(57)【要約】【課題】  低溶融粘度であるとともに接着強度に優れ、半導体装置の接続信頼性の向上を可能とする半導体用接着剤組成物、半導体用接着シート、及び、これらを用いて得られる半導体装置を提供すること。【解決手段】  半導体用接着剤組成物は、熱硬化性樹脂及びフィラーを含有する接着剤組成物であって、フィラーの配合割合が、熱硬化性樹脂１００質量部に対して３０〜１００質量部であり、且つ、熱硬化性樹脂として、（Ａ）架橋性官能基を有し、重量平均分子量が１０万〜６０万でありガラス転移温度が−５０℃〜５０℃である高分子量成分、（Ｂ）分子量５００以上の多官能エポキシ樹脂、及び、（Ｃ）フェノール樹脂を質量比で、（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）＝１５〜４０：５〜１５：３５〜５５の割合で含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂及びフィラーを含有する接着剤組成物であって、
前記フィラーの配合割合が、前記熱硬化性樹脂１００質量部に対して３０〜１００質量部であり、且つ、
前記熱硬化性樹脂として、（Ａ）架橋性官能基を有し、重量平均分子量が１０万〜６０万でありガラス転移温度が−５０℃〜５０℃である高分子量成分、（Ｂ）分子量５００以上の多官能エポキシ樹脂、及び、（Ｃ）フェノール樹脂を質量比で、（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）＝１５〜４０：５〜１５：３５〜５５の割合で含む、半導体用接着剤組成物。
【請求項２】
前記フィラーとして、平均粒径が異なる２種以上のフィラーを含む、請求項１に記載の半導体用接着剤組成物。
【請求項３】
平均粒径が０．１〜１．０μｍの範囲内にある第１のフィラー、及び、一次粒径の平均粒径が０．００５〜０．０３μｍの範囲内にある第２のフィラーを含む、請求項１に記載の半導体用接着剤組成物。
【請求項４】
１５０℃以上で重合反応により高分子量化する熱重合性化合物を更に含有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体用接着剤組成物。
【請求項５】
硬化前の８０℃における溶融粘度が７００Ｐａ・ｓ以上５０００Ｐａ・ｓ以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体用接着剤組成物。
【請求項６】
有機基板に対する硬化後の接着強度が３．０ＭＰａ以上である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体用接着剤組成物。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体用接着剤組成物をフィルム状に成形してなる接着剤層を備える、半導体用接着シート。
【請求項８】
半導体素子と、該半導体素子を搭載する支持部材と、前記半導体素子及び前記支持部材間に設けられ、前記半導体素子及び前記支持部材を接着する接着部材と、を備え、
前記接着部材は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体用接着剤組成物の硬化物である、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造に使用される半導体用接着剤組成物、半導体用接着シート、及び、それらを用いて製造される半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子をはじめとする各種電子部品を搭載した実装基板として最も重要な特性の一つとして信頼性がある。その中でも、熱疲労に対する接続信頼性は実装基板を用いた機器の信頼性に直接関係するため非常に重要な項目である。この接続信頼性を低下させる原因として、熱膨張係数の異なる各種材料を用いていることから生じる熱応力が挙げられる。具体的には、半導体素子の熱膨張係数が約４ｐｐｍ／℃と小さいのに対して、電子部品を実装する配線板の熱膨張係数が１５ｐｐｍ／℃以上と大きいことから、これらを組み合わせた場合には熱衝撃に対して熱ひずみが発生し、その熱ひずみによって熱応力が発生することがある。
【０００３】
また、近年、チップを多段に積層したスタックドＭＣＰ（Ｍｕｌｔｉ  Ｃｈｉｐ  Ｐａｃｋａｇｅ）が普及している。このようなパッケージにおいては、チップの接着面に空隙を発生させることなくチップを実装することが、接続信頼性向上のための課題の一つとなっている。特に、配線などを有する基板上にチップを積層する場合、この基板表面の凹凸を十分に埋め込む埋込性がパッケージの接続信頼性の確保に重要とされている。その一方で、最近の半導体装置の小型化、薄型化に伴い基板及びウエハの薄型化が進んでおり、上述したような熱応力に起因して素子の反りなどが発生しやくなっている。そのため、より低温・低荷重での実装が強く求められている。
【０００４】
しかし、低温・低荷重の圧着実装のみで上記の凹凸を十分埋め込むことが難しいため、従来は、接着シート付きチップを基板上に熱圧着して固定し、パッケージ封止工程での熱と圧力で凹凸を埋め込む方法が主流であった。このような方法に用いられる接着シートとしては、例えば、特許文献１に記載されているようなエポキシ樹脂、フェノール樹脂及びアクリル共重合体を含む接着フィルムなどが知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２２０５７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記従来技術においては、以下の問題点が存在する。すなわち、スタックドＭＣＰは、携帯電話、携帯オ−ディオ機器用のメモリパッケージとして利用されているが、近時、携帯電話等の多機能化に伴ってパッケージの高密度化・高集積化がより一層進行しているため、チップの多段化やパッケージの薄型化が更に必要となっている。しかし、このようなチップの多段化は、圧着及びワイヤボンディング工程など熱処理を必要とする工程を増加させ、封止工程までに接着剤の熱硬化を促進することになる。その結果、基板配線に由来する凹凸などの埋込性が低下し、封止工程を経た後でも空隙が残り、十分な接続信頼性が得られなくなる場合がある。
