(57)【要約】【課題】バンプ電極付きの半導体ウェハの電極側に熱圧着でき、ダイシングにより個片の半導体素子に切断分離した後、フリップチップ接続により電極を直接接合し、かつ基板を強固に固定し高い実装信頼性を得ることのできる半導体用接着フィルムとそれらを用いた半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】有機溶剤に可溶なポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、無機フィラーを必須成分とすることを特徴とする絶縁性の半導体用接着フィルム並びに該接着フィルムを用いてバンプ端面を該接着フィルムから露出させる工程を有する製造方法により製造されることを特徴とする半導体装置。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）一般式（１）で表される有機溶剤に可溶なポリイミド樹脂、（Ｂ）エポキシ樹脂、（Ｃ）フェノール樹脂、（Ｄ）無機フィラーを必須成分とすることを特徴とする絶縁性の半導体用接着フィルム。
【化１】
2004319823.tif 000007
【請求項２】
（Ａ）一般式（１）で表される有機溶剤に可溶なポリイミド樹脂の重量平均分子量が２万〜１０万である請求項１記載の半導体用接着フィルム。
【請求項３】
（Ａ）一般式（１）で表される有機溶剤に可溶なポリイミド樹脂が、一般式（２）で表されるジアミノポリシロキサンをアミン成分総量の５〜７０モル％用いてなるポリイミド樹脂である請求項１又は請求項２記載の半導体用接着フィルム。
【化２】
2004319823.tif 000008
【請求項４】
２０〜８０℃における動的粘度が５００〜５００００Ｐａ・ｓである請求項１、２又は３記載の半導体用接着フィルム。
【請求項５】
半導体用接着フィルムをバンプ電極付きのウェハのバンプ側に圧着成形し、樹脂の充填と同時にバンプ電極部を表面に出して得られた半導体ウェハをダイシングにより半導体素子個片に切断分離し、該半導体素子の接着フィルムを介してフリップチップ接続により回路基板等に該バンプ電極を直接接合してなる半導体装置の製造方法であって、請求項１、２、３又は４記載の半導体用接着フィルムを外部端子用バンプ電極付きウェハ上に２０〜８０℃で均一に押し広げて圧着成形する工程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６】
半導体用接着フィルムをバンプ電極付きのウェハのバンプ側に圧着成形し、樹脂の充填と同時にバンプ電極部を表面に出して得られた半導体ウェハをダイシングにより半導体素子個片に切断分離し、該半導体素子の接着フィルムを介してフリップチップ接続により回路基板等に該バンプ電極を直接接合してなる半導体装置の製造方法であって、ウェハの上に請求項１、２、３又は４記載の半導体用接着フィルムと剥離用支持基材とを剥離用支持基材が上になるようにして、バンプ端面が該剥離用支持基材に埋設するまで２０〜８０℃の温度及び０．５〜５ＭＰａの圧力を掛けてウェハ上に圧着成形したのち、該剥離用支持基材を剥がしてバンプ端面を該接着フィルムから露出させる工程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７】
請求項５又は６記載の製造方法により製造されることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明に属する技術分野】
本発明は、回路基板上にＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子のバンプ電極をフリップチップ接続により直接接合する際の半導体用接着フィルム、並びにそれを用いた半導体装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化、薄型化に伴って半導体素子の更なる高密度実装技術の確立が要求されている。半導体装置の実装方法として従来から用いられているリードフレームを用いた方法では、この様な高密度実装の要求には応えることができなかった。また、これらを接着させるダイボンディング材料のうち現在では主に樹脂ペーストを用いる方法が主流となっている。
【０００３】
そこで、半導体素子の大きさとほぼ同じサイズの半導体装置を実装する方法としてフリップチップ実装が提案されている。フリップチップ実装は、近年の電子機器の小型化、高密度化に対して半導体素子を最小の面積で実装できる方法として注目されてきた。このフリップチップ実装に使用される半導体素子のアルミ電極上にはバンプが形成されており、バンプと回路基板上の配線とを電気的に接合する。これらのバンプの組成としては、主に半田が使用されておりこの半田バンプは、蒸着やメッキで、チップの内部配線につながる露出したアルミ端子上に形成する。他にはワイヤーボンディング装置で形成される金スタッドバンプなどがある。
【０００４】
