(57)【要約】【課題】半導体素子と配線回路基板及び接続用電極部に生ずる応力の緩和効果に優れ、半導体素子と配線回路基板との電気的接続の優れた信頼性を付与しうる封止樹脂層を形成することができる、シリカ系微粒子を配合したアンダーフィル用接着フィルム、及びこれを用いて半導体素子と配線回路基板との空隙を封止する封止樹脂層を形成した半導体装置を提供すること。【解決手段】（Ａ）特定のポリカルボジイミド共重合体、ならびに（Ｂ）平均粒径が１５μｍ以下であるシリカ系微粒子を含んでなり、（Ａ）と（Ｂ）との屈折率の差が±０．０３の範囲内にある、アンダーフィル用接着フィルム；前記アンダーフィル用接着フィルムを用いて半導体素子と配線回路基板との空隙を封止してなる半導体装置。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）　式（Ｉ）：
【化１】
2004075788.tif 000005
（式中、ｋは０〜３０の整数、ｍは２〜１００の整数、ｎは０〜３０の整数、Ｒ１は炭素数２〜１０のアルキレン基、Ｒ２は芳香族ジイソシアネート基、Ｒ３は芳香族モノイソシアネート基を意味する。）
で表されるポリカルボジイミド共重合体、ならびに
（Ｂ）　平均粒径が１５μｍ以下であるシリカ系微粒子、
を含んでなり、（Ａ）と（Ｂ）との屈折率の差が±０．０３の範囲内にある、アンダーフィル用接着フィルム。
【請求項２】
式（Ｉ）中、Ｒ１がヘキサメチレン基であり、Ｒ２がトリレンジイソシアネート基及び／又はジフェニルメタンジイソシアネート基である、請求項１記載のアンダーフィル用接着フィルム。
【請求項３】
式（Ｉ）中、Ｒ３がｐ−イソプロピルフェニルイソシアネート基である請求項１又は２記載のアンダーフィル用接着フィルム。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかに記載のアンダーフィル用接着フィルムを用いて半導体素子と配線回路基板との空隙を封止してなる半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子をフェースダウン構造にて、マザーボードあるいはドーターボード等の配線回路基板上に実装する際の封止に用いられるアンダーフィル用接着フィルムに関する。また、本発明は、この接着フィルムを用いて封止した半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの一層の性能向上を図るため、半導体素子をフェースダウン構造とし、配線回路が形成されたマザーボードあるいはドーターボード等の配線回路基板上に実装する方法（フリップチップ方式、ダイレクトチップアタッチ方式等）が注目されている。すなわち、従来の実装方法では性能面で種々の問題が生じており、例えば、半導体素子から金ワイヤーでリードフレーム上にコンタクトをとりパッケージングされた形態で配線回路基板に実装すると、配線による情報伝達の遅れや、クロストークによる情報伝達エラー等の発生することがある。
【０００３】
これに対し、フェースダウン方式による実装方法では、半導体素子の表面電極が配線回路基板に直接接合されるので、半導体装置の薄型化および軽量化が可能となる。しかし、このようなフリップチップ方式、ダイレクトチップアタッチ方式等においては、線膨張係数が相互に異なる半導体素子と配線回路基板とを直接に電気接続することから接続部分の信頼性が重要な問題となる。
【０００４】
このような問題を解消するため、半導体素子と配線回路基板との空隙にアンダーフィル材と呼ばれる液状の熱硬化性樹脂を注入し、これを硬化させて樹脂硬化体を形成し、電気接続部に集中する応力を該樹脂硬化体に分散させて接続の信頼性を向上させる方法が採用されている。
【０００５】
しかしながら、半導体素子と配線回路基板との間に液状の熱硬化性樹脂を注入するには、注入ノズルを配置する空間を半導体素子の実装位置周辺に設ける必要がある。半導体装置の小型化、薄型化が進むに伴い、このような注入ノズルを配置する空間の確保が困難になり、液状樹脂の流入（アンダーフィル）工程の改善が要望されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、半導体素子と配線回路基板及び接続用電極部に生ずる応力の緩和効果に優れ、半導体素子と配線回路基板との電気的接続の優れた信頼性を付与しうる封止樹脂層を形成することができる、シリカ系微粒子を配合したアンダーフィル用接着フィルムを提供すること、及びこれを用いて半導体素子と配線回路基板との空隙を封止する封止樹脂層を形成した半導体装置を提供すること、を目的とする。該アンダーフィル用接着フィルムの装填プロセスにおいて該接着フィルムは半導体ウエハ上に直接装填され、次いでダイシング工程を経て得られた半導体素子が配線回路基板上へアラインメントされることになるが、該接着フィルムは充分な可視光透過性を有するものであるので、ダイシング工程及びアラインメント工程の効率的な実施が可能となる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、