【０００７】
また一方で、チップサイズの多様化により、パッケージ高集積化を目的としてサイズが大きいチップを搭載するパッケージもある。しかし、大きいチップを搭載する場合、封止工程によりチップ内部の空隙を完全に排除することは難しく、チップ端部に残った空隙がパッケージの接続信頼性を低下させてしまうことがある。
【０００８】
なお、接着剤の溶融粘度を小さくすることにより、接着剤の凹凸追従性を上げて空隙を低減する方法が考えられる。しかし、本発明者らの検討によると、上記従来の接着フィルムの溶融粘度を低下させるために単に高分子量成分の分子量を小さくする方法では、パッケージの接続信頼性に重要な接着強度も低下してしまうことが判明している。
【０００９】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、低溶融粘度であるとともに接着強度に優れ、半導体装置の接続信頼性の向上を可能とする半導体用接着剤組成物、半導体用接着シート、及び、これらを用いて得ら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】
【００１０】
上記課題を解決するため本発明は、熱硬化性樹脂及びフィラーを含有する接着剤組成物であって、フィラーの配合割合が、熱硬化性樹脂１００質量部に対して３０〜１００質量部であり、且つ、熱硬化性樹脂として、（Ａ）架橋性官能基を有し、重量平均分子量が１０万〜６０万でありガラス転移温度が−５０℃〜５０℃である高分子量成分、（Ｂ）分子量５００以上の多官能エポキシ樹脂、及び、（Ｃ）フェノール樹脂を質量比で、（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）＝１５〜４０：５〜１５：３５〜５５の割合で含む半導体用接着剤組成物を提供する。
【００１１】
本発明の半導体用接着剤組成物は、熱硬化性樹脂及びフィラーを上記特定の割合で含有し、且つ、熱硬化性樹脂としての上記（Ａ）〜（Ｃ）成分を上記特定の割合で含有することにより、低溶融粘度でありながら優れた接着強度を発現することができる。このような本発明の半導体用接着剤組成物によれば、硬化前は良好な流動性により配線基板などの支持部材や半導体チップの凹凸を十分埋め込むことができ、硬化後は有機基板などの支持部材やシリコンチップなどに対して高い接着強度を発揮し得ることから、実装基板の接続信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００１２】
また、本発明の半導体用接着剤組成物によれば、低温（特には、１００〜１２０℃以下）での圧着実装のみで基板などの支持部材又は半導体チップの凹凸を十分埋め込むことができる。更に、本発明の半導体用接着剤組成物によれば、硬化後には優れた耐熱性及び耐湿性を得ることができることから、半導体装置の耐リフロー性や高温高湿下における接続信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００１３】
本発明の半導体用接着剤組成物は、上記フィラーとして、平均粒径が異なる２種以上のフィラーを含むことが好ましい。この場合、低溶融粘度であるとともに硬化後には優れた接着強度が得られるという特性を十分保持することが可能となる。
【００１４】
また、本発明の半導体用接着剤組成物は、上記の効果をより確実に得る観点から、平均粒径が０．１〜１．０μｍの範囲内にある第１のフィラー、及び、一次粒径の平均粒径が０．００５〜０．０３μｍの範囲内にある第２のフィラーを含むことが好ましい。
【００１５】
また、本発明の半導体用接着剤組成物は、１５０℃以上で重合反応により高分子量化する熱重合性化合物を更に含有することが好ましい。これにより、溶融粘度を下げることができるため、フィルムの流動性を向上させることができる。また、有機基板への接着力も向上する。
【００１６】
本発明の半導体用接着剤組成物は、硬化前の８０℃における溶融粘度が７００Ｐａ・ｓ以上５０００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の半導体用接着剤組成物は、有機基板に対する硬化後の接着強度が３．０ＭＰａ以上であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明は、上記本発明の半導体用接着剤組成物をフィルム状に成形してなる半導体用接着シートを提供する。
【００１９】
また、本発明は、半導体素子と、該半導体素子を搭載する支持部材と、半導体素子及び支持部材間に設けられ、半導体素子及び支持部材を接着する接着部材と、を備え、接着部材は、上記本発明の半導体用接着剤組成物の硬化物である半導体装置を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、低溶融粘度であるとともに接着強度に優れ、半導体装置の接続信頼性の向上を可能とする半導体用接着剤組成物、半導体用接着シート、及び、これらを用いて得ら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最良の形態】
【００２１】
以下、場合により図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。なお、各図における寸法比は、説明のため誇張している部分があり、必ずしも実際の寸法比とは一致しない。
【００２２】
図１は、本発明の半導体用接着シートの好適な一実施形態を示す模式断面図である。図１に示した半導体用接着シート１は、支持体２０と、支持体２０上に設けられた接着剤層１０と、で構成される。接着剤層１０は、本発明の半導体用接着剤組成物からなる。本発明の半導体用接着シートは、接着剤層１０上の支持体２０の反対側の面を保護フィルムで被覆してもよい。