このようなフリップチップ接続された半導体装置は、そのままで使用すると接続部の電極が空気中に露出しており、チップと基板の熱膨張係数の差が大きいため、半田リフローなどの後工程の熱履歴によりバンプの接続部分に大きな応力がかかり、実装信頼性に問題があった。
この問題を解決するため、バンプと基板とを接続した後、接合部分の信頼性を向上させるために、半導体素子と基板の間隙を樹脂ペーストで埋めて硬化させて半導体素子と基板とを固定する方法が採用されている。（例えば、特許文献１、２参照。）
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３３６２４４公報（第２〜４頁）
【特許文献２】
特開２００１−１２７２１５公報（第２〜６頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、一般にフリップチップ実装を行うような半導体素子は電極数が多く、また回路設計上の問題から電極は半導体素子の周辺に配置されているため、樹脂ペーストの充填時にはこれらの半導体素子の電極間から液状樹脂を毛細管現象で流し込みを行うと、樹脂が十分に行き渡らず未充填部が出来やすく、半導体素子の動作が不安定になるなどの動作不良や耐湿信頼性が低いといった問題があった。更に、チップサイズが小さくなると液状樹脂のはみ出しにより基板を汚染したり、電極間のピッチが狭くなると樹脂の流し込みが困難となる。また、フリップチップ接続した半導体素子１つ１つに樹脂を充填するにはあまりにも時間がかかるため、硬化させる工程も考慮すると生産性にも課題があると言える。
【０００７】
本発明の目的とするところは、バンプ電極付きの半導体ウェハの電極側に熱圧着でき、ダイシングにより個片の半導体素子に切断分離した後、フリップチップ接続により電極を直接接合し、かつ基板を強固に固定し高い実装信頼性を得ることのできる半導体用接着フィルムとそれらを用いた半導体装置及びその製造方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
［１］  （Ａ）一般式（１）で表される有機溶剤に可溶なポリイミド樹脂、（Ｂ）エポキシ樹脂、（Ｃ）フェノール樹脂、（Ｄ）無機フィラーを必須成分とすることを特徴とする絶縁性の半導体用接着フィルム、
【０００９】
【化３】
2004319823.tif 000002
【００１０】
［２］  （Ａ）一般式（１）で表される有機溶剤に可溶なポリイミド樹脂の重量平均分子量が２万〜１０万である第［１］項記載の半導体用接着フィルム、
［３］  （Ａ）一般式（１）で表される有機溶剤に可溶なポリイミド樹脂が、一般式（２）で表されるジアミノポリシロキサンをアミン成分総量の５〜７０モル％用いてなるポリイミド樹脂である第［１］又は［２］項記載の半導体用接着フィルム、
【００１１】
【化４】
2004319823.tif 000003
【００１２】
［４］  ２０〜８０℃における動的粘度が５００〜５００００Ｐａ・ｓである第［１］、［２］又は［３］項記載の半導体用接着フィルム、
［５］  半導体用接着フィルムをバンプ電極付きのウェハのバンプ側に圧着成形し、樹脂の充填と同時にバンプ電極部を表面に出して得られた半導体ウェハをダイシングにより半導体素子個片に切断分離し、該半導体素子の接着フィルムを介してフリップチップ接続により回路基板等に該バンプ電極を直接接合してなる半導体装置の製造方法であって、第［１］、［２］、［３］又は［４］項記載の半導体用接着フィルムを外部端子用バンプ電極付きウェハ上に２０〜８０℃で均一に押し広げて圧着成形する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法、
［６］  半導体用接着フィルムをバンプ電極付きのウェハのバンプ側に圧着成形し、樹脂の充填と同時にバンプ電極部を表面に出して得られた半導体ウェハをダイシングにより半導体素子個片に切断分離し、該半導体素子の接着フィルムを介してフリップチップ接続により回路基板等に該バンプ電極を直接接合してなる半導体装置の製造方法であって、ウェハの上に第［１］、［２］、［３］又は［４］項記載の半導体用接着フィルムと剥離用支持基材とを剥離用支持基材が上になるようにして、バンプ端面が該剥離用支持基材に埋設するまで２０〜８０℃の温度及び０．５〜５ＭＰａの圧力を掛けてウェハ上に圧着成形したのち、該剥離用支持基材を剥がしてバンプ端面を該接着フィルムから露出させる工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法、
［７］  第［５］又は［６］項記載の製造方法により製造されることを特徴とする半導体装置、
である。
【００１３】
【発明実施の形態】
ポリイミド樹脂は、耐熱性が高く電気絶縁性に優れていることからフィルムとしてフレキシブルプリント配線板や耐熱性接着テープの基材に、また樹脂ワニスとして半導体の層間絶縁膜、表面保護膜に広く使用されている。また、高い凝集力を持った強靭で延性のある熱可塑性樹脂であり、極性のある被着体に対して水素結合しやすく接着性に優れている。更に接着フィルムを圧着成形する際にも変質せず、非晶性ポリマーであるので冷却後も結晶化しない。そのため、平滑な塗膜を得ることができ、フィルム化も容易となる。これらの特徴を有するポリイミド樹脂を用いることにより、硬化後の接着フィルムに高い密着性と高い靭性を付与でき、接着力と接続信頼性に優れる半導体用接着フィルムが得られる。
