(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１半導体素子；および前記第１半導体素子を埋める接着フィルム；を含み、
前記接着フィルムが下記一般式１を満足し、
前記接着フィルムは、熱可塑性樹脂を含み、
前記熱可塑性樹脂は、エポキシ系作用基を含む（メタ）アクリレート系繰り返し単位を含む（メタ）アクリレート系樹脂を含む、半導体装置：
［一般式１］
１≦{ＭＶ／[（ａ^５）＊１０]}
前記一般式１において、ＭＶは５ｒａｄ／ｓのせん断速度を適用して１２５℃での測定した前記接着フィルムの溶融粘度で、２００Ｐａ・ｓないし８、０００Ｐａ・ｓの範囲数値であり、
ａは前記接着フィルムを１２５℃で１時間露出後、熱重量分析（ＴＧＡ）で確認した重量減少比率（％）である。
【請求項２】
前記接着フィルムが下記一般式２を満足する、請求項１に記載の半導体装置：
［一般式２］
３≦{ＭＶ／[（ａ^５）＊１０]}
前記一般式２において、ＭＶおよびａは、それぞれ一般式１で定義したとおりである。
【請求項３】
前記一般式１において、前記ａは１．５％以下である、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１半導体素子にはワイヤーが接続される、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記接着フィルムを媒介として前記第１半導体素子と結合された第２半導体素子をさらに含む、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
ワイヤーボンディングまたはフリップチップ方式を通して前記第１半導体素子と結合する被着体をさらに含む、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記被着体は回路基板またはリードフレームである、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記接着フィルムは１０μｍないし２００μｍの厚さを有する、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記接着フィルムは、−１０℃ないし３０℃のガラス転移温度を有する熱可塑性樹脂；固体状エポキシ樹脂と液状エポキシ樹脂とを含むエポキシ樹脂；無機充填剤；およびフェノール樹脂を含む硬化剤；を含む、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記熱可塑性樹脂は、エポキシ系作用基を０．１重量％ないし２５重量％含む（メタ）アクリレート系繰り返し単位を含む（メタ）アクリレート系樹脂を含む、請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記液状エポキシ樹脂は、２５℃で５００ｍＰａ・ｓないし２０、０００ｍＰａ・ｓの粘度を有する、請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記固体状エポキシ樹脂は、１００ないし１、０００のエポキシ当量および５０℃ないし１２０℃の軟化点を有する、請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記フェノール樹脂は６０℃以上の軟化点を有する、請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記フェノール樹脂は８０ｇ／ｅｑないし４００ｇ／ｅｑの水酸基当量を有する、請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記熱可塑性樹脂、フェノール樹脂および液状エポキシ樹脂の全体重量対比前記フェノール樹脂の重量比が０．２５以上である、請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記接着フィルムは、−１０℃ないし３０℃のガラス転移温度を有する熱可塑性樹脂５ないし４０重量％；前記エポキシ樹脂およびフェノール樹脂を含む硬化剤の総和１５ないし８０重量％；および無機充填剤５ないし７０重量％；を含む、請求項９に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[関連出願の相互参照]
本出願は、２０１６年３月２８日付の韓国特許出願第１０−２０１６−００３７２１４号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
【０００２】
本発明は、半導体装置に関するものであって、より詳しくは、半導体チップの多段積層構造のパッケージに適した安定した構造および優れた耐熱性および耐衝撃性などの機械的物性を有し、リフロー亀裂などを防止することができ、同時に半導体製造過程で適用される高温条件に長時間露出してもボイド（ｖｏｉｄ）が実質的に発生しない半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
