(57)【要約】【課題】電極が形成された半導体チップもしくは半導体ウエハ、あるいは電極が形成された基板に対しＮＣＦを熱ラミネートする際のボイドの巻き込みの解消。【解決手段】回路面に電極を有する半導体チップ若しくは半導体ウエハ、あるいは、回路面に電極を有する基板に、カバーフィルムを有する絶縁性樹脂フィルムを載置した後、ラミネート装置の２つの熱板間で挟持して熱ラミネートする手順を有する半導体実装方法であって、前記絶縁性樹脂フィルムは、熱ラミネート時におけるタック値が０．１Ｎ以上であり、熱ラミネート時における前記２つの熱板の温度がいずれも４０℃以上であり、熱ラミネート時における前記２つの熱板の温度差が４０℃以内であることを特徴とする半導体実装方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路面に電極を有する半導体チップ若しくは半導体ウエハ、あるいは、回路面に電極を有する基板に、カバーフィルムを有する絶縁性樹脂フィルムを載置した後、ラミネート装置の２つの熱板間で挟持して熱ラミネートする手順を有する半導体実装方法であって、
前記絶縁性樹脂フィルムは、熱ラミネート時におけるタック値が０．１Ｎ以上であり、
熱ラミネート時における前記２つの熱板の温度がいずれも４０℃以上であり、
熱ラミネート時における前記２つの熱板の温度差が４０℃以内であることを特徴とする半導体実装方法。
【請求項２】
熱ラミネート時における前記２つの熱板の温度がいずれも４０℃以上１００℃以下である、請求項１に記載の半導体実装方法。
【請求項３】
前記絶縁性樹脂フィルムは、熱ラミネート時におけるタック値が３．５Ｎ以上であり、熱ラミネート時における粘度が１７００Ｐａ・ｓ以下である、請求項１または２に記載の半導体実装方法。
【請求項４】
熱ラミネート時における前記２つの熱板間に印可する圧力が０．２〜１．０ＭＰａである、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体実装方法。
【請求項５】
前記２つの熱板による熱ラミネート時間が３００秒以下である、請求項１〜４のいずれかに記載の半導体実装方法。
【請求項６】
前記２つの熱板による熱ラミネートを減圧下で実施する、請求項１〜５のいずれかに記載の半導体実装方法。
【請求項７】
前記絶縁性樹脂フィルムの膜厚が５０μｍ以下である、請求項１〜６のいずれかに記載の半導体実装方法。
【請求項８】
前記絶縁性樹脂フィルムは波長５５０ｎｍの透過率が１５％以上である、請求項１〜７のいずれかに記載の半導体実装方法。
【請求項９】
前記ラミネート装置の熱板と、前記半導体ウエハの回路面に対し裏面と、の間にダイシングフィルムが介在している、請求項１〜８のいずれかに記載の半導体実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＣＦ（Ｎｏｎ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）を用いた半導体実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップと基板との間の狭ギャップ化の要請に対応するため、ＮＣＦを用いた半導体実装方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
ＮＣＦを用いた半導体実装方法は以下の手順で実施される。
（１）回路面に電極をする半導体ウエハに対し、一方の面にカバーフィルムを有するＮＣＦを熱ラミネートする。
（２）半導体ウエハからカバーフィルムを剥離した後、ダイシングして個片化する。
（３）個片化した半導体ウエハ（半導体チップ）のＮＣＦが熱ラミネートされた側の面を、フィリップチップボンダー等を用いて、基板に対し加熱圧接（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｂｏｎｄｉｎｇ：ＴＣＢ）する。
（４）必要に応じて、ポストキュアを実施する。
【０００４】
上記の手順では、回路面に電極をする半導体ウエハに対し、一方の面にカバーフィルムを有するＮＣＦを熱ラミネートしているが、個片化した半導体チップに対して、一方の面にカバーフィルムを有するＮＣＦを熱ラミネートしてもよい。この場合、半導体チップのＮＣＦが熱ラミネートされた側の面を基板に対し加熱圧接（ＴＣＢ）する。
また、半導体ウエハ（半導体チップ）ではなく、基板に対してＮＣＦを熱ラミネートしてもよい。すなわち、電極が形成された基板の回路面に対してＮＣＦを熱ラミネートしてもよい。この場合、基板のＮＣＦが熱ラミネートされた側の面を電極が形成された半導体チップに対し加熱圧接（ＴＣＢ）する。
【０００５】