【００１４】
本発明の半導体用接着フィルムは、構成する樹脂組成物中に一般式（１）で表される有機溶剤に可溶なポリイミド樹脂を含有することが特徴であり、例えば、有機硬質基板やフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）に接続した場合、耐熱性・耐湿性が優れるため種々の環境下での接続信頼性が得られる。また、ポリイミド樹脂は金属とも化学的相互作用を示すため、有機硬質基板、ＦＰＣやソルダーレジストコート基板に対して従来では得られなかった密着性が発現する。ポリイミド樹脂の分子量は、重量平均分子量で２万から１０万の範囲にあることが望ましい。この範囲より小さい分子量では、靭性が不足し接着力が低下する。また、この範囲より大きい分子量では、熱圧着時の樹脂流動性が不足し、接続抵抗が上昇する。
【００１５】
【化５】
2004319823.tif 000004
【００１６】
本発明で用いるポリイミド樹脂の重合に使用する酸二無水物としては、例えば３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、４，４’−オキシジフタル酸二無水物、３，３’，４，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、２，２’，３，３’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、エチレングリコールビストリメリット酸二無水物、２，２’，３，３’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、４，４’−ビスフェノールＡカルボン酸二無水物、無水ピロメリット酸、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）フタル酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、３，４，９，１０−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、等が挙げられ、これらを単独あるいは２種以上混合して用いられる。
【００１７】
本発明で用いるジアミン成分としては、芳香族ジアミンでは２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン、２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス（４−アミノフェノキシ）ヘキサフルオロプロパン、ビス−４−（４−アミノフェノキシ）フェニルスルフォン、ビス−４−（３−アミノフェノキシ）フェニルスルフォン、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、４，４’−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル等が挙げられる。特に２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）プロパンを用いるとガラス転移温度を高く維持したまま溶解性を向上させることが可能である。また１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼンを用いると接着性を向上させる事が可能である。更に、脂肪族ジアミンでは１，２−ジアミノシクロヘキサン、１，１２−ジアミノドデカン、１，３−ジアミノシクロヘキサン、１，４−ジアミノシクロヘキサン、４，４’−ジアミノジシクヘキシルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジメチル−ジシクヘキシルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジエチル−ジシクヘキシルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトラメチル−ジシクヘキシルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトラエチル−ジシクヘキシルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジエチル−５，５’−ジメチル−ジシクヘキシルメタン、４，４’−    ジアミノ−３，３’−ジメチルジシクロヘキシル、４，４’−    