最近、電子機器の小型化、高機能化、大容量化の傾向が拡大し、これに伴う半導体パッケージの高密度化、高集積化に対する必要性が急激に大きくなることによって半導体チップの大きさがますます大きくなっており、集積度側面からも改善するためにチップを多段に積層するスタックパッケージ方法が漸次増加している。
【０００４】
最近の半導体パッケージ開発動向においては、上述した半導体チップなどの小型薄型化および高性能化が急激に進んでおり、これとともに、パッケージの大容量化を目的として同一のパッケージ内により多くのチップを積層できるように半導体ウエハの厚さが全て１００μｍ以下に極薄化され、最近は半導体ウエハの厚さが全て２０μｍ以下にさらに極薄化されている。このように半導体チップおよび層間接着フィルムの厚さが２０μｍ以下のパッケージを製造するにあたり、接着フィルムも薄型化が要求されている。
【０００５】
パッケージの大容量化を具現するための方法としては、チップの大きさを大きくしたり多段に積む方式を追求している。半導体チップを多段に積層する過程における問題点は、基板と当接している１段目のチップに接する接着層は、パッケージの製造過程で上段の接着剤よりも多い熱に露出して硬化が進行する。このような理由によって積層するチップの段数が多くなるほど、１段目のチップに接する接着層は高温の条件に長時間置かれることになり、これによって、接着層の内部や、または前記１段目のチップと前記接着層との間にボイド（ｖｏｉｄ）が発生することがある。このようなボイド（ｖｏｉｄ）は、後続の硬化過程で除去しにくく、また、前記残存ボイドによって工程の信頼性や半導体装置の信頼性が大きく低下する。
【０００６】
一方、半導体パッケージの実装過程では高温に加熱する段階が適用されるが、例えば、赤外線リフローやベーパーフェーズリフロー、はんだダムなどによってパッケージ全体を加熱して実装する方法が使用される。このような高温の加熱段階では、半導体パッケージ全体を２００℃以上の温度に露出させるため、半導体パッケージの内部に存在する水分は爆発的な気化をし、この気化によってパッケージ亀裂またはリフロー亀裂が発生することがある。特に、ダイシングダイボンディングフィルムなどの接着剤に水分が多数含まれていると、リフロー実装時に加熱によって前記水分が蒸気化され、これにより発生する蒸気圧によってダイシングダイボンディングフィルムが破壊されたり剥離され、リフロー亀裂が発生することがある。
【０００７】
半導体パッケージング過程で発生する不良の大部分は、吸湿後のリフロー過程で基板と接着剤との間の剥離（ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）現象に起因するが、これによって基板、接着剤および半導体チップ間の応力を緩和したり、耐湿性を向上させる方法などに関する研究が行われているのが実情である。
【０００８】
具体的には、耐湿性を高めるために硬化剤とエポキシの含有量を高めて硬化物の吸湿性を低下させる場合があるが、この場合では、硬化後の接着剤のモジュラスが増加して応力を緩和しにくくなる。また、半導体の応力を緩和するために、接着剤中に熱硬化性樹脂の含有量を過度に高めたり硬化剤の含有量を低下させる場合、硬化後の基板との適切な接着力を付与しにくくなり、この場合、低い接着力による剥離（ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）をもたらすことになる。接着剤または接着フィルム自体の吸湿数値と、大きく低下させながらも硬化後の基板に対する接着力と高温での向上した引張物性などを確保できる方案に対する開発が必要であるのが実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、半導体チップの多段積層構造のパッケージに適した安定した構造および優れた耐熱性および耐衝撃性などの機械的物性を有し、リフロー亀裂などを防止でき、同時に半導体製造過程で適用される高温条件に長時間露出してもボイド（ｖｏｉｄ）が実質的に発生しない半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本明細書では、第１半導体素子；および前記第１半導体素子を埋める接着フィルム；を含み、前記接着フィルムが下記一般式１を満足する、半導体装置が提供される。
［一般式１］
１≦{ＭＶ／[（ａ^５）＊１０]}
【００１１】
