(57)【要約】      （修正有）【課題】耐熱性を向上させつつ、従来の製造工程を変更することなく、高信頼性の半導体装置を製造することが可能な半導体装置の製造方法、当該方法に使用する接着シート及び当該方法により得られる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置製造用の接着シート１０，１２は、半導体素子を被着体に接着させ、該半導体素子にワイヤーボンディングをする際に用いる半導体装置製造用の接着シート１０，１２であって、親油性の層状粘土鉱物を含有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を被着体に接着させ、該半導体素子にワイヤーボンディングをする際に用いる半導体装置製造用の接着シートであって、親油性の層状粘土鉱物を含有することを特徴とする半導体装置製造用の接着シート。
【請求項２】
前記層状粘土鉱物の含有量は、前記接着シートを構成する接着剤組成物１００重量部に対して、０．１〜４０重量部の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置製造用の接着シート。
【請求項３】
前記被着体に対し、１７５℃の条件下で０．２〜２ＭＰａの範囲内の剪断接着力を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置製造用の接着シート。
【請求項４】
硬化前の１２０℃に於ける引張貯蔵弾性率は１×１０４Ｐａ以上であり、硬化後の２００℃に於ける引張貯蔵弾性率は５０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体装置製造用の接着シート。
【請求項５】
前記接着剤組成物として熱可塑性樹脂が含有されていることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の半導体装置製造用の接着シート。
【請求項６】
前記接着剤組成物として、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の双方が含有されていることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の半導体装置製造用の接着シート。
【請求項７】
前記熱可塑性樹脂がアクリル樹脂であることを特徴とする請求項５又は６に記載の半導体装置製造用の接着シート。
【請求項８】
前記熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂又はフェノール樹脂の少なくとも何れか一方であることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置製造用の接着シート。
【請求項９】
前記接着剤組成物がエポキシ樹脂、フェノール樹脂及びアクリル樹脂であり、アクリル樹脂成分１００重量部に対しエポキシ樹脂及びフェノール樹脂の混合量が１０〜２００重量部であることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置製造用の接着シート。
【請求項１０】
架橋剤が添加されていることを特徴とする請求項５〜９の何れか１項に記載の半導体装置製造用の接着シート。
【請求項１１】
前記架橋剤の添加量は、前記アクリル樹脂１００重量部に対し、０．０５〜７重量部であることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置製造用の接着シート。
【請求項１２】
前記層状粘土鉱物の長径の平均長さは０．０１〜１００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の半導体装置製造用の接着シート。
【請求項１３】
前記層状粘土鉱物のアスペクト比は２０〜５００の範囲内であることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の半導体装置製造用の接着シート。
【請求項１４】
前記層状粘土鉱物は、層状ケイ酸塩であることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載の半導体装置製造用の接着シート。
【請求項１５】
親油性の層状粘土鉱物を含有する半導体装置製造用の接着シートを介して、半導体素子を被着体上に仮固着する仮固着工程と、
前記半導体素子にワイヤーボンディングをするワイヤーボンディング工程と、
前記半導体素子を封止樹脂により樹脂封止する封止工程と、
封止された構造物を個別の半導体装置に切断する切断工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記被着体は、基板、リードフレーム又は半導体素子であることを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記半導体素子を封止樹脂により封止する封止工程と、前記封止樹脂の後硬化を行う後硬化工程とを含み、
前記封止工程又は後硬化工程の少なくとも何れか一方の工程に於いて、加熱により封止樹脂を硬化させると共に、前記接着シートを介して半導体素子と被着体とを固着させることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記ワイヤーボンディング工程は、８０℃〜２５０℃の範囲内で行われることを特徴とする請求項１５〜１７の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記層状粘土鉱物として、層状ケイ酸塩を使用することを特徴とする請求項１５〜１８の何れか１項に記載の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、半導体素子を被着体に接着させ、該半導体素子にワイヤーボンディングをする際に用いる半導体装置製造用の接着シート、及びそれを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の微細化、高機能化の要求に対応すべく、半導体チップ（半導体素子）主面の全域に配置された電源ラインの配線幅や信号ライン間の間隔が狭くなってきている。
【０００３】
この為、インピーダンスの増加や、異種ノードの信号ライン間での信号の干渉が生じ、半導体チップの動作速度、動作電圧余裕度、耐静電破壊強度等に於いて、十分な性能の発揮を阻害する要因となっている。これらの問題を解決する為、半導体素子を積層したパッケージ構造が提案されている（例えば、下記特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００４】
一方、半導体素子を基板等に固着する際に使用されるものとしては、熱硬化性ペースト樹脂を用いた例（例えば、下記特許文献３参照）や、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を併用した接着シートを用いた例（例えば、下記特許文献４及び特許文献５参照）が提案されている。
【０００５】
従来の半導体装置の製造方法に於いては、半導体素子と、基板、リードフレーム又は半導体素子との接着に際し、接着シート又は接着剤を使用する。接着は、半導体素子と基板等との圧着の後（ダイアタッチ）、接着シート等を加熱工程により硬化させて行う。更に、半導体素子と基板とを電気的に接続する為にワイヤーボンディングを行い、その後に封止樹脂でモールドし、後硬化して当該封止樹脂の封止を行う（例えば、下記特許文献４及び特許文献５参照）。
【０００６】
前記ワイヤーボンディングを行う際には、超音波振動や加熱により基板等上の半導体素子が動く。この為従来は、ワイヤーボンディングの前に加熱工程を行って熱硬化性ペースト樹脂や熱硬化性接着シートを加熱硬化し、半導体素子が動かない様に固着する必要があった。
【０００７】
更に、熱可塑性樹脂からなる接着シートや、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂を併用した接着シートに於いては、ダイアタッチ後、ワイヤーボンディング前に接着対象物との接着力確保や濡れ性向上の目的で、加熱工程を必要としていた。
【０００８】