いずれの場合も、ＮＣＦを熱ラミネートする際にボイドの巻き込みがないことが重要である。熱ラミネート時にボイドの巻き込みが発生すると、半導体装置の耐久性が低下し、電極間のマイグレーション発生確率が高まる等の問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第６０１７３９８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、電極が形成された半導体チップもしくは半導体ウエハ、あるいは電極が形成された基板に対し、ＮＣＦを熱ラミネートする際のボイドの巻き込みの解消を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明は、回路面に電極を有する半導体チップ若しくは半導体ウエハ、あるいは、回路面に電極を有する基板に、カバーフィルムを有する絶縁性樹脂フィルムを載置した後、ラミネート装置の２つの熱板間で挟持して熱ラミネートする手順を有する半導体実装方法であって、
前記絶縁性樹脂フィルムは、熱ラミネートを実施する温度域のタック値が０．１Ｎ以上であり、
熱ラミネート時における前記２つの熱板の温度がいずれも４０℃以上であり、
熱ラミネート時における前記２つの熱板の温度差が４０℃以内であることを特徴とする半導体実装方法を提供する。
【０００９】
本発明の半導体実装方法において、熱ラミネート時における前記２つの熱板の温度がいずれも４０℃以上１００℃以下であることが好ましい。
【００１０】
本発明の半導体実装方法において、前記絶縁性樹脂フィルムは、熱ラミネートを実施する温度域のタック値が３．５Ｎ以上であり、粘度が１７００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。
【００１１】
本発明の半導体実装方法において、熱ラミネート時における前記２つの熱板間に印可する圧力が０．２〜１．０ＭＰａであることが好ましい。
【００１２】
本発明の半導体実装方法において、前記２つの熱板による熱ラミネート時間が３００秒以下であることが好ましい。
【００１３】
本発明の半導体実装方法において、前記２つの熱板による熱ラミネートは減圧下で実施してもよい。
【００１４】
本発明の半導体実装方法において、前記絶縁性樹脂フィルムの膜厚が５０μｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
本発明の半導体実装方法において、前記絶縁性樹脂フィルムは波長５５０ｎｍの透過率が１５％以上であることが好ましい。
【００１６】
本発明の半導体実装方法において、前記ラミネート装置の熱板と、前記半導体ウエハの回路面に対し裏面と、の間にダイシングフィルムが介在していてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の半導体実装方法では、半導体チップ若しくは半導体ウエハ、あるいは、基板に対しＮＣＦを熱ラミネートする際のボイドの巻き込みが防止されている。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の半導体実装方法は、半導体チップ、若しくは半導体ウエハ、あるいは、基板に、絶縁性樹脂フィルム（ＮＣＦ）を熱ラミネートする手順を有する。
熱ラミネートを行う半導体チップ、若しくは半導体ウエハ、あるいは、基板は、回路面に電極を有しており、該回路面側をＮＣＦと熱ラミネートする。回路面に存在する電極の数は特に限定されない。半導体チップ、および基板の場合、回路面に少なくとも１つの電極を有している。一方、半導体ウエハは、ＮＣＦを熱ラミネートした後、ダイシングにより個片化して半導体チップとするため、個片化後の半導体チップの個数に応じた複数の電極を有している。
【００１９】
熱ラミネートに用いるＮＣＦは、一方の主面側にカバーフィルムを有している。使用前のＮＣＦは、他方の主面側に、離型処理されたＰＥＴフィルムなどのベースフィルムを有している。熱ラミネートの実施時には、このベースフィルムを剥離して、該他方の主面側が、半導体チップ、若しくは半導体ウエハ、あるいは、基板の回路面と対面するように、該回路面上にＮＣＦを載置する。
この状態でラミネート装置の２つの熱板間で挟持して熱ラミネートを実施する。熱ラミネートの実施時、２つの熱板のうち、一方の熱板（通常は下熱板）は、半導体チップ、若しくは半導体ウエハ、あるいは、基板の回路面に対し裏面と対面する。他方の熱板（通常は上熱板）は、ＮＣＦのカバーフィルムと対面する。
【００２０】