【００２３】
先ず、本発明の半導体用接着剤組成物について説明する。
【００２４】
本発明の半導体用接着剤組成物は、熱硬化性樹脂及びフィラーを含有する接着剤組成物であって、フィラーの配合割合が、熱硬化性樹脂１００質量部に対して３０〜１００質量部であり、且つ、熱硬化性樹脂として、（Ａ）架橋性官能基を有し、重量平均分子量が１０万〜６０万でありガラス転移温度が−５０℃〜５０℃である高分子量成分、（Ｂ）分子量５００以上の多官能エポキシ樹脂、及び、（Ｃ）フェノール樹脂を質量比で、（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）＝１５〜４０：５〜１５：３５〜５５の割合で含むことを特徴とする。
【００２５】
上記高分子量成分（Ａ）としては、エポキシ基、アルコール性またはフェノール性水酸基、カルボキシル基などの架橋性官能基を有するポリイミド樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フェノキシ樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂等が挙げられる。ただし、これらに限定されるものではない。
【００２６】
本発明で用いる高分子量成分（Ａ）としては、グリシジルアクリレート又はグリシジルメタクリレートなどの官能性モノマーを含有するモノマーを重合して得た、重量平均分子量が１０万〜６０万であるエポキシ基含有（メタ）アクリル共重合体などが好ましい。更に、（メタ）アクリル共重合体としては、（メタ）アクリル酸エステル共重合体、アクリルゴムなどを使用することができ、アクリルゴムがより好ましい。アクリルゴムは、アクリル酸エステルを主成分とし、主として、ブチルアクリレートとアクリロニトリルなどの共重合体や、エチルアクリレートとアクリロニトリルなどの共重合体などからなるゴムである。
【００２７】
高分子量成分（Ａ）のガラス転移温度Ｔｇは−５０℃〜５０℃の範囲内であることが必要である。高分子量成分のＴｇが５０℃を超えると、半導体用接着シートの柔軟性が低くなりすぎ、ウエハにラミネートする際の充分な密着性が得られにくくなる傾向にある。一方、高分子量成分のＴｇが−５０℃未満であると、半導体用接着シートの柔軟性が高くなりすぎるため、半導体ウエハダイシング時に接着シートが切断し難くなり、バリの発生によりダイシング性が悪化する場合がある。
【００２８】
また、高分子量成分（Ａ）の重量平均分子量は、１０万〜６０万の範囲内であることが必要であるが、好ましくは２０万以上５０万以下である。高分子量成分の重量平均分子量が２０万未満であると、接着剤樹脂組成物のフィルム成形性が悪化したり、接着シートの接着力や耐熱性の低下を引き起こす場合があり、重量平均分子量が５０万を超えると未硬化の接着シートの流動性が低下する場合がある。
【００２９】
なお、本発明において、重量平均分子量とは、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定し、標準ポリスチレン検量線を用いて換算した値を意味する。
【００３０】
また、本発明で用いる高分子量成分（Ａ）は、半導体ウエハダイシング時に接着シートの切断が容易になり樹脂くずが発生し難くなる点、未硬化の接着シートの流動性が高くなる点、並びに、接着力及び耐熱性が高くなる点から、Ｔｇが−２０℃〜４０℃であり且つ重量平均分子量が１０万〜６０万であるものが好ましく、Ｔｇが−１０℃〜４０℃であり且つ重量平均分子量が２０万〜５０万であるものがより好ましい。
【００３１】
分子量５００以上の多官能エポキシ樹脂（Ｂ）としては、硬化して接着作用を有するものであれば特に限定されず、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂やクレゾールノボラック型エポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂などを使用することができる。また、多官能エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、複素環含有エポキシ樹脂または脂環式エポキシ樹脂など、一般に知られているものを適用することができる。
【００３２】
本発明の半導体用接着剤組成物は、多官能エポキシ樹脂（Ｂ）として、下記一般式（１）で表わされ、分子量８００以上であるエポキシ樹脂を含有することが好ましい。
【００３３】
【化１】
2008133456.tif 000002
式（１）中、Ｒ１は水素原子、ハロゲン原子、直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、水酸基、又は、アリール基を示し、ｌは１〜３の整数を示し、ｍは２〜４の整数を示す。
【００３４】
また、上記一般式（１）で表され、分子量８００以上である多官能エポキシ樹脂は、８５℃、８５％ＲＨの恒温恒湿槽に４８時間投入後の吸水率が２質量％以下で、熱重量分析計（ＴＧＡ）で測定した３５０℃での加熱質量減少率（昇温速度：５℃／ｍｉｎ，雰囲気：窒素）が５質量％未満のものが好ましく使用できる。このような多官能エポキシ樹脂としては、例えば、東都化成（株）製のＹＤＣＮシリーズなどが挙げられる。
【００３５】
本発明の半導体用接着剤組成物は、分子量５００以上の多官能エポキシ樹脂を必須成分として含有するが、硬化物の耐熱性を更に向上させる観点から、一般式（１）で表され、分子量が８００〜３０００である多官能エポキシ樹脂が含有されることが特に好ましい。
【００３６】
また、本発明の半導体用接着剤組成物においては、Ｂステージ状態でのフィルムの可撓性を高める観点から、分子量５００以上の多官能エポキシ樹脂（Ｂ）以外のエポキシ樹脂として、分子量５００未満のエポキシ樹脂が更に含有されることが好ましく、分子量４００以下のエポキシ樹脂が更に含有されることがより好ましい。このようなエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型又はビスフェノールＦ型エポキシ樹脂といった二官能エポキシ樹脂などが好適に用いられる。