前記一般式１において、ＭＶは５ｒａｄ／ｓのせん断速度を適用して１２５℃での測定した前記接着フィルムの溶融粘度で、２００Ｐａ・ｓないし８、０００Ｐａ・ｓの範囲数値であり、ａは前記接着フィルムを１２５℃で１時間露出後に熱重量分析（ＴＧＡ）で確認した重量減少比率（％）である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、半導体チップの多段積層構造のパッケージに適した安定した構造および優れた耐熱性および耐衝撃性などの機械的物性を有し、リフロー亀裂などを防止でき、同時に半導体製造過程で適用される高温条件に長時間露出してもボイド（ｖｏｉｄ）が実質的に発生しない半導体装置が提供される。
【００１３】
前記半導体装置においては、多段の半導体パッケージでも制御用半導体素子をより容易に埋めることができ、最終製造される半導体パッケージの信号伝達効率および速度を向上させることができ、多段のスタックパッケージの構造がより安定的に維持できる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、発明の具体的な実施形態による半導体装置についてより詳細に説明する。
【００１５】
本明細書で、「半導体装置」は、半導体素子を含む積層体、回路基板、電気電子装置などを全て含む意味である。
【００１６】
前述のように、発明の一実施形態によれば、第１半導体素子；および前記第１半導体素子を埋める接着フィルム；を含み、前記接着フィルムが下記一般式１を満足する、半導体装置が提供される。
【００１７】
前記接着フィルムが下記一般式１または下記一般式２を満足する場合、前記半導体装置が半導体チップの多段積層構造のパッケージに適した安定した構造および優れた耐熱性および耐衝撃性などの機械的物性を有し、リフロー亀裂などを防止でき、特に半導体製造過程で適用される高温条件に長時間露出してもボイド（ｖｏｉｄ）が実質的に発生しなくなる。
［一般式１］
１≦{ＭＶ／[（ａ^５）＊１０]}
【００１８】
前記一般式１において、ＭＶは５ｒａｄ／ｓのせん断速度を適用して１２５℃での測定した前記接着フィルムの溶融粘度で、２００Ｐａ・ｓないし８、０００Ｐａ・ｓの範囲数値であり、ａは前記接着フィルムを１２５℃で１時間露出後に熱重量分析（ＴＧＡ）で確認した重量減少比率（％）である。
［一般式２］
３≦{ＭＶ／[（ａ^５）＊１０]}
【００１９】
前記一般式２において、ＭＶおよびａは、それぞれ一般式１で定義したとおりである。
【００２０】
より具体的に、前記一般式１または２の{ＭＶ／[（ａ^５）＊１０]}は１以上、３以上、１０以上、または３ないし３０、０００、または５ないし５、０００、または１０ないし１５０でありうる。
【００２１】
具体的に、前記接着フィルムが有する高温での溶融粘度と高温で熱処理後に熱重量分析（ＴＧＡ）で確認した重量減少比率の１０の２乗間の比率は、前記接着フィルムの流動性、高温で前記粘着フィルムの質量減少による気体発生によって増加する内部圧力および前記接着フィルムの溶融粘度の均衡と関連している。
【００２２】
前記接着フィルムは、１２５℃で２００Ｐａ・ｓないし８、０００Ｐａ・ｓの溶融粘度を有することによって、半導体チップまたはその上に形成された凹凸をより容易に埋めることができ、前記一般式１の[（ａ^５）＊１０]との比率が前述のように定義されることによって、高温で発生する揮発成分による内部圧力増加を最小化することができ、ボイドの発生およびボイドの拡張を防止することができる。つまり、前記接着フィルムが前記一般式１または一般式２を満足することによって、所定の溶融粘度範囲で高い埋立性を確保しながらも高温で前記粘着フィルムの質量減少による気体発生によるボイド発生を防止することができる。
【００２３】
また、前記一般式１または一般式２を満足する接着フィルムを用いることによって、前記第１半導体素子を埋立または固定する過程で前記第１半導体素子をより容易に埋めることができ、埋立後に第１半導体素子周辺にフィレットの流出を防止して半導体素子が汚染されることを防止し、かつ適用される高温条件に露出時に接着フィルム内にボイドが生成される現象を最小化でき、これによって高い信頼性および構造的安定性を確保しながら第１半導体素子上に多段スタックを容易に実現することができる。
【００２４】
したがって、前記第１半導体素子を含む多段のスタックパッケージの構造をより安定にして、最終製造される半導体パッケージの信号伝達効率および速度を向上させることができ、多段のスタックパッケージがより微細化されたりコンパクトになることができる。
【００２５】
前記「埋立」は、前記接着フイルムで半導体素子の外部面が覆われたりコーティングされて、外部への露出部分が実質的に存在しなくなる状態を意味する。
【００２６】
前記接着フィルムが有する高温での溶融粘度は接着フィルムの流れや埋立性に関連し、また、前記半導体装置の構造の安定性や形態安定性に関連されている。
【００２７】
前記接着フィルムを１２５℃で１時間露出後、熱重量分析（ＴＧＡ）で確認した重量減少比率（％）は、接着フィルムに含まれている残存揮発成分の含有量に直接的に関連しており、前記露出時間以後の重量減少比率は、熱処理によって除去された揮発成分の含有量と見られる。
【００２８】
