(57)【要約】      （修正有）【課題】基板等への接着剤のはみだし等が無い半導体用接着フィルムを提供する。また、生産性に優れ、半導体素子と基板との接続信頼性に優れた半導体装置を提供する。【解決手段】半導体用接着フィルム３は、半導体素子１と、支持部材２とを接合するために用いる半導体用接着フィルム３であって、前記半導体用接着フィルム３は、エポキシ樹脂と、フェノール樹脂と、前記エポキシ樹脂およびフェノール樹脂と異なる樹脂と、潜伏性触媒とを含む樹脂組成物で構成されていること。また、半導体装置２０は半導体素子１と、支持部材２とが上記に記載の半導体用接着フィルム３を介して接合されていること。【選択図】  図１
2005175338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、支持部材とを接合するために用いる半導体用接着フィルムであって、
前記半導体用接着フィルムは、エポキシ樹脂と、フェノール樹脂と、前記エポキシ樹脂およびフェノール樹脂と異なる樹脂と、潜伏性触媒とを含む樹脂組成物で構成されていることを特徴とする半導体用接着フィルム。
【請求項２】
前記樹脂組成物は、さらに無機充填材を含むものである請求項１に記載の半導体用接着フィルム。
【請求項３】
前記無機充填材は、シリカである請求項２に記載の半導用接着フィルム。
【請求項４】
前記エポキシ樹脂およびフェノール樹脂と異なる樹脂は、有機溶剤に可溶な樹脂である請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体用接着フィルム。
【請求項５】
前記エポキシ樹脂およびフェノール樹脂と異なる樹脂は、一般式（１）で表される有機溶剤に可溶なポリイミド樹脂である請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体用接着フィルム。
【化１】
2005175338.tif 000010
【請求項６】
前記有機溶剤に可溶なポリイミド樹脂は、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％有するものである請求項５に記載の半導体用接着フィルム。
【化２】
2005175338.tif 000011
【請求項７】
前記半導体素子と、支持部材との接合は、フリップチップ接合である請求項１ないし６のいずれかに記載の半導体用接着フィルム。
【請求項８】
半導体素子と、支持部材とが請求項１ないし７のいずれかに記載の半導体用接着フィルムを介して接合されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
前記半導体素子は、突起電極を有するものである請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記支持部材は、突起電極を有するものである請求項８に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体用接着フィルムおよび半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化、薄型化および高速化に伴って半導体素子の基板（プリント配線板等）への接続方法として、フリップチップ実装が注目されている。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が電気的に接合される。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される。また、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もある。
【０００３】
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、半導体素子と基板の間隙を、毛細管現象を利用して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。これによりこの入出力バンプの腐食などの劣化を防止し、半導体素子と基板との接合安定性を高めている。（例えば、特許文献１、２参照。）
【０００４】
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毛細管現象を利用した樹脂ペーストの充填では、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、様々なパッケージが開発されるとともに回路設計上の問題から電極が半導体素子の周辺に多ピンかつ狭ピッチで配置されると樹脂ペーストの流し込みよる充填は困難となる。また、半導体素子のサイズが小さくなると液状樹脂のはみ出しによる基板の汚染が原因で不良品の発生頻度が高く歩留まり低下の原因になる。さらにフリップチップ接続した半導体装置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も不十分であった。
【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）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、基板等への接着剤のはみだし等が無い半導体用接着フィルムを提供することである。