【００３７】
本発明の半導体用接着剤組成物は、フェノール樹脂（Ｃ）として、下記一般式（２）で表わされるフェノール樹脂を含有することが好ましい。
【００３８】
【化２】
2008133456.tif 000003
式（２）中、Ｒ２は水素原子、ハロゲン原子、直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、水酸基、又は、アリール基を示し、ｑは１〜３の整数を示し、繰り返し単位の数を示すｐは１〜５０の範囲の整数を示す。
【００３９】
また、上記一般式（２）で表されるフェノール樹脂は、８５℃、８５％ＲＨの恒温恒湿槽に４８時間投入後の吸水率が２質量％以下で、熱重量分析計（ＴＧＡ）で測定した３５０℃での加熱質量減少率（昇温速度：５℃／ｍｉｎ，雰囲気：窒素）が５質量％未満のものが好ましく使用できる。このような一般式（２）で表されるフェノール樹脂として代表的なものに、三井化学（株）製のミレックスＸＬＣ−シリーズ及びＸＬシリーズなどがある。
【００４０】
本発明の半導体用接着剤組成物におけるエポキシ樹脂とフェノール樹脂との配合割合は、エポキシ当量と水酸基当量との当量比が０．７０／０．３０〜０．３０／０．７０となるように設定するのが好ましく、０．６５／０．３５〜０．３５／０．６５となるように設定するのがより好ましく、０．６０／０．４０〜０．４０／０．６０となるように設定するのがさらに好ましく、０．６０／０．４０〜０．５０／０．５０となるように設定するのが特に好ましい。エポキシ当量と水酸基当量との当量比が上記範囲外であると、接着シートの硬化性が劣る、又は、未硬化の接着シートの粘度が高くなり流動性に劣る傾向にある。
【００４１】
本発明の半導体用接着剤組成物にはフィラーが含有されており、これにより、Ｂステージ状態における接着シートのダイシング性の向上、接着シートの取扱い性の向上、熱伝導性の向上、溶融粘度の調整、チクソトロピック性の付与、接着力の向上を図ることが可能となっている。
【００４２】
本発明で用いるフィラーとしては、無機フィラーが好ましい。無機フィラーとしては特に制限は無く、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、アルミナ、窒化アルミニウム、ほう酸アルミウイスカ、窒化ホウ素、結晶性シリカ、非晶性シリカ、アンチモン酸化物などが使用できる。また、これらは単体あるいは２種類以上を混合して使用することもできる。
【００４３】
また、上記の無機フィラーのうち、熱伝導性向上の観点からは、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、結晶性シリカ、非晶性シリカ等を用いることが好ましい。また、溶融粘度の調整やチクソトロピック性の付与の点からは、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、アルミナ、結晶性シリカ、非晶性シリカ等を用いることが好ましい。また、ダイシング性の向上の観点からは、アルミナ、シリカを用いることが好ましい。
【００４４】
フィラーの含有割合は、接着シートのダイシング性が向上する点、接着シートの硬化後の貯蔵弾性率が１７０℃で２０〜１０００ＭＰａになりワイヤボンディング性が良好となる点から、熱硬化性樹脂１００質量部に対して３０〜１００質量部であることが必要であり、さらには３５〜１００質量部であることが好ましい。
【００４５】
また、フィラーの含有量が大きすぎると、フィルム成形性の悪化、未硬化の接着シートの流動性低下、接着剤の貯蔵弾性率の過剰な上昇、接着力の低下を引き起こしやすくなるため、フィラーの含有割合は、熱硬化性樹脂１００質量部に対して８０質量部以下であることが好ましい。一方、フィラーの含有量が小さいと、半導体ウエハダイシング時に樹脂バリが発生しやすくなり、また接着力が低下する傾向にあるため、フィラーの含有割合は、熱硬化性樹脂１００質量部に対して３５質量部以上であることが好ましい。
【００４６】
本発明の半導体用接着剤組成物は、上記フィラーとして、平均粒径が異なる２種以上のフィラーを含むことが好ましい。この場合、単一のフィラーを使用した場合に比べて、成膜前の原料混合物の粘度上昇若しくは低下を防止することが容易となり、良好な成膜性が得られやすくなるとともに、接着シートの硬化後には優れた接着強度を得られやすくなる。  
【００４７】
また、本発明の半導体用接着剤組成物は、上記の効果をより確実に得る観点から、平均粒径が０．１〜１．０μｍの範囲内にある第１のフィラー、及び、一次粒径の平均粒径が０．００５〜０．０３μｍの範囲内にある第２のフィラーを含むことが好ましい。さらには、ビーズミル処理によりシクロヘキサノンへ第１のフィラーを分散させた分散液をアセトン中へ滴下し、これを用いて測定した第１のフィラーの分散液中の平均粒径が０．１〜１．０μｍであることが好ましい。また、同様にして測定した第２のフィラーの分散液の平均粒径が０．０５〜０．３μｍであることが好ましい。
【００４８】
更に、本発明の半導体用接着剤組成物は、上記の効果をより確実に得る観点から、平均粒径が０．１〜１．０μｍの範囲内にあり且つ９９％以上の粒子が粒径０．１〜１．０μｍの範囲内に分布する第１のフィラー、及び、一次粒径の平均粒径が０．００５〜０．０３μｍの範囲内にあり且つ９９％以上の粒子が粒径０．００５〜０．１μｍの範囲内に分布する第２のフィラーを含むことが好ましい。
【００４９】
また、本発明の半導体用接着剤組成物は、１５０℃以上で重合反応により高分子量化する熱重合性化合物を更に含有することが好ましい。
【００５０】
１５０℃以上で重合反応により高分子量化する熱重合性化合物としては、例えば、酸素存在下、高温で加熱すると高分子量化する多官能（メタ）アクリレートモノマー等が挙げられ、日本化薬（株）製のＫＡＹＡＲＡＤ  ＤＰＨＡなどを用いることができる。
【００５１】