具体的に、前記一般式１および２において、ａは前記接着フィルムを１２５℃で１時間露出後、熱重量分析（ＴＧＡ）で確認した重量減少比率（％）であって、前記ａは１．５％以下、または０．３ないし１．５％でありうる。
【００２９】
前記一般式１において、ＭＶは５ｒａｄ／ｓのせん断速度を適用して１２５℃での測定した前記接着フィルムの溶融粘度であって、２００Ｐａ・ｓないし８、０００Ｐａ・ｓの範囲でありうる。高温で前記接着フィルムの有する溶融粘度が低すぎれば、前記接着フィルムを利用して前記第１半導体素子を固定する過程で半導体素子の周縁に接着剤が流出（フィレット形成）されることができる。また、高温で前記接着フィルムの有する溶融粘度が高すぎれば、流れが低下して前記第１半導体素子の固定や埋立が難しくなったり追加的な多段積層が難しくなる。
【００３０】
前記第１半導体素子は１０μｍないし５００μｍの厚さを有することができる。
【００３１】
前記接着フィルムは１０μｍないし２００μｍの厚さを有することができる。
【００３２】
前述のように、前記一実施形態の半導体装置は、第１半導体素子；および前記第１半導体素子を埋める接着フィルム；を含み、前記接着フィルムが下記一般式１を満足するが、前記第１半導体素子にはワイヤーが接続されることができる。
【００３３】
具体的に、前記第１半導体素子の電極パッドが離隔して位置する端子部の先端とワイヤー（ボンディングワイヤー）を通じて電気的に接続されることができる。前記ワイヤー（ボンディングワイヤー）としては、通常知られた金属材質、例えば、金、アルミニウムまたは銅などを含むことができる。
【００３４】
また、前記第１半導体素子にワイヤー接続時、７０ないし２４０℃、好ましくは８０ないし２２０℃範囲の温度で接続（結線）が遂行できる。また、前記温度で加熱は数秒ないし数分間行われる。具体的に、前記接続（結線）は、前記温度範囲内となるように加熱された状態で、超音波による振動エネルギーと印加加圧による圧着エネルギーの併用によって遂行できる。
【００３５】
一方、前記一実施形態の半導体装置は、前記接着フィルムを媒介として前記第１半導体素子と結合された第２半導体素子をさらに含むことができる。前述のように、前記第１半導体素子にはワイヤーが接続された状態で前記接着フイルムで埋められ、前記接着フィルムの他の一面上に前記第２半導体素子が結合または積層されることができる。
【００３６】
また、前記一実施形態の半導体装置は、第２半導体素子と対向するように前記第１半導体素子の他の一面と結合する被着体をさらに含むことができる。前記被着体は、上述した接着フィルムと同一または異なる組成を有するまた他の一つの接着フィルムを媒介として前記第１半導体素子と結合することができる。前記被着体の具体的な例が限定されるものではなく、例えば、前記被着体は回路基板またはリードフレームでありうる。
【００３７】
前記第２半導体素子は、前記第１半導体素子と同一または異なる種類の半導体素子でありうる。
【００３８】
一方、前記一実施形態の半導体装置は、ワイヤーボンディングまたはフリップチップ方式を通して前記第１半導体素子と結合する被着体をさらに含むことができる。
【００３９】
前記被着体の具体的な例が限定されるものではなく、例えば、前記被着体は、回路基板またはリードフレームでありうる。具体的に、前記回路基板としては印刷配線基板などの従来公知の基板を使用することができる。また、前記リードフレームとしては、銅リードフレーム、４２アロイリードフレームなどの金属リードフレームやガラスエポキシ、ＢＴ（ビスマレイミド−トリアジン）、ポリイミドなどを含んでなる有機基板を使用することができる。
【００４０】
前記第１半導体素子と被着体との結合は、ワイヤーボンディングまたはフリップチップ方式と関連して通常知られた方法および装置を使用することができる。
【００４１】
例えば、前記第１半導体素子に通常知られた接着フィルムなどを付着して被着体にダイボンドし、その後、半硬化状態の接着フィルムを所定の条件下で熱処理して、第１半導体素子を被着体上に固定できる。前記熱処理を行う時の５０ないし２００℃の温度で０．０１ないし１．０ＭＰａの圧力で行うのが望ましく、９０℃ないし１８０℃で０．１ないし０．８ＭＰａで行うのがより望ましい。また、熱処理時間は０．１ないし１０時間で行うのが望ましく、０．５ないし７時間で行うのがより望ましい。
【００４２】
また、前記第１半導体素子の電極パッドが前記被着体の端子部の先端とワイヤー（ボンディングワイヤー）を通じて電気的に接続されることができる。前記ワイヤー（ボンディングワイヤー）としては、通常知られた金属材質、例えば、金、アルミニウムまたは銅などを含むことができる。
【００４３】
前記第１半導体素子にワイヤー接続時、７０ないし２４０℃、好ましくは８０ないし２２０℃範囲の温度で接続（結線）が遂行できる。また、前記温度で加熱は、数秒ないし数分間行われる。具体的に、前記接続（結線）は、前記温度範囲内となるように加熱された状態で、超音波による振動エネルギーと印加加圧による圧着エネルギーの併用によって遂行できる。