また、本発明の目的は、生産性に優れ、半導体素子と基板との接続信頼性に優れた半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記（１）〜（１０）に記載の本発明により達成される。
（１）  半導体素子と、支持部材とを接合するために用いる半導体用接着フィルムであって、
前記半導体用接着フィルムは、エポキシ樹脂と、フェノール樹脂と、前記エポキシ樹脂およびフェノール樹脂と異なる樹脂と、潜伏性触媒とを含む樹脂組成物で構成されていることを特徴とする半導体用接着フィルム。
（２）  前記樹脂組成物は、さらに無機充填材を含むものである上記（１）記載の半導体用接着フィルム。
（３）  前記無機充填材は、シリカである上記（２）記載の半導用接着フィルム。
（４）  前記エポキシ樹脂およびフェノール樹脂と異なる樹脂は、有機溶剤に可溶な樹脂である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の半導体用接着フィルム。
（５）  前記エポキシ樹脂およびフェノール樹脂と異なる樹脂は、一般式（１）で表される有機溶剤に可溶なポリイミド樹脂である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の半導体用接着フィルム。
【化１】
2005175338.tif 000003
（６）  前記有機溶剤に可溶なポリイミド樹脂は、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％有するものである上記（５）記載の半導体用接着フィルム。
【化２】
2005175338.tif 000004
（７）  前記半導体素子と、支持部材との接合は、フリップチップ接合である上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の半導体用接着フィルム。
（８）  半導体素子と、支持部材とが上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の半導体用接着フィルムを介して接合されていることを特徴とする半導体装置。
（９）  前記半導体素子は、突起電極を有するものである上記（８）記載の半導体装置。
（１０）  前記支持部材は、突起電極を有するものである上記（８）記載の半導体装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、基板等への接着剤のはみ出し等が無い半導体用接着フィルムを得ることができる。
また、本発明によれば、生産性に優れ、半導体素子と基板との接続信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。
また、本発明によればアンダーフィルの作用を有する半導体用接着フィルムを得ることができる。
また、硬化性樹脂としてエポキシ樹脂、その硬化剤としてフェノール樹脂、を用いた場合、特に接続信頼性を向上することができる。
潜伏性触媒を用いて硬化性樹脂を硬化させることで、特に機械特性を向上することができる。
また、有機溶剤に可溶なポリイミド樹脂としてシリコーン変性ポリイミド樹脂を用いた場合、特に接続信頼性を向上することができる。
また、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、潜在性触媒を組み合わせて用いた場合、特にフリップチップ接続時の樹脂充填性を向上することができる。
また、無機充填材を用いた場合、特に耐熱性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の半導体用接着フィルムおよび半導体装置について説明する。
本発明の半導体用接着フィルムは、半導体素子と、支持部材とを接合するために用いる半導体用接着フィルムであって、前記半導体用接着フィルムは、エポキシ樹脂と、フェノール樹脂と、前記エポキシ樹脂およびフェノール樹脂と異なる樹脂と、潜伏性触媒とを含む樹脂組成物で構成されていることを特徴とするものである。
また、本発明の半導体装置は、半導体素子と、支持部材とが上記に記載の半導体用接着フィルムを介して接合されていることを特徴とするものである。
【０００９】
以下、半導体用接着フィルムについて説明する。
本発明の半導体用接着フィルムは、半導体素子と、支持部材とを接合するために用いるものであり、前記半導体用接着フィルムは、エポキシ樹脂と、フェノール樹脂と、前記エポキシ樹脂およびフェノール樹脂と異なる樹脂と、潜伏性触媒とを含む樹脂組成物で構成される。これにより、接着性に優れ、半導体装置の接続信頼性を向上することができる。さらに、本発明の半導体用接着フィルムは、先に樹脂をウエハー状態で一括供給し、個片化した充填用樹脂付き半導体素子を得ることができ、次いでフリップチップ接続すると同時に充填させることができるため生産性に優れている。
また、従来のアンダーフィルでは樹脂の溶融粘度を大幅に下げる必要があるためチップ周辺の樹脂のはみ出し量が大きくなるが、本発明の半導体用接着フィルムは充填するのに必要な量だけ供給することができ、溶融粘度も回路段差および接続端子周辺を充填するだけの最小限にできるため樹脂のはみ出し量を小さくすることができる。
【００１０】
