(57)【要約】【課題】樹脂組成物層内にボイドが生じることを防止することができる接合方法、このような接合方法を用いて製造される半導体装置、多層回路基板および電子部品を提供する。【解決手段】本発明の接合方法は、端子５２を有する半導体チップ５と、端子４４を有する回路基板４とを、半導体チップ５の端子５２が設置された面と、回路基板４の端子４４が設置された面とが対向するように配置し、端子５２とそれに対応する端子４４とを電気的に接続するとともに、半導体チップ５の端子５２が形成された第１の領域に設けられた樹脂組成物層１で、その第１の領域および回路基板４の端子４４が形成された第２の領域を覆うように、半導体チップ５と回路基板４とを接着する接合方法であって、端子５２と端子４４とを電気的に接続するに際し、減圧雰囲気下で、半導体チップ５と回路基板４とを樹脂組成物層１を介して圧着する。【選択図】図３
2012074636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端子を有する第１の被着体と、第２の端子を有する第２の被着体とを、前記第１の被着体の前記第１の端子が設置された面と、第２の被着体の前記第２の端子が設置された面とが対向するように配置し、前記第１の端子とそれに対応する前記第２の端子とを電気的に接続するとともに、前記第１の被着体の前記第１の端子が形成された第１の領域と、前記第２の被着体の前記第２の端子が形成された第２の領域との少なくとも一方に設けられた樹脂組成物層で、前記第１の領域および前記第２の領域を覆うように、前記第１の被着体と前記第２の被着体とを接着する接合方法であって、
前記第１の端子とそれに対応する前記第２の端子とを電気的に接続するに際し、減圧雰囲気下で、前記第１の被着体と前記第２の被着体とを前記樹脂組成物層を介して圧着することを特徴とする接合方法。
【請求項２】
前記第１の端子と前記第２の端子との一方に、ろう材で構成されたバンプが設けられており、
前記バンプを溶融しつつ、前記第１の端子と前記第２の端子とを前記ろう材で電気的に接続する請求項１に記載の接合方法。
【請求項３】
前記第１の被着体と前記第２の被着体とを前記樹脂組成物層を介して圧着した後、前記バンプを溶融しつつ、前記第１の端子と前記第２の端子とを前記ろう材で電気的に接続する請求項２に記載の接合方法。
【請求項４】
加圧雰囲気下で、前記バンプを溶融しつつ、前記第１の端子と前記第２の端子とを前記ろう材で電気的に接続する請求項３に記載の接合方法。
【請求項５】
前記加圧雰囲気の圧力は、０．１５ＭＰａ以上である請求項４に記載の接合方法。
【請求項６】
減圧雰囲気下で、前記バンプを溶融しつつ、前記第１の端子と前記第２の端子とを前記ろう材で電気的に接続する請求項２または３に記載の接合方法。
【請求項７】
前記第１の端子と前記第２の端子とを電気的に接続した後、前記樹脂組成物層を硬化し、該樹脂組成物層の硬化物により、前記第１の被着体と前記第２の被着体とを接着する請求項１ないし６のいずれかに記載の接合方法。
【請求項８】
前記第１の被着体と前記第２の被着体とを前記樹脂組成物層を介して圧着する前に、減圧雰囲気下で、前記第１の被着体と、前記第２の被着体との位置合わせを行う請求項１ないし７のいずれかに記載の接合方法。
【請求項９】
前記減圧雰囲気の圧力は、１００ｋＰａ以下である請求項１ないし８のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１０】
前記第１の被着体側と前記第２の被着体側とを接触させたとき、前記第１の被着体側と前記第２の被着体側との間に隙間が形成される請求項１ないし９のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１１】
前記樹脂組成物層は、フラックス機能を有する化合物を含有する請求項１ないし１０のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１２】
前記樹脂組成物層は、フィルム状をなしている請求項１ないし１１のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかに記載の接合方法により接合された前記第１の被着体と前記第２の被着体とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１２のいずれかに記載の接合方法により接合された前記第１の被着体と前記第２の被着体とを有することを特徴とする多層回路基板。
【請求項１５】
請求項１ないし１２のいずれかに記載の接合方法により接合された前記第１の被着体と前記第２の被着体とを有することを特徴とする電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合方法、半導体装置、多層回路基板および電子部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の高機能化および軽薄短小化の要求に伴い、これらの電子機器に使用される半導体パッケージも、従来にも増して、小型化かつ多ピン化が進んできている。これら電子部品の電気的な接続を得るためには、半田接合（半田接続）が用いられている。この半田接合としては、例えば半導体チップ同士の導通接合部、フリップチップで搭載したパッケージのような半導体チップと回路基板間との導通接合部、回路基板同士の導通接合部等が挙げられる。この半田接合部には、電気的な接続強度および機械的な接続強度を確保するために、一般的にアンダーフィル材と呼ばれる封止樹脂が注入されている（アンダーフィル封止）。
【０００３】
この半田接合部よって生じた空隙（ギャップ）を液状封止樹脂（アンダーフィル材）で補強する場合、半田接合後に液状封止樹脂（アンダーフィル材）を供給し、これを硬化することによって半田接合部を補強している。しかしながら、電子部品の薄化、小型化に伴い、半田接合部は狭ピッチ化／狭ギャップ化しているため、半田接合後に液状封止樹脂（アンダーフィル材）を供給してもギャップ間に液状封止樹脂（アンダーフィル材）が行き渡らなく、完全に充填することが困難になるという問題が生じている。
【０００４】
このような問題に対して、フラックス機能を有する接着フィルムを介して、半田接合と接着とを一括で行う方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、接着フィルムを用いて、半導体チップ同士、半導体チップと回路基板、回路基板同士を接合する場合、例えば、半導体チップと回路基板と接合する場合は、半導体チップまたは回路基板に接着フィルムを貼り付けた後、半導体チップと回路基板との位置合わせを行う。
【０００６】
次に、半導体チップと回路基板とを接着フィルムを介して圧着（仮圧着）し、回路基板上に半導体チップを固定する。
【０００７】
次に、半田バンプを溶融してパッド部と半田接合する半田接合部を形成し、この後、接着フィルムを加熱して硬化させる。
【０００８】
しかしながら、前記従来の方法では、半導体チップと回路基板とを接着フィルムを介して圧着する際、接着フィルム内に気泡（空気）が混入し、この状態で加熱して、半田バンプの溶融、接着フィルムの硬化を行うので、半導体チップと回路基板とを接合している硬化した接着フィルム内にボイドが生じてしまう。これにより、そのボイドにより、硬化した接着フィルムの強度が低下し、半導体チップや回路基板が剥離し易くなり、信頼性が低下するという欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１０７００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、樹脂組成物層内にボイドが生じることを防止することができる接合方法、および、このような接合方法を用いて製造される半導体装置、多層回路基板および電子部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的は、下記（１）〜（１５）の本発明により達成される。
（１）  第１の端子を有する第１の被着体と、第２の端子を有する第２の被着体とを、前記第１の被着体の前記第１の端子が設置された面と、第２の被着体の前記第２の端子が設置された面とが対向するように配置し、前記第１の端子とそれに対応する前記第２の端子とを電気的に接続するとともに、前記第１の被着体の前記第１の端子が形成された第１の領域と、前記第２の被着体の前記第２の端子が形成された第２の領域との少なくとも一方に設けられた樹脂組成物層で、前記第１の領域および前記第２の領域を覆うように、前記第１の被着体と前記第２の被着体とを接着する接合方法であって、
前記第１の端子とそれに対応する前記第２の端子とを電気的に接続するに際し、減圧雰囲気下で、前記第１の被着体と前記第２の被着体とを前記樹脂組成物層を介して圧着することを特徴とする接合方法。
【００１２】
（２）  前記第１の端子と前記第２の端子との一方に、ろう材で構成されたバンプが設けられており、
前記バンプを溶融しつつ、前記第１の端子と前記第２の端子とを前記ろう材で電気的に接続する上記（１）に記載の接合方法。
【００１３】
（３）  前記第１の被着体と前記第２の被着体とを前記樹脂組成物層を介して圧着した後、前記バンプを溶融しつつ、前記第１の端子と前記第２の端子とを前記ろう材で電気的に接続する上記（２）に記載の接合方法。
【００１４】
（４）  加圧雰囲気下で、前記バンプを溶融しつつ、前記第１の端子と前記第２の端子とを前記ろう材で電気的に接続する上記（３）に記載の接合方法。
【００１５】
（５）  前記加圧雰囲気の圧力は、０．１５ＭＰａ以上である上記（４）に記載の接合方法。
【００１６】
（６）  減圧雰囲気下で、前記バンプを溶融しつつ、前記第１の端子と前記第２の端子とを前記ろう材で電気的に接続する上記（２）または（３）に記載の接合方法。
【００１７】
（７）  前記第１の端子と前記第２の端子とを電気的に接続した後、前記樹脂組成物層を硬化し、該樹脂組成物層の硬化物により、前記第１の被着体と前記第２の被着体とを接着する上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の接合方法。
【００１８】
（８）  前記第１の被着体と前記第２の被着体とを前記樹脂組成物層を介して圧着する前に、減圧雰囲気下で、前記第１の被着体と、前記第２の被着体との位置合わせを行う上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の接合方法。
【００１９】
（９）  前記減圧雰囲気の圧力は、１００ｋＰａ以下である上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の接合方法。
【００２０】
（１０）  前記第１の被着体側と前記第２の被着体側とを接触させたとき、前記第１の被着体側と前記第２の被着体側との間に隙間が形成される上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の接合方法。
【００２１】
（１１）  前記樹脂組成物層は、フラックス機能を有する化合物を含有する上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の接合方法。
【００２２】
（１２）  前記樹脂組成物層は、フィルム状をなしている上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の接合方法。
【００２３】
（１３）  上記（１）ないし（１２）のいずれかに記載の接合方法により接合された前記第１の被着体と前記第２の被着体とを有することを特徴とする半導体装置。
【００２４】
（１４）  上記（１）ないし（１２）のいずれかに記載の接合方法により接合された前記第１の被着体と前記第２の被着体とを有することを特徴とする多層回路基板。
【００２５】
（１５）  上記（１）ないし（１２）のいずれかに記載の接合方法により接合された前記第１の被着体と前記第２の被着体とを有することを特徴とする電子部品。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、減圧雰囲気下で第１の被着体と第２の被着体とを樹脂組成物層を介して圧着するので、樹脂組成物層内にボイドが生じることを防止することができる。これにより、第１の被着体と第２の被着体との接合強度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の接合方法の実施形態において用いる接着フィルムの構成例を示す断面図である。
【図２】本発明の接合方法の第１実施形態を用いた半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の接合方法の第１実施形態を用いた半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の接合方法の第１実施形態を用いた多層回路基板の製造方法の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の接合方法の第１実施形態を用いた多層回路基板の製造方法の一例を示す断面図である。
【図６】本発明の接合方法の第３実施形態を用いた半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の接合方法、半導体装置、多層回路基板および電子部品を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
本発明の接合方法は、第１の端子を有する第１の被着体と、第２の端子を有する第２の被着体とを、前記第１の被着体の前記第１の端子が形成された第１の領域と、前記第２の被着体の前記第２の端子が形成された第２の領域との少なくとも一方に設けられた樹脂組成物層で、前記第１の領域および前記第２の領域を覆うように接着する接合方法であるが、下記の実施形態では、代表的に、半導体チップと回路基板とを接合する場合、回路基板同士を接合する場合について説明する。
【００３０】
＜第１実施形態＞
《接着フィルム》
まずは、本発明の接合方法の実施形態において用いる接着フィルムについて説明する。
【００３１】
図１は本発明の接合方法の実施形態において用いる接着フィルムの構成例を示す断面図である。
【００３２】
なお、以下では、図１中の左側を「左」、右側を「右」、上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
【００３３】
図１に示すように、接着フィルム１ａは、ベースフィルム３と、ベースフィルム３上に設けられ、樹脂組成物で構成されたフィルム状をなす樹脂組成物層１と、樹脂組成物層１上に設けられたカバーフィルム２とを有している。すなわち、樹脂組成物層１は、未使用時には、カバーフィルム２と、ベースフィルム３との間に設置されている。カバーフィルム２およびベースフィルム３は、樹脂組成物層１を保護する機能を有しており、使用時には剥離される。なお、カバーフィルム２やベースフィルム３が省略されていてもよい。
【００３４】
接着フィルム１ａの樹脂組成物層１は、接着性を有し、半導体チップ（半導体パッケージ）を回路基板に実装する際に用いられ、半導体チップおよび回路基板に貼着するものである。なお、本明細書中において、回路基板とは、例えば、配線回路が形成された、半導体ウエハ、リジット基板、フレキシブル基板、リジットフレキシブル基板等のことをいう。
【００３５】
また、樹脂組成物層１は、フラックス機能（フラックス活性）を有していることが好ましいが、フラックス機能を有していなくてもよい。
【００３６】
樹脂組成物層１は、例えば、以下に示すような成分で構成することができる。すなわち、樹脂組成物層１は、（Ａ）重量平均分子量が３００〜１５００であるフェノール系硬化剤（以下、化合物（Ａ）とも記載する。）と、（Ｂ）エポキシ樹脂と（以下、化合物（Ｂ）とも記載する。）、（Ｃ）フラックス機能（活性）を有する化合物（以下、化合物（Ｃ）とも記載する。）と、（Ｄ）重量平均分子量が１万〜１００万である成膜性樹脂（以下、化合物（Ｄ）とも記載する。）と、を含むことが好ましい。
【００３７】
また、樹脂組成物層１は、化合物（Ａ）を３〜３０重量％、化合物（Ｂ）を１０〜８０重量％、化合物（Ｄ）を１０〜５０重量％含むことが好ましい。また、さらに、化合物（Ａ）を５〜２５重量％、化合物（Ｂ）を１５〜７５重量％、化合物（Ｄ）を１５〜４０重量％含むことが好ましい。
【００３８】
樹脂組成物層１が化合物（Ａ）を含むことにより、樹脂組成物層１の硬化物のガラス転移温度を高めること、および、アウトガスとなるフェノール系ノボラック樹脂の量を低減することができ、さらに、耐イオンマイグレーション性を向上させることが可能となる。また、樹脂組成物層１に適度な柔軟性を付与することができるため、樹脂組成物層１の脆性を改善することが可能となる。さらに、樹脂組成物層１に適度なタック性を付与することができるため、作業性に優れた樹脂組成物層１を得ることができる。
【００３９】
前記化合物（Ａ）としては、特に限定されず、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、ビスフェノールＦ型ノボラック樹脂、ビスフェノールＡＦ型ノボラック樹脂等が挙げられる。中でも、上述したような関係をより容易に満足させることができるとともに、また、樹脂組成物層１の硬化物のガラス転移温度を効果的に高めることができ、アウトガスとなるフェノール系ノボラック樹脂の量を低減することができる、フェノールノボラッック樹脂、クレゾールノボラック樹脂を用いるのが好ましい。
【００４０】
樹脂組成物層１中における前記化合物（Ａ）の含有量は、特に限定されるわけではないが、３〜３０重量％であるのが好ましく、５〜２５重量％であるのがより好ましい。化合物（Ａ）の含有量を上記範囲とすることで、樹脂組成物層１の硬化物のガラス転移温度を効果的に高めること、さらに、アウトガスとなるフェノール系ノボラック樹脂の量を効果的に低減することを両立することができる。
【００４１】
前記化合物（Ａ）中の１核体から３核体の合計の含有量が３０％より小さい（４核体以上の合計の含有量が７０％以上）場合、後述する（Ｂ）エポキシ樹脂との反応性が低下し、樹脂組成物層１の硬化物中に未反応のフェノール系ノボラック樹脂が残留するため、耐マイグレーション性が低下してしまう場合がある。また、樹脂組成物層１が脆くなってしまい、作業性が低下してしまう場合がある。また、前記化合物（Ａ）中の１核体から３核体の合計の含有量が７０％より大きい（４核体以上の合計の含有量が３０％以下）場合、樹脂組成物層１を硬化させる際のアウトガス量が増大し、半導体チップ、基板等の支持体または被着体の表面を汚染してしまったり、耐マイグレーション性が低下してしまったり、さらに、樹脂組成物層１のタック性が大きくなり、樹脂組成物層１の作業性が低下してしまうといった問題が生じる場合がある。
【００４２】
前記化合物（Ａ）中の２核体と３核体の合計の含有量は、特に限定されないが、３０〜７０％であるのが好ましい。これにより、樹脂組成物層１を硬化させる際のアウトガス量が増大し、半導体チップ、回路基板等の支持体または被着体の表面を汚染してしまうことをより効果的に防止することができる。また、これにより、樹脂組成物層１の柔軟性と屈曲性をより効果的に確保することができる。
【００４３】
前記化合物（Ａ）中の１核体の含有量は、特に限定されないが、１％以下であることが好ましく、０．８％以下であることが特に好ましい。前記１核体の含有量を、上記範囲とすることで、樹脂組成物層１を硬化する際のアウトガス量を低減することができ、半導体チップ、回路基板等の支持体または被着体の汚染を抑制することができ、さらに、耐マイグレーション性を向上することができる。
【００４４】
前記化合物（Ａ）の重量平均分子量は、特に限定されないが、３００〜１，５００であることが好ましく、４００〜１，４００であることが特に好ましい。これにより、樹脂組成物層１を硬化させる際のアウトガス量が増大し、半導体チップ、回路基板等の支持体または被着体の表面を汚染してしまうことをより効果的に防止することができる。また、これにより、樹脂組成物層１の柔軟性と屈曲性をより効果的に確保することができる。ここで、重量平均分子量は、ＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラム）により測定することができる。
【００４５】
前記化合物（Ｂ）としては、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、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの中でも、樹脂組成物層１の、半導体チップ、基板等の支持体または被着体に対する密着性、さらに、樹脂組成物層１の硬化後の機械特性に優れる、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂が好ましい。
【００４６】
また、前記化合物（Ｂ）エポキシ樹脂としては、より好ましくは、２５℃における粘度が、５００〜５０，０００ｍＰａ・ｓであるもの、さらに好ましくは、８００〜４０，０００ｍＰａ・ｓであるものが挙げられる。２５℃における粘度を上記下限値以上とすることで、樹脂組成物層１のタック性が強くなり、ハンドリング性が低下することを防止することができる。また、２５℃における粘度を上記上限値以下とすることで、樹脂組成物層１の柔軟性と屈曲性を確保することができる。
【００４７】
また、前記化合物（Ｂ）エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、１０〜８０重量％であるのが好ましく、１５〜７５重量％であるのがより好ましい。これにより、樹脂組成物層１の柔軟性と屈曲性をより効果的に発現させることができる。また、これにより、樹脂組成物層１のタック性が強くなり、ハンドリング性が低下することをより効果的に防止することができる。
【００４８】
また、樹脂組成物層１が（Ｃ）フラックス機能を有する化合物（以下、化合物（Ｃ）とも記載する。）を含むことにより、支持体（半導体チップ、基板等）の第一の端子および被着体（半導体チップ、基板等）の第二の端子の少なくとも一方の半田表面の酸化膜を除去すること、また、場合によっては、支持体の第一の端子または被着体の第二の端子表面の酸化膜を除去することができ、前記第一の端子と前記第二の端子を確実に半田接合（半田接続）することができるため、接続信頼性の高い多層回路基板、電子部品、半導体装置等を得ることができる。
【００４９】
前記化合物（Ｃ）としては、半田表面の酸化膜を除去する働きがあれば、特に限定されるものではないが、カルボキシル基またはフェノール性水酸基のいずれか、あるいは、カルボキシル基およびフェノール水酸基の両方を備える化合物が好ましい。
【００５０】
前記化合物（Ｃ）の配合量は、１〜３０重量％であるのが好ましく、３〜２０重量％であるのがより好ましい。化合物（Ｃ）の配合量が、上記範囲であることにより、フラックス機能を向上させることができるとともに、樹脂組成物層１を硬化した際に、未反応の化合物（Ａ）、化合物（Ｂ）および化合物（Ｃ）が残存するのを防止することができ、耐マイグレーション性を向上することができる。
【００５１】
また、エポキシ樹脂の硬化剤として作用する化合物の中には、（Ｃ）フラックス機能を有する化合物が存在する（以下、このような化合物を、フラックス機能を有する硬化剤とも記載する。）。例えば、エポキシ樹脂の硬化剤として作用する、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸等は、フラックス作用も有している。本発明では、このような、フラックスとしても作用し、エポキシ樹脂の硬化剤としても作用するようなフラックス機能を有する硬化剤を、好適に用いることができる。
【００５２】
なお、カルボキシル基を備える（Ｃ）フラックス機能を有する化合物とは、分子中にカルボキシル基が１つ以上存在するものをいい、液状であっても固体であってもよい。また、フェノール性水酸基を備える（Ｃ）フラックス機能を有する化合物とは、分子中にフェノール性水酸基が１つ以上存在するものをいい、液状であっても固体であってもよい。また、カルボキシル基およびフェノール性水酸基を備える（Ｃ）フラックス機能を有する化合物とは、分子中にカルボキシル基およびフェノール性水酸基がそれぞれ１つ以上存在するものをいい、液状であっても固体であってもよい。
【００５３】
これらのうち、カルボキシル基を備える（Ｃ）フラックス機能を有する化合物としては、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物、芳香族酸無水物、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸等が挙げられる。
【００５４】
前記カルボキシル基を備える（Ｃ）フラックス機能を有する化合物に係る脂肪族酸無水物としては、無水コハク酸、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、ポリセバシン酸無水物等が挙げられる。
【００５５】
前記カルボキシル基を備える（Ｃ）フラックス機能を有する化合物に係る脂環式酸無水物としては、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物等が挙げられる。
【００５６】
前記カルボキシル基を備える（Ｃ）フラックス機能を有する化合物芳香族酸無水物としては、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリストリメリテート等が挙げられる。
【００５７】
前記カルボキシル基を備える（Ｃ）フラックス機能を有する化合物に係る脂肪族カルボン酸としては、例えば、下記一般式（２ａ）で示される化合物や、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、オレイン酸、フマル酸、マレイン酸、シュウ酸、マロン酸、琥珀酸等が挙げられる。
ＨＯＯＣ−（ＣＨ２）ｎ−ＣＯＯＨ      （２ａ）
（式（２ａ）中、ｎは、１以上２０以下の整数を表す。）
【００５８】
前記カルボキシル基を備える（Ｃ）フラックス機能を有する化合物に係る芳香族カルボン酸としては、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ヘミメリット酸、トリメリット酸、トリメシン酸、メロファン酸、プレーニト酸、ピロメリット酸、メリット酸、キシリル酸、ヘメリト酸、メシチレン酸、プレーニチル酸、トルイル酸、ケイ皮酸、サリチル酸、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，５−ジヒドロキシ安息香酸、浸食子酸（３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸）、１，４−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，５−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸等のナフトエ酸誘導体、フェノールフタリン、ジフェノール酸等が挙げられる。
【００５９】
これらの前記カルボキシル基を備える（Ｃ）フラックス機能を有する化合物のうち、（Ｃ）フラックス機能を有する化合物が有する活性度、樹脂組成物層１の硬化時におけるアウトガスの発生量、および硬化後の樹脂組成物層１の弾性率やガラス転移温度等のバランスが良い点で、前記一般式（２ａ）で示される化合物が好ましい。そして、前記一般式（２ａ）で示される化合物のうち、式（２ａ）中のｎが３〜１０である化合物が、硬化後の樹脂組成物層１における弾性率が増加するのを抑制することができるとともに、半導体チップ、基板等の支持体と被着体の接着性を向上させることができる点で、特に好ましい。
【００６０】
前記一般式（２ａ）で示される化合物のうち、式（２ａ）中のｎが３〜１０である化合物としては、例えば、ｎ＝３のグルタル酸（ＨＯＯＣ−（ＣＨ２）３−ＣＯＯＨ）、ｎ＝４のアジピン酸（ＨＯＯＣ−（ＣＨ２）４−ＣＯＯＨ）、ｎ＝５のピメリン酸（ＨＯＯＣ−（ＣＨ２）５−ＣＯＯＨ）、ｎ＝８のセバシン酸（ＨＯＯＣ−（ＣＨ２）８−ＣＯＯＨ）およびｎ＝１０のＨＯＯＣ−（ＣＨ２）１０−ＣＯＯＨ−等が挙げられる。
【００６１】
前記フェノール性水酸基を備える（Ｃ）フラックス機能を有する化合物としては、フェノール類が挙げられ、具体的には、例えば、フェノール、ｏ−クレゾール、２，６−キシレノール、ｐ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｏ−エチルフェノール、２，４−キシレノール、２，５キシレノール、ｍ−エチルフェノール、２，３−キシレノール、メジトール、３，５−キシレノール、ｐ−ターシャリブチルフェノール、カテコール、ｐ−ターシャリアミルフェノール、レゾルシノール、ｐ−オクチルフェノール、ｐ−フェニルフェノール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡＦ、ビフェノール、ジアリルビスフェノールＦ、ジアリルビスフェノールＡ、トリスフェノール、テトラキスフェノール等のフェノール性水酸基を含有するモノマー類等が挙げられる。
【００６２】
上述したようなカルボキシル基またはフェノール水酸基のいずれか、あるいは、カルボキシル基およびフェノール水酸基の両方を備える化合物は、エポキシ樹脂との反応で三次元的に取り込まれる。
【００６３】
そのため、硬化後のエポキシ樹脂の三次元的なネットワークの形成を向上させるという観点からは、（Ｃ）フラックス機能を有する化合物としては、フラックス作用を有し且つエポキシ樹脂の硬化剤として作用するフラックス機能を有する硬化剤を用いるのが好ましい。フラックス機能を有する硬化剤としては、例えば、１分子中に、エポキシ樹脂に付加することができる２つ以上のフェノール性水酸基と、フラックス作用（還元作用）を示す芳香族に直接結合した１つ以上のカルボキシル基とを備える化合物が挙げられる。このようなフラックス機能を有する硬化剤としては、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，４−ジヒドロキシ安息香酸、没食子酸（３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸）等の安息香酸誘導体；１，４−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，５−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，７−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸等のナフトエ酸誘導体；フェノールフタリン；およびジフェノール酸等が挙げられ、これらは１種単独または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００６４】
これらの中でも、半田表面の酸化膜を除去する効果とエポキシ樹脂との反応性に優れる、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸、フェノールフタリンを用いるのが好ましい。
【００６５】
また、樹脂組成物層１中、フラックス機能を有する硬化剤の配合量は、１〜３０重量％が好ましく、３〜２０重量％が特に好ましい。樹脂組成物層１中のフラックス機能を有する硬化剤の配合量が、上記範囲であることにより、樹脂組成物層１のフラックス機能を向上させることができるとともに、樹脂組成物層１中に、エポキシ樹脂と未反応のフラックス機能を有する硬化剤が残存するのが防止される。なお、未反応のフラックス機能を有する硬化剤が残存すると、マイグレーションが発生する。
【００６６】
前記化合物（Ｂ）と前記化合物（Ｃ）の配合比は、特に限定されないが、（（Ｂ）／（Ｃ））が０．５〜１２．０であることが好ましく、２．０〜１０．０であることが特に好ましい。（（Ｂ）／（Ｃ））を上記下限値以上とすることで、樹脂組成物層１を硬化させる際に、未反応の化合物（Ｃ）を低減することができるため、耐マイグレーション性を向上することができる。また、上記上限値以下とすることで、樹脂組成物層１を硬化させる際に、未反応の化合物（Ｂ）を低減することができるため、耐マイグレーション性を向上することができる。
【００６７】
また、樹脂組成物層１が樹脂組成物層１の成膜性を向上する（Ｄ）成膜性樹脂を含むことにより、フィルム状態にするのが容易となる。また、樹脂組成物層１の機械的特性にも優れる。
【００６８】
前記（Ｄ）成膜性樹脂としては、例えば、（メタ）アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、シロキサン変性ポリイミド樹脂、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、スチレン−エチレン−ブチレン−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、ポリビニルアセタール樹脂、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−アクリル酸共重合体、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、ナイロン等を挙げることができる。これらは、１種で用いても、２種以上を併用してもよい。中でも、（Ｄ）成膜性樹脂としては、（メタ）アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂およびポリイミド樹脂からなる群から選択される少なくとも１種を用いるのが好ましい。
【００６９】
前記（Ｄ）成膜性樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、１万以上が好ましく、より好ましくは２万〜１００万、更に好ましくは３万〜９０万である。重量平均分子量が前記範囲であると、樹脂組成物層１の成膜性をより向上させることができる。
【００７０】
前記（Ｄ）成膜性樹脂の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物層１中の１０〜５０重量％であるのが好ましく、１５〜４０重量％であるのがより好ましく、２０〜３５重量％がさらに好ましい。含有量が前記範囲内であると、樹脂組成物層１の流動性を抑制することができ、樹脂組成物層１の取り扱いが容易になる。
【００７１】
また、樹脂組成物層１は、硬化促進剤を更に含んでもよい。硬化促進剤は硬化性樹脂の種類等に応じて適宜選択することができる。硬化促進剤としては、例えば融点が１５０℃以上のイミダゾール化合物を使用することができる。使用される硬化促進剤の融点が１５０℃以上であると、樹脂組成物層１の硬化が完了する前に、半田バンプを構成する半田成分が半導体チップに設けられた内部電極表面に移動することができ、内部電極間の電気的接続を良好なものとすることができる。融点が１５０℃以上のイミダゾール化合物としては、２-フェニル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルヒドロキシイミダゾール、２−フェニル−４−メチルヒドロキシイミダゾール等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００７２】
樹脂組成物層１中の前記硬化促進剤の含有量は、特に限定されないが、０．００５〜１０重量％であるのが好ましく、０．０１〜５重量％であるのがより好ましい。これにより、硬化促進剤としての機能を更に効果的に発揮させて、樹脂組成物層１の硬化性を向上させることができるとともに、半田バンプを構成する半田成分の溶融温度における樹脂の溶融粘度が高くなりすぎず、良好な半田接合構造が得られる。また、樹脂組成物層１の保存性を更に向上させることができる。
これらの硬化促進剤は、１種で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００７３】
また、前記樹脂組成物層１は、シランカップリング剤を更に含んでもよい。シランカップリング剤を含むことにより、半導体チップ、基板等の支持体または被着体に対する樹脂組成物層１の密着性を高めることができる。シランカップリング剤としては、例えば、エポキシシランカップリング剤、芳香族含有アミノシランカップリング剤等が使用できる。これらは１種で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。シランカップリング剤の配合量は、適宜選択すればよいが、前記樹脂組成物全体に対して、好ましくは０．０１〜１０重量％であり、より好ましくは０．０５〜５重量％であり、更に好ましくは０．１〜２重量％である。
【００７４】
前記樹脂組成物層１は、無機充填材を更に含んでもよい。これにより、樹脂組成物層１の線膨張係数を低下することができ、それによって信頼性を向上することができる。
【００７５】
前記無機充填材としては、例えば、銀、酸化チタン、シリカ、マイカ等を挙げることができるが、これらの中でもシリカが好ましい。また、シリカフィラーの形状としては、破砕シリカと球状シリカがあるが、球状シリカが好ましい。
【００７６】
前記無機充填材の平均粒径は、特に限定されないが、０．０１μｍ以上、２０μｍ以下であるのが好ましく、０．１μｍ以上、５μｍ以下であるのがより好ましい。上記範囲とすることで、樹脂組成物層１内でフィラーの凝集を抑制し、外観を向上させることができる。
【００７７】
前記無機充填材の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物層１全体に対して０．１〜８５重量％であるのが好ましく、２０〜８０重量％であるのがより好ましい。上記範囲とすることで、硬化後の樹脂組成物層１と被接体との間の線膨張係数差が小さくなり、熱衝撃の際に発生する応力を低減させることができるため、被接体の剥離をさらに確実に抑制することができる。さらに、硬化後の樹脂組成物層１の弾性率が高くなりすぎるのを抑制することができるため、半導体装置の信頼性が上昇する。
【００７８】
上述したような各樹脂成分を、溶媒中に混合して得られたワニスをポリエステルシート等の剥離処理を施した基材（ベースフィルム３）上に塗布し、所定の温度で、実質的に溶媒を含まない程度にまで乾燥させることにより、樹脂組成物層１を得ることができる。ここで用いられる溶媒は、使用される成分に対し不活性なものであれば特に限定されないが、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ＤＩＢＫ (ジイソブチルケトン)、シクロヘキサノン、ＤＡＡ（ジアセトンアルコール）等のケトン類、ベンゼン、キシレン、トルエン等の芳香族炭化水素類、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール等のアルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート等のセロソルブ系、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、ＤＢＥ（ニ塩基酸エステル）、ＥＥＰ（３−エトキシプロピオン酸エチル）、ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）等が好適に用いられる。溶媒の使用量は、溶媒に混合した成分の固形分が１０〜６０重量％となる範囲であることが好ましい。
【００７９】
このようにして得られた樹脂組成物層１は、フラックス機能を有しているものであり、半導体チップと回路基板、回路基板と回路基板、半導体チップと半導体チップ等の半田接合を必要とされる部材の接続において好適に用いることができる。
【００８０】
また、樹脂組成物層１の厚さは、特に限定されないが、１〜３００μｍであることが好ましく、５〜２００μｍであることがより好ましい。厚さが前記範囲内であると、半導体チップと回路基板との間隙、回路基板と回路基板との間隙、半導体チップと半導体チップとの間隙に、樹脂成分を十分に充填することができ、樹脂成分の硬化後の機械的接着強度を十分に確保することができる。
【００８１】
《接合方法、半導体装置の製造方法および半導体装置》
次に、本発明の接合方法の実施形態、その接合方法を用いた半導体装置の製造方法および半導体装置について説明する。
【００８２】
図２および図３は、本発明の接合方法の第１実施形態を用いた半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。なお、以下では、図２および図３中の左側を「左」、右側を「右」、上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
【００８３】
図２に示すように、基材４１、配線回路４２、絶縁部４３、複数の端子（第２の端子）４４を有する回路基板（第２の被着体）４を用意する（図２（ａ））。端子４４は、回路基板４の本体部４０からその本体部４０（回路基板４）の厚さ方向、すなわち上側に向って突出している。なお、端子４４は、本体部４０から突出していなくてもよいことは、言うまでもない。
【００８４】
回路基板４の配線回路４２の平均厚さは、１〜３０μｍであるのが好ましく、５〜２０μｍであるのがより好ましい。
【００８５】
また、隣接する配線回路４２の中心間距離は、１〜５００μｍであるのが好ましく、５〜３００μｍであるのがより好ましい。
【００８６】
一方、ろう材で構成されたバンプとして複数の半田バンプ５１、複数の端子（第１の端子）５２を備えた半導体チップ（第１の被着体）５を用意する（図２（ｂ））。端子５２は、半導体チップ５の本体部５０からその本体部５０（半導体チップ５）の厚さ方向、すなわち下側に向って突出している。また、半田バンプ５１は、端子５２の下端部に設けられている。この半田バンプ５１の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、錫−鉛系、錫−銀系、錫−亜鉛系、錫−ビスマス系、錫−アンチモン系、錫−銀−ビスマス系、錫−銅系、錫−銀−銅系、錫−銀−銅−ビスマス系、インジウム、銀−インジウム、錫−インジウム等の半田を用いることができる。なお、端子５２は、本体部５０から突出していなくてもよいことは、言うまでもない。
【００８７】
そして、半導体チップ５の端子５２側の全面を覆うように、上述した樹脂組成物層１をラミネート（貼着）する（図２（ｂ））。これにより、半田バンプ５１および端子５２は、樹脂組成物層１中に埋まる。
【００８８】
なお、樹脂組成物層１は、半導体チップ５の端子５２側の全面に限らず、少なくとも半導体チップ５の端子５２が形成された領域（第１の領域）に設けられればよい。
【００８９】
また、図示の構成では、半田バンプは、端子５２に設けられているが、これに限らず、例えば、端子４４に設けられていてもよい。
【００９０】
なお、樹脂組成物層１は、打ち抜き加工や切り抜き加工によって、半導体チップ５と同じ大きさにカットして用いる。
【００９１】
ラミネート条件は、貼り付け温度Ｔが６０〜１５０℃であることが好ましく、樹脂組成物層１を押圧する圧力が０．２〜１．０ＭＰａであることが好ましい。
【００９２】
また、ラミネートは、雰囲気圧１００ｋＰａ以下の減圧雰囲気下で行うのが好ましく、雰囲気圧８０ｋＰａ以下の減圧雰囲気下で行うのがより好ましい。なお、ラミネートを減圧雰囲気下で行う場合は、それを後述するチャンバ１１０内で行うことができる。
【００９３】
また、樹脂組成物層１を半導体チップ５にラミネートする方法としては、例えばロールラミネーター、平板プレス、ウェハラミネーター等が挙げられる。中でもウェハラミネーターを用いるのが好ましい。
【００９４】
次に、半導体チップ５と回路基板４とを、半導体チップ５の端子５２（半田バンプ５１）が設置された面と回路基板４の端子４４が設置された面とが対向するように配置し、半導体チップ５と回路基板４との位置合わせを行う（図２（ｂ））。すなわち、半導体チップ５上に設けられたアライメントマーク５３と、回路基板４上に設けられたアライメントマーク４６とを、回路基板４や半導体チップ５の厚さ方向から見て一致させ、回路基板４上に半導体チップ５を載置する。これにより、半導体チップ５の半田バンプ５１と、その半田バンプ５１に対応する回路基板４の端子４４が、回路基板４や半導体チップ５の厚さ方向から見て一致する。また、この回路基板４上に半導体チップ５が載置された状態、すなわち、半導体チップ５側と回路基板４側とが接触した状態では、半導体チップ５にラミネートされた樹脂組成物層１と回路基板４（本体部４０）との間、すなわち、半導体チップ５側と回路基板４側との間に、隙間が形成される。
【００９５】
なお、回路基板４では、そのアライメントマーク４６に換えて、例えば、端子４４（突起）等の回路基板４の所定部位をアライメントマークとして用いることができる。また、同様に、半導体チップ５では、アライメントマーク５３に換えて、例えば、半田バンプ５１（突起）等の半導体チップ５の所定部位をアライメントマークとして用いることができる。
【００９６】
次に、前記半導体チップ５および回路基板４をチャンバ１１０内に入れ、チャンバ１１０内を減圧する（図２（ｃ））。チャンバ１１０内の圧力は、１００ｋＰａ以下であることが好ましく、０．１Ｐａ〜８０ｋＰａであることがより好ましく、１Ｐａ〜８ｋＰａであることがさらに好ましい。
【００９７】
そして、前記減圧雰囲気下（減圧状態）で、半導体チップ５と回路基板４とを樹脂組成物層１を介して圧着（仮圧着）し、回路基板４上に半導体チップ５を固定する（図３（ｄ））。圧着する方法としては、特に限定されないが、圧着機、フリップチップボンダー等を用い行うことができる。
【００９８】
この工程（圧着工程）では、減圧雰囲気下で半導体チップ５と回路基板４とを樹脂組成物層１を介して圧着することにより、樹脂組成物層１内（特に、樹脂組成物層１と回路基板４との間）に気泡が混入することを防止することができ、後述する樹脂組成物層１の硬化物１’内にボイドが生じることを防止することができる。これにより、信頼性の高い半導体装置１０を製造することができる。
【００９９】
また、チャンバ１１０内を減圧する際、半導体チップ５にラミネートされた樹脂組成物層１と回路基板４との間に隙間が形成されているので、半導体チップ５と回路基板４とを樹脂組成物層１を介して圧着するとき、樹脂組成物層１内に気泡が混入することをより確実に防止することができる。
【０１００】
圧着する条件は、特に限定されないが、温度は、樹脂組成物層１の軟化温度以上で、かつ、樹脂組成物層１の硬化が完了しない程度が好ましい。樹脂組成物層１を軟化させることにより、樹脂組成物層１内に気泡が混入している場合、その気泡を除去することができる。なお、温度を高くすると、樹脂組成物層１の軟化が進み、樹脂組成物層１から気泡が除去され易くなるが、温度を高くし過ぎると、時間等の他の条件によっては、樹脂組成物層１の硬化が完了または進行し過ぎてしまう。このため、温度は４０〜２００℃が好ましく、６０〜１８０℃が特に好ましい。また、時間は０．１〜６０秒が好ましく、１〜６０秒が特に好ましい。さらに、半導体チップ５または回路基板４を押圧する圧力が０．１〜２．０ＭＰａが好ましく、０．３〜１．５ＭＰａが特に好ましい。これにより、半導体チップ５を回路基板４に確実に圧着することができる。
【０１０１】
次に、チャンバ１１０内を加圧する。チャンバ１１０内の圧力は、０．１５ＭＰａ以上であることが好ましく、０．２〜２．０ＭＰａであることがより好ましく、０．３〜１．０ＭＰａであることがさらに好ましい。
【０１０２】
この場合、チャンバ１１０内の雰囲気を、例えば、ヘリウム、窒素、アルゴン等の不活性ガスに置換してからチャンバ１１０内を加圧してもよい。
【０１０３】
また、チャンバ１１０内の雰囲気の湿度は、７０％ＲＨ以下であることが好ましく、６０％ＲＨ以下であることがより好ましく、５０％ＲＨ以下であることがさらに好ましい。
【０１０４】
そして、前記加圧雰囲気下（加圧状態）で、半田バンプ５１を溶融しつつ、端子４４と端子５２とを半田接合する半田接続部５１１を形成する（図３（ｅ））。これにより、端子４４と、その端子４４に対応する端子５２とが電気的に接続される。この工程（半田接合工程）では、樹脂組成物層１内に気泡が存在していてもその気泡が除去され、樹脂組成物層１の硬化物１’内にボイドが生じることを防止することができる。
【０１０５】
半田接合する条件は、使用する半田の種類にもよるが、例えばＳｎ３．５Ａｇの場合、温度は２２０〜２６０℃が好ましく、２３０〜２５０℃が特に好ましい。また、時間は５〜５００秒が好ましく、１０〜１００秒が特に好ましい。さらに、半導体チップ５または回路基板４を押圧する圧力は０．１〜２．０ＭＰａが好ましく、０．３〜１．５ＭＰａが特に好ましい。半田接合する条件は、使用する半田により、適宜選択することができる。なお、半田接合の際は、半導体チップ５や回路基板４を押圧しなくてもよい。
【０１０６】
この半田接合は、半田バンプ５１が溶融した後に、樹脂組成物層１が硬化するような条件で行うことが好ましい。すなわち、半田接合は、半田バンプ５１を溶融させるが、樹脂組成物層１の硬化があまり進行しないような条件で実施することが好ましい。これにより、半田接合する際の半田接続部５１１の形状を接続信頼性に優れるような安定した形状とすることができる。
【０１０７】
なお、半田接合と、後述する樹脂組成物層１の硬化とを同時に行ってもよいことは、言うまでもない。
【０１０８】
次に、前記半田接合が完了した半導体チップ５と回路基板４との積層体をチャンバ１１０から取り出し、樹脂組成物層１を加熱して硬化させる。硬化させる条件は、特に限定されないが、温度は１３０〜２２０℃が好ましく、１５０〜２００℃が特に好ましい。また、時間は３０〜５００分が好ましく、６０〜１８０分が特に好ましい。
【０１０９】
次に、マザーボードに半導体装置を実装するためのバンプ４５を形成する（図３（ｆ））。バンプ４５は導電性を有する金属材料であれば、特に制限されないが、導電性と応力緩和性に優れる半田が好ましい。また、バンプ４５の形成方法は、特に制限されないが、フラックスを利用して半田ボールを接続することにより形成することができる。
【０１１０】
このようにして、図３（ｆ）に示すような、回路基板４と半導体チップ５とが樹脂組成物層１の硬化物１’で接着された半導体装置１０を得ることができる。なお、硬化物１’により、半導体チップ５の端子５２が形成された領域および回路基板４の端子４４が形成された領域が覆われる。
【０１１１】
なお、半導体チップ５と回路基板４との位置合わせ（位置決め工程）は、減圧雰囲気下で行ってもよい。すなわち、半導体チップ５側と回路基板４側とを接触させる前に、減圧を行ってもよい。これにより、樹脂組成物層１内に気泡が混入することをより確実に防止することができる。なお、減圧雰囲気の圧力の好適値は、前述した半導体チップ５と回路基板４とを樹脂組成物層１を介して圧着する工程と同様である。
【０１１２】
また、樹脂組成物層１を加熱して硬化する工程（硬化工程）は、減圧雰囲気下で行ってもよい。これにより、樹脂組成物層１内に気泡が存在していてもその気泡を除去することができる。なお、減圧雰囲気の圧力の好適値は、前述した半導体チップ５と回路基板４とを樹脂組成物層１を介して圧着する工程と同様である。
【０１１３】
また、樹脂組成物層１を加熱して硬化する工程は、加圧雰囲気下で行ってもよい。これにより、樹脂組成物層１内に気泡が存在していてもその気泡を除去することができる。なお、加圧雰囲気の圧力の好適値は、前述した端子４４と端子５２とを半田接合する半田接続部５１１を形成する工程と同様である。
【０１１４】
《多層回路基板の製造方法および多層回路基板》
次に、前述した接合方法を用いた多層回路基板の製造方法および多層回路基板について説明する。なお、前述した半導体装置の製造方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【０１１５】
図４および図５は、本発明の接合方法の第１実施形態を用いた多層回路基板の製造方法の一例を示す断面図である。なお、以下では、図４および図５中の左側を「左」、右側を「右」、上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
【０１１６】
図４に示すように、基材６１、配線回路６２、絶縁部６３、複数の端子（第２の端子）６４を有する回路基板（第２の被着体）６を用意する（図４（ａ））。端子６４は、回路基板６の本体部４０からその本体部６０（回路基板６）の厚さ方向、すなわち上側に向って突出している。
【０１１７】
一方、基材７１、配線回路７２、絶縁部７３、ろう材で構成されたバンプとして複数の半田バンプ７５、複数の端子（第１の端子）７６、複数の端子７４を有する回路基板（第１の被着体）７を用意する（図４（ｂ））。端子７６は、回路基板７の本体部７０からその本体部７０（回路基板７）の厚さ方向、すなわち下側に向って突出している。また、端子７４は、回路基板７の本体部７０からその本体部７０（回路基板７）の厚さ方向、すなわち上側に向って突出している。なお、半田バンプ７５の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、錫−鉛系、錫−銀系、錫−亜鉛系、錫−ビスマス系、錫−アンチモン系、錫−銀−ビスマス系、錫−銅系、錫−銀−銅系、錫−銀−銅−ビスマス系、インジウム、銀−インジウム、錫−インジウム等の半田を用いることができる。
【０１１８】
そして、回路基板７の端子７６側の全面を覆うように、樹脂組成物層１を前述した半導体装置の製造方法と同様の条件でラミネート（貼着）する（図４（ｂ））。
【０１１９】
次に、回路基板６と回路基板７とを、回路基板６の端子６４が設置された面と、回路基板７の端子７６（半田バンプ７５）が設置された面とが対向するように配置し、回路基板６と回路基板７との位置合わせを行う（図４（ｂ））。すなわち、回路基板６の端子６４と、その端子６４に対応する回路基板７の半田バンプ７５とを、回路基板６や回路基板７の厚さ方向から見て一致させ、回路基板６上に回路基板７を載置する。
【０１２０】
次に、前述した半導体装置の製造方法と同様の条件にて、チャンバ１１０内を減圧し（図４（ｃ））、減圧雰囲気下（減圧状態）で、回路基板６と回路基板７とを樹脂組成物層１を介して圧着（仮圧着）し、回路基板６上に回路基板７を固定する（図５（ｄ））。
【０１２１】
次に、前述した半導体装置の製造方法と同様の条件にて、チャンバ１１０内を加圧し、加圧雰囲気下（加圧状態）で、半田バンプ７５を溶融して端子６４と端子７６とを半田接合する半田接続部７１１を形成する（図５（ｅ））。これにより、端子６４と、その端子６４に対応する端子７６とが電気的に接続される。
【０１２２】
次に、前述した半導体装置の製造方法と同様の条件で、各樹脂組成物層１を硬化させ、図５（ｆ）に示すような、回路基板６と回路基板７とが樹脂組成物層１の硬化物１’で接着された多層回路基板２０を得ることができる。なお、硬化物１’により、回路基板６の端子６４が形成された領域および回路基板７の端子７６が形成された領域が覆われる。
【０１２３】
なお、本実施形態では、回路基板を２層積層する実施形態について記載したが、積層する基板の数は３層以上でも構わない。
【０１２４】
また、上記と同様の方法により、半導体チップと半導体チップとを樹脂組成物層１の硬化物１’で接着されている電子部品を得ることができる。
【０１２５】
＜第２実施形態＞
本発明の接合方法の第２実施形態、その接合方法を用いた半導体装置の製造方法および半導体装置について説明する。この場合、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【０１２６】
第２実施形態では、チャンバ１１０内を減圧し、前記減圧雰囲気下（減圧状態）で、半田バンプ５１を溶融しつつ、端子４４と端子５２とを半田接合する半田接続部５１１を形成する。この工程（半田接合工程）では、樹脂組成物層１内に気泡が存在していてもその気泡が除去され、樹脂組成物層１の硬化物１’内にボイドが生じることを防止することができる。
【０１２７】
また、チャンバ１１０内の圧力は、１００ｋＰａ以下であることが好ましく、１Ｐａ〜８０ｋＰａであることがより好ましく、１００Ｐａ〜７０ｋＰａであることがさらに好ましい。
【０１２８】
なお、他の工程や他の条件は、前述した第１実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
【０１２９】
なお、本実施形態では、前記半田接合を一定の減圧雰囲気下のみで行っているが、これに限定されず、例えば、雰囲気の圧力を間欠的に変更してもよい。
【０１３０】
具体例としては、減圧雰囲気から大気圧雰囲気に変更する場合、減圧雰囲気から加圧雰囲気に変更する場合、加圧雰囲気から大気圧雰囲気に変更する場合、加圧雰囲気から減圧雰囲気に変更する場合等や、例えば、加圧と減圧とを交互に繰り返す等の前記の組み合わせが挙げられる。これにより、より確実に樹脂組成物層１から気泡を除去することができる。
【０１３１】
また、前記雰囲気の圧力を変更する場合は、その圧力を段階的に変更する場合と、連続的に変更する場合のいずれも可能である。
【０１３２】
この第２実施形態の接合方法は、多層回路基板、電子部品等にも適用することができる。
【０１３３】
＜第３実施形態＞
本発明の接合方法の第３実施形態、その接合方法を用いた半導体装置の製造方法および半導体装置について説明する。
【０１３４】
図６は、本発明の接合方法の第３実施形態を用いた半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。なお、以下では、図６中の左側を「先端」、右側を「基端（後端）」、上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
【０１３５】
以下、第３実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【０１３６】
図６に示すように、第３実施形態では、回路基板４の端子４７は、回路基板４の本体部４０から突出していない。
【０１３７】
また、第３実施形態では、半導体チップ５と回路基板４との位置合わせを行う前に、その半導体チップ５および回路基板４をチャンバ１１０内に入