ジアミノ−３，３’，５，５’−テトラメチルジシクロヘキシル、４，４’−ジアミノジシクヘキシルエーテルなどが挙げられ、更に他のジアミン成分として他のジアミン成分としては４，４’−メチレンジ−ｏ−トルイジン、４，４’−メチレンジ−２，６−キシリジン、４，４’−メチレンジ−２，６−ジエチルアニリン、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトラメチルジフェニルメタン、２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン、２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス（４−アミノフェノキシ）ヘキサフルオロプロパン、ビス−４−（４−アミノフェノキシ）フェニルスルフォン、ビス−４−（３−アミノフェノキシ）フェニルスルフォン、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、４，４’−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、４，４’−（ｐ−フェニレンジイソプロピリデン）ジアニリン、３，４−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，４ジアミノジフェニルスルフォン、ｏ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、２，５ジアミノトルエン、２，４ジアミノトルエン、４，６−ジメチル−ｍ−フェニレンジアミン、２，５−ジメチル−ｐ−フェニレンジア���ン、２，４，６−トリメチル−ｍ−フェニレンジアミン、４，４’−ジアミノベンズアニリド、３，３’−ジヒドロキシ−４，４’−ジアミノビフェニル等を挙げることができる。
【００１８】
また、前記ポリイミド樹脂のジアミン成分の一つとして一般式（２）で表されるジアミノポリシロキサンを用いることもできる。ジアミノポリシロキサンとして例えば、１，３−ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルシロキサン、α，ω−ビス（３−アミノプロピル）ポリジメチルシロキサン、１，３−ビス（４−アミノフェニル）テトラメチルシロキサン、α，ω−ビス（４−アミノフェニル）ポリジメチルシロキサン、１，３−ビス（３−アミノフェニル）テトラメチルシロキサン、α，ω−ビス（３−アミノフェニル）ポリジメチルシロキサン、１，３−ビス（３−アミノプロピル）テトラフェニルシロキサン、α，ω−ビス（３−アミノプロピル）ポリジフェニルシロキサン等が挙げられ、これらを単独あるいは２種以上混合して用いられる。ジアミノポリシロキサンは、全アミン成分総量の５〜７０モル％用いる事が好ましい。５モル％未満では有機溶剤への溶解性が低下し、７０モル％を超えるとガラス転移温度が著しく低下し耐熱性に問題が生じる。
【００１９】
【化６】
2004319823.tif 000005
【００２０】
テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの反応は、非プロトン性極性溶媒中で公知の方法で行われる。非プロトン性極性溶媒は、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、アニソール、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジグライム、シクロヘキサノン、ガンマ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）、１，４−ジオキサン（１，４−ＤＯ）などである。非プロトン性極性溶媒は、一種類のみ用いてもよいし、二種類以上を混合して用いてもよい。
【００２１】
この時、上記非プロトン性極性溶媒と相溶性がある非極性溶媒を混合して使用しても良い。非極性溶媒としては、トルエン、キシレン、ソルベントナフサなどの芳香族炭化水素が良く使用される。混合溶媒における非極性溶媒の割合は、５０重量％以下であることが好ましい。これは非極性溶媒が上限値を超えると共沸による熱イミド化の反応速度が著しく低下し目的の分子量のポリイミド樹脂を得ることが困難になる恐れがあるためである。
【００２２】
このようにして得たポリアミック酸溶液は、続いて有機溶剤中で加熱脱水環化してイミド化しポリイミドにする。イミド化反応によって生じた水は閉環反応を妨害するため、水と相溶しない有機溶剤を系中に加えて共沸させてディーンスターク（Ｄｅａｎ−Ｓｔａｒｋ）管などの装置を使用して系外に排出する。水と相溶しない有機溶剤としてはジクロルベンゼン等が知られているが、エレクトロニクス用としては塩素成分が混入する恐れがあるので、前記芳香族炭化水素を使用することが好ましい。また、イミド化反応の触媒として無水酢酸、β−ピコリン、ピリジンなどの化合物を使用しても良い。
【００２３】