しかしながら、ワイヤーボンディングの前に行う接着シート等の加熱により、接着シート等から揮発ガスが発生するという問題点がある。揮発ガスはボンディングパットを汚染し、多くの場合、ワイヤーボンディングを行うことができなくなる。
【０００９】
また、接着シート等を加熱硬化することにより当該接着シート等の硬化収縮等が生じる。これに伴い応力が発生し、リードフレーム又は基板に（同時に、半導体素子にも）反りが発生するという問題点を有している。加えて、ワイヤーボンディング工程に於いては、応力に起因して半導体素子にクラックが発生するという問題点も有している。
【００１０】
近年、半導体素子の薄型化・小型化に伴い、半導体素子の厚さが従来の２００μｍからそれ以下へ、更には１００μｍ以下にまで薄層化している現状がある。１００μｍ以下の半導体素子を用いてダイアタッチを行うと、該半導体素子に反りが発生することがある。そのため、ダイアタッチ後の半導体素子と被着体との間に空隙が生じる場合がある。また、チップの多段積層化、ピン数の増加によりワイヤーボンディング工程での熱履歴が長くなり、接着シートの硬化が進むため、流動性や埋め込み性が低下し、半導体素子と被着体との間に空隙ができやすくなる。空隙を残したまま半導体装置を製造すると、その信頼性が低下するという問題がある。
【００１１】
【特許文献１】特開昭５５−１１１１５１号公報
【特許文献２】特開２００２−２６１２３３号公報
【特許文献３】特開２００２−１７９７６９号公報
【特許文献４】特開２０００−１０４０４０号公報
【特許文献５】特開２００２−２６１２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は前記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、耐熱性を向上させつつ、従来の製造工程を変更することなく、高信頼性の半導体装置を製造することが可能な半導体装置の製造方法、当該方法に使用する接着シート及び当該方法により得られる半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願発明者等は、前記従来の問題点を解決すべく、半導体装置製造用の接着シート、及びそれを用いた半導体装置の製造方法について検討した。その結果、下記構成を採用することにより前記目的を達成できることを見出して、本発明を完成させるに至った。
【００１４】
即ち、本発明に係る半導体装置製造用の接着シートは、前記の課題を解決する為に、半導体素子を被着体に接着させ、該半導体素子にワイヤーボンディングをする際に用いる半導体装置製造用の接着シートであって、親油性の層状粘土鉱物を含有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の接着シートは層状粘土鉱物を含んで構成されており、該層状粘土鉱物は、その積層方向が接着シートの面内方向に対し垂直な方向とほぼ一致する様に分散している。そして、層状粘土鉱物が面内方向に於ける接着シートの機械的強度を補強する為、本発明に係る接着シートはワイヤーボンディングの際に於ける超音波振動により、接着シートと半導体素子及び被着体との接着面でずり変形を生じることがない。更に、層状粘土鉱物の含有により接着シート自体の耐熱性を向上させることができるため、加熱に起因したずり変形の発生も抑制することができる。その結果、ワイヤーボンディング性に優れた接着シートが得られる。
【００１６】
その一方、本発明に係る接着シートは、従来の接着シートと比較して、その面内に垂直な方向に対する弾性がほぼ同様である為、該方向に於けるクッション性は損なわれていない。これにより、接着シートと半導体素子及び被着体との接着面に於いて空隙が生じるのを防止することができる。
【００１７】
尚、層状粘土鉱物として親油性のものを採用するのは、接着シートを構成する接着剤組成物との相溶性に優れ、その結果、良好な分散性が得られるからである。
【００１８】
前記構成に於いて、前記層状粘土鉱物の含有量は、前記接着シートを構成する接着剤組成物１００重量部に対して、０．１〜４０重量部の範囲内であることが好ましい。これにより、接着シートの接着特性を喪失させることなく耐熱性を向上させることが可能となる。
【００１９】
前記構成の接着シートは、前記被着体に対し、１７５℃の条件下で０．２〜２ＭＰａの範囲内の剪断接着力を有することが好ましい。これにより、ワイヤーボンディングの際に於ける超音波振動や加熱により、接着シートと被着体との接着面でのずり変形の発生を一層抑制することができる。
【００２０】
前記構成の接着シートに於いて、硬化前の１２０℃に於ける引張貯蔵弾性率は１×１０４Ｐａ以上であり、硬化後の２００℃に於ける引張貯蔵弾性率は５０ＭＰａ以下であることが好ましい。
【００２１】
接着シートが前記構成の様に貯蔵弾性率を有する構成であると、硬化前及び硬化後のそれぞれに於いて、高温条件下に置かれた場合でも、その条件に十分耐え得る耐熱性を発揮し、該接着シートが軟化・流動するのを抑制する。その結果、安定したワイヤ−ボンディングが可能になり、歩留りの低下を一層抑制して半導体装置の製造が可能になる。
【００２２】
前記の構成に於いては、前記接着剤組成物として熱可塑性樹脂が含有されていることが好ましい。
【００２３】
前記の構成に於いては、前記接着剤組成物として、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の双方が含有されていることが好ましい。
【００２４】
また、前記熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂及び／又はフェノール樹脂を使用するのが好ましく、前記熱可塑性樹脂としてはアクリル樹脂を使用するのが好ましい。これらの樹脂はイオン性不純物が少なく耐熱性が高いので、半導体素子の信頼性を確保できる。
【００２５】
また、前記接着シートとしては、架橋剤を添加したものを使用するのが好ましい。
【００２６】
前記層状粘土鉱物は、層状ケイ酸塩であることが好ましい。層状ケイ酸塩は実用性に優れており、これを接着シートに含有させると、該層状ケイ酸塩の面内方向に於ける配向性が良好となり、また接着シート内に於ける分散性も向上させることができる。その結果、ワイヤーボンディングの際のずり変形の発生を一層低減することができる。
【００２７】
また、層状ケイ酸塩を用いたことにより、接着シートの耐熱性を一層向上させることができる。この為、ワイヤーボンディング工程等で長時間の熱履歴がかかっても、接着シートは完全に固着させずに仮固着の状態に留めておくことができる。
【００２８】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記の課題を解決する為に、親油性の層状粘土鉱物を含有する半導体装置製造用の接着シートを介して、半導体素子を被着体上に仮固着する仮固着工程と、前記半導体素子にワイヤーボンディングをするワイヤーボンディング工程と、前記半導体素子を封止樹脂により樹脂封止する封止工程と、封止された構造物を個別の半導体装置に切断する切断工程とを有することを特徴とする。
【００２９】
本発明の製造方法であると、半導体素子を被着体に固定する為の接着シートとして層状粘土鉱物を含有したものを使用するので、接着シートの加熱工程を省略してワイヤーボンディング工程に移行しても、当該工程に於ける超音波振動や加熱により、接着シートと半導体素子及び被着体との接着面でずり変形を生じることがない。この為、歩留まりの低下を抑制してワイヤーボンディングが可能となる。
【００３０】
また、層状粘土鉱物を含有した接着シートは耐熱性にも優れているため、例えば、ワイヤーボンディング工程等で長時間の熱履歴が加わった場合でも、接着シートの硬化の進行が抑制される。その結果、接着シートの流動性や埋め込み性の劣化を抑制し、接着シートと半導体素子及び被着体との間に空隙が生じるのを防止することができる。
【００３１】
更に、従来の製造方法に於いては、ワイヤーボンディング工程の前に接着シートの加熱を行っており、当該加熱により接着シートから揮発ガスが発生してボンディングパットが汚染されることがあった。しかし本発明は、その様な工程を不要とするので、ボンディングパットが汚染されることがない。また、工程数の低減により歩留まりの向上も図れる。更に、接着シートを加熱する工程の省略により、基板等に反りが生じたり、半導体素子にクラックが発生したりすることもない。この結果、半導体素子の一層の薄型化も可能となる。