使用する熱ラミネート装置は特に限定されず、たとえば、ロールラミネーター、真空ラミネーターを用いることができる。ロールラミネーターを用いる場合、回路面にＮＣＦを載置した半導体チップ、若しくは半導体ウエハ、あるいは、基板は、搬送フィルムによりロール形状をした熱板間に搬送される。そのため、一方の熱板（通常は下熱板）と、半導体チップ、若しくは半導体ウエハ、あるいは、基板の回路面に対し裏面と、の間に搬送用フィルムを介在させる場合がある。真空ラミネーターを用いる場合、一方の熱板（通常は下熱板）と、半導体チップ、若しくは半導体ウエハ、あるいは、基板の回路面に対し裏面と、の間に搬送用フィルムを介在させる場合がある。
【００２１】
本発明の半導体実装方法は、熱ラミネート実施時において以下に示す条件を満たすことが求められる。
（１）ＮＣＦは熱ラミネートの実施時においてタック性を示すことが求められる。本発明で使用するＮＣＦは、熱ラミネートを実施する温度域におけるタック値が０．１Ｎ以上である。熱ラミネートを実施する温度域のタック値が０．１Ｎ以上であれば、熱ラミネートの実施が可能である。なお、熱ラミネートの実施時におけるＮＣＦの温度域は、ＮＣＦのカバーフィルムと対面する側の熱板の温度とほぼ同一である。
なお、熱ラミネートの実施時における熱板の温度域については後述する。
本発明で使用するＮＣＦは、熱ラミネートを実施する温度域におけるタック値が１Ｎ以上であることが好ましく、３．５Ｎ以上であることがより好ましい。
【００２２】
（２）熱ラミネート時における２つの熱板の温度がいずれも４０℃以上である。後述する実施例に示すように、２つの熱板のうち１つでも温度が４０℃未満だと、熱ラミネート時のボイドの巻き込みが発生するためである。
熱ラミネート時における２つの熱板の温度がいずれも５０℃以上であることが好ましく、７０℃以上であることがより好ましい。
熱ラミネート時における２つの熱板の温度の上限は特に限定されないが、いずれも１００℃以下であることが好ましい。熱板の温度が１００℃超だと、熱ラミネート時にＮＣＦの硬化反応が進行してしまい、ポストキュアの実施が困難になる。
熱ラミネート時における２つの熱板の温度がいずれも８０℃以下であることがより好ましい。
【００２３】
（３）熱ラミネート時における２つの熱板の温度差が４０℃以内である。後述する実施例に示すように、２つの熱板の温度差が４０℃超だと、熱ラミネート時のボイドの巻き込みが発生するためである。
熱ラミネート時における２つの熱板の温度差が３０℃以内であることが好ましく、１０℃以内であることがより好ましい。
【００２４】
本発明の半導体実装方法では、熱ラミネート実施時において以下に示す条件を満たすことが好ましい。
【００２５】
熱ラミネートの実施時の温度域においてＮＣＦがタック性を示すのは、ＮＣＦの粘度が低くなるためである。そのため、熱ラミネートの実施時の温度域におけるＮＣＦの粘度をラミネート性の指標とすることも可能である。
本発明で使用するＮＣＦは、熱ラミネートを実施する温度域における粘度が１７００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、１０００Ｐａ・ｓ以下であることがより好ましく、５００Ｐａ・ｓ以下であることがさらに好ましい。
【００２６】
熱ラミネート時には２つの熱板間に圧力を印加するが、本発明の半導体実装方法では、２つの熱板間に圧力が０．２〜１．０ＭＰａであることが電極間をＮＣＦで封止するうえで好ましい。
本発明の半導体実装方法では、２つの熱板間に圧力が０．３〜０．８ＭＰａであることがより好ましく、０．４〜０．８ＭＰａであることがさらに好ましい。
【００２７】
本発明の半導体実装方法において、２つの熱板による熱ラミネート時間が３００秒以下であることが好ましい。熱ラミネート時間が３００秒超だと生産性が低下するため好ましくない。
本発明の半導体実装方法において、２つの熱板による熱ラミネート時間が２４０秒以下であることがより好ましく、１８０秒以下であることがさらに好ましい。
【００２８】
本発明で使用するＮＣＦは、上述した条件に加えて以下に示す条件を満たすことが好ましい。
本発明で使用するＮＣＦは、可視光に対する透過性を備えていることが好ましい。具体的には、波長５５０ｎｍの光の透過率が１５％以上であることが好ましい。
波長５５０ｎｍの光の透過率が１５％以上であれば、ＮＣＦを半導体チップ、若しくは半導体ウエハ、あるいは、基板の回路面上に位置合わせの基準マークが形成されている場合、ＮＣＦを通してこれらの基準マークを可視光用のカメラ等で認識できるためである。
【００２９】
また、本発明で使用するＮＣＦは、半導体チップを基板に対し加熱圧接（ＴＣＢ）する際にボイドが発生しないことが好ましい。例えば、半導体チップを基板に対し加熱圧接（ＴＣＢ）する際は３００℃以上に加熱するため、ＮＣＦを構成する樹脂材料の熱分解等に起因する樹脂発砲によりボイドが発生するおそれがある。そのため、本発明で使用するＮＣＦは、３００℃以上で樹脂発泡を起こさない材料を選択することが好ましい。