本発明の半導体用接着剤組成物における上記熱重合性化合物の含有割合は、熱硬化性樹脂１００質量部に対して３〜１０質量部であることが好ましい。含有割合が高すぎると未硬化接着シートのべたつきが高くなる傾向がある。
【００５２】
また、本発明の半導体用接着剤組成物は、上述の熱硬化性樹脂（高分子量成分（Ａ）、エポキシ樹脂（Ｂ）、（Ｂ）以外のエポキシ樹脂及びフェノール樹脂（Ｃ））、フィラー、熱重合性化合物以外に、硬化促進剤、触媒、添加剤、カップリング剤等を更に含んでいてもよい。
【００５３】
また、本発明の半導体用接着剤組成物は、硬化前の８０℃における溶融粘度が７００Ｐａ・ｓ以上６０００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、７００Ｐａ・ｓ以上５０００Ｐａ・ｓ以下がより好ましく、１０００Ｐａ・ｓ以上１９００Ｐａ・ｓ以下が更に好ましい。
【００５４】
また、本発明の半導体用接着剤組成物は、有機基板（例えば、銅張り積層板「Ｅ−６９７ＦＧ」（日立化成（株）製、４００μｍ厚）に回路形成し、「ＡＵＳ３０８」（太陽インキ（株）製）で被覆したもの）に対する硬化後の接着強度が、３．０ＭＰａ以上であることがより好ましい。
【００５５】
支持体２０としては、特に制限はなく、例えば、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、ポリエーテルナフタレートフィルム、メチルペンテンフィルム等が挙げられる。
【００５６】
半導体用接着シート１は、例えば、以下の方法により作製することができる。先ず、上述の本発明の半導体用接着剤組成物を構成する各成分を有機溶媒中で混合、混練してワニスを調製し、このワニスの層を支持体２０上に形成させ、加熱により乾燥することにより半導体用接着シート１を得ることができる。また、ワニス層の乾燥後に支持体２０を除去して、接着剤層１０のみから構成される半導体用接着シートとしてもよい。上記の混合、混練は、通常の攪拌機、らいかい機、三本ロール、ボールミル等の分散機を適宜、組み合わせて行うことができる。上記の加熱乾燥の条件は、使用した溶媒が充分に揮散する条件であれば特に制限はないが、通常６０℃〜２００℃で、０．１〜９０分間加熱して行う。
【００５７】
上記ワニスの調製に用いる有機溶媒は、材料を均一に溶解、混練又は分散できるものであれば制限はなく、従来公知のものを使用することができる。このような溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎメチルピロリドン、トルエン、キシレン等が挙げられる。乾燥速度が速く、価格が安い点でメチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどを使用することが好ましい。
【００５８】
接着剤層１０の厚みは、基板の配線回路や下層のチップに付設された金ワイヤ等の凹凸を充填するため、１０〜２５０μｍであることが好ましい。この厚みが１０μｍよりも薄いと、凹凸の充填性が十分得られ難くなる他、応力緩和効果や接着性が低下する傾向があり、２５０μｍよりも厚いと経済的でなくなる上に、半導体装置の小型化の要求に応えることが困難となる傾向にある。更に、接着剤層１０の厚みは、十分な接着性が得られるとともに半導体装置を薄型化できる点から、２０〜１００μｍがより好ましく、４０〜８０μｍが更に好ましい。
【００５９】
ダイシング性が優れる点から、接着剤層１０の硬化前（Ｂステージ状態）の２５℃における貯蔵弾性率は２００〜６０００ＭＰａであることが好ましい。更に、この貯蔵弾性率は、ダイシング性に優れ、かつ半導体ウエハとの密着性が優れる点で、２００〜２０００ＭＰａであることがより好ましい。また、接着剤層１０の硬化前（Ｂステージ状態）の８０℃における貯蔵弾性率は０．０００１〜１０ＭＰａであることが好ましい。この場合、半導体ウエハへのラミネート性がより良好なものとなる。また、特に半導体ウエハへの密着性が高い点で、８０℃における貯蔵弾性率は０．００１〜５ＭＰａであることがより好ましい。
【００６０】
また、良好なワイヤボンディング性を得る観点から、接着剤層１０の硬化後（Ｃステージ状態）の１７０℃における貯蔵弾性率は、２０〜１０００ＭＰａであることが好ましい。
【００６１】
接着剤層１０の貯蔵弾性率は、動的粘弾性測定装置（ＵＢＭ社製「Ｒｈｅｏｇｅｌ−Ｅ４０００」）を用いて、サンプルサイズ：長さ２０ｍｍ、幅４ｍｍ、温度範囲：−３０〜２００℃、昇温速度３℃／ｍｉｎ、引張りモード、１０Ｈｚ、自動静荷重の測定条件で測定される。
【００６２】
接着剤層１０の硬化前の８０℃における溶融粘度は７００Ｐａ・ｓ以上６０００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、７００Ｐａ・ｓ以上５０００Ｐａ・ｓ以下がより好ましく、１０００Ｐａ・ｓ以上１９００Ｐａ・ｓ以下が更に好ましい。なお、８０℃における溶融粘度は、平行板プラストメーター法に基づいて、温度８０℃、荷重３ｋｇｆの条件下、３秒間圧着した際の面積の変化から計算された値で示される。
【００６３】
また、接着剤層１０の硬化後の有機基板に対する接着強度が、３ＭＰａ以上であることがより好ましい。この接着強度は、以下の手順で測定された値を意味する。先ず、接着剤層１０を４００μｍ厚の半導体ウエハに６０℃で貼り付けし、５．０ｍｍ角にダイシングする。個片化したサンプルをレジストＡＵＳ３０８を塗布した基板上に、温度１２０℃、荷重２５０ｇｆの条件で１秒間圧着する。次に、サンプルを圧着した基板を、１２０℃で１時間、及び１７０℃で３時間のステップキュアにより硬化させる。このようにして作製した実装基板を８５℃、６０ＲＨ％の条件下に１６８時間放置する。その後、即座に２５０℃のダイシェア強度を測定し、これを接着強度とする。
【００６４】