【００３２】
前記の方法に於いて、前記被着体は、基板、リードフレーム又は半導体素子であることが好ましい。
【００３３】
前記の方法に於いて、前記半導体素子を封止樹脂により封止する封止工程と、前記封止樹脂の後硬化を行う後硬化工程とを含み、前記封止工程又は後硬化工程の少なくとも何れか一方の工程に於いて、加熱により封止樹脂を硬化させると共に、前記接着シートを介して半導体素子と被着体とを固着させることが好ましい。これにより、前記接着シートによる固着は、封止工程又は後硬化工程の少なくとも何れか一方の工程に於いて、封止樹脂の硬化と共に行うことができるので、製造工程の簡素化が図れる。
【００３４】
前記の方法に於いて、前記ワイヤーボンディング工程は、８０℃〜２５０℃の範囲内で行われることが好ましい。前記温度範囲内でワイヤーボンディング工程を行うことにより、接着シートによって半導体素子と被着体等とが完全に固着するのを防止することができる。
【００３５】
前記の方法に於いては、前記層状粘土鉱物として、層状ケイ酸塩を使用することが好ましい。層状ケイ酸塩は実用性に優れており、これを接着シートに含有させると、該層状ケイ酸塩の面内方向に於ける配向性が良好となり、また接着シート内に於ける分散性も向上させることができる。その結果、ワイヤーボンディングの際のずり変形の発生を一層低減することができる。
【００３６】
また、層状ケイ酸塩を用いることにより、接着シートの耐熱性も向上させることができる。この為、ワイヤーボンディング工程等で長時間の熱履歴が加わっても、接着シートを完全に固着させずに仮固着の状態に留めておくことができる。更に、ワイヤーボンディングの際に半導体素子の反りが発生した場合でも、半導体素子を被着体に対し仮固着の状態であるので、封止工程時に加わる圧力により半導体素子の反りを低減させることができる。その結果、最終的には、半導体素子を被着体上に隙間無く接着固定させることができ、高信頼性の半導体装置の製造が可能になる。
【００３７】
以上に述べたことは、前記半導体素子の上に１又は２以上の半導体素子を、前記接着シートを介して積層する場合や、必要に応じて、前記半導体素子と半導体素子との間に前記接着シートを介してスペーサを積層する場合にも同様の作用効果を奏する。また、前記の製造工程の簡素化は、複数の半導体素子等の３次元実装に於いて、製造効率の一層の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
（実施の形態１）
先ず、本発明に係る半導体装置製造用の接着シートについて、以下に説明する。
本発明に係る接着シートは層状粘土鉱物を含有するものであれば、その構成は特に限定されない。例えば、図１（ａ）に示す様に、接着剤層の単層のみからなる接着シート１２や、同図（ｂ）に示すように、コア材料１０ａの片面に接着剤層１０ｂが積層された接着シート１０、又はその両面に接着剤層を形成した多層構造の接着シート等が挙げられる。
【００３９】
前記コア材料としては、フィルム（例えばポリイミドフイルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム等）、ガラス繊維やプラスチック製不織繊維で強化された樹脂基板、シリコン基板又はガラス基板等が挙げられる。これらのコア材料のうち、接着剤層の構成材料との組み合わせにもよるが、例えば架橋された熱可塑性樹脂等からなるものを用いるのが好ましい。架橋したものを用いることにより、コア材料の流動性が低下するからである。また、接着シートとダイシングシートとの一体型のものを使用することもできる。
【００４０】
前記層状粘土鉱物としては特に限定されず、例えば、層状ケイ酸塩、窒化ホウ素等が例示できる。これらの層状粘土鉱物のうち、接着シート内に於ける配向性、及び分散性の観点から層状ケイ酸塩であることが好ましい。層状ケイ酸塩を使用することにより、接着シート内に含まれる層状ケイ酸塩の配向性を均一にすることでき、特定方向に対する機械的強度を向上させることができる。また、層状ケイ酸塩の分散性も均一にできるので、ずり変形の発生を接着シートの面内に於いて均一に低減することができる。
【００４１】
前記層状ケイ酸塩としては特に限定されず、例えば、サポナイト、ソーコナイト、スチブンサイト、ヘクトライト、マーガライト、タルク、金雲母、クリソタイル、緑泥石、バーミキュライト、カオリナイト、白雲母、ザンソフィライト、ディッカイト、ナクライト、パイロフィライト、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、テトラシリリックマイカ、ナトリウムテニオライト、アンチゴライト、ハロイサイト等を例示できる。これらは単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。また、前記層状ケイ酸塩は、天然物又は合成物の何れであってもよい。
【００４２】
前記層状粘土鉱物の長径の平均長さは０．０１〜１００μｍの範囲内であることが好ましく、０．０５〜１０μｍの範囲内であることがより好ましい。前記数値範囲内にすることにより、層状粘土鉱物の積層方向が接着シートの面内方向に一致しない様に分散させることができる。また、層状粘土鉱物のアスペクト比（長径／短径比）は２０〜５００の範囲内であることが好ましく、５０〜２００の範囲内であることがより好ましい。前記数値範囲内にすることによっても、層状粘土鉱物の積層方向が接着シートの面内方向に一致しない様に分散させることができる。尚、層状粘土鉱物の平均長さは、原子間力顕微鏡により測定した値である。また、層状粘土鉱物のアスペクト比は、原子間力顕微鏡により測定した値である。
【００４３】
層状粘土鉱物の含有量は、特に限定されるものではないが、被着体（後述する）に応じて、耐熱性及び離型効果が得られるように設定される。具体的には、接着シートを構成する接着剤組成物１００重量部に対して、０．１〜４０重量部の範囲内であることが好ましく、１０〜３０重量部の範囲内であることがより好ましい。前記数値範囲内にすることにより、接着シートの接着特性を良好なものにすると共に、耐熱性も向上させることが可能となる。前記含有量が４０重量部を超えると、凝集力が高くなり過ぎ、加熱後の剥離性が低下してしまい、接着剤の接着特性の喪失により、ピックアップ性が低下する場合がある。その一方、含有量が０．１重量部未満であると、耐熱性が不十分となり、長時間の熱履歴に対する耐性が低下して、ワイヤーボンディング性が低下する場合がある。接着シートの剥離力は、層状粘土鉱物の含有量を基準にして、調整をすることが望ましい。
【００４４】
接着シート（コア材料上に接着剤層が積層されている場合は、接着剤層）を被着体に接着し、１７５℃まで加熱した状態での剪断接着力は、０．２〜２ＭＰａであることが好ましく、より好ましくは０．４ＭＰａ〜１．６ＭＰａである。接着シートの剪断接着力を０．２ＭＰａ以上にすることにより、ワイヤーボンディング工程（後述する）を行っても、当該工程に於ける超音波振動や加熱により、接着シートと半導体素子及び被着体との接着面でのずり変形の発生を一層抑制することができる。即ち、ワイヤーボンディングの際の超音波振動により半導体素子が動くのを抑制し、これによりワイヤーボンディングの成功率が低下するのを防止する。また、封止工程の際に、半導体素子が圧力で流れるのを防ぐことができる。剪断接着力が２ＭＰａを超えると、接着力が強すぎる為、ピックアップ工程の際に、半導体チップのピックアップが困難になる場合がある。尚、剪断接着力の調整は、接着シートに於ける有機樹脂組成物に対して、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂の混合量を適宜調整することにより可能である。
【００４５】