本発明で使用するＮＣＦは、半導体チップと基板との加熱圧接（ＴＣＢ）以外にも用いることができる。例えば、多層プリント配線板を作製する際には、半導体チップ同士あるいは半導体ウエハ同士を加熱圧接（ＴＣＢ）する場合や、基板同士を加熱圧接（ＴＣＢ）する場合もある。これらの加熱圧接（ＴＣＢ）の際にもボイドが発生しないことが好ましい。
【００３０】
また、本発明で使用するＮＣＦは、熱硬化性成分とその硬化剤を含んでいることが望ましい。この熱硬化性成分としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、トリアジン樹脂、シアノアクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイソシアネート樹脂、フラン樹脂、レゾルシノール樹脂、キシレン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、シロキサン変性エポキシ樹脂、シロキサン変性ポリアミドイミド樹脂、アクリレート樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。この中でも特に好ましいのは、耐熱性の観点から、エポキシ樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、シロキサン変性エポキシ樹脂、シロキサン変性ポリアミドイミド樹脂である。これらは単独または二種以上の混合物として使用することができる。例えば、ＮＣＦが、熱硬化性成分として、ポリイミド樹脂とエポキシ樹脂との混合物を含むようにしてもよい。
【００３１】
ＮＣＦに含まれる硬化剤としては、例えば、脂肪族アミン、脂環式アミン、芳香族ポリアミン、第３級アミンといったアミン系硬化剤、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物、芳香族酸無水物、有機過酸化物といった酸無水物系硬化剤、フェノール樹脂といったフェノール系硬化剤、ジシアンジアミド、有機酸ジヒドラジド、三フッ化ホウ素アミン錯体、イミダゾール類、ポリアミド等が挙げられる。これらは単独または二種以上の混合物として使用することができる。
【００３２】
また、本発明で使用するＮＣＦは熱可塑性成分を含んでいてもよい。この熱可塑性成分としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリブタジエン、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ゴムスチレン樹脂、スチレンブタジエン共重合体、アクリル酸共重合体などが挙げられる。これらは、単独または二種以上を併用して使用することができる。これらの中でも、耐熱性及びフィルム形成性の観点から、ポリイミド樹脂やフェノキシ樹脂が好ましい。
【００３３】
また、本発明で使用するＮＣＦは、低熱膨張化のために無機フィラーを含んでいてもよい。この場合、波長５５０ｎｍの透過率が１５％以上になるように、フィラー種、粒径、配合量などを設定する。
【００３４】
さらに、また、本発明で使用するＮＣＦは、硬化促進剤、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、酸化防止剤、レベリング剤、イオントラップ剤などの添加剤を配合してもよい。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせてもよい。配合量については、各添加剤の効果が発現するように調整すればよい。
【００３５】
また、本発明で使用するＮＣＦは、膜厚が５０μｍ以下であることが、上述した可視光に対する透過性を満たすうえで好ましく、４０μｍ以下であることがより好ましく、３０μｍ以下であることがさらに好ましい。
本発明で使用するＮＣＦは、膜厚が１０μｍ以上であることが、電極間を十分なＮＣＦ量で封止するために好ましく、２０μｍ以上であることがより好ましく、２５μｍ以上であることがさらに好ましい。
【００３６】
上述したように、本発明で使用するＮＣＦは一方の主面にカバーフィルムを有している。このカバーフィルムは、ＮＣＦを外部からの刺激による損傷から保護する、または保管、ハンドリングなどの際に、当該の被着物以外への貼り付きを防ぐ。カバーフィルムとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系カバーフィルムや、ポリエチレンテレフタレート系カバーフィルムがある。
【００３７】
カバーフィルムの膜厚は特に限定されないが、通常は１０〜１００μｍ程度である。
【００３８】
本発明の半導体実装方法において、半導体チップ若しくは半導体ウエハ、あるいは、基板の回路面側にＮＣＦを熱ラミネートする手順以外は常法にしたがって実施すればよい。