反応溶液を貧溶剤に投入しポリイミド樹脂を析出させた。これにより未反応モノマー、不純物や異物などを除去し精製する。精製する必要のない場合や溶剤の変更のない場合は特に必要ない。再溶解させる溶剤は加工作業性を考え、沸点の低い溶剤を用いることが好ましい。沸点が２００℃以下の溶剤を選択することが好ましい。例えば、ケトン系溶剤としてアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、エーテル系溶剤として１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン、ジグライム、アニソールを、アミド系溶剤としてＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、その他トルエンや酢酸エチルを挙げることができる。これらの溶剤は単独で使用しても良いし、２種類以上を混合して用いることもできる。本発明では、特に乾燥温度に留意する必要があるのでメチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、トルエンを用いるのがより好ましい。
【００２４】
本発明に用いられる一般式（１）で表されるポリイミド樹脂以外にも密着性や接続信頼性を向上させるため、他のエラストマー又は熱可塑性樹脂も併用することが出来る。例えば、ビスフェノールＡ型フェノキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリブタジエン、ポリプロピレン、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ポリアミド樹脂、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−メタクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリ酢酸ビニル樹脂、ナイロン、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体などを用いることができ、単独あるいは２種以上混合しても良い。
【００２５】
本発明に用いられるエポキシ樹脂は、１分子中に少なくとも２個以上のエポキシ基を有するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、単独でも混合して用いても差し支えない。
【００２６】
本発明に用いるフェノール樹脂はエポキシ樹脂の硬化剤として用いる。フェノール樹脂は分子中に少なくとも２個のフェノール性水酸基を有するもので、このような樹脂としては、例えばフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡ型ノボラック樹脂、ポリ−ｐ−ビニルフェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、単独でも混合して用いても差し支えない。フェノール樹脂の量は、エポキシ樹脂１００重量部に対して５〜２００重量部、好ましくは２０〜１５０重量部である。下限値を下回るか上限値を越えると硬化性が不十分となる。
【００２７】
硬化促進剤は、エポキシ基とフェノール性水酸基との硬化反応を促進させるために用いられるものであれば特に制限はない。例えばイミダゾール誘導体、ジシアンジアミド誘導体、ジカルボン酸ジヒドラジド、トリフェニルフォスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレートなどが挙げられる。イミダゾール誘導体としては、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−エチルイミダゾール、１−ベンジル−２−エチル−５−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシジメチルイミダゾール、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、２，４−ジアミノ−６−〔２′−メチル−イミダゾリル−（１′）〕−エチル−ｓ−トリアジン等が挙げられる。これらは、２種類以上を併用してもよい。硬化促進剤の量はエポキシ樹脂１００重量部に対し、０．０５〜３０重量部が好ましい。下限値を下回ると硬化不足となり、上限値を越えると保存安定性が悪くなる。
【００２８】
本発明に用いる無機フィラーには、窒化アルミ、アルミナ、シリカなどあるが、熱放散性とコスト面からシリカ粒子が好ましく、低放射線性であればより好ましい。フィラー形状には球状と破砕状、フレーク状等の非球状フィラーがある。例えば、球状フィラーを用いた場合その最大粒径が２０μｍ以下であることが好ましい。最大粒径が２０μｍを越えるフィラーを含む接着フィルムで接着させた場合、フィラーの祖粒分が目詰まりを起こしチップと基板の隙間にボイドが発生し、信頼性を招くことから好ましくない。今回、最大粒径１０μｍのシリカフィラーを用いたが特にこれに限定するのもではない。
【００２９】