（１）　（Ａ）　式（Ｉ）：
【化２】
2004075788.tif 000002
（式中、ｋは０〜３０の整数、ｍは２〜１００の整数、ｎは０〜３０の整数、Ｒ１は炭素数２〜１０のアルキレン基、Ｒ２は芳香族ジイソシアネート基、Ｒ３は芳香族モノイソシアネート基を意味する。）
で表されるポリカルボジイミド共重合体、ならびに
（Ｂ）　平均粒径が１５μｍ以下であるシリカ系微粒子、
を含んでなり、（Ａ）と（Ｂ）との屈折率の差が±０．０３の範囲内にある、アンダーフィル用接着フィルム、
（２）　式（Ｉ）中、Ｒ１がヘキサメチレン基であり、Ｒ２がトリレンジイソシアネート基及び／又はジフェニルメタンジイソシアネート基である、前記（１）記載のアンダーフィル用接着フィルム、
（３）　式（Ｉ）中、Ｒ３がｐ−イソプロピルフェニルイソシアネート基である前記（１）又は（２）記載のアンダーフィル用接着フィルム、ならびに
（４）　前記（１）〜（３）いずれかに記載のアンダーフィル用接着フィルムを用いて半導体素子と配線回路基板との空隙を封止してなる半導体装置、
に関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を更に詳細に説明する。本発明のアンダーフィル用接着フィルム（以下、接着フィルムという。）は、前記式（Ｉ）で表されるポリカルボジイミド共重合体からなる（Ａ）成分と、特定の平均粒径を有するシリカ系微粒子からなる（Ｂ）成分とを含んでなるものであり、（Ａ）成分と（Ｂ）成分との屈折率の差が±０．０３の範囲内にあることを１つの大きな特徴とする。
【０００９】
本発明の接着フィルムに用いられるポリカルボジイミド共重合体及びその製造法について説明する。前記式（Ｉ）のポリカルボジイミド共重合体を製造する好適な方法としては、以下の式（ＩＩ）：
【００１０】
【化３】
2004075788.tif 000003
（式中、ｍは２〜１００の整数、Ｒ１は炭素数２〜１０のアルキレン基を意味する。）
で表されるポリカーボネートジオールを、芳香族ジイソシアネートと反応させてポリウレタンを得（第１工程）、次いで、カルボジイミド化触媒の存在下、末端のイソシアネート基と芳香族ジイソシアネートとによりカルボジイミド化を行い（第２工程）、芳香族モノイソシアネートにより末端封鎖（第３工程）してポリカルボジイミド共重合体を得る方法を挙げることができる。
【００１１】
第１工程では、例えば、式（ＩＩ）のポリカーボネートジオール１モルに対して、通常、２倍モル以上、好ましくは４〜８０倍モル、より好ましくは５〜５０倍モルの芳香族ジイソシアネートを用い、後述するような溶媒の存在下、通常、０〜１２０℃、好ましくは２０〜１００℃で１分間〜５時間程度反応させる。反応系中に水酸基が実質的に存在しなくなった点を両末端ＮＣＯ含有ポリウレタン生成反応の終点とする。
【００１２】
次いで、第２工程では、例えば、カルボジイミド化触媒の存在下、得られたポリウレタンと反応系中に過剰に存在する芳香族ジイソシアネートとを、通常、４０〜１５０℃、好ましくは５０〜１４０℃にて反応させる。また、第３工程は、好ましくは、芳香族モノイソシアネートによる末端封鎖を、カルボジイミド化の初期、中期、末期又は全般にわたり芳香族モノイソシアネートを反応系中に加えて行う。このようにして式（Ｉ）の共重合体を得る。
【００１３】
第２工程で必要となる芳香族ジイソシアネートは前記ポリカーボネート１モルに対して、通常、２倍モル以上であり、第１工程の実施により芳香族ジイソシアネート量が不足する場合には、第２工程を開始する際に適宜追加すればよい。
【００１４】
また、カルボジイミド化反応の終点は、赤外分光光度法（ＩＲ）による測定でのカルボジイミド基由来の吸収（２１４０ｃｍ−１）の観測およびイソシアネート基由来の吸収（２２８０ｃｍ−１）の消失により確認することができる。
【００１５】
（ポリカーボネートジオール）
式（ＩＩ）において、Ｒ１として具体的には、例えば、エチレン基、テトラメチレン基、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基などが挙げられ、好ましくはヘキサメチレン基である。また、ｍとしては、好ましくは５〜８０である。
【００１６】