前記エポキシ樹脂は、半導体用接着フィルムの溶融粘度の調整を容易とし、樹脂を十分に充填させることができるため接続信頼性を向上することができるものである。さらに、硬化による網目状３次元架橋構造を形成するための熱線膨張係数を被着体に近づけ温度サイクル試験における信頼性やリフロー時の耐熱信頼性を向上することができるものである。
前記エポキシ樹脂としては、分子内に２個以上のエポキシ基を持つ化合物であれば良く、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ＡＤ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、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のノボラック型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂等の臭素化型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアネートなどの複素環式エポキシ樹脂のほか、脂環式型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらを単独または２種類以上組み合わせて使用することができる。これらの中でも特にビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましい。これにより、樹脂の充填性を特に向上することができる。
【００１１】
前記エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、前記無機充填材除く前記樹脂組成物全体の５〜５０重量％が好ましく、特に１０〜３０重量％が好ましい。含有量が前記範囲内であると、特に半導体用接着フィルムの機械強度に優れる。
【００１２】
前記フェノール樹脂は、半導体用接着フィルムの機械強度および反応時の硬化速度を向上することができるものである。
前記フェノール樹脂は、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、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型ノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、アリル化ビスＡ型フェノール樹脂、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。
【００１３】
前記フェノール樹脂の含有量は特に限定されないが、前記無機充填材を除く前記樹脂組成物全体の５〜４０重量％が好ましく、特に１０〜３０重量％が好ましい。含有量が前記範囲内であると、特に半導体用接着フィルムの硬化性に優れる。
【００１４】
前記エポキシ樹脂およびフェノール樹脂と異なる樹脂は、半導体用接着フィルムのベース基材として作用することができるものである。
前記エポキシ樹脂およびフェノール樹脂と異なる樹脂としては、例えばポリイミド樹脂、フェノキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリブタジエン、アクリル酸共重合体、アクリルニトリル等の熱可塑性樹脂等が挙げられる。これらの中でもポリイミド樹脂が好ましく、特に後述する有機溶剤に可溶なポリイミド樹脂が好ましい。これにより、ポリイミド樹脂を使用する際の作業性およびポリイミド樹脂ワニスの保存性を向上することができる。さらに、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。
【００１５】
前記有機溶剤に可溶なポリイミド樹脂（有機溶剤に可溶な熱可塑性ポリイミド樹脂）とは、例えばシリコーン変性されているポリイミド樹脂、イミド結合間に直鎖の脂肪族や脂環式構造を導入したポリイミド樹脂、同じくエーテル結合やメタ位置換の芳香族の繰り返しを多くしたポリイミド樹脂等が挙げられる。これらの中でもシリコーン変性されているポリイミド樹脂が好ましい。
ここで、有機溶剤に可溶とは、有機溶剤に５重量％のポリイミド樹脂を添加しても透明であることを意味する。
【００１６】
前記シリコーン変性されているポリイミド樹脂としては、具体的に下記式（３）で示されるものを含むことが好ましい。これにより、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。さらに、前記シリコーン変性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優れた密着性(接着性)が得られる。
【化３】
2005175338.tif 000005
【００１７】
前記有機溶剤に可溶な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、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、２，２’，３，３’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、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のテトラカルボン酸ニ無水物；、