本発明の半導体用接着剤組成物及び半導体用接着シートは、それ自体で用いても構わないが、他の一実施態様として、本発明の半導体用接着剤組成物からなる接着剤層を従来公知のダイシングテープ上に設けてなるダイシング・ダイボンディング一体型接着シートとして用いることもできる。この場合、半導体ウエハへのラミネート工程が一回で済むことから、作業を更に効率化することが可能となる。図２は、本実施形態の接着シートの構成を示す模式断面図である。図２に示される接着シート２は、ダイシングテープ３０と、ダイシングテープ３０上に設けられ、本発明の半導体用接着剤組成物からなる接着剤層１０とを備えて構成されている。
【００６５】
本実施形態で使用するダイシングテープとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリイミドフィルムなどのプラスチックフィルム等が挙げられる。また、これらのプラスチックフィルムには、必要に応じてプライマー塗布、ＵＶ処理、コロナ放電処理、研磨処理、エッチング処理等の表面処理を行ってもよい。
【００６６】
ダイシングテープは粘着性を有することが好ましく、上述のプラスチックフィルムに粘着性を付与したものを用いてもよいし、上述のプラスチックフィルムの片面に粘着剤層を設けてもよい。この粘着剤層は、液状成分の比率、高分子量成分のＴｇを調整することによって得られる適度なタック強度を有する樹脂組成物を塗布乾燥することで形成可能である。
【００６７】
接着シート２を半導体装置の製造に用いる場合、接着剤層１０は、ダイシング時には半導体素子が飛散しない粘着力を有し、その後ピックアップ時にはダイシングテープから容易に剥離できることが好ましい。例えば、接着剤層の粘着性が高すぎるとピックアップが困難になることがある。そのため、適宜、接着剤層のタック強度を調節することが好ましい。その方法としては、接着剤層の室温におけるフローを上昇させると粘着強度及びタック強度も上昇する傾向があり、一方、フローを低下させれば粘着強度及びタック強度も低下する傾向があることを利用すればよい。具体的には、フローを上昇させるには、例えば、可塑剤の含有量の増加、粘着付与剤含有量の増加等の方法がある。逆にフローを低下させるには、前記化合物の含有量を減らせばよい。前記可塑剤としては、例えば、単官能のアクリルモノマー、単官能エポキシ樹脂、液状エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系のいわゆる希釈剤等が挙げられる。
【００６８】
ダイシングテープ上に接着剤層を設ける方法としては、印刷のほか、予め作成した接着剤層をダイシングテープ上にプレス、ホットロールラミネートする方法が挙げられるが、連続的に製造でき、効率が良い点でホットロールラミネートによって接着剤層を設ける方法が好ましい。
【００６９】
ダイシングテープの膜厚は、特に制限はなく、接着剤層の膜厚や接着シートの用途によって適宜、当業者の知識に基づいて定められるものであるが、経済性がよく、フィルムの取扱い性が良い点で６０〜１５０μｍが好ましく、７０〜１３０μｍがより好ましい。
【００７０】
次に、上記接着シート２を用いる半導体装置の製造方法について説明する。
【００７１】
図３（ａ）〜（ｄ）及び図４は、接着シート２を用いる半導体装置の製造方法の好適な一実施形態を説明するための断面図である。本実施形態の半導体装置の製造方法は、上述の粘接着シート２の接着剤層を半導体ウエハに貼り付ける貼り付け工程（ウエハラミネート工程）と、半導体ウエハ及び接着剤層をダイシングすることにより接着剤層が付着した半導体素子を得るダイシング工程と、接着剤層が付着した半導体素子をダイシングテープからピックアップするピックアップ工程と、半導体素子を接着剤層を介して半導体素子搭載用の支持部材に接着する接着工程とを備える。以下、図面を参照しながら、各工程について説明する。
【００７２】
（貼り付け工程）
先ず、図３（ａ）に示されるように、半導体ウエハＷの主面に、接着剤層１０を介して接着シート２を貼り付ける。
【００７３】
なお、本実施形態に係る接着シートを用いた半導体装置の製造において用いられる半導体ウエハＷとしては、単結晶シリコンの他、多結晶シリコン、各種セラミック、ガリウム砒素などの化合物半導体などが挙げられる。
【００７４】
接着シート２を半導体ウエハＷに貼り付ける温度、即ちラミネート温度は、０〜９０℃が好ましく、１５〜８０℃がより好ましく、２０〜７０℃がさらにより好ましい。ラミネート温度が９０℃を超えると接着シート貼り付け後の半導体ウエハの反りが大きくなる傾向がある。また、ダイシングテープとともに貼り付ける場合は、室温（２５℃）〜４０℃で行うことが好ましい。
【００７５】
なお、接着シート２の代わりに本発明の半導体用接着剤組成物をフィルム状に成形してなる接着シートを用いる場合、先ず、半導体ウエハに接着シートを貼り合わせた後、次いで接着シートの半導体ウエハと反対側の面にダイシングテープを貼り合わせればよい。また、接着シート２の代わりに上記半導体用接着シート１を用いる場合、半導体ウエハに接着シートを貼り合わせた後、支持体２０を剥離し、次いで接着剤層１０の半導体ウエハと反対側の面にダイシングテープを貼り合わせればよい。これらの場合の接着シート、ダイシングテープを貼り付けるラミネート温度は、上記温度であることが好ましい。
【００７６】
（ダイシング工程）
次に、図３（ｂ）に示されるように、半導体ウエハＷ及び接着剤層１０をダイシングする。このとき、ダイシングテープ３０を途中までダイシングするとしてもよい。ダイシングは、回転刃又はレーザーで行うことができる。
【００７７】
（ピックアップ工程）
ダイシング工程の後、図３（ｃ）に示されるように、ダイシングテープ３０をエキスパンド（拡張）することにより、切断により得られた各半導体素子４０を互いに離間させつつ、ダイシングテープ３０側からピックアップツール４２（ニードルなどの突き上げ或いはスライド式のユニット）などにより、粘接着層１０ａとダイシングテープ３０の剥離を促進し、接着剤層付き半導体素子４０を吸引コレット４４で吸引してピックアップする。なお、接着剤層付き半導体素子４０は、半導体素子Ｗａと粘接着層１０ａとを有する。また、半導体素子Ｗａは半導体ウエハＷを分割して得られるものであり、接着剤層１０ａは接着剤層１０を分割して得られるものである。ピックアップ工程では、必ずしもエキスパンドを行わなくてもよいが、エキスパンドすることによりピックアップ性をより向上させることができる。