ポリカーボネートジオールは、カーボネート基を含むポリカーボネートジオールであればよく、具体的にはポリエチレンカーボネートジオール、ポリテトラメチレンカーボネートジオール、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール、ポリオクタメチレンカーボネートジオール、ポリドデカメチレンカーボネートジオールなどが挙げられ、特にポリヘキサメチレンカーボネートジオールが好ましい。なお、これらのポリカーボネートジオールは単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
【００１７】
（芳香族ジイソシアネート）
式（Ｉ）のポリカルボジイミド共重合体の製造において使用される芳香族ジイソシアネートは、当該式中、Ｒ２を成す。
【００１８】
芳香族ジイソシアネートとしては、具体的には、トリレンジイソシアネート及び／又はジフェニルメタンジイソシアネートが好適に使用され、例えば、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、１−メトキシフェニル−２，４−ジイソシアネート、３，３’−ジメトキシ−４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、３，３’−ジメチル−４，４’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、２，２−ビス［４−（４−イソシアネートフェノキシ）フェニル］ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス［４−（４−イソシアネートフェノキシ）フェニル］プロパンなどが挙げられる。なお、これらの芳香族ジイソシアネートは単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
【００１９】
（芳香族モノイソシアネート）
また、芳香族モノイソシアネートは、式（Ｉ）中、Ｒ３を成す。ポリカルボジイミド共重合体の末端封鎖に使用する芳香族モノイソシアネートとしては、具体的には、フェニルイソシアネート、ｐ−ニトロフェニルイソシアネート、ｐ−及びｍ−トリルイソシアネート、ｐ−ホルミルフェニルイソシアネート、ｐ−イソプロピルフェニルイソシアネートなどが挙げられる。特にｐ−イソプロピルフェニルイソシアネートが好適に用いられる。末端封鎖されたポリカルボジイミド共重合体の溶液は優れた保存安定性を有する。
【００２０】
（反応）
各成分の重合反応及びカルボジイミド化反応は、通常、それぞれ前記した温度範囲にて行う。カルボジイミド化反応は、実用面での良好な反応時間の設定及び使用する溶媒選択の容易性の観点から、前記温度範囲で行うのが望ましい。
【００２１】
第２工程で必要となる芳香族ジイソシアネートの量は前記の通りであるが、反応系（反応液）中の芳香族ジイソシアネートモノマーの濃度としては、反応の良好な進行と制御の容易性の観点から、好ましくは５〜８０重量％である。
【００２２】
ポリカルボジイミド共重合体の製造に用いられる溶媒として、及びポリカルボジイミド共重合体溶液の溶媒として好適に用いられる有機溶媒は公知のものでよく、特に制限はない。具体的には、例えば、テトラクロロエチレン、１，２‐ジクロロエタン、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素、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、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エ一テル系溶媒、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒か挙げられる。これらの溶媒は単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００２３】
また、カルボジイミド化に用いる触媒としては公知のリン系触媒がいずれも好適に用いられる。例えば、１−フェニル−２−ホスホレン−１−オキシド、３−メチル−２−ホスホレン−１−オキシド、１−エチル−２−ホスホレン−１−オキシド、３−メチル−１−フェニル−２−ホスホレン−１−オキシド、あるいはこれらの３−ホスホレン異性体などのホスホレンオキシドが挙げられる。当該触媒の使用量も公知の条件に従えばよい。
【００２４】
共重合反応の終了後、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ヘキサンなどの貧溶媒に反応液を投入し、ポリカルボジイミド共重合体を沈澱として析出させる。次いで、所望により未反応のモノマーや触媒を取り除いてもよい。