４，４’−ビスフェノールＡ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、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、４，４’−オキシジフタル酸二無水物等のフタル酸ニ無水物；、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。
【００１８】
前記有機溶剤に可溶なポリイミド樹脂の重合に使用するジアミン成分としては、芳香族ジアミンでは、例えば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。
【００１９】
また、脂肪族ジアミンでは、例えば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る。
【００２０】
また、他のジアミン成分としては、例えば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−フェニレンジアミン、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。
【００２１】
さらに、前記有機溶剤に可溶なポリイミド樹脂のジアミン成分の一つとして、下記式（２）で表されるジアミノポリシロキサンを用いることが好ましい。これにより、有機溶剤への溶解性を特に向上することができる。
【化２】
2005175338.tif 000006
前記ジアミノポリシロキサンとしては、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。
【００２２】
前記ジアミノポリシロキサン成分の含有量は、特に限定されないが全アミン成分総量の５〜７０モル％用いる事が好ましく、特に１０〜６０モル％用いることが好ましい。含有量が前記下限値未満であると有機溶剤への溶解性が低下する場合があり、前記上限値を超えるとガラス転移温度の低下により耐熱性が低下する場合がある。
【００２３】
前記酸無水物とジアミン成分との反応は、非プロトン性極性溶媒中で公知の方法で行うことができる（ポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミック酸の製造）。非プロトン性極性溶媒は、例えば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）等が挙げられる。これらの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。
【００２４】
また、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、例えばトルエン、キシレン、ソルベントナフサなどの芳香族炭化水素等が挙げられる。前記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場合があるからである。
【００２５】
このようにして得たポリアミック酸溶液は、例えば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。
【００２６】
上述のイミド化反応した溶液を貧溶剤に投入し有機溶剤に可溶なポリイミド樹脂を析出させることができる。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。また、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く、具体的には沸点が２００℃以下の溶剤を選択することが好ましい。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、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤、１，４-ジオキサン、テトラヒドロフラン、ジグライム、アニソール等のエーテル系溶剤、Ｎ，Ｎ-ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ-ジメチルアセトアミド等のアミド系溶剤、トルエンや酢酸エチル等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、トルエンおよびアニソールから選ばれる１種以上を用いることが好ましい。
【００２７】
前記エポキシ樹脂およびフェノール樹脂と異なる樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、２０，０００〜１００，０００が好ましく、特に３０，０００〜８０，０００が好ましい。重量平均分子量が前記下限値未満であると半導体用接着フィルムの靭性が低下する場合があり、前記上限値を超えると熱圧着時の流動性の低下により接続抵抗が上昇する場合がある。
【００２８】
前記エポキシ樹脂およびフェノール樹脂と異なる樹脂の含有量は、特に限定されないが、前記無機充填材を除く前記樹脂組成物全体の５〜６０重量％が好ましく、特に１５〜５０重量％が好ましい。含有量が前記下限値未満であると硬化後の機械強度が低下する場合があり、前記上限値を超えると溶融粘度が著しく増加するため樹脂の未充填部が発生して接続信頼性が低下する場合がある。
【００２９】
前記樹脂組成物は、潜伏性触媒を含む。これにより、フリップチップ接続後のポストキュアで硬化することができる。