【００４４】
また、前記第１半導体素子と被着体はフリップチップ方式を通して結合される。前記フィリップチップを活用した結合は、上述したワイヤーを利用した前記第１半導体と被着体との結合段階でワイヤーを使用する点などを除いて、同じ方式で行われる。
【００４５】
前記フリップチップを活用する場合、第１半導体素子を被着体にフリップチップ接続によって固定でき、また第１半導体素子の回路面が被着体と対向する、いわゆるフェイスダウン実装となることができる。前記第１半導体素子にはバンプなどの突起電極が複数設置されており、前記突起電極と被着体上の電極が接続されることができる。また、前記被着体と第１半導体素子との間にはアンダーフィル材が充填されることができる。
【００４６】
前記接続方法としては特に限定されず、従来公知のフリップチップボンダーによって接続することができる。例えば、第１半導体素子に形成されているバンプなどの突起電極を、被着体の接続パッドに被着された接合用導電剤（半田など）に接触させて加圧しながら導電剤を溶融させることによって、第１半導体素子と被着体の電気的導通を確保して、第１半導体素子を被着体に固定させることができる（フリップチップボンディング）。一般に、フリップチップ接続時の加熱条件としては２４０ないし３００℃であり、加圧条件としては０．５ないし４９０Ｎである。
【００４７】
前記突起電極としてバンプを形成する時の材質としては、特に限定されず、例えば錫−鉛系金属材、錫−銀系金属材、錫−銀−銅系金属材、錫−亜鉛系金属材、錫−亜鉛−ビスマス系金属材などの半田類（合金）や、金系金属材、銅系金属材などが挙げられる。アンダーフィル材としては、従来公知の液状またはフィルム形状のアンダーフィル材を使用することができる。
【００４８】
また、前記半導体装置は、上述した第１半導体素子または前記第２半導体素子と同一の種類または異なる種類の半導体素子を１つ以上さらに含むことができ、このように追加的に含まれる半導体素子は接着フィルムなどによって結合される。
【００４９】
一方、前記接着フィルムは、前記接着フィルムが前記一般式１または一般式２を満足し、また、−１０℃ないし３０℃のガラス転移温度を有する熱可塑性樹脂；エポキシ樹脂；無機充填剤；およびフェノール樹脂を含む硬化剤；を含む組成を有することができる。より具体的に、前記接着フィルムは、−１０℃ないし３０℃のガラス転移温度を有する熱可塑性樹脂；固体状エポキシ樹脂および液状エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂；無機充填剤；およびフェノール樹脂を含む硬化剤；を含むことができる。
【００５０】
前記熱可塑性樹脂の例が限定されるものではないが、例えば、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエステルイミド、ポリアミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、フェノキシ、反応性ブタジエンアクリロニトリル共重合ゴム、（メタ）アクリレート系樹脂、これらの２種以上の混合物、またはこれらの２種以上の共重合体が挙げられる。
【００５１】
好ましくは、前記熱可塑性樹脂は、エポキシ系作用基を含む（メタ）アクリレート系繰り返し単位を含む（メタ）アクリレート系樹脂を含むことができる。具体的に、前記（メタ）アクリレート系樹脂はエポキシ系作用基を含む（メタ）アクリレート系繰り返し単位を含み、−１０℃ないし３０℃のガラス転移温度を有する（メタ）アクリレート系樹脂でありうる。
【００５２】
前記（メタ）アクリレート系樹脂はエポキシ系作用基を含む（メタ）アクリレート系繰り返し単位０．１重量％ないし２５重量％を含むことができる。前記エポキシ系作用基はエポキシ基またはグリシジル基を含むことができる。
【００５３】
前記エポキシ樹脂は１００ないし１、０００の平均エポキシ当量を有することができる。
【００５４】
前記エポキシ樹脂はビフェニル系エポキシ樹脂、ビスフェノールＡエポキシ樹脂、ビスフェノールＦエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂、フェノールノボラックエポキシ樹脂、４官能性エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、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およびジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂からなる群より選択された１種以上を含むことができる。
【００５５】
前記エポキシ樹脂として、固体状エポキシ樹脂と液状エポキシ樹脂とを併用することが、上述した接着フィルムの特性を実現するのにより望ましい。