【００２５】
ポリカルボジイミド共重合体の溶液を調製する場合には、沈澱として析出したポリマーを所定の操作により洗浄して乾燥を行い、再度、有機溶媒に溶解させるのが好ましい。このような操作を行うことにより、ポリカルボジイミド共重合体の溶液安定性を向上させることができる。
【００２６】
また、該溶液中に含まれる副生成物等は適当な吸着剤などに吸着させ、精製してもよい。吸着剤としては、例えば、アルミナゲル、シリカゲル、活性炭、ゼオライト、活性酸化マグネシウム、活性ボーキサイト、フラースアース、活性白土、分子ふるいカーボンなどを単独もしくは併用して用いることができる。
【００２７】
以上のようにして、本発明のポリカルボジイミド共重合体が得られる。なお、式（Ｉ）中、ｋは好ましくは２〜２０の整数であり、ｍは好ましくは５〜８０の整数であり、ｎは好ましくは２〜２０の整数である。また、Ｒ１は好ましくは炭素数３〜８のアルキレン基であり、特にヘキサメチレン基が好適である。Ｒ２としては、特にトリレンジイソシアネート基及び／又はジフェニルメタンジイソシアネート基が、Ｒ３としては、特にｐ−イソプロピルフェニルイソシアネート基が好適である。さらに、薄膜形成性や膜強度の点から、本発明のポリカルボジイミド共重合体の数平均分子量としては好ましくは１０００〜２０，０００である。また、平均重合度としては好ましくは２〜１６０であり、より好ましくは９〜１２０である。平均重合度がかかる範囲内にあれば、常温での数分から数時間の放置により容易にゲル化するため実用上好ましく、また、半導体ウエハ上に装填した際に形成される皮膜の信頼性が高いので好ましい。なお、数平均分子量は後述の実施例に記載の方法により測定することができ、平均重合度はゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により求めることができる。
【００２８】
また、基板や半導体素子との接着性を向上させるという観点から、ポリカルボジイミド共重合体は、本発明の接着フィルムの作製に使用する前に、例えば、シラン処理、チタネート処理等に供してもよい。
【００２９】
本発明の接着フィルムは、前記ポリカルボジイミド共重合体と以下のような無機フィラー（シリカ系微粒子）とを混合することにより製造することができる。
【００３０】
（シリカ系微粒子）
本発明に使用されるシリカ系微粒子の原料としては、封止樹脂層の線膨張係数及び弾性率の調整や熱伝導性の向上を図る観点から、例えば、シリカ、チッ化ケイ素などが好適である。シリカ系微粒子の平均粒径としては、フィルムの厚さを超えないようにコントロールするという観点から１５μｍ以下であり、好ましくは０．５〜１０μｍである。また、半導体ウエハ上に接着フィルムを装填した際にＣＣＤセンサーがスクライブラインを読み取りうる程度の可視光透過性を該接着フィルムに保持させるためにはポリカルボジイミド共重合体（（Ａ）成分）とシリカ系微粒子（（Ｂ）成分）との屈折率の差は±０．０３の範囲内であることが必要となるため、かかる条件を満たしうるシリカ系微粒子が使用される。具体的には、当該シリカ系微粒子としては、ポリカルボジイミド共重合体を厚さ５０μｍのフィルムとして屈折率を測定し、屈折率フィルムを得、一方、シリカ系微粒子の屈折率を測定して屈折率シリカを得、屈折率シリカの値から屈折率フィルムの値を差し引き、得られた差が±０．０３の範囲内となるものが使用される。屈折率の異なる２種以上のシリカ系微粒子を混合して使用する場合、シリカ系微粒子の屈折率は、使用する全てのシリカ系微粒子を混合して得られた混合物の屈折率として与えられる。なお、平均粒径は粒度測定器により、屈折率は２５℃においてアッベ屈折率測定器により測定することができる。
【００３１】
（接着フィルムの製造）
接着フィルムの製造は、例えば、以下のようにして行うことができる。ポリカルボジイミド共重合体１００重量部に対して、シリカ系微粒子を好ましくは５〜８０重量部、より好ましくは２０〜７５重量部加え、さらに所望によりその他の成分を加えて、例えば、ホモミキサーにより、１０〜４０℃程度で混合、撹拌し、シリカ系微粒子を配合したポリカルボジイミド共重合体ワニスを得る。当該ワニスは、次いで所望により分級してもよい。
【００３２】
前記ポリカルボジイミド共重合体ワニスを公知の方法（キャスティング、スピンコーティング、ロールコーティングなど）を用い、適当な厚さに製膜する。製膜された膜は、通常、溶媒の除去に必要な温度で乾燥する。すなわち、硬化反応をあまり進行させずに乾燥させるよう、乾燥温度（塗工温度）としては、通常、２０〜３５０℃、好ましくは５０〜２５０℃、より好ましくは７０〜２００℃とする。また、乾燥時間としては、０．５〜１０分間程度が好適である。かかる条件下に乾燥を行えば、充分にフィルム中の溶剤が除去されてフィルムの信頼性が向上し、フィルムの熱硬化も少ない。