前記潜伏性触媒とは、例えば１００℃以下では前記硬化性樹脂の反応を促進させないが、１２０℃以上となると反応を促進させることが可能となるものである。より具体的には、１５０℃の熱板上ゲルタイムを１分３０秒以上にすることができるものをいう。
このような潜伏性触媒としては、例えばホスフィン化合物、イミダゾール誘導体などが挙げられる。ホスフィン化合物としては、トリフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリイソプロピルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムフェノエート、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウムテトラフェノキシボレート、テトラフェニルホスホニウムテトラアルコキシボレート、テトラフェニルホスホニウムテトラアルキルボレート、テトラフェニルホスホニウム等が挙げられる。イミダゾール誘導体としては、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、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール等が挙げられる。これらの中でも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、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾールが特に好ましい。これにより、触媒の潜伏性が特に向上する。
さらには、ホスフィン化合物は下記式（４）で表される化合物（ホスホニウム塩）が好ましい。これにより、十分な潜在性と硬化性を併せ持つことができる。これらは、単独または２種類以上を併用してもよい。
【化４】
2005175338.tif 000007
[式（４）中、Ｒ１は、Ｏ、Ｓ０2、炭素数１〜６の脂肪族基または芳香族基、Ｒ２は：式(５)で示される基、Ｒ３は炭素数１〜６の脂肪族基または芳香族基]
【００３０】
前記潜伏性触媒の含有量は、特に限定されないが、前記無機充填材を除く前記樹脂組成物全体の０．１〜３重量％が好ましく、特に０．５〜２重量％が好ましい。含有量が前記下限値未満であると硬化性樹脂が硬化不足となる場合があり、前記上限値を超えると保存安定性が低下する場合がある。
【００３１】
前記樹脂組成物は特に限定されないが、さらに無機充填材を含むことが好ましい。これにより、耐熱性を向上することができる。
前記無機充填材としては、例えばタルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、ガラス等のケイ酸塩、酸化チタン、アルミナ、シリカ、溶融シリカ等の酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩または亜硫酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素等の窒化物等を挙げることができる。
これらの中でもシリカが好ましい。これにより、熱放散性を向上することができる。
【００３２】
前記無機充填材の平均粒子径は特に限定されないが、１０μｍ以下が好ましく、特に０．１〜８μｍが好ましい。平均粒子径が前記範囲内であると、特に流動時の低粘度化に優れる。
【００３３】
前記無機充填材の含有量は特に限定されないが、前記樹脂組成物全体の１０〜８０重量％が好ましく、特に３０〜７０重量％が好ましい。含有量が前記範囲内であると、特に機械強度に優れる。
【００３４】
前記樹脂組成物には、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。前記カップリング剤としては、例えばシラン系、チタネート系、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。これら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等が挙げられる。前記カップリング剤の配合量は、特に限定されないが、硬化性樹脂およびその硬化剤１００重量部に対し０．５〜１０重量部が好ましく、特に２〜６重量部が好ましい。
【００３５】
前記樹脂組成物には、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。
【００３６】
本発明の半導体用接着フィルムの製造方法としては、例えば前記樹脂組成物をアニソール、メチルエチルケトン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン等の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、ＰＥＴ基材等を支持基材として用い、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半導体用接着フィルムを作製する。
【００３７】
前記半導体用接着フィルムの厚さは、特に限定されないが、１０〜１００μｍが好ましく、特に２０〜５０μｍが好ましい。厚さが前記範囲内であると、特に回路段差や突起電極周辺の充填性に優れる。
【００３８】