また、接着シート（コア材料と積層されている場合は接着剤層）は、その接着機能の面から、少なくとも面内方向に対し垂直な方向に於いてある程度の弾性を有するのが好ましい。一方、接着シート全体として過度に弾性を有する場合は、ワイヤーボンディング時にボンディングワイヤーを接続しようとしても、接着シートを貼りあわせたリードフレームを十分に固定しておくことが接着シートの弾性力によって阻害される。その結果、加圧による圧着エネルギーを緩和して、ボンディング不良が発生する。前記のワイヤーボンディング工程に於いては、１５０℃〜２００℃程度の高温条件下で行われる。そのため、接着シートの硬化前１２０℃に於ける引張貯蔵弾性率が１×１０４Ｐａ以上であることが好ましく、０．１〜２０Ｐａであることがより好ましい。前記引張貯蔵弾性率が１×１０４Ｐａ未満であると、ダイシング時に溶融した接着シートが、例えば半導体チップに固着し、ピックアップが困難になる場合がある。また、接着シートの硬化後２００℃に於ける引張貯蔵弾性率は５０ＭＰａ以下であることが好ましく、０．５ＭＰａ〜４０ＭＰａであることがより好ましい。５０ＭＰａを超えると、ワイヤーボンディング後のモールドの際に、接着シートの凹凸面に対する埋め込み性が低下する場合がある。尚、０．５ＭＰａ以上とすることにより、リードレス構造を特徴とした半導体装置では安定した結線が可能になる。引張貯蔵弾性率は、層状珪酸塩や無機充填剤（後述する）の添加量を適宜調整することにより調整することができる。引張貯蔵弾性率の測定方法は後述する。
【００４６】
前記接着剤層は接着機能を有する層であり、その構成材料としては、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを併用したものが挙げられる。又、熱可塑性樹脂単独でも使用可能である。
【００４７】
前記熱可塑性樹脂としては、天然ゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリプタジエン樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、６−ナイロンや６，６−ナイロン等のポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ＰＥＴやＰＢＴ等の飽和ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂又はフッ素樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。これらの熱可塑性樹脂のうち、イオン性不純物が少なく耐熱性が高く、半導体素子の信頼性を確保できるアクリル樹脂が特に好ましい。
【００４８】
前記アクリル樹脂としては、特に限定されるものではなく、炭素数３０以下、特に炭素数４〜１８の直鎖若しくは分岐のアルキル基を有するアクリル酸又はメタクリル酸のエステルの１種又は２種以上を成分とする重合体等が挙げられる。前記アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｔ−ブチル基、イソブチル基、アミル基、イソアミル基、ヘキシル基、ヘプチル基、シクロヘキシル基、２−エチルヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、イソノニル基、デシル基、イソデシル基、ウンデシル基、ラウリル基、トリデシル基、テトラデシル基、ステアリル基、オクタデシル基、又はドデシル基等が挙げられる。
【００４９】
また、前記重合体を形成する他のモノマーとしては、特に限定されるものではなく、例えばアクリル酸、メタクリル酸、カルボキシエチルアクリレート、カルボキシペンチルアクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸若しくはクロトン酸等の様なカルボキシル基含有モノマー、無水マレイン酸若しくは無水イタコン酸等の様な酸無水物モノマー、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸４−ヒドロキシブチル、（メタ）アクリル酸６−ヒドロキシヘキシル、（メタ）アクリル酸８−ヒドロキシオクチル、（メタ）アクリル酸１０−ヒドロキシデシル、（メタ）アクリル酸１２−ヒドロキシラウリル若しくは（４−ヒドロキシメチルシクロヘキシル）−メチルアクリレート等の様なヒドロキシル基含有モノマー、スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、（メタ）アクリルアミドプロパンスルホン酸、スルホプロピル（メタ）アクリレート若しくは（メタ）アクリロイルオキシナフタレンスルホン酸等の様なスルホン酸基含有モノマー、又は２−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェート等の様な燐酸基含有モノマーが挙げられる。
【００５０】
前記熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、又は熱硬化性ポリイミド樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で又は２種以上併用して用いることができる。特に、半導体素子を腐食させるイオン性不純物等含有が少ないエポキシ樹脂が好ましい。また、エポキシ樹脂の硬化剤としてはフェノール樹脂が好ましい。
【００５１】
前記エポキシ樹脂は、接着剤組成物として一般に用いられるものであれば特に限定は無く、例えばビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ビスフェノールＳ型、臭素化ビスフェノールＡ型、水添ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＡＦ型，ビフェニル型、ナフタレン型、フルオンレン型、フェノールノボラック型、オルソクレゾールノボラック型、トリスヒドロキシフェニルメタン型、テトラフェニロールエタン型等の二官能エポキシ樹脂や多官能エポキシ樹脂、又はヒダントイン型、トリスグリシジルイソシアヌレート型若しくはグリシジルアミン型等のエポキシ樹脂が用いられる。これらは単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。これらのエポキシ樹脂のうちノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン型樹脂又はテトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂が特に好ましい。これらのエポキシ樹脂は、硬化剤としてのフェノール樹脂との反応性に富み、耐熱性等に優れるからである。
【００５２】
更に前記フェノール樹脂は、前記エポキシ樹脂の硬化剤として作用するものであり、例えば、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン等が挙げられる。これらは単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。これらのフェノール樹脂のうちフェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂が特に好ましい。半導体装置の接続信頼性を向上させることができるからである。
【００５３】
前記エポキシ樹脂とフェノール樹脂の配合割合は、例えば、前記エポキシ樹脂成分中のエポキシ基１当量当たりフェノール樹脂中の水酸基が０．５〜２．０当量になるように配合することが好適である。より好適なのは０．８〜１．２当量である。即ち、両者の配合割合が前記範囲を外れると、十分な硬化反応が進まず、エポキシ樹脂硬化物の特性が劣化し易くなるからである。
【００５４】
尚、本発明に於いては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びアクリル樹脂を含む接着シートが特に好ましい。これらの樹脂は、イオン性不純物が少なく耐熱性が高いので、半導体素子の信頼性を確保できる。この場合の配合比は、アクリル樹脂成分１００重量部に対して、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の混合量が１０〜２００重量部である。
【００５５】
本発明の接着シートは、予めある程度架橋をさせておく為、作製に際し、重合体の分子鎖末端の官能基等と反応する多官能性化合物を架橋剤として添加させておくのがよい。これにより、高温下での接着特性を向上させ、耐熱性の改善を図る。
【００５６】
前記架橋剤としては、従来公知のものを採用することができる。特に、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、多価アルコールとジイソシアネートの付加物等のポリイソシアネート化合物がより好ましい。