更に本発明の接着フィルムには必要に応じてカップリング剤等の添加剤を用いることができる。カップリング剤としては、シラン系、チタネート系、アルミニウム系カップリング剤などある。その中でも、シリコーンチップとの界面での密着性が良いシラン系カップリング剤が好ましい。例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、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−メタクロキシプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。カップリング剤の配合量は樹脂１００重量部に対し０．５〜１０重量部が好ましい。
【００３０】
また、本発明の半導体用接着フィルムには樹脂の相溶性、安定性、作業性等の各種特性向上のため、各種添加剤、例えば、非反応性希釈剤、反応性希釈剤、揺変性付与剤、増粘剤等を適宜添加しても良い。
【００３１】
本発明による、一般式（１）で表されるポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、無機フィラー及びその他の添加剤を配合して得られる半導体用接着フィルムは、耐熱性・耐湿性および接着信頼性に優れる。
【００３２】
本発明の半導体用接着フィルムの製造方法としては、まず、前記各成分を有機溶剤中で混合してワニス状とし、これを塗布してフィルムを形成する。具体的には、例えばＰＥＴ基材を支持体として用い、その支持基材上に、フローコーター、ロールコーター、コンマコーターなどによりフィルムを形成させ、溶剤を加熱乾燥させて接着フィルムを作製する。
【００３３】
本発明の半導体装置は、前記半導体用接着フィルムを用いてバンプ電極付きウェハ上に一括に圧着成形した後、ダイシングにより個片分離した接着剤付き半導体素子を半導体搭載用の有機硬質基板やフレキシブル回路基板等に直接接合してかつ接着フィルムをアンダーフィル材として供給する製造される。従って各半導体チップごとに個別にアンダーフィルが供給される場合に比べて、作業時間は著しく短縮される。また、上記製造方法により接続信頼性に優れた半導体装置を提供することができる。
【００３４】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体用接着フィルムを外部端子用バンプ電極付きウェハ上に２０〜８０℃で均一に押し広げて圧着成形する工程を有するものである。上記温度範囲を外れた温度で接着フィルムを圧着成形した場合には、ウェハ上で不均一な部分やバンプ周辺等に樹脂が十分に充填されない恐れがあり、個片化した半導体素子をフリップチップ接続する際に樹脂が均一に流動せず回路段差の埋込が不十分となったり、バンプ電極周辺に空隙が生じたりし接続信頼性を低下させる恐れがあるため好ましくない。また、用いる接着フィルムの動的粘度は、２０〜８０℃で５００〜５００００Ｐａ・ｓであることが好ましい。下限値を下回ると、フィルムとして取り扱うことが困難で、特に作業性を低下させる恐れがあるため好ましくない。逆に上限値を越えると、バンプ電極付きウェハ上に一括に圧着成形させる際にバンプ電極周辺に樹脂が十分に充填されない恐れがあり好ましくない。
【００３５】
本発明の半導体装置の製造方法は、更に、半導体用接着フィルムと剥離用支持基材とを剥離用支持基材が上になるようにして、バンプ端面が該剥離用支持基材に埋設するまで２０〜８０℃の温度及び０．５〜５ＭＰａの圧力を掛けてウェハ上に圧着成形したのち、該剥離用支持基材を剥がしてバンプ端面を該接着フィルムから露出させる工程を有するのが好ましい。この支持基材はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリオレフィン（ＰＯ）といった素材から選ばれるが、ポリオレフィンが好適に使用される。バンプ端面上に樹脂が残っていると、半導体素子のフリップチップ接続時に樹脂中の無機充填フィラーがパッドとバンプ間に挟まり接続不良となる恐れがあるため好ましくない。上記圧力範囲を外れた圧力で接着フィルムを圧着成形した場合には、ウェハ上で不均一な部分やバンプ周辺等に樹脂が十分に充填されない恐れやウェハの破損を招く恐れがあるため好ましくない。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない
【００３７】
実施例１〜６及び比較例１〜４
実施例１〜６及び比較例１〜４の各成分の配合割合は表１のように調製した。この時使用した原材料を以下に示す。
・シリコーン変性ポリイミド樹脂１：温度計、攪拌機、原料投入口を備えた四つ口のセパラブルフラスコ中に、酸成分として４，４’−ビスフェノールＡ酸二無水物４３．３８（０．０８３３モル）をアニソール２２０．２４ｇ、トルエン５５．０６ｇに縣濁させる。そして、ジアミン成分としては２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン２３．３９ｇ（０．０５モル）とα，ω−ビス（３−アミノプロピル）ポリジメチルシロキサン（平均分子量８３６）２７．８７ｇ（０．０３３３モル）を投入しアミック酸を形成させる。次いで、ディーンスターク還流冷却管を取り付け、オイルバスにより加熱すると縣濁溶液が溶解し透明になった。加熱還流が始まったらジアミン溶液を０．５時間ゆっくり滴下した。この際、イミド化に伴い発生する水をトルエンとの共沸により系外へ除去した。滴下終了後２．０時間加熱還流したところで反応を終了した。冷却後、大量のメタノール中に投入しポリイミド樹脂を析出させた。固形分を濾過後、７０〜８０℃で１２時間減圧乾燥し溶剤を除き固形のポリイミド樹脂１を得る。重量平均分子量はＭｗ＝４６０００である。