【００３３】
その他の成分としては、接着フィルムに表面平滑性を付与するために使用される、平滑剤、レリング剤、脱泡剤など、また、接着力向上のために使用される、シランカップリング剤、チタン系カップリング剤、ノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、シリコーン系添加剤などの各種添加剤が挙げられる。これらの添加量としては、ポリカルボジイミド共重合体１００重量部に対して、好ましくは０．１〜１００重量部、より好ましくは０．２〜５０重量部である。
【００３４】
また、任意の支持体上に、例えば、得られたポリカルボジイミド共重合体ワニスを塗工し、所望により加熱して、積層接着シートとして本発明の接着フィルムを作製してもよい。このような積層接着シートを製造するには、支持体上に該ワニスを塗工してもよいが、予めフィルムを形成しておき、これをプレスなどにより支持体上にラミネートしてもよい。
【００３５】
ここで用いられる支持体としては、得られる接着フィルムの可視光透過性を阻害しない材料であれば特に限定なく使用することができる。たとえば、金属箔、絶縁性フィルムなどが挙げられる。金属箔としてはアルミニウム、銅、銀、金、ニッケル、インジウム、クロム、鉛、錫、亜鉛、パラジウム等がいずれも用いられてよく、これらを単独で、あるいは合金として用いてもよい。また、絶縁性フィルムとしては、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレートなど、耐熱性や耐薬品性を有するフィルムであればいずれも用いることができる。
【００３６】
前記の金属箔と絶縁性フィルムは、それぞれ単独で用いてもよく、また両者を２層以上積層し、例えば、金属箔／絶縁性フィルムなどの２層基材として用いてもよい。このような２層基材としては、例えば、銅／ポリイミド２層基材などが挙げられる。
【００３７】
このようにして得られる接着フィルムは、好ましくは１００〜２２５℃、より好ましくは１２０〜２００℃で、好ましくは３〜３００分間、より好ましくは５〜１８０分間加熱することにより硬化するので、封止作業において、かかる条件下に加熱を行うことにより、容易に半導体装置の封止を行うことができる。
【００３８】
本発明の接着フィルムは、以上のような構成を有することから、該接着フィルムにより形成される封止樹脂層の線膨張係数及び弾性率は半導体素子と配線回路基板との空隙を封止する上で適切なものとなり、従って、該封止樹脂層は、半導体素子と配線回路基板および接続用電極部に生ずる応力の優れた緩和効果を発揮しえ、それらの電気的接続の信頼性を高めることができる。また、該封止樹脂層は熱伝導性にも優れており、かかる性質も電気的接続の信頼性の向上に寄与する。
【００３９】
本発明の接着フィルムを用いてなる本発明の半導体装置については詳しくは後述するが、図１に本発明の半導体装置の一具体例を模式断面図により示す。図１において、配線回路基板１の片面には複数の接続用電極部２が設けられ、この接続用電極部２に対し、それに対応して半導体素子５の対向面に設けられた接続用電極部３を当接させ電気的接続を得る。そして、これらの配線回路基板１と半導体素子５との間に接着フィルムからなる封止樹脂層４を設けてフェイスダウン構造を形成する。封止樹脂層４は、図４に示されるような半導体ウエハ（図では１１に示す。）上に接着フィルムを直接装填し、次いでダイシング工程を経て得られた半導体素子５を配線回路基板１上の所定の位置にアラインメントし、得られたものを加熱及び加圧して該接着フィルムを加熱溶融後、硬化して形成される。適切なダイシング及びアラインメントは、ＣＣＤセンサーでスクライブラインを読み取り、半導体素子５のサイズや向きを確認することで効率的に実施することができるが、一般には、線膨張係数及び弾性率の調整のために使用される無機充填剤の影響により接着フィルムの可視光透過性が阻害されるため、そのような実施は非常に困難である。本発明の接着フィルムは前記のような構成を有することから、ＣＣＤセンサーに感知されうる程度の充分な可視光透過性を保持しており、ダイシング及び半導体素子の配線回路基板上へのアラインメントを非常に効率的に行うことができる。
【００４０】
次に、本発明の接着フィルムを用いて半導体装置の封止を行う方法、並びに半導体装置の製造法を説明する。具体例を示した図面を参照して説明するが、本発明の半導体装置は、これに限定されるものではない。