本発明の半導体用接着フィルムは、前記半導体素子が突起電極を有する場合に好適に用いることができる。本発明の半導体用接着フィルムは、接続安定性、放熱散性および耐熱性を有するためアンダーフィルとしての作用をも有するからである。
【００３９】
また、本発明の半導体用接着フィルムは、前記半導体素子と支持部材の接合がフリップチップ接合の場合に好適に用いることができる。本発明の半導体用接着フィルムは、半導体素子と支持部材（基板）とを固定するだけでなく、半田リフロー後のバンプ接合部に掛かる応力を分散し半導体素子と支持部材（基板）との接合安定性を高めるためアンダーフィルとしての作用をも有するからである。
また、前記支持部材としては、例えば回路基板、電極を有する半導体素子等を挙げることができる。
【００４０】
次に、本発明の半導体装置について簡単に説明する。
図１は、本発明の半導体装置の一例を示す断面図である。
半導体装置２０は、突起電極１１を有する半導体素子１と、回路基板２とが上述したような半導体用接着フィルム３を介して接合されている。
回路基板２の上側（半導体素子１側）には、配線回路２１が形成されている。
突起電極１１と配線回路２１とは、電気的に接合される。
配線回路２１の下部には、回路基板２を貫通するようにビア（スルーホール）２２が形成される。
回路基板２は、図示しないプリント配線板と接合される。
なお、本実施の形態においては、半導体素子１に突起電極１１が形成されているものを用いたが、本発明はこれに限定されず、例えば回路基板２に突起電極が形成されても良い。
また、本実施の形態においては、支持部材として回路基板２を用いたが、本発明はこれに限定されず、例えば電極を有する半導体素子等を用いることもできる。
【００４１】
本発明の半導体装置は、上述したような半導体用接着フィルムを用いているので生産性に優れている。
また、上述したような半導体用接着フィルムを用いているのでアンダーフィルとしての作用を有するため、接続信頼性に優れている。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４３】
（実施例１）
１．エポキシ樹脂およびフェノール樹脂と異なる樹脂（シリコーン変性ポリイミド樹脂１）の合成
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した。
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。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。２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を得た。重量平均分子量はＭｗ＝４６，０００であった。これはメチルエチルケトンに可溶であった。
【００４４】
２．樹脂ワニスの調整
エポキシ樹脂およびフェノール樹脂と異なる樹脂として上述のシリコーン変性ポリイミド樹脂１を４１重量％と、エポキシ樹脂としてアリル化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（日本化薬工業社製、ＲＥ−８１０ＮＭ、エポキシ当量：２２３ｇ／ｅｑ）を２８重量％、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（日本化薬工業社製、ＥＯＣＮ−１２０−８０、エポキシ当量：２００ｇ／ｅｑ）を１２重量％、フェノール樹脂としてアリル化フェノールノボラック樹脂（昭和化成社製、ＭＥＨ−８０００Ｈ、フェノール当量：１４０ｇ／ｅｑ）を１６重量％、カップリング剤としてエポキシ系アルコキシシラン（信越シリコーン株式会社製、ＫＢＭ−４０３Ｅ）２．０重量％、潜伏性触媒としてホスフィン化合物（住友ベークライト社製、ＳＢＣＡＴ２３）１．０重量％とをメチルエチルケトンに溶解して固形分６０重量％の樹脂溶液を得た。次に無機充填剤としてシリカフィラー（アドマテック社製、ＳＥ−５１０１、平均粒子径２〜４μｍ）を全組成の５０重量％になるように混合しホモミキサーにより樹脂中に分散させ固形分６０重量％に調整した樹脂ワニスを得た。
【００４５】
３．半導体用接着フィルムの製造
上述の樹脂ワニスを用いて、離型処理を施したポリエチレンテレフタレート（王子製紙社製、厚さ３８μｍ）上に塗布して、９０℃、５分乾燥して乾燥後の厚さが５０μｍとなるように半導体用接着フィルムを得た。
【００４６】
４．半導体装置の製造
突起電極を有する半導体素子（１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ：３２５μｍ、１２０μｍピッチ、２５６個、金スタッドバンプ）と、ＦＲ４タイプの樹脂基板とを上述の半導体用接着フィルムで接合して半導体装置を得た。
【００４７】
（実施例２）
無機充填材を用いずに樹脂ワニスの配合を以下の様ようにした以外は、実施例１と同様にした。
１．エポキシ樹脂およびフェノール樹脂と異なる樹脂（シリコーン変性ポリイミド樹脂２）の合成