・シリコーン変性ポリイミド樹脂２：温度計、攪拌機、原料投入口を備えた四つ口のセパラブルフラスコ中に、酸成分として４，４’−オキシジフタル酸二無水物１８．６１ｇ（０．０６モル）、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物１７．６５（０．０６モル）をアニソール１３３．２３ｇ、トルエン７４．３６ｇに縣濁させる。そして、ジアミン成分としては２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン２４．６３ｇ（０．０６モル）とα，ω−ビス（３−アミノプロピル）ポリジメチルシロキサン（平均分子量８３６）５０．１６ｇ（０．０６モル）をアニソール１６４．２ｇ中７０℃で加熱溶解させたものを滴下ロートに入れる。次いで、ディーンスターク還流冷却管を取り付け、オイルバスにより加熱すると縣濁溶液が溶解し透明になった。加熱還流が始まったらジアミン溶液を１時間ゆっくり滴下した。この際、イミド化に伴い発生する水をトルエンとの共沸により系外へ除去した。滴下終了後３．０時間加熱還流したところで反応を終了した。冷却後、大量のメタノール中に投入しポリイミド樹脂を析出させた。固形分を濾過後、５０〜６０℃で１２時間減圧乾燥し溶剤を除き固形のポリイミド樹脂を得る。重量平均分子量はＭｗ＝６５０００である。
【００３８】
・ビスフェノールＡ型のフェノキシ樹脂（Ｍｗ：４５，０００）（東都化成株式会社製、商品名  ＹＰ−５０）
・アクリルゴム（ナガセケムテックス株式会社製、商品名  ＳＧ−８０Ｈ）
・コアシェル型アクリルゴム（三菱レーヨン株式会社製、商品名  Ｗ−３８０）
・ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ等量：４０００ｇ／ｅｑ、ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名  Ｅｐ１１００Ｌ）
・クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２００ｇ／ｅｑ、日本化薬株式会社製商品名  ＥＯＣＮ−１０２０−８０）
・高純度液状ビスＦ型エポキシ樹脂（エポキシ当量：１７５ｇ／ｅｑ、大日本インキ化学工業株式会社製、商品名  ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ）
・アリル化ビスＦ型エポキシ樹脂（エポキシ当量：２２３ｇ／ｅｑ、日本化薬株式会社製、商品名  ＲＥ−８１０ＮＭ）
・ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂（エポキシ当量：２７０ｇ／ｅｐ、大日本インキ工業株式会社製、商品名  ＨＰ−７２００）
・アリルフェノール・ホルムアルデヒド縮重合物（フェノール当量：１４０ｇ／ｅｑ、昭和化成株式会社製、商品名  ＭＥＨ−８０００Ｈ）
・球状シリカフィラー（平均粒径：２μｍ、アドマテック株式会社製、商品名  ＳＥ−５１０１）
・カップリング剤１（信越シリコーン株式会社製、商品名  ＫＢＭ−４０３Ｅ）
・カップリング剤２（日本ユニカ株式会社製、商品名  Ａ−１２８９）
・硬化促進剤１：２，４−ジアミノ−６−〔２′−メチル−イミダゾリル−（１′）〕−エチル−ｓ−トリアジン（四国化成工業株式会社製、商品名  ２ＭＺＡ−ＰＷ）
・トリフェニルホスフィン
・マイクロカプセル化２−メチルイミダゾール誘導体エポキシ化合物（旭化成エポキシ株式会社製、商品名  ＨＸ−３９４１ＨＰ）
・メチルエチルケトン
・酢酸エチル
・トルエン
表１のように調合し均一分させた後、熱風循環式乾燥機の中で加熱乾燥を行い、離型処理を施したポリエチレンテレフタレート上に乾燥後の厚さが５０μｍになるように半導体用接着フィルムを得た。
【００３９】
次に、得られた半導体用接着フィルムの硬化物性、諸特性を測定した。
１．動的粘度測定方法
ハーケ・レオメーターにより周波数１Ｈｚ、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、測定温度領域２０〜１５０℃の条件で行い２５℃、８０℃での動的粘度を読み取った。
２．ガラス転移温度、弾性率測定方法
実施例１のような作製方法で得られた半導体用接着フィルムを、一般的に使われる恒温槽中で１８０℃、１時間の硬化を行い、幅５．０ｍｍ、厚み５０μｍの測定サンプル得た後、動的粘弾性測定装置（ＤＭＡ）により測定を行った。測定は、引っ張り法、周波数１０Ｈｚ、昇温速度５℃／ｍｉｎ、測定温度領域２０℃〜３００℃の条件で行った。弾性率は３０℃、２００℃、での貯蔵弾性率Ｅ′を読みとり、ガラス転移温度はｔａｎδのピークにより算出した。
