキシ化合物を重量比１／２の割合で含有する。
【００３７】
＜フィラー＞
ＳＯ−Ｅ２（商品名、アドマテックス（株）製、球形シリカ粒子、平均粒子径０．５μｍ）
ＳＥ６０５０（商品名、アドマテックス（株）製、球形シリカ粒子、平均粒子径２μｍ）
＜その他樹脂および添加剤＞
フェノキシ樹脂ＦＸ２９３（商品名、東都化成株式会社製）
＜接着フィルムＡの作製＞
合成例１で得た有機溶剤可溶性ポリイミドを２５ｇ、固形エポキシ化合物１５７Ｓ７０を２０ｇ、硬化促進剤ＨＸ−３７９２を４５ｇ、フィラーＳＯ−Ｅ２を９０ｇ、溶剤メチルイソブチルケトン８０ｇを調合し、ボールミルを用いてフィラーおよび硬化促進剤粒子の分散処理を行い接着剤ワニスを得た。得られた接着剤ワニスを、スリットダイコーター（塗工機）を用いてベース層である厚さ７５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム、セラピールＨＰ２（Ｕ）（商品名、東レフィルム加工（株）製、非シリコーン系、重剥離グレード）の処理面に塗布し、８０℃で１０分間乾燥を行って接着フィルムＡを得た。乾燥後の接着層の厚みは２５μｍとした。
【００３８】
＜接着フィルムＢの作製＞
フェノキシ樹脂ＦＸ２９３  ２５重量部、エポキシ化合物として、固形多官能エポキシ樹脂ＥＰ１０３２Ｈ６０を３０重量部及び液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂ＥＰ８２８を４５重量部、硬化促進剤として、キュアゾール２ＰＨＺを３重量部、球状シリカフィラーとしてＳＥ６０５０を１００質量部をトルエン−酢酸エチル溶媒中に固形分濃度が６０重量％になるように調合し、ボールミルを用いてフィラーおよび硬化促進剤粒子の分散処理を行い接着剤ワニスを得た。得られた接着剤ワニスを、スリットダイコーター（塗工機）を用いてベース層である厚さ７５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム、セラピールＨＰ２（Ｕ）（商品名、東レフィルム加工（株）製、非シリコーン系、重剥離グレード）の処理面に塗布し、８０℃で１０分間乾燥を行って接着フィルムＢを得た。乾燥後の接着層の厚みは２５μｍとした。
【００３９】
実施例１〜６、比較例１、２
＜接着フィルムの配線基板へのラミネート＞
接着フィルムとして、それぞれ表１に示すものを用いて、接着剤層に７．５ｍｍ角のピナクル刃を用いて切り込みを入れた。この接着フィルムの接着剤層を配線基板に向けて位置合せし、ベース層（ＰＥＴフィルム側）から、それぞれ表１に示す大きさ、形状の加熱圧子を用いて、表１に示す位置、温度で１秒間押圧して接着剤層を基板に接着させた。その後、ベース層を剥離した。この操作を１０回行い、全てが接着層に割れ、欠けなどの欠陥なくベース層を剥離できたものを◎、接着層に何らかの割れ、欠け欠陥が１つ見られたものを○、欠陥が２つ以上であったものを×と判定した。その結果を、ベース層剥離時の接着層欠陥として、表１に示す。
【００４０】
得られた接着剤層付き配線基板を、真空加圧ラミネーター（ニチゴー・モートン株式会社製、ＣＶＰ３００）にて真空下で押圧した。ラミネート温度は８０℃、ラミネート時の真空度は１５０Ｐａ以下、貼付け時の圧力は０．３ＭＰａ、押圧時間は３０秒とした。なお、ラミネーターの搬送フィルムに接着層が付着するのを防ぐため、厚さ３８μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムＳＲ− １（商品名、大槻工業（株）製、片面離型処理）の片面離型処理面を接着層に載せて押圧を行った。
【００４１】
真空押圧後、１０ヶ所の接着層貼付け部分について光学顕微鏡でボイドの有無を観察し、すべてボイドの無いものを○、ボイドが１つ以上見られたものを×と判定した。その結果を、真空押圧後のボイドとして、表１に示す。
【００４２】
＜ボンディング＞
ボンディング装置（東レエンジニアリング（株）製、ＦＣ３０００Ｓ）を用い、半導体チップのバンプと基板上の電極パッドが所定の位置に重なるように位置あわせを行ったのち、熱圧着を行ってボンディングサンプルを作製した。基板ステージ温度は６０℃とし、温度１７０℃、圧力３０Ｎ／チップ、２秒間仮圧着したのち、ボンディングツールを約１００℃／秒で昇温させ、温度２６０℃、圧力６０Ｎ／チップで１０秒間本圧着を行ってボンディングサンプルを得た。
【００４３】
＜実装サンプルのリフロー評価＞  
各実施例の評価で用いた半導体チップと基板は、各バンプピッチに対して、それぞれ１３８個、１５０個、１６２個、１７４個形成の接続部分を介して電気的に接続されるよう設計されている。バンプと電極パッドが一つでも接触していない部分があれば、接続不良となる。ここでは、ＪＥＤＥＣ  Ｌｅｖｅｌ３に準拠した吸湿リフローを実施した後、ＤＩＧＩＴＡＬ  ＶＯＬＴＭＥＴＥＲ（ＨＥＷＬＥＴＴ  ＰＡＣＫＡＲＤ社製、３４５５Ａ）の測定端子を接続し、その抵抗値を測定した。抵抗値はバンプと電極パッドの接続部分だけでなく、半導体チップ内部の抵抗やリード電極の値を含むものである。各バンプピッチのディジーチェーンに対して、それぞれ測定した抵抗値が全て１００ｋΩ未満であるか否かを判定した。ボンディングサンプル５個について、５サンプルいずれも測定したディジーチェーンの抵抗値が全て１００ｋΩ未満であった場合を○、それ以外の場合を×と判定した。その結果を、実装サンプル導通評価結果として、表１に示す。
【００４４】
【表１】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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