架橋剤の添加量としては、前記の重合体１００重量部に対し、通常０．０５〜７重量部とするのが好ましい。架橋剤の量が７重量部より多いと、接着力が低下するので好ましくない。その一方、０．０５重量部より少ないと、凝集力が不足するので好ましくない。また、この様なポリイソシアネート化合物と共に、必要に応じて、エポキシ樹脂等の他の多官能性化合物を一緒に含ませるようにしてもよい。
【００５７】
また、本発明の接着シートには、その用途に応じて無機充填剤を適宜配合することができる。無機充填剤の配合は、導電性の付与や熱伝導性の向上、弾性率の調節等を可能とする。前記無機充填剤としては、例えば、シリカ、クレー、石膏、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化アルミナ、酸化ベリリウム、炭化珪素、窒化珪素等のセラミック類、アルミニウム、銅、銀、金、ニッケル、クロム、鈴、錫、亜鉛、パラジウム、半田等の金属、又は合金類、その他カーボン等からなる種々の無機粉末が挙げられる。これらは単独で又は２種以上を併用して用いることができる。なかでも、シリカ、特に溶融シリ力が好適に用いられる。また、無機充填剤の平均粒径は０．１〜８０μｍの範囲内であることが好ましい。
【００５８】
前記無機充填剤の配合量は、有機樹脂成分１００重量部に対し０〜８０重量部に設定することが好ましく、０〜７０重量部に設定することがより好ましい。
【００５９】
尚、本発明の接着シートには、前記無機充填剤以外に、必要に応じて他の添加剤を適宜に配合することができる。他の添加剤としては、例えば難燃剤、シランカップリング剤又はイオントラップ剤等が挙げられる。
【００６０】
前記難燃剤としては、例えば、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、臭素化エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。
【００６１】
前記シランカップリング剤としては、例えば、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。これらの化合物は、単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。
【００６２】
前記イオントラップ剤としては、例えばハイドロタルサイト類、水酸化ビスマス等が挙げられる。これらは単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。
【００６３】
次に、前記接着シート１２を用いた半導体装置の製造方法について、図２を参照しながら以下に説明する。
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体素子１３を基板又はリードフレーム（被着体、以下単に基板等と称する）１１上に接着シート１２で仮固着する仮固着工程と、半導体素子１３にワイヤーボンディングをするワイヤーボンディング工程と、半導体素子１３を封止樹脂１５で封止する封止工程とを含む。
【００６４】
前記仮固着工程は、図２（ａ）に示すように、半導体素子１３を、接着シート１２を介して基板等１１に仮固着する工程である。半導体素子１３を基板等１１上に仮固着する方法としては、例えば基板等１１上に接着シート１２を積層した後、接着シート１２上に、ワイヤーボンド面が上側となる様にして半導体素子１３を順次積層して仮固着する方法が挙げられる。また、予め接着シート１２が仮固着された半導体素子１３を基板等１１に仮固着して積層してもよい。
【００６５】
尚、本発明に於いて、半導体素子１３の厚さは特に限定されない。通常、その厚さは２００μｍ以下であるが、本発明に於いては、例えば厚さが１００μｍ以下、更には厚さが２５〜５０μｍの半導体素子にも対応可能である。薄型化した半導体素子１３を基板等１１に仮固着すると、半導体素子１３が凹状又は凸状に反った状態になることがある。その結果、基板等１１との間に隙間が生じ、高信頼性の半導体装置が得られないという不具合が生じる。しかし、本発明に於いては、後述の封止工程を行うことにより半導体素子１３を基板等１１に固着すると共に、当該隙間を塞ぐことが可能となる。その詳細については後述する。
【００６６】
前記基板としては、従来公知のもの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、Ｃｕリードフレーム、４２Ａｌｌｏｙリードフレーム等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）、ポリイミド等からなる有機基板を使用することができる。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、半導体素子をマウントし、半導体素子と電気的に接続して使用可能な回路基板も含まれる。
【００６７】
前記ワイヤーボンディング工程は、基板等１１の端子部（インナーリード）の先端と半導体素子１３上の電極パッド（図示しない）とをボンディングワイヤー１６で電気的に接続する工程である（図２（ｂ）参照）。前記ボンディングワイヤー１６としては、例えば金線、アルミニウム線又は銅線等が用いられる。ワイヤーボンディングを行う際の温度は、８０〜２５０℃、好ましくは８０〜２２０℃の範囲内で行われる。また、その加熱時間は数秒〜数分間行われる。結線は、前記温度範囲内となる様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り行われる。
【００６８】
本工程は、接着シート１２による固着を行うことなく実行される。また、本工程の過程で接着シート１２により半導体素子１３と基板等１１とが固着することはない。ここで、接着シート１２の剪断接着力は、８０〜２５０℃の温度範囲内であっても、０．２ＭＰａ以上であることが好ましい。当該温度範囲内で剪断接着力が０．２ＭＰａ未満であると、ワイヤーボンディングの際の超音波振動により半導体素子が動き、ワイヤーボンディングを行うことができず、歩留まりが低下する場合があるからである。
【００６９】
前記封止工程は、封止樹脂１５により半導体素子１３を封止する工程である（図２（ｃ）参照）。本工程は、基板等１１に搭載された半導体素子１３やボンディングワイヤー１６を保護する為に行われる。本工程は、例えば封止用の樹脂を金型で成型することにより行う。封止樹脂１５としては、例えばエポキシ系の樹脂を使用する。樹脂封止の際の加熱温度は、通常１７５℃で６０〜９０秒間行われるが、本発明はこれに限定されず、例えば１５０〜２００℃で数分間キュアすることができる。また本工程に於いては、樹脂封止の際に加圧してもよい。この場合、加圧する圧力は１〜１５ＭＰａであることが好ましく、３〜１０ＭＰａであることがより好ましい。当該範囲内で圧力を加えると、接着シート１２を介して半導体素子１３と基板等１１とを固着すると共に、両者の間に存在する空隙を塞ぐことができる。その結果、後述する後硬化工程が行われない場合に於いても、本工程に於いて接着シート１２による固着が可能であり、製造工程数の減少及び半導体装置の製造期間の短縮に寄与することができる。ここで、基板等１１と半導体素子１３との接着面積は９０％以上であることが好ましく、９５％以上であることがより好ましい。接着面積が９０％未満であると、耐湿信頼性に於いて不具合が生じる場合があるからである。尚、接着面積とは、半導体素子１３と基板等１１とが接着シート１２を介して接している領域を言い、接着シート１２が何れか一方にのみ接着している領域は含まない。
【００７０】
本発明に於いては、封止工程の後に、封止樹脂１５をアフターキュアする後硬化工程を行ってもよい。本工程に於いては、前記封止工程で硬化不足の封止樹脂１５を完全に硬化させる。本工程に於ける加熱温度は、封止樹脂の種類により異なるが、例えば１５０〜２００℃の範囲内であり、加熱時間は０．５〜８時間程度である。
【００７１】
（実施の形態２）
本発明に形態２に係る半導体装置の製造方法について、図３を参照しながら説明する。図３は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【００７２】