【００４１】
図２に示すような本発明の接着フィルム１０を予め装填した、接続用電極部３を有する半導体素子５を、接続用電極部２が設けられた配線回路基板１上の所定の位置に配置する（図３参照）。つぎに、これを加熱および加圧して両接続用電極部２と３の間の接着フィルム１０を加熱溶融して押し出し、前記接続用電極部２と３とを接触させて電気的接続を行うと共に、溶融した接着フィルム１０を硬化して封止樹脂層４を形成し、配線回路基板１と半導体素子５の電気的接続および固着を行う。
【００４２】
このようにして本発明の接着フィルムを用いて半導体装置の封止を行うことができ、図１に示すごとく、配線回路基板に設けられた接続用電極部と半導体素子に設けられた接続用電極部とを介して電気的に接続された、配線回路基板上に半導体素子が搭載され、配線回路基板と半導体素子との間の空隙が接着フィルムの封止樹脂層により封止されたフェイスダウン構造を有する半導体装置が得られる。
【００４３】
本発明の接着フィルム１０の半導体素子５への装填（接着）は、図４に示すような半導体ウエハ１１を個々の半導体素子５に切り分けた後に行うことも可能ではあるが、生産効率の向上の観点から、半導体ウエハ１１に対し接着フィルムを装填し、次いで、個々の半導体素子５に切り分けることにより行なうのが好適である。半導体ウエハへの接着フィルムの装填は、例えば、フィルムラミネータを用いてロール圧着法により行なうことができる。
【００４４】
接着フィルムの厚さは特に限定されるものではなく、半導体素子と配線回路基板との空隙を充填し、かつ接続用電極部間の電気的接続を妨げない範囲で適宜に設定すればよいが、通常、５〜２００μｍ、好ましくは１０〜１２０μｍである。
【００４５】
接着フィルムによる半導体素子と配線回路基板との間の空隙の封止を行う際の加圧条件は接続用電極部の材質および個数等や、接着フィルムの加熱温度により適宜設定すればよく、一般に０．０９８〜４．９Ｎ／電極１個、好ましくは０．１９６〜２．９４Ｎ／電極１個の範囲に設定される。
【００４６】
なお、前記半導体装置の製法では、配線回路基板１を下方にして、その上方に半導体素子５を搭載するという位置関係に基づいて説明したが、製法はこれに限定されるものではなく、反対の位置関係、すなわち、半導体素子５を下方にして、その上方に配線回路基板１を搭載してもよい。
【００４７】
以上のようにして本発明の接着フィルムを用いて半導体素子と配線回路基板との空隙を封止してなる半導体装置が得られるが、本発明は当該半導体装置を包含する。本発明の接着フィルムの硬化物は、後述の実施例において示すように引っ張り弾性率が低く（すなわち、線膨張率及び弾性率が低く）、かつ耐熱性に優れており（すなわち、熱分解開始温度が高く）、封止樹脂として優れた性能を有するので、当該半導体装置は、半導体素子に与える応力を低減することができると共に、耐熱性に優れるという点で非常に優れた半導体装置である。なお、引っ張り弾性率及び耐熱性は後述の実施例に記載の方法により評価することができる。
【００４８】
【実施例】
つぎに、本発明を実施例及び比較例によりさらに具体的に説明する。なお、以下において使用された各種ポリマーの製造はすべて窒素気流下で行った。また、試料の各種物性の測定は次のようにして行なった。
【００４９】
ＩＲ
ＦＴ／ＩＲ‐２３０（日本電子製）を用いて測定した。
【００５０】
数平均分子量
装置としてＨＬＣ８１２０（（株）東ソー製）を、カラムにＧＭＨＨＲ‐Ｈ＋ＧＭＨＨＲ‐Ｈ＋Ｇ２０００ＨＨＲ（（株）東ソー製）を用い、テトラヒドロフランを展開溶媒として用いて測定した。
【００５１】
引っ張り弾性率（Ｅ’）
動的粘弾性装置ＤＭＳ２１０（（株）セイコー電子工業製）を用いて測定した。なお、測定条件は以下とした：昇温速度　５℃／分、振動数　１０Ｈｚ、温度範囲　−５５℃〜３００℃。
【００５２】
熱分解開始温度（Ｔｄ）
ＴＧ／ＤＴＡ３００（（株）セイコー電子工業製）を用いて測定し、５％重量減少温度をＴｄとした。Ｔｄの値は耐熱性の指標として用いた。
【００５３】
導通試験
サーマルショックテスト（ＴＳＴ）は、熱衝撃装置（ＥＳＰＥＣ（ＴＳＡ−７１Ｓ）製）を用い、半導体装置を−５５℃で５分間維持後、１２５℃で５分間維持する操作を５００サイクル行なった後、該半導体装置の導通性を測定することにより行い、結果を半導体装置６個当たりの不良品の個数で表した。また、プレッシャークッカーテスト（ＰＣＴ）は、半導体装置を１２１℃、１００％ＲＨの環境下で１６８時間維持後、該半導体装置の導通性を測定することにより行い、結果を半導体装置６個当たりの不良品の個数で表した。導通性の測定はアドバンテスト製デジタルマルチメーター（ＴＲ６８４７）にて行い、抵抗値が初期（初期導通試験の値）の１．４倍以上となったものを不良品としてカウントした。なお、初期導通試験では、抵抗値が６Ωを超える場合を不良品としてカウントし、結果を半導体装置１２個当たりの不良品の個数で表した。