３．吸水率の測定
実施例１のような作製方法で得られた半導体用接着フィルムを、一般的に使われる恒温槽中で１８０℃、１時間の硬化を行い、重量で１ｇの測定サンプルを得た。その後、測定サンプルを恒温・恒湿槽中で温度８５℃、湿度８５％で１６８時間吸水処理を行い、吸水処理前重量と吸水処理後の重量変化率を吸水率とした。
４．ラミネート・ダイシング性評価
得られた半導体用接着フィルムを５インチのウェハサイズよりも大きく支持基材ごと切断し、バンプ電極付きウェハの電極部側に樹脂フィルムを合わせる。次に離型処理付き支持基材を上に挟み、表１に示した温度、圧力で、加圧時間１０秒で真空中加熱圧着し接着樹脂付きウェハを得る。続いて、ダイシングソー（ＤＩＳＣＯ製  ＤＡＤ−２Ｈ６Ｍ）を用いてスピンドル回転数３０，０００ｒｐｍ、カッティングスピード２０ｍｍ／ｓｅｃで切断分離した個片の接着フィルム付き半導体素子の樹脂剥がれを観察した。判定はチップ上から樹脂が剥離及び剥がれて飛散したチップ数の割合が１０％以下の時を○、１０％を越える時を×として判定した。
５．フリップチップ接続性：充填性
前記４で作製した樹脂付きチップを用いて評価用基板（ポリイミド二層テープ基板）上に、温度２００℃、時間３０秒、圧力０．５ＭＰａの条件でフリップチップボンダー装置（澁谷工業製  ＤＢ２００）にて圧着し、実装試験を行った。この時ボイド・空隙の有無を顕微鏡観察し、さらに断面観察により確認を行った。チップ中央部にボイド・空隙がある場合は×、その他チップ端のボイド・空隙については１ｍｍ以上を×とし、それ以外を○と判定した。
６．フリップチップ接続性：導通テスト
ボイド・空隙試験用に作製したフリップチップパッケージを１５０℃で３０分の熱処理により硬化した後、パッケージを常温（２５℃）、２６０℃の熱板上に２０秒づつ置き繰り返し３回行った。このサンプルを室温及び１５０℃で接続抵抗を測定した。導通不良が１つでも発生したら×、それ以外の時は○と判定した。
７．２４０℃熱時接着強度（ポリイミド）
２．５φｍｍの形状でフィルムを打ち抜き、温度８０℃、圧力１ＭＰａ、時間１．０秒の条件でポリイミドコートしたップリング剤２（日本ユニカ株式会社製、商品名  Ａ−１２８９）
・４ｍｍ角チップに仮止めし、続いて同じ性状のチップに温度２００℃、圧力１ＭＰａ、時間１５秒の条件で貼り合わせる。１５０℃で３０分の硬化後、プッシュプルゲージを用い２４０℃、２０秒後での熱時ダイシェア強度を測定した。
比較例５
比較例５の配合割合は表１のように調製した。比較例５のみに使用した原材料を以下に示す。
・ビスフェノールＦ型液状エポキシ樹脂（エポキシ当量１７５、日本化薬株式会社製、ＲＥ４０３Ｓ）
・ジエチルジアミノジフェニルメタン
・硬化促進剤２：２−フェニル−４−メチルイミダゾール
・カーボンブラック
これらの原材料を３本ロールにて分散混錬し、真空脱泡処理をしてアンダーフィル用液状封止樹脂組成物を得た。
【００４０】
次に、得られたアンダーフィル用液状封止樹脂組成物の硬化物性、諸特性を測定した。
１．動的粘度測定方法
２．ガラス転移温度、弾性率測定方法
３．吸水率の測定
５．フリップチップ接続性：充填性
６．フリップチップ接続性：導通テスト
７．２４０℃熱時接着強度（ポリイミド）
は実施例１と同様にして評価を行った。
４．ラミネート・ダイシング性評価
得られたアンダーフィル用液状封止樹脂組成物を、離型処理を施したキャリアフィルム（ＰＥＴ）上にキャスティングし、一般的に使われる恒温槽中で８０℃、１時間のＢ−ステージ化させ均一なフィルム状樹脂組成物を得た。このフィルム状組成物を支持基材（ＰＥＴ）よりも大きく切断し、バンプ電極付きウェハの電極部側に樹脂フィルムを合わせる。次に離型処理付き支持基材を上に挟み、表１に示した温度２５℃、圧力０．０５ＭＰａで、加圧時間１０秒で真空中圧着し接着樹脂付きウェハを得る。続いて、ダイシングソー（ＤＩＳＣＯ製  ＤＡＤ−２Ｈ６Ｍ）を用いてスピンドル回転数３０，０００ｒｐｍ、カッティングスピード２０ｍｍ／ｓｅｃで切断分離した個片の接着フィルム付き半導体素子の樹脂剥がれを観察した。判定はチップ上から樹脂が剥離及び剥がれて飛散したチップ数の割合が１０％以下の時を○、１０％を越える時を×として判定した。
【００４１】
各樹脂の評価結果を表１に示した。
【表１】
2004319823.tif 000006
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、バンプ電極付きウェハへの樹脂のラミネートにおいてバンプ端面が良好に露出させることが可能で、かつダイシング等のプロセスにも十分耐えることができる。更に、得られた接着剤付き半導体素子はテープ基板又は有機硬質基板に該バンプ電極を直接接合することができ、その固定及び補強を目的としたアンダーフィル樹脂となる。また、実装信頼性に優れたエレクトロニクス材料に最適な接着フィルムを提供することができる。