本実施の形態に係る半導体装置は、前記実施の形態１に係る半導体装置と比較して、複数の半導体素子を積層して３次元実装とした点が異なる。より詳細には、半導体素子の上に他の半導体素子を、前記接着シートを介して積層する工程を含む点が異なる。
【００７３】
先ず、図３（ａ）に示すように、所定のサイズに切り出した少なくとも１つ以上の接着シート１２を被着体である基板等１１に貼り付ける。次に、接着シート１２上に半導体素子１３を、ワイヤーボンド面が上側となる様にして仮固着する（図３（ｂ）参照）。更に、半導体素子１３上に、その電極パッド部分を避けて接着シート１４を貼り付ける（図３（ｃ）参照）。更に、接着シート１４上に、ワイヤーボンド面が上側となる様にして半導体素子１３を仮固着する（図３（ｄ）参照）。
【００７４】
次に、図３（ｅ）に示すように、加熱工程を行うことなく、ワイヤーボンディング工程を行う。これにより、半導体素子１３に於ける電極パッドと基板等１１とをボンディングワイヤー１６で電気的に接続する。
【００７５】
続いて、封止樹脂により半導体素子１３を封止する封止工程を行い、封止樹脂を硬化させると共に、接着シート１２・１４により基板等１１と半導体素子１３との間、及び半導体素子１３同士の間に生じている隙間を塞ぐ。当該封止工程の後には、後硬化工程を行ってもよい。
【００７６】
本実施の形態によれば、半導体素子の３次元実装の場合に於いても、基板等１１と半導体素子１３等との間の隙間を埋めるので、高信頼性の半導体装置を歩留まり良く製造できる。また、半導体素子１３等を基板等１１に隙間なく確実に接着固定できるので、半導体素子の一層の薄型化も可能になる。
【００７７】
（実施の形態３）
本実施の形態の３に係る半導体装置の製造方法について、図４を参照しながら説明する。図４は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【００７８】
本実施の形態に係る半導体装置は、前記実施の形態２に係る半導体装置と比較して、積層した半導体素子間にスペーサを介在させた点が異なる。より詳細には、半導体素子と半導体素子との間に、接着シートを介してスペーサを積層する工程を含む点が異なる。
【００７９】
先ず、図４（ａ）〜４（ｃ）に示すように、前記実施の形態２と同様にして、基板等１１上に接着シート１２、半導体素子１３及び接着シート１４を順次積層して仮固着する。更に、接着シート１４上に、スペーサ２１、接着シート１４及び半導体素子１３を順次積層して仮固着する（図４（ｄ）〜４（ｆ）参照）。
【００８０】
次に、図４（ｇ）に示すように、加熱工程を行うことなく、ワイヤーボンディング工程を行う。これにより、半導体素子１３に於ける電極パッドと基板等１１とをボンディングワイヤー１６で電気的に接続する。
【００８１】
次に、封止樹脂により半導体素子１３を封止する封止工程を行い、封止樹脂を硬化させると共に、接着シート１４により基板等１１と半導体素子１３との間、及び半導体素子１３同士の間に生じている隙間を塞ぐ。また、封止工程の後、後硬化工程を行ってもよい。以上の製造工程を行うことにより、本実施の形態に係る半導体装置を得ることができる。
【００８２】
尚、前記スペーサ２１としては、特に限定されるものではなく、例えば従来公知のシリコンチップ、ポリイミドフイルム等を用いることができる。
【００８３】
（実施の形態４）
本実施の形態４に係る半導体装置の製造方法について、図５を参照しながら説明する。図５は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【００８４】
先ず、図５（ａ）に示すように、接着シート１２’を半導体ウェハ１３’の裏面に貼り付けて接着シート付きの半導体ウェハを作製する。次に、半導体ウェハ１３’にダイシングテープ３３に貼り合わせる（図５（ｂ）参照）。更に、接着シート付きの半導体ウェハを所定の大きさとなる様にダイシングしてチップ状にし（図５（ｃ）参照）、ダイシングテープ３３から接着剤が付いたチップを剥離する。
【００８５】
次に、図５（ｄ）に示すように、接着シート１２が付いた半導体素子１３を、ワイヤーボンド面が上側となる様にして基板等１１上に仮固着する。更に、接着シート３１が付いた大きさの異なる半導体素子３２を、ワイヤーボンド面が上側となる様にして半導体素子１３上に仮固着する。
【００８６】
次に、図５（ｅ）に示すように、ワイヤーボンディング工程を行う。これにより、半導体素子１３・３２に於ける電極パッドと基板等１１とをボンディングワイヤー１６で電気的に接続する。
【００８７】
次に、封止樹脂により半導体素子１３・３２を封止する封止工程を行い、封止樹脂を硬化させると共に、接着シート１２・３１により基板等１１と半導体素子１３との間、及び半導体素子１３と半導体素子３２との間を固着させる。また、封止工程の後、後硬化工程を行ってもよい。以上の製造工程を行うことにより、本実施の形態に係る半導体装置を得ることができる。
【００８８】
（実施の形態５）
本実施の形態５に係る半導体装置の製造方法について、図６を参照しながら説明する。図６は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【００８９】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、前記実施の形態４に係る半導体装置の製造方法と比較して、ダイシングテープ３３上に接着シート１２’を積層した後、更に接着シート１２’上に半導体ウェハ１３’を積層した点が異なる。
【００９０】
先ず、図６（ａ）に示すように、ダイシングテープ３３上に接着シート１２’を積層する。更に、接着シート１２’上に半導体ウェハ１３’を仮固着する（図６（ｂ）参照）。更に、接着シート付きの半導体ウェハを所定の大きさとなる様にダイシングしてチップ状にし（図６（ｃ）参照）、ダイシングテープ３３から接着剤が付いたチップを剥離する。
【００９１】
次に、図６（ｄ）に示すように、接着シート１２が付いた半導体素子１３を、ワイヤーボンド面が上側となる様にして基板等１１上に仮固着する。更に、接着シート３１が付いた大きさの異なる半導体素子３２を、ワイヤーボンド面が上側となる様にして半導体素子１３上に仮固着する。この際、半導体素子３２の固着は、下段の半導体素子１３の電極パッド部分を避けて行われる。
【００９２】
次に、図６（ｅ）に示すように、加熱工程を行うことなく、ワイヤーボンディング工程を行う。これにより、半導体素子１３・３２に於ける電極パッドと基板等１１に於ける内部接続用ランドとをボンディングワイヤー１６で電気的に接続する。
【００９３】
次に、封止樹脂により半導体素子を封止する封止工程を行い、封止樹脂を硬化させると共に、接着シート１２・３１により基板等１１と半導体素子１３との間、及び半導体素子１３と半導体素子３２との間を固着させる。また、封止工程の後、後硬化工程を行ってもよい。以上の製造工程を行うことにより、本実施の形態に係る半導体装置を得ることができる。
【００９４】
（実施の形態６）
本実施の形態６に係る半導体装置の製造方法について、図７及び図８を参照しながら説明する。図７は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。図８は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法により得られた半導体装置の概略を示す断面図である。
【００９５】
本実施の形態に係る半導体装置は、前記実施の形態３に係る半導体装置と比較して、スペーサとしてコア材料を採用した点が異なる。
【００９６】
先ず、前記実施の形態５と同様にして、ダイシングテープ３３上に接着シート１２’を積層する。更に、接着シート１２’上に半導体ウェハ１３’を貼り付ける。更に、接着シート付きの半導体ウェハを所定の大きさとなる様にダイシングしてチップ状にし、ダイシングテープ３３から接着剤が付いたチップを剥離する。これにより、接着シート１２を備えた半導体素子１３を得る。
【００９７】
他方、ダイシングテープ３３の上に接着シート４１を形成し（図７（ａ）参照）、該接着シート４１上にコア材料４２を貼り付ける（図７（ｂ）参照）。更に、所定のサイズとなる様にダイシングしてチップ状にし（図７（ｃ）参照）、ダイシングテープ３３から接着剤が付いたチップを剥離する。これにより、接着シート４１’を備えたチップ状のコア材料４２’を得る。