【００５６】
前記固体状エポキシ樹脂と液状エポキシ樹脂とを併用することによって、前記接着フィルムの硬化度の調節が容易であるため、接着性能を高めることができる。
【００５７】
また、前記固体状エポキシ樹脂と液状エポキシ樹脂とを併用することによって、前記接着フィルムは適正な流動性を有することができ、例えば、前記接着フィルムは１１０℃の温度および５ｒａｄ／ｓのせん断速度で５００ないし１０、０００Ｐａ・ｓの溶融粘度を有することができる。
【００５８】
前記固体状エポキシ樹脂は、１００ないし１、０００のエポキシ当量および５０℃ないし１２０℃の軟化点を有することができる。
【００５９】
前記液状エポキシ樹脂は、前記−１０℃ないし３０℃のガラス転移温度を有する熱可塑性樹脂およびフェノール樹脂を含む硬化剤と一緒に接着成分の基材（またはマトリックス）を形成することができ、前記接着フィルムが相対的に低い粘度を有しながらも優れた接着力と半導体に最適化した流動特性を有するようにし、同時に高い破断強度および低い破断伸び率を有するようにする。
【００６０】
前記液状エポキシ樹脂の具体的な種類および物性が大きく限定されるものではないが、例えば、前記液状エポキシ樹脂は２５℃で５００ｍＰａ・ｓないし２０、０００ｍＰａ・ｓの粘度を有することができる。また、前記液状エポキシ樹脂は１００ないし１、０００のエポキシ当量を有することができる。
【００６１】
前記フェノール樹脂は６０℃以上、または８０℃以上、または１００℃超過ないし１６０℃以下、または１１０℃ないし１５０℃の軟化点を有することができる。
【００６２】
前記接着フィルムは、相対的に高い軟化点を有するフェノール樹脂を含むことができ、このように６０℃以上、または８０℃以上、または１００℃超過ないし１６０℃以下、または１１０℃ないし１５０℃の軟化点を有するフェノール樹脂は、前記液状エポキシ樹脂および前記−１０℃ないし３０℃のガラス転移温度を有する熱可塑性樹脂と一緒に接着成分の基材（またはマトリックス）を形成することができ、前記接着フィルムが常温でより高い引張モジュラスと優れた接着力を持つようにして半導体に最適化した流動特性を有するようにする。
【００６３】
これに反して、前記フェノール樹脂の軟化点が上述した範囲未満の場合、前記接着フィルムが有する常温での引張モジュラスが低くなったり常温引張率が大きく増加することができ、また、硬化温度で接着剤が流れてしまう現象や半導体素子の周縁に接着剤が流出してフィレットを形成する現象が発生することができ、前記接着フィルムを結合する過程や前記接着フィルムが高温条件に長時間露出する場合にボイド（ｖｏｉｄ）が多数発生することができる。
【００６４】
一方、前述のように、前記フェノール樹脂は、前記液状エポキシ樹脂および前記−１０℃ないし３０℃のガラス転移温度を有する熱可塑性樹脂と一緒に接着成分の基材（またはマトリックス）を形成することができるが、この時、前記フェノール樹脂は、前記接着成分の基材中の一定水準以上の含有量で含まれるのが望ましい。具体的に、前記熱可塑性樹脂、フェノール樹脂および液状エポキシ樹脂の全体重量対比前記フェノール樹脂の重量比が０．２５以上、または０．２５ないし０．７、または０．３ないし０．６でありうる。
【００６５】
このように、前記フェノール樹脂は、前記接着成分の基材中の一定水準以上の含有量で含まれることによって、前記接着フィルムが上述した一般式１を満足し、前記一実施形態の半導体装置の製造過程において、硬化温度で接着剤が流れてしまう現象や半導体素子の周縁に接着剤が流出してフィレットを形成する現象を防止でき、同時に半導体製造過程で適用される高温条件に長時間露出してもボイド（ｖｏｉｄ）が実質的に発生しなくなる。
【００６６】
一方、前記接着フィルムにおいて、前記フェノール樹脂対比前記液状エポキシ樹脂の重量比が０．３ないし１．５でありうる。
【００６７】
前記フェノール樹脂対比前記液状エポキシ樹脂の重量比が高すぎれば、前記接着フィルムの溶融粘度が低くなって常温で粘着特性を有するようになり、常温での引張モジュラスが低くなり、引張率が大きく増加してウエハダイシング時に前記接着フィルムの再粘着が発生することができる。また、前記フェノール樹脂対比前記液状エポキシ樹脂の重量比が低すぎれば、常温で伸張時に発生するモジュラスが高すぎたり、常温での引張率が大きく低下して最終製品の製造収率が大きく低下することができ、また、前記接着フィルムがウエハに対して十分な密着力を有さなくて製造工程中にウエハと接着フィルムとの間の浮き上がる現象が発生することができる。
【００６８】
前記硬化剤は、アミン系硬化剤、および酸無水物系硬化剤からなる群より選択された１種以上の化合物をさらに含むことができる。
【００６９】
前記半導体接着用樹脂組成物は、硬化触媒をさらに含むことができる。
【００７０】