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’−ビスフェノールＡ酸二無水物６７．６７（０．１３モル）をアニソール８２．５１ｇ、トルエン８０．６３ｇに縣濁させる。そして、ジアミン成分としては１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン１５．２０ｇ（０．０５２モル）と２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン２６．６８ｇ（０．０６５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）１０．８７ｇ（０．００１３）モルをアニソール２３０ｇ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２を得た。分子量はＭｗ＝５１，０００である。これはアニソール単独、またはアニソール／メチルエチルケトン（５０／５０）に可溶であった。
【００４８】
２．樹脂ワニスの調整
エポキシ樹脂およびフェノール樹脂と異なる樹脂として上述のシリコーン変性ポリイミド樹脂３を５０重量％と、エポキシ樹脂として高純度液状ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業社製、ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ、エポキシ当量：１７５ｇ／ｅｑ）を１０重量％、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（日本化薬工業社製、ＥＯＣＮ−１２０−８０、エポキシ当量：２００ｇ／ｅｑ）を２重量％、フェノール樹脂フェノール樹脂としてアリル化フェノールノボラック樹脂（昭和化成社製、ＭＥＨ−８０００Ｈ、フェノール当量：１４０ｇ／ｅｑ）を１０重量％、その他の硬化性樹脂としてノボラック型シアネートエステル樹脂（ロンザジャパン社製、ＰＲＩＭＡＳＥＴ  ＰＴ−３０）を２５重量％、カップリング剤としてエポキシ系アルコキシシラン（信越シリコーン社製、ＫＢＭ−４０３Ｅ）２．２重量％、潜伏性触媒としてコバルトアセチルアセトナート（日本化学産業社製、ナーセム第二コバルト）を０．０５重量％、トリフェニルホスフィン（和光純薬工業社製、ＴＰＰ）を０．７５重量％とをアニソールに溶解して固形分５０重量％の樹脂ワニスを得た。
【００４９】
（実施例３）
潜伏性触媒として以下のものを用いた以外は、実施例１と同様にした。
潜伏性触媒として、２−フェニルー４−メチルイミダゾール（四国化成工業社製、２Ｐ４ＭＺ）を用いた。これは、１５０℃の熱板上ゲルタイムが約４分であった。
【００５０】
（実施例４）
エポキシ樹脂およびフェノール樹脂と異なる樹脂として以下のものを用いた以外は、実施例１と同様にした。
エポキシ樹脂およびフェノール樹脂と異なる樹脂としてアクリル酸共重合体（ナガセケムテック社製、ＳＧ−７０８−ＤＲ）を用いた。
【００５１】
（実施例５）
エポキシ樹脂およびフェノール樹脂と異なる樹脂として以下のものを、樹脂ワニスの溶剤としてテトラヒドロフランを用いた以外は、実施例１と同様にした。
エポキシ樹脂およびフェノール樹脂と異なる樹脂として、脂肪族環式ポリイミド樹脂（丸善石油化学社製、ＰＩ−１００、Ｍｗ＝４０,０００）を用いた。
【００５２】
（実施例６）
エポキシ樹脂およびフェノール樹脂と異なる樹脂として以下のものを用いた以外は、実施例１と同様にした。
１．エポキシ樹脂およびフェノール樹脂と異なる樹脂（シリコーン変性ポリイミド樹脂３）の合成
シリコーン変性ポリイミド樹脂３：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５２．０５ｇ（０．１モル）をアニソール２１６ｇ、トルエン５４ｇ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２．０５ｇ（０．００５モル）、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）１２．５４ｇ（０．０１５モル）、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン２３．３９ｇ（０．０８モル）を投入しアミック酸を形成した。
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。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。加熱還流後２時間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シリコ−ン変性ポリイミド樹脂３を得た。重量平均分子量はＭｗ＝４２，０００であった。これはアニソール、またはアニソール／メチルエチルケトン（５０／５０）に可溶であった。
【００５３】
（比較例１）
潜伏性触媒の代わりに、通常の触媒２−メチルイミダゾールを用いた以外は、実施例１と同様にした。これは、１５０℃の熱板上ゲルタイムが約３５秒であった。
【００５４】
（比較例２）
フェノール樹脂を使用しない以外は、実施例１と同様にした。
【００５５】
（比較例３）
エポキシ樹脂およびフェノール樹脂と異なる樹脂を使用しない以外は、実施例１と同様にした。
【００５６】
（比較例４）
有機溶剤に可溶なポリイミド樹脂に変えて、以下の有機溶剤に不溶なポリイミド樹脂を用いた以外は、実施例１と同様にした。
１．有機溶剤に不溶なポリイミド樹脂（ポリイミド樹脂樹脂４）の合成