【００９８】
次に、前記半導体素子１３を、ワイヤーボンド面が上側となる様に、基板等１１上に接着シート１２を介して仮固着する。更に、半導体素子１３上に接着シート４１’を介してコア材料４２’を固着する。更に、コア材料４２’上に接着シート１２を介して半導体素子１３を、ワイヤーボンド面が上側となる様に仮固着する。以上の製造工程を行うことにより、本実施の形態に係る半導体装置を得ることができる。
【００９９】
次に、加熱工程を行うことなく、ワイヤーボンディング工程を行う。これにより、半導体素子１３に於ける電極パッドと基板等１１に於ける内部接続用ランドとをボンディングワイヤー１６で電気的に接続する（図８参照）。
【０１００】
次に、封止樹脂により半導体素子を封止する封止工程を行い、封止樹脂を硬化させると共に、接着シート１２・４１’により基板等１１と半導体素子１３との間、及び半導体素子１３とコア材料４２’との間を固着させる。また、封止工程の後、後硬化工程を行ってもよい。以上の製造工程を行うことにより、本実施の形態に係る半導体装置を得ることができる。
【０１０１】
尚、前記コア材料としては特に限定されるものではなく、従来公知のものを用いることができる。具体的には、フィルム（例えばポリイミドフイルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム等）、ガラス繊維やプラスチック製不織繊維で強化された樹脂基板、ミラーシリコンウェハ、シリコン基板又はガラス基板等を使用できる。
【０１０２】
（実施の形態７）
本実施の形態７に係る半導体装置の製造方法について、図９を参照しながら説明する。図９は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【０１０３】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、前記実施の形態６に係る半導体装置の製造方法と比較して、コア材料のダイシングに替えて、打ち抜き等によりチップ化した点が異なる。
【０１０４】
先ず、前記実施の形態６と同様にして、接着シート１２を備えた半導体素子１３を得る。他方、接着シート４１上にコア材料４２を貼り付ける。更に、所定のサイズとなる様に打ち抜き等によりチップ状にし，接着シート４１’を備えたチップ状のコア材料４２’を得る。
【０１０５】
次に、前記実施の形態６と同様にして、接着シート１２・４１’を介してコア材料４２’及び半導体素子１３を順次積層して仮固着する。
【０１０６】
更に、ワイヤーボンディング工程、封止工程、必要に応じて後硬化工程を行い、本実施の形態に係る半導体装置を得ることができる。
【０１０７】
（その他の事項）
前記基板等上に半導体素子を３次元実装する場合、半導体素子の回路が形成される面側には、バッファーコート膜が形成されている。当該バッファーコート膜としては、例えば窒化珪素膜やポリイミド樹脂等の耐熱樹脂からなるものが挙げられる。
【０１０８】
また、半導体素子の３次元実装の際に、各段で使用される接着シートは同一組成からなるものに限定されず、製造条件や用途等に応じて適宜変更可能である。
【０１０９】
また、前記実施の形態に於いて述べた積層方法は例示的に述べたものであって、必要に応じて適宜変更が可能である。例えば、前記実施の形態２に係る半導体装置の製造方法に於いては、２段目以降の半導体素子を前記実施の形態３に於いて述べた積層方法で積層することも可能である。
【０１１０】
また、前記実施の形態に於いては、基板等に複数の半導体素子を積層させた後に、一括してワイヤーボンディング工程を行う態様について述べたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、半導体素子を基板等の上に積層する度にワイヤーボンディング工程を行うことも可能である。
【実施例】
【０１１１】
以下に、この発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但し、この実施例に記載されている材料や配合量等は、特に限定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例に過ぎない。尚、各例中、部は特記がない限りいずれも重量基準である。
【０１１２】
（実施例１）
先ず、ブチルアクリレートを主成分としたポリマー（根上工業（株）製、パラクロンＳＮ−７１０）４０部、エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製、エピコート１００３）３７部、フェノール樹脂（荒川化学（株）製、Ｐ−１８０）２３部、イソシアネート系架橋剤（商品名：コロネートＨＸ、日本ポリウレタン（株）製）３部、層状珪酸塩としてソマシフＭＥＥ（商品名、コープケミカル社製、長径の平均長さ３．２μｍ、平均アスペクト比８４）１０部を混合し、メチルエチルケトンに溶解させて撹拌し、濃度２０重量％のアクリル系の接着剤組成物の溶液を調製した。
【０１１３】
この接着剤組成物の溶液を、シリコーン離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ５０μｍ）からなる離型処理フィルム（コア材料）上に塗布し、その後、１２０℃で３分間乾燥させた。これにより、離型処理フィルム上に厚さ２５μｍの接着剤層を積層した本実施例１に係る接着シートを作製した。
【０１１４】
（実施例２）
アクリル酸２−エチルヘキシル７０部、アクリル酸ｎ−ブチル２５部及びアクリル酸５部を構成モノマーとするアクリル系共重合体、イソシアネート系架橋剤（商品名：コロネートＨＸ、日本ポリウレタン（株）製）３部、層状珪酸塩としてソマシフＭＥＥ（商品名、コープケミカル社製、長径の平均長さ３．２μｍ、平均アスペクト比８４）２０部を混合し、メチルエチルケトンに溶解させて、濃度２０重量％のアクリル系の接着剤組成物の溶液を調製した。
【０１１５】
更に、前記実施例１と同様にして、離型処理フィルム上に厚さ２５μｍの接着剤層を積層した接着シートを作製した。
【０１１６】
（比較例１）
本比較例１に於いては、接着剤組成物の調製の際に層状ケイ酸塩を添加しなかったこと以外は、実施例１と同様にして、本比較例１に係る接着シートを作製した。尚、接着シートに於ける接着剤層の厚さは、２５μｍとした。
【０１１７】
（比較例２）
本比較例２に於いては、前記比較例１で使用したブチルアクリレートに代えて、アクリル酸エステル系ポリマーを主成分としたポリマー（根上工業（株）製、パラクロンＳＮ−７１０）を用いたこと以外は、前記比較例１と同様にして、本比較例２に係る接着シートを作製した。尚、接着シートに於ける接着剤層の厚さは、２５μｍとした。
【０１１８】
（実施例３）
本実施例３に於いては、前記実施例１に於いて、アクリル系粘着剤の調製にあたって、層状珪酸塩を４２部添加した以外は実施例と１と同じ組成のアクリル系粘着剤を調製した。しかし、層状珪酸塩を４２部添加したことにより、実施例１及び２の接着シートと比較して、有機樹脂組成物との相溶性が低く、不均一に分散された接着シートが得られた。
【０１１９】
（実施例４）
本実施例４に於いては、接着剤組成物の調製の際に、層状珪酸塩としてソマシフＭＥＥ（コープケミカル（株）製、長径の平均長さ３．２μｍ、平均アスペクト比８４）０．１部を添加した以外は実施例１と同様にして、本実施例に係る接着シートを作製した。尚、接着シートに於ける接着剤層の厚さは、２５μｍとした。
【０１２０】
（実施例５）
本実施例５に於いては、接着剤組成物の調製の際に、層状珪酸塩としてソマシフＭＥＥ（コープケミカル（株）製、長径の平均長さ３．２μｍ、平均アスペクト比８４）４０部を添加した以外は実施例１と同様にして、本実施例に係る接着シートを作製した。尚、接着シートに於ける接着剤層の厚さは、２５μｍとした。
【０１２１】
（実施例６）
本実施例６に於いては、前記実施例１で使用した層状珪酸塩に代えて、窒化ホウ素（平均粒径５μｍ、トクヤマ（株）製、商品名；ＧＳＰ）を５部添加した以外は実施例と１と同様にして、本実施例に係る接着シートを作製した。尚、接着シートに於ける接着剤層の厚さは、２５μｍとした。
【０１２２】
（実施例７）
本実施例７に於いては、接着剤組成物の調製の際に、層状珪酸塩としてソマシフＭＥＥ（コープケミカル（株）製、長径の平均長さ３．２μｍ、平均アスペクト比８４）０．０９部を添加した以外は実施例１と同様にして、本実施例に係る接着シートを作製した。尚、接着シートに於ける接着剤層の厚さは、２５μｍとした。