前記硬化触媒は、前記硬化剤の作用や前記半導体接着用樹脂組成物の硬化を促進させる役割を果たし、半導体接着フィルムなどの製造に使用されることが知られた硬化触媒を大きな制限なく使用することができる。例えば、前記硬化触媒としては、リン系化合物、ホウ素系化合物およびリン−ホウ素系化合物、およびイミダゾール系化合物からなる群より選択された１種以上を使用することができる。
【００７１】
前記接着フィルムに含むことができる無機充填剤の種類は特に制限されない。
【００７２】
前記無機充填剤の具体的な例としては、１００ｎｍ未満の直径を有するシリカ（例えば、１００ｎｍ未満の直径を有する乾式シリカ）などの合成微分シリカ系、ベントナイト系、極微細沈降性炭酸カルシウム、有機ベントナイト系、表面処理炭酸カルシウム系、金属石鹸系、水添ヒマシ油、ポリアマイドワックス、酸化ポリエチレン系、植物油系、重合油系、亜麻仁重合油、二量体脂肪酸、またはこれらの２種以上の混合物や、１００ｎｍ以上の直径を有するシリカ（例えば、１００ｎｍ以上の直径を有する湿式シリカ）、アルミナ、硫酸バリウムなどを使用することができ、イオン性不純物を吸着して信頼性を向上させることができるイオン吸着剤を無機充填剤として使用することもできる。
【００７３】
このようなイオン吸着剤としては特に制限はなく、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化マグネシウムのようなマグネシウム系、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、酸化カルシウムのようなカルシウム系、アルミナ、水酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ほう酸アルミニウムホイスカーのようなアルミニウム系、そしてジルコニウム系、アンチモンビスマス系などをイオン吸着剤として用いることができ、これらの２種以上を混合して使用することもできる。
【００７４】
前記接着フィルムは−１０℃ないし３０℃のガラス転移温度を有する熱可塑性樹脂５ないし４０重量％；前記エポキシ樹脂およびフェノール樹脂を含む硬化剤の総和１５ないし８０重量％；および無機充填剤５ないし７０重量％；を含むことができる。より好ましくは、前記接着フィルムは−１０℃ないし３０℃のガラス転移温度を有する熱可塑性樹脂１０ないし３０重量％；前記エポキシ樹脂およびフェノール樹脂を含む硬化剤の総和２０ないし７５重量％；および無機充填剤１０ないし５５重量％；を含むことができる。
【００７５】
前記接着フィルム中に−１０℃ないし３０℃のガラス転移温度を有する熱可塑性樹脂の含有量が５ないし４０重量％、または１０ないし３０重量％を外れる場合、例えば−１０℃ないし３０℃のガラス転移温度を有する熱可塑性樹脂の含有量が小さすぎると、前記接着フィルムの機械的物性や接着力が低下する場合があり、−１０℃ないし３０℃のガラス転移温度を有する熱可塑性樹脂の含有量が高すぎると、前記接着フィルムが前記第１半導体素子を十分に埋められないか、前記半導体装置が高温条件に長時間露出すると、前記接着フィルム内部にボイド（ｖｏｉｄ）が過剰に発生する場合がある。
【００７６】
前記接着フィルムが無機充填剤を含む場合、接着フィルムの流動性および埋立性などを考慮して無機充填剤を適正含有量で含むことができ、例えば、前記接着フィルムは、無機充填剤５ないし７０重量％または１０ないし５５重量％を含むことができる。ただし、前記接着フィルム中に無機充填剤の含有量が過多になると、前記接着フィルムが常温で容易に破損する恐れがあり、前記接着フィルムが前記第１半導体素子を十分に埋めないこともある。また、前記接着フィルム中に無機充填剤の含有量が低すぎると、素子の周縁に接着剤が過多に流出してフィレットを形成したり適用される高温条件に露出時に接着フィルム内にボイドが生成される場合がある。
【実施例】
【００７７】
発明を下記の実施例でより詳細に説明する。ただし、下記の実施例は本発明を例示するものに過ぎず、本発明の内容が下記の実施例によって限定されるわけではない。
【００７８】
[製造例：熱可塑性アクリレート樹脂の製造]
トルエン１００ｇにブチルアクリレート４０ｇ、アクリル酸エチル２４ｇ、アクリロニトリル３０ｇ、グリシジルメタクリレート６ｇを混合して８０℃で約１２時間反応してグリシジル基が分枝鎖に導入されたアクリレート系樹脂（重量平均分子量約８０万、ガラス転移温度１５℃）を合成した。
【００７９】
[実施例１ないし５および比較例１ないし３：半導体接着用樹脂組成物および半導体用接着フィルムの製造]
【００８０】
（１）半導体接着用樹脂組成物溶液の製造
下記表１に記載された成分を基材含有量に混合し、メチルエチルケトン溶媒に混合して半導体接着用樹脂組成物溶液（固形分４０重量％濃度）を得た。
【００８１】
（２）半導体用接着フィルムの製造
前記製造された半導体接着用樹脂組成物溶液を離型処理されたポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ３８μｍ）上に塗布した後、１１０℃で３分間乾燥して約１１０μｍ厚さの半導体用接着フィルムを得た。