【００５４】
製造例１
攪拌装置、滴下漏斗、還流冷却器、温度計を取り付けた５００ｍＬの四つ口フラスコにトリレンジイソシアネート（１００ｇ、０．５７ｍｏｌ）（武田薬品工業（株）製タケネート８０）、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール　（１００ｇ、０．１０ｍｏｌ）（宇部興産（株）製ＵＨ−ＣＡＲＢ１００）、キシレン７５ｇ、シクロヘキサノン２５ｇを仕込み、１００℃で３時間ウレタン化を行った。
【００５５】
溶液を室温に戻した後、カルボジイミド化触媒（３−メチル−１−フェニル−２−ホスホレン−１−オキシド）（０．８８３ｇ、４．５９ｍｍｏｌ）、ｐ−イソプロピルフェニルイソシアネート（６．４７９３ｇ、４０．２ｍｍｏｌ）を仕込み、１００℃で２時間、攪拌して重合（カルボジイミド化）を行った。ＩＲスペクトルによりカルボジイミド化を確認した。得られたポリカルボジイミド共重合体の数平均分子量（Ｍｎ）は６３００であり、平均重合度は４０であった。また、ｋは１６、ｍは８、ｎは１６であった。
【００５６】
得られたポリカルボジイミド共重合体（ｎＤ＝１．６１８）にシリカ微粉末ＣＦ００６０（ｎＤ＝１．６０）及びＣＦ００５０（ｎＤ＝１．５０）（共に平均粒径：１０μｍ）をそれぞれ該共重合体１００重量部に対し５０重量部混合撹拌し、２００メッシュスチール金網でろ過してシリカ系微粒子を配合したポリカルボジイミド共重合体ワニスを得た。
【００５７】
製造例２
前記ポリヘキサメチレンカーボネートジオール（１００ｇ、０．１０ｍｏｌ）の代わりにポリヘキサメチレンカーボネートジオール（１００ｇ、０．０５ｍｏｌ）（宇部興産（株）製ＵＨ−ＣＡＲＢ２００）を用いた以外は、製造例１と同様にしてウレタン化を行った。つぎに、カルボジイミド化触媒を加え、重合時間を１時間とした以外は製造例１と同様にして重合を行った。ＩＲスペクトルによりカルボジイミド化を確認した。得られたポリカルボジイミド共重合体の数平均分子量（Ｍｎ）は６０００であり、平均重合度は３８であった。また、ｋは１６、ｍは６、ｎは１６であった。
【００５８】
製造例１と同様にして、得られたポリカルボジイミド共重合体（ｎＤ＝１．６２０）にシリカ微粉末ＣＦ００６１（ｎＤ＝１．６１）及びＣＦ００５２（ｎＤ＝１．５２）（共に平均粒子径　１０μｍ）をそれぞれ混合撹拌し、シリカ系微粒子を配合したポリカルボジイミド共重合体ワニスを得た。
【００５９】
製造例３
製造例１と同一のポリカルボジイミド共重合体にシラン処理（信越シリコーン社製ＫＢＭ−５７３）を行った。なお、シラン処理により屈折率は変化しなかった。シリカ微粉末ＣＦ００６０（ｎＤ＝１．６０）及びＣＦ００５０（ｎＤ＝１．５０）（共に平均粒子径　１０μｍ）をそれぞれ該共重合体１００重量部に対し５０重量部混合撹拌し、２００メッシュスチール金網でろ過してシリカ系微粒子を配合したポリカルボジイミド共重合体ワニスを得た。
【００６０】
実施例１
製造例１で製造したワニスを剥離剤で処理したポリエチレンテレフタレートフィルムからなるセパレータ（厚さ５０μｍ）の上に塗布した。これを、１５０℃で３分間加熱してアンダーフィル用接着フィルム（接着フィルムの厚さ１００μｍ）を得た。
【００６１】
このようにして得られたアンダーフィル用接着フィルムを図４に示すような半導体ウエハの上に装填した。シリカ微粉末ＣＦ００５０（ｎＤ＝１．５０）を使用したフィルムは充分な可視光透過性が得られず、ダイシングマシーンがスムーズに作動しなかった。そこで、充分な可視光透過性が得られ、ダイシングが問題なく可能であったシリカ微粉末ＣＦ００６０（ｎＤ＝１．６０）を配合したフィルムのみを用いて半導体装置を作製した。すなわち、図３に示すように、接続用電極部（材質：半田、融点：１８３℃、形状：直径１５０μｍ×高さ３０μｍの円柱形）を設けた配線回路基板（厚さ１ｍｍのガラスエポキシ基板）上の所定の位置に、接着フィルムを装填した、接続用電極部を有する半導体素子をアラインメントした。つぎに、接着フィルムを加熱溶融（加熱温度１５０℃、荷重０．９８Ｎ／電極個数で１分間）して、配線回路基板と半導体素子との空隙内に溶融状態の樹脂を充填して仮固着すると共に上記双方の接続用電極部２と３を当接した。さらに熱硬化（１５０℃で６０分間）し、図１に示すような、接着フィルムからなる封止樹脂層で樹脂封止した半導体装置を１２個作製した。
【００６２】
実施例２