【００７８】
また、ニードル４２による突き上げも必要に応じて行うことが好ましい。さらに、極薄ウエハに対しても十分なピックアップ性を確保する観点から、例えば、２段又は３段ピックアップ法を行ってもよい。
【００７９】
また、本実施形態においては、吸引コレット４４以外の方法によって半導体素子４０の
ピックアップを行うこともできる。
【００８０】
（接着工程）
接着剤層付き半導体素子４０をピックアップした後、図３（ｄ）に示されるように、接着剤層付き半導体素子４０を、熱圧着により、接着剤層１０ａを介して半導体素子搭載用の支持部材５０に接着する。
【００８１】
圧着のための荷重は、０．００１〜１ＭＰａであることが好ましく、０．０１〜０．５ＭＰａであることがより好ましく、０．０１〜０．３ＭＰａであることが更により好ましい。荷重が０．００１ＭＰａ未満であるとボイドが発生し耐熱性が低下する傾向があり、１ＭＰａを超えるとチップが破損する傾向がある。
【００８２】
また、加熱温度は、６０〜２４０℃であることが好ましく、８０〜１８０℃であることがより好ましい。６０℃未満であると凹凸の埋込性が低下する傾向があり、２４０℃を超えると基板などの支持部材が変形し、反りが大きくなる傾向がある。加熱方法としては、加熱した熱板に支持部材又は半導体素子を接触させる、赤外線又はマイクロ波を支持部材又は半導体素子に照射する、熱風を吹きかける等の方法が挙げられる。本実施形態においては、被着体である支持部材、接着剤層付き半導体素子、又はその両方を加熱することが望ましい。
【００８３】
接着剤層付き半導体素子４０を接着剤層１０ａを介して支持部材５０上に搭載した後、再び、接着層付き半導体素子４０を、熱圧着により、接着剤層１０ａを介して半導体素子Ｗａに接着するとしてもよい。これにより、複数の半導体素子Ｗａを支持部材５０上に搭載することができる。この場合、接着剤層１０ａの熱履歴は大きくなるが、本実施形態に係る接着剤層１０ａによれば、半導体素子Ｗａと支持部材５０との接着性を十分維持することができる。
【００８４】
続いて、図４に示されるように、必要に応じて半導体素子Ｗａと支持部材５０とをワイヤボンディング６０により電気的に接続することが好ましい。このとき、半導体素子Ｗａ、接着剤層１０ａ及び支持部材５０は、所定温度で所定時間加熱される。さらに、ワイヤボンディングにより接続した後、必要に応じて半導体素子Ｗａを樹脂封止することが好ましい。このとき、樹脂封止材７０を支持部材５０の表面（半導体搭載面）に形成するが、支持部材５０の半導体搭載面とは反対側の面にも樹脂封止材を形成するとしてもよい。
【００８５】
以上の工程を経ることにより、接着シート２を用いて半導体装置１００を製造することができる。このようにして得られる半導体装置１００は、半導体素子及び支持部材を接着する接着部材として上述した本発明の半導体用接着剤組成物の硬化物を有することから、接続信頼性に優れ、特には高温高湿条件下での接続信頼性が優れている。
【実施例】
【００８６】
以下、実施例を挙げて本発明についてより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００８７】
（実施例１）
エポキシ樹脂「ＹＤＣＮ−７００−１０」（東都化成（株）製、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量２１０）６．２質量部、フェノール樹脂「ミレックスＸＬＣ−ＬＬ」（三井化学（株）製商品名、フェノール樹脂、水酸基当量１７５）５１．８質量部、エポキシ樹脂「ＹＤＦ−８１７０Ｃ」（東都化成（株）製商品名、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、エポキシ当量１５９、分子量３１２）４１．９質量部、シリカフィラーの分散液である「ＳＣ２０５０−ＨＬＧ」（アドマテックス（株）製商品名、平均粒径０．５００μｍ）８１．５質量部、及び、シリカフィラーである「アエロジルＲ９７２」（日本アエロジル（株）製商品名、一次粒径の平均粒径０．０１６μｍ）２．９質量部からなる組成物にシクロヘキサノンを加え、攪拌混合し、均一な組成物とした。
【００８８】
これに、アクリルゴム「ＨＴＲ−８６０Ｐ−２３０ｋ」（帝国化学産業（株）製商品名、重量平均分子量２３万）２３．０質量部、カップリング剤としての「ＮＵＣ  Ａ−１１６０」（日本ユニカー（株）製商品名、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン）０．３質量部及び「ＮＵＣ  Ａ−１８９」（日本ユニカー（株）製商品名、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン）０．６質量部、並びに、硬化促進剤としての「キュアゾール２ＰＺ−ＣＮ」（四国化成（株）製商品名、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール）０．１質量部を加え、均一になるまで攪拌混合した。更にこれを１００メッシュのフィルターでろ過し、真空脱泡することにより、接着剤組成物のワニスを得た。
【００８９】
このワニスを、厚さ３８μｍの離型処理したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム上に塗布し、１４０℃で５分間加熱することにより乾燥して、Ｂステージ状態の接着剤層（膜厚４０μｍ）がＰＥＴフィルム上に形成された接着シートを得た。
【００９０】
（実施例２）
実施例１の組成物において、熱硬化性化合物である「ＫＡＹＡＲＡＤ  ＤＰＨＡ」（日本化薬（株）製商品名、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート）８．４質量部を更に配合し、「アエロジルＲ９７２」を配合せず、各成分の配合割合を表１の実施例２に示すように変更した以外は、実施例１と同様の工程を経て接着シートを作製した。