ポリイミド樹脂樹脂４：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３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物２４．６３ｇ（０．０６モル）Ｎ−メチル−２−ピロリドン１３５．３ｇ、トルエン３３．８ｇ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）を投入しアミック酸を形成した。次いで、ディーンスターク還流冷却管を取り付け、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。加熱還流開始後３．０時間したところで反応を終了した。この際生成したポリイミド樹脂は不溶なため析出している。冷却後、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。更に凍結粉砕行い、２０μｍ程度まで微粉化した。これはＭＥＫにもアニソールにも不溶であった。
【００５７】
（比較例５）
突起電極を有する半導体素子（１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ：３２５μｍ、１２０μｍピッチ、２５６個、金スタッドバンプ）と、ＦＲ４タイプの樹脂基板とフリップチップ接合した後、下記に記載したアンダーフィル用液状樹脂組成物を流し込み半導体装置を得た。
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）４３．９５重量％と、ジエチルジアミノジフェニルメタン１５重量％と、硬化促進剤２−フェニル−４−メチルイミダゾール１重量％と、無機充填剤としてシリカフィラー（アドマテック社製、ＳＥ−５１０１、平均粒子径２〜４μｍ）を６０重量％、カーボンブラック０．０５重量％とを３本ロールにて分散混練し、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。
【００５８】
なお、各実施例および各比較例で用いたエポキシ樹脂およびフェノール樹脂と異なる樹脂の有機溶剤への溶解性は以下のように評価した。得られた結果を表１に示す。
１．  ポリイミド樹脂の溶解性
ポリイミド樹脂の有機溶剤への溶解性は、溶剤としメチルエチルケトン、アニソール、ＴＨＦを用いて、ポリイミド樹脂を５重量％となるように添加して溶液の状態を目視で評価した。得られた結果を表１に示す。各符号は、以下の通りである。
◎：完全に透明になる
○：少し曇った状態であるが均一で不溶部なし
△：膨潤し、７０℃加熱により透明になる
×：完全に不溶
【００５９】
【表１】
2005175338.tif 000008
【００６０】
表１から明らかなように、シリコーン変性されているポリイミド樹脂は、溶剤への溶解性に特に優れていた。
【００６１】
各実施例および比較例で得られた半導体用接着フィルムおよび半導体装置について、以下の評価を行った。評価項目を内容と共に示す。得られた結果を表２に示す。
１．  半導体素子への接着剤のはみ出しについて
半導体素子への接着剤のはみ出しの有無を目視で評価した。各符号は、以下の通りである。
◎：半導体素子の５％未満である。
○：半導体素子の５〜１２％未満である。
△：半導体素子の１２〜１５％未満である。
×：半導体素子の１５％を超える。
【００６２】
２．  フリップチップ接続性（充填性）
突起電極を有する半導体素子（１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ：３２５μｍ、１２０μｍピッチ、２５６個、金スタッドバンプ）を、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評価を行った。各符号は、以下の通りである。
◎：ボイド・空隙全く無し
○：チップの端にボイド・空隙少し有るが、使用可能。
△：チップの端にボイド・空隙少し有り、使用不可。
×：ボイド・空隙有り
【００６３】
３．  接続信頼性（導通テスト）
ボイド・空隙試験用に作製した半導体装置を用いて、１７０℃で６０分の熱処理により硬化した後、半導体装置を常温（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。各符号は、以下の通りである。
◎：導通不良全く無し。
×：導通不良有り
【００６４】
４．  半導体装置の生産性
比較例４Ａの方法で得られる半導体装置の工数を基準（１００）して、各実施例および比較例の工数を評価した。
【００６５】
【表２】
2005175338.tif 000009
【００６６】
表２から明らかなように、実施例１〜６は、接着剤のはみ出しが無かった。
また、実施例１〜６は、接続性および接続信頼性にも優れていた。
また、実施例１〜６は、熱時接着強度にも優れていた。
また、実施例１〜６は、生産性にも優れていた。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１は、本発明の半導体装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１    半導体素子
１１  突起電極
２    回路基板
２１  配線回路
２２  ビア（スルーホール）
３    半導体用接着フィルム
２０  半導体装置
【図１】
2005175338.tif 000012