半導体チップの回路面側にＮＣＦを熱ラミネートした場合、ＮＣＦからカバーフィルムを剥離した後、半導体チップのＮＣＦが熱ラミネートされた側の面を、フリップチップボンダー等を用いて基板と加熱圧接する。
基板の回路面側にＮＣＦを熱ラミネートした場合は、ＮＣＦからカバーフィルムを剥離した後、基板のＮＣＦが熱ラミネートされた側の面を、フィリップチップボンダー等を用いて半導体チップと加熱圧接する。
半導体ウエハの回路面側にＮＣＦを熱ラミネートした場合は、必要に応じて半導体ウエハを研削して薄化した後、ＮＣＦからカバーフィルムを剥離し、ダイシングにより個片化する。個片化した半導体ウエハ（半導体チップ）ＮＣＦが熱ラミネートされた側の面を、フィリップチップボンダー等を用いて基板に対し加熱圧接する。
なお、半導体ウエハをダイシングする際は、半導体ウエハの保護と固定の目的で、半導体ウエハの回路面側に対し裏面側、つまり、ＮＣＦが熱ラミネートされた側に対し裏面側に、ダイシングフィルムが貼り付けられるが、半導体ウエハへのダイシングフィルムの貼り付けは、半導体ウエハへのＮＣＦの熱ラミネートよりも前に実施してもよい。この場合、ラミネート装置値の一方の熱板と半導体ウエハとの間、より具体的には、ラミネート装置値の一方の熱板と半導体ウエハの回路面に対し裏面との間にはダイシングフィルムが介在する。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例により、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４０】
（実施例１〜９、比較例１〜５）
７．３ｍｍ□の半導体チップが１６個連なった半導体ウエハを準備した。各半導体チップの回路面には電極が設けられている。半導体ウエハの回路面上に４ｃｍ□にカットしたＮＣＦを載置した。ＮＣＦの半導体ウエハの回路面に対し裏面側にはカバーフィルムが設けられている。実施例１〜６、比較例１〜５では、熱硬化性成分がエポキシ樹脂（Ｅｐ）、その硬化剤がアミン系硬化剤のＮＣＦを使用した。ＮＣＦの厚さは２５μｍであり、波長５５０ｎｍの透過率は４２％であった。実施例７では、熱硬化性成分がエポキシ樹脂（Ｅｐ）、その硬化剤がフェノール系硬化剤のＮＣＦを使用した。ＮＣＦの厚さは２５μｍであり、波長５５０ｎｍの透過率は３０％であった。実施例８では、熱硬化性成分がアクリル樹脂、その硬化剤が過酸化物系硬化剤のＮＣＦを使用した。ＮＣＦの厚さは５０μｍであり、波長５５０ｎｍの透過率は５２％であった。実施例９では、熱硬化性成分がエポキシ樹脂（Ｅｐ）、その硬化剤がアミン系硬化剤のＮＣＦを使用した。ＮＣＦの厚さは２５μｍであり、波長５５０ｎｍの透過率は１５％であった。ＮＣＦのカバーフィルムはいずれも、厚さ７０μｍのポリエチレン系カバーフィルムである。
回路面上にＮＣＦを載置した半導体ウエハを真空加圧式ラミネーター（ＭＶＬＰ−５００／６００、株式会社名機製作所）を用いて、下記表に記載した条件で熱ラミネートした。下記表中、上の熱板はＮＣＦのカバーフィルムと対面する。下の熱板は半導体ウエハの回路面に対し裏面と対面する。熱ラミネート時、２つの熱板間に０．８ＭＰａの圧力を印可した。なお、熱ラミネートは真空度２．４ｈＰａの減圧下で実施した。下記表には、熱ラミネート時のＮＣＦのタック値も示した。
熱ラミネート終了後、ＮＣＦからカバーフィルムを剥離して、オリンパス社製光学顕微鏡）を用いてボイドの有無を倍率１０倍で観察した。
ボイドが観察されなかった場合、○とした。ボイドが観察された場合、×とした。
【表１】
2018148030.tif 000002
【表２】
2018148030.tif 000003
【表３】
2018148030.tif 000004
熱ラミネート時における２つの熱板の温度がいずれも４０℃以上、かつ、２つの熱板の温度差が４０℃以内の実施例１〜９は、熱ラミネート後にボイドが観察されなかった。なお、実施例２〜５は、実施例１に対し２つの熱板の温度を変えた実施例である。実施例７は、実施例７〜９は、実施例１に対しＮＣＦを変えた実施例である。より具体的には、実施例７は、硬化剤がフェノール系硬化剤のＮＣＦに変えた実施例である。実施例８は、硬化成分がアクリル樹脂、硬化剤が過酸化物系硬化剤のＮＣＦに変えた実施例であり、ＮＣＦの厚さも実施例１とは異なる。実施例９は、波長５５０ｎｍの透過率が異なるＮＣＦに変えた実施例である。
いずれか一方の熱板の温度が４０℃未満の比較例１，２、および、両方の熱板の温度が４０℃未満の比較例３は熱ラミネート後にボイドが観察された。両方の熱板の温度が４０℃以上であっても、２つの熱板の温度差が４０℃超の比較例４，５では熱ラミネート後にボイドが観察された。