製造例２で製造したワニスを用いたこと以外は実施例１と同様にしてアンダーフィル用接着フィルムを得た。半導体装置の作製方法も実施例１と同様とした。シリカ微粉末ＣＦ００５２（ｎＤ＝１．５２）を用いた接着フィルムは充分な可視光透過性が得られなかったため、シリカ微粉末ＣＦ００６１（ｎＤ＝１．６１）を用いた接着フィルムでのみ半導体装置を作製した。
【００６３】
実施例３
製造例３で製造したワニスを用いたこと以外は実施例１と同様にしてアンダーフィル用接着フィルムを得た。半導体装置の作製方法も実施例１と同様とした。シリカ微粉末ＣＦ００５０（ｎＤ＝１．５０）を用いた接着フィルムは充分な可視光透過性が得られなかったため、シリカ微粉末ＣＦ００６０（ｎＤ＝１．６０）を用いた接着フィルムでのみ半導体装置を作製した。
【００６４】
比較例１
実施例１において球状ファインシリカ（平均粒子径：０．５μｍ、ｎＤ＝１．５２レベル、タツモリ社製アドマファイン）を用いてアンダーフィル用接着フィルムを得た。この接着フィルムを半導体ウエハに装填後、ダイシングしようとしたところ充分な可視光透過性が得られずダイシング工程をスムーズに行うことができず、半導体装置を作製するに至らなかった。
【００６５】
試験例１
上記の実施例１〜３で得られた半導体装置それぞれにつき、各場合、半導体装置１２個に対し初期導通試験を２５℃にて行った。また、別の半導体装置６個を用いてＴＳＴ（条件：−５５℃×５分⇔１２５℃×５分を５００サイクル）を行った後、再度、導通試験を行うと共に、半導体素子のクラック発生の有無（半導体素子等の反りの有無を含む）について検査を行った。その結果を下記の表１に示す。
【００６６】
また、上記ＴＳＴを行わなかった別の半導体装置６個について、ＰＣＴ（条件：１２１℃×１００％ＲＨの環境下で１６８時間保管）を行った後、導通試験を行った。その結果を下記の表１に併せて示す。
【００６７】
一方、各実施例および比較例にて得られたアンダーフィル用接着フィルムを１５０℃、６０分間の条件で加熱し、硬化物を得た。得られた各硬化物の３５℃における引っ張り弾性率を測定した。また、５％重量減少温度Ｔｄを測定した。その結果を下記の表１に併せて示す（各測定は三連で行い、得られた値の平均値を示す）。
【００６８】
【表１】
2004075788.tif 000004
【００６９】
表１の結果、実施例にて得られた半導体装置は、初期導通試験及びＴＳＴ後の導通試験、ＴＳＴ後の半導体素子クラック発生の検査、ＰＣＴ後の導通試験の各試験の全てにおいて不良が全く発生しないことが確認できた。よって、実施例のものは、ＴＳＴ及びＰＣＴ等のストレス試験に対して安定した通電を確保していることがわかる。また、本発明の半導体装置の封止樹脂層を形成することとなる接着フィルム硬化物は、表１の結果からわかるように、その引っ張り弾性率が低く、かつ耐熱性を有しており（５％重量減少温度が高い）、本発明の接着フィルムはアンダーフィル用として優れた特性を示すものと考えられる。
【００７０】
【発明の効果】
本発明により、半導体素子と配線回路基板及び接続用電極部に生ずる応力の緩和効果に優れ、かつ半導体素子と配線回路基板との電気的接続の優れた信頼性を付与しうる封止樹脂層を形成することができるアンダーフィル用接着フィルムが提供される。また、該接着フィルムを用いて半導体素子と配線回路基板との空隙を封止してなる半導体装置が提供される。該接着フィルムは充分な可視光透過性を有するものであるので、ダイシング工程及びアラインメント工程の効率的な実施が可能となる。該接着フィルムの硬化物は封止樹脂として優れた性能を有するので、該接着フィルムを用いて封止してなる半導体装置では、配線回路基板および半導体素子の反りが低減し、半導体素子のクラック発生が減少し、および配線回路基板に設けられた接続用電極部と半導体素子に設けられた接続用電極部との電気的接続の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の半導体装置の一具体例を示す模式断面図である。
【図２】図２は、図１の半導体装置の製造工程の一具体例を示す模式断面図である。
【図３】図３は、図１の半導体装置の製造工程の一具体例を示す模式断面図である。
【図４】図４は、半導体ウエハ上に形成された複数の半導体素子を示す模式図である。
【符号の説明】
１　配線回路基板
２　接続用電極部
３　接続用電極部
４　封止樹脂層
５　半導体素子
１０　接着フィルム
１１　半導体ウエハ
【図１】
2004075788.tif 000006
【図２】
2004075788.tif 000007
【図３】
2004075788.tif 000008
【図４】
2004075788.tif 000009