【００９１】
（実施例３）
実施例１の組成物において、熱硬化性化合物である「ＫＡＹＡＲＡＤ  ＤＰＨＡ」（日本化薬（株）製商品名、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート）８．３質量部を更に配合し、各成分の配合割合を表１の実施例３に示すように変更した以外は、実施例１と同様の工程を経て接着シートを作製した。
【００９２】
（実施例４及び５）
実施例１の組成物において、「アエロジルＲ９７２」を配合せず、各成分の配合割合を表２の実施例４、５に示すように変更した以外は、実施例１と同様の工程を経て接着シートを作製した。
【００９３】
（比較例１）
実施例１の組成物において、「アエロジルＲ９７２」を配合せず、各成分の配合割合を表２の比較例１に示すように変更した以外は、実施例１と同様の工程を経て接着シートを作製した。
【００９４】
（比較例２）
実施例１の組成物において、各成分の配合割合を表２の比較例２に示すように変更した以外は、実施例１と同様の工程を経て接着シートを作製した。
【００９５】
【表１】
2008133456.tif 000004
【００９６】
【表２】
2008133456.tif 000005
【００９７】
［溶融粘度の測定］
実施例１〜５及び比較例１、２の接着シートについて、Ｂステージ状態の接着剤層の溶融粘度を平行板プラストメーター法に基づいて以下の手順で測定した。先ず、３枚の接着剤層を６０℃で貼り合わせて膜厚１２０μｍのフィルムとし、これを直径６ｍｍの円形に打ち抜いた。得られた円形のフィルムを厚さ１５０μｍのスライドガラス２枚の間に挟み、測定用サンプルとした。圧着時に所定の温度に設定できる圧着機を使用して、測定用サンプルを温度８０℃、３ｋｇｆの荷重で３秒間圧着した。このときの圧着によるフィルムの面積の変化から溶融粘度を計算した。得られた結果を表３に示す。
【００９８】
［接着強度の測定］
実施例１〜５及び比較例１、２の接着シートについて、以下の手順により接着強度を測定した。まず、接着シートの接着剤層を４００μｍ厚の半導体ウエハに６０℃で貼り合わせ、５．０ｍｍ角にダイシングすることにより、個片化した接着剤層付き半導体チップを得た。次に、接着剤層付き半導体チップを、レジスト「ＡＵＳ３０８」を塗布した基板上に、加熱温度１２０℃、荷重２５０ｇｆの条件で１秒間圧着して半導体装置のサンプルを作成した。続いて、１２０℃／１時間及び１７０℃／１時間のステップキュアによりサンプルの接着剤層を硬化させた。次に、硬化後の半導体装置のサンプルを８５℃、６０ＲＨ％条件下に１６８時間放置した。その後、即座に、サンプルの２５０℃のダイシェア強度を測定し、これを接着強度とした。得られた結果を表３に示す。
【００９９】
［耐リフロー性評価試験］
実施例１〜５及び比較例１、２の接着シートの耐リフロー性を以下の手順により評価した。まず、接着シートを７５μｍ厚のウエハに６０℃で貼り合わせ、７．５ｍｍ角にダイシングすることにより、個片化した接着剤層付き半導体チップを得た。次に、接着剤層付き半導体チップを、レジスト「ＡＵＳ３０８」（太陽インキ（株）製）を塗布した基板上に、加熱温度１２０℃、荷重０．０５ＭＰａの条件で１秒間圧着して半導体装置のサンプルを作成した。次に、このサンプルに対して、１２０℃、６０分間の加熱処理を施し、続いて、ワイヤーボンド相当の熱処理を行い、モールド用封止材（日立化成工業製、商品名「ＣＥＬ−９７００ＨＦ」）にてモールドし、１７５℃で５時間硬化させてパッケージとした。次に、このパッケージをＪＥＤＥＣ所定の吸湿条件で吸湿させた後、ＩＲリフロー炉にて２６０℃リフロー（最大温度２６５℃）を３回通過させ、パッケージの破損や厚みの変化、界面の剥離等が１個も観察されない条件のうち最も厳しい吸湿条件をもって耐リフロー性のレベルとした。このときのＪＥＤＥＣ所定の吸湿条件とは、温度３０℃、湿度６０％の恒温恒湿槽にて１９２時間パッケージを吸湿させた条件をレベル３とする。同様に８５℃、６０％、１６８時間の条件をレベル２とする。得られた結果を表３に示す。
【０１００】
【表３】
2008133456.tif 000006
【０１０１】
表３に示した結果から明らかなように、本発明に係る接着シート（実施例１〜５）は、比較例１〜２の接着シートと比較して、低溶融粘度と高接着強度とがより高水準でバランスされていることが確認された。また、本発明に係る接着シート（実施例１〜５）は、硬化後、高温高湿条件下に晒された場合であっても十分な接着強度を示すことが分かった。更に、本発明に係る接着シート（実施例１〜５）は、耐リフロー性に優れていることが確認された。本発明に係る半導体用接着剤組成物および半導体用接着シートによれば、半導体装置の信頼性の向上を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の半導体用接着シートの好適な一実施形態を示す模式断面図である。
【図２】本発明の半導体用接着シートの好適な他の実施形態を示す模式断面図である。
【図３】本発明に係る半導体用接着シートを用いる半導体装置の製造方法の好適な一実施形態を説明するための断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の好適な一実施形態を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１，２…半導体用接着シート、１０…接着剤層、２０…支持体、３０…ダイシングテープ、４０…接着剤層付き半導体素子、５０…支持部材、６０…ワイヤボンディング、７０…樹脂封止材、１００…半導体装置。
【図１】
2008133456.tif 000007
【図２】
2008133456.tif 000008
【図３】
2008133456.tif 000009
【図４】
2008133456.tif 000010