【００８２】
（３）半導体装置の製造
実施例１の組成の接着フィルムを厚さ２０μｍで製作し、第１半導体素子の接着フィルムとした。それぞれ温度７０℃の条件下で、１０ｍｍ角、厚さ８０μｍの第１半導体素子に貼り付けた。また、接着フィルム付き第１半導体素子をＢＧＡ基板に接着した。その際の条件は、温度１２５℃、圧力１ｋｇ、１秒とした。また、第１半導体素子が接着されたＢＧＡ基板を、乾燥機で１２５℃、１時間熱処理し接着フィルムを熱硬化させた。次いで、ワイヤーボンダー（（株）新川、商品名「ＵＴＣ−１０００」）を使用して以下の１５０℃条件で直径２３μｍワイヤを１００μｍピッチで第１半導体素子に対してワイヤーボンディングを進行した。
【００８３】
次いで、各実施例および比較例で製作した各接着フィルムをそれぞれ温度７０℃の条件下で、１０ｍｍ角、厚さ８０μｍの半導体チップに貼り付けた。また、接着フィルム付き第２半導体素子を第１半導体素子およびＢＧＡ基板に貼り付けながら第１半導体素子を埋めた。その際の条件は、温度１１０℃、圧力２ｋｇ、１秒とした。
【００８４】
【表１】
0006502578.tif 000002
【００８５】
[実験例：半導体用接着フィルムの物性評価]
実験例１：溶融粘度の測定
前記実施例および比較例でそれぞれ得られた接着フィルムを厚さ６６０μｍとなるまで重畳して積層した後、６０℃のロールラミネーターを利用してラミネートした。以降、各試片を直径８ｍｍの円形に成形した後、ＴＡ社のａｄｖａｎｃｅｄ  ｒｈｅｏｍｅｔｒｉｃ  ｅｘｐａｎｓｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ（ＡＲＥＳ）を利用して５ｒａｄ／ｓのせん断速度で、２０℃／分の昇温速度を適用して温度に応じた溶融粘度を測定した。
【００８６】
実験例２：埋立性評価（ＭＯＬＤＶＯＩＤ  ＴＥＳＴ）
前記実施例および比較例で記載した半導体装置の製造例のように、第２半導体素子が接着されたＢＧＡ基板を、加圧乾燥機で１３５℃、１時間、７気圧条件で熱処理し接着フィルムを熱硬化させて半導体装置を製作した。
【００８７】
前記製作された半導体装置に対して超音波映像装置（ＳＡＴ；Ｓｃａｎ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈ）を利用して接着層内のボイドが観察される試片の個数を測定した。前記ボイドの観察は、前記試片を蒸留水に浸漬した状態でｓｏｎｉｆｅｒを利用して透過モードで測定してイメージ化した結果を土台とした。
【００８８】
接着層内にボイドなしによく埋めている場合を「○」、接着層内にボイドが観察された場合を「×」として評価した。
【００８９】
実験例３：ボンディングワイヤーモールディング特性測定
前記実験例２のように半導体装置を製作した後、Ｘ−ｒａｙ  ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ設備を活用してボンディングワイヤーのダメージの有無を判別した。半導体装置内部のボンディングワイヤーが一定の間隔で互いに離れている場合、ワイヤモールディング特性良好「○」、ボンディングワイヤーが互いに重なって短絡が発生した部分がある場合不良「×」として評価した。
【００９０】
実験例４：フィレット量測定
前記実験例２のように半導体装置を製作した後、第２半導体素子の周辺に拡散して出た接着剤の量を測定し、素子１個当たりの最もたくさん出た長さを測定して２００ｕｍ以内である場合、フィレット特性良好「○」、２００ｕｍ超過である場合、フィレット特性不良「×」として評価した。
【００９１】
実験例５：接着フィルム中の残存揮発成分含有量測定
前記実施例および比較例でそれぞれ得られた接着フィルムを１２５℃で１時間露出後、熱重量分析（ＴＧＡ）で確認して重量減少比率を測定し、減少した比率を接着フィルムに含まれている残存揮発成分の含有量とした。
【００９２】
【表２】
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【００９３】
前記表２で確認されるように、前記実施例１ないし５の半導体素子用接着フィルムを利用する場合、第２半導体チップが硬化温度で接着剤が流れてしまう現象や半導体素子の周縁に接着剤が流出してフィレットを形成する現象を防止することができ、同時に半導体製造過程で適用される高温条件に長時間露出してもボイド（ｖｏｉｄ）が実質的に発生しないことが確認された。
【００９４】
これに反して、比較例１ないし３の接着フィルムは、第１半導体素子を埋める性能が低く、ボンディングワイヤーが互いに重なって短絡が発生した部分が示したり、素子の周縁に接着剤が過多に流出してフィレットを形成したり、適用される高温条件に露出時に接着フィルム内にボイドが生成されることが確認された。