【０１２３】
（結果）
前記の実施例１、２及び比較例１、２の接着シートについて、以下の方法により、引張貯蔵弾性率、剪断接着力、ダイシング性、吸湿信頼性の各評価を行った。これらの結果は表１に示される通りであった。
【０１２４】
［引張貯蔵弾性率］
離型処理を施した剥離ライナ上に、各実施例又は各比較例で使用した接着剤組成物の溶液を塗布して乾燥し、厚さ１００μｍの接着剤層を形成した。この接着剤層を１５０℃で１ｈｒオーブン中に放置した後、粘弾性測定装置（レオメトリックス社製：形式：ＲＳＡ−ＩＩ）を用いて、各接着剤層の硬化後に於ける２００℃での引張貯蔵弾性率を測定した。より詳細にはサンプルサイズを長さ３０．０×幅５．０×厚さ０．１ｍｍとし、測定試料をフィルム引っ張り測定用治具にセットし、５０℃〜２５０℃の温度域で周波数１．０Ｈｚ、歪み０．０２５％、昇温速度１０℃／分の条件下で測定した。
【０１２５】
［剪断接着力の測定］
前記実施例及び比較例に於いて作製した接着シートについて、基板に対する仮固着時の剪断接着力を以下の通り測定した。
【０１２６】
先ず、アルミ蒸着ウェハをダイシングして、縦２ｍｍ×横２ｍｍ×厚さ５００μｍのチップを作製した。このチップを、各実施例又は比較例で得られた接着シートにより、基板上にダイアタッチをして、各試験片を作製した。接着シートは、セパレーターから剥離した後、２ｍｍ口に切断したものを用いた。ダイアタッチは、１２０℃の温度下で荷重（０．２５ＭＰａ）をかけ、１秒間加熱するという条件下で、ダイボンダー（（株）新川製ＳＰＡ−３００）を用いて行った。また、基板としては、ＵｎｉＭｉｃｒｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のＴＦＢＧＡ１６×１６（２２１６−００１Ａ０１）（商品名）を用いた。このとき、各実施例で得られた接着シートについては、基板及びチップに対して接着面に空隙を生じることなく仮固着することができた。
【０１２７】
剪断接着力の測定は、温度制御可能な熱板に各試験片を固定し、ダイアタッチされた半導体素子をプッシュプルゲージにて速度０．１ｍｍ／秒の速度で水平に押して、１７５℃加温下にて行った。また、測定装置として、Ｍｏｄｅｌ−２２５２（商品名、ＡＩＫＯＨエンジニアリング（株）製）を使用した。尚、ダイアタッチ後に各試験片の加熱工程は行わなかった。
【０１２８】
［ダイシング性評価］
実施例及び比較例で得られた接着シートにダイシングテープ（ＮＢＤ−５１７０Ｋ、日東電工（株）製）を５０℃で貼り付けし、ウエハー（直径６インチ、厚さ１５０μｍ）の裏面に５０℃で貼り付けした。その後ダイサーを用いて、スピンドル回転数４０，０００ｒｐｍ、切断速度５０ｍｍ／ｓｅｃで５ｍｍ×５ｍｍ角の半導体素子のサイズにダイシング（切断）したときのチップ飛びの有無を調べた。前記チップ飛びが１０％以下のときをチップ飛びなしとした。
【０１２９】
［ワイヤーボンディング性］
前記半導体素子をリードフレームのダイパッド部分に１２０℃×５００ｇｆ×１ｓｅｃの条件でダイボンディングした後、１１５ＫＨｚワイヤボンダー（新川製：ＵＴＣ−３００ＢＩｓｕｐｅｒ）を用いてφ２５μｍの金線（田中貴金属製ＧＭＧ−２５）にて下記の条件でワイヤーボンディングを行った。尚、すべてのボンディングを完了するのに約１時間を要した。当該工程の終了後に、接着シート、半導体素子及びリードフレームの接着状態について確認したところ、各実施例の接着シートについては、１時間の熱履歴が加わったにも関わらず完全に固着されておらず、仮固着の状態を維持していた。
【０１３０】
ファーストボンディング加圧：８０ｇ
ファーストボンディング超音波強度：５５０ｍＷ
ファーストボンディング印加時間：１０ｍｓｅｃ
セカンドボンディング加圧：８０ｇ
セカンドボンディング超音波強度：５００ｍＷ
セカンドボンディング印加時間：８ｍｓｅｃ  
【０１３１】
［吸湿信頼性の評価］
前記半導体素子をビスマレイミド−トリアジン樹脂基板に、１２０℃×５００ｇｆ×１ｓｅｃの条件でダイボンディングした。その後、１８０℃で１ｈｒの熱履歴をかけ、エポキシ系封止樹脂（日東電工製、商品名；ＨＣ−３００Ｂ６）により、これらをモールドマシン（ＴＯＷＡ製，Ｍｏｄｅｌ−Ｙ−ｓｅｒｉｓｅ）を用いて、１７５℃で、プレヒート設定３秒、インジェクション時間１２秒、キュア時間１２０秒にてモールドした。更に、１７５℃×５ｈｒの条件で加熱硬化して半導体パッケージを得た。
【０１３２】
この半導体パッケージを、恒温恒湿器を用いて、温度３０℃、相対湿度６０％ＲＨの環境下で、１９２時間吸湿処理した。その後、ＩＲリフロー装置ＳＡＩ−２６０４Ｍ（千住金属工業製）に３回繰り返し投入した。そのときのパッケージ表面ピーク温度は、２６０℃になるように調整した。その後、パッケージの中心部を切断し、切断面を研磨した後、キーエンス製光学顕微鏡を用いて、パッケージの断面を観察した。パッケージの断面に於いて、接着シートの剥離が認められなかったものを○とし、剥離があったものを×とした。
【０１３３】
【表１】
2008177550.tif 000003
【０１３４】
表１から明らかなように、本発明の実施例１、２、４〜７の接着シートは良好な剪断接着力、及びダイシング性を示しており、これにより層状ケイ酸塩、窒化ホウ素等の層状粘土鉱物を添加することにより、接着性の低下を抑制できることが確認された。また、ワイヤーボンディングの成功率も１００％であり、各実施例の接着シートがずり変形を生じずワイヤーボンディング性に優れていることが分かった。また、実施例１、２、４〜６の接着シートにおいては吸湿信頼性試験において良好な剥離性を示し、剥離不良も生じなかった。即ち、各実施例の接着シートから、層状珪酸塩及び窒化ホウ素を使用することで、これまでにない耐熱性を有しながら高信頼性の半導体パッケージの提供が可能となることを確認した。これに対して、比較例１、２に示す従来のアクリル樹脂からなる接着剤の剪断接着力は加温下で十分な接着力を得られず、ワイヤーボンディング時にチップずれ等のボンディング不良が発生した。尚、比較例１、２の接着シートを使用した場合、吸湿信頼性試験において剥離不良が発生した。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置製造用の接着シートを概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【図６】本発明の実施の形態５に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【図７】本発明の実施の形態６に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【図８】前記実施の形態６に係る半導体装置の製造方法により得られた半導体装置の概略を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態７に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１０    接着シート
１０ａ  コア材料
１０ｂ  接着剤層
１１    基板等（被着体）
１２    接着シート
１３’  半導体ウェハ
１３    半導体素子
１４    接着シート
１５    封止樹脂
１６    ボンディングワイヤー
２１    スペーサ
３１    接着シート
３２    半導体素子
３３    ダイシングテープ
４１    接着シート
４２    コア材料
【図１】
2008177550.tif 000004
【図２】
2008177550.tif 000005
【図３】
2008177550.tif 000006
【図４】
2008177550.tif 000007
【図５】
2008177550.tif 000008
【図６】
2008177550.tif 000009
【図７】
2008177550.tif 000010
【図８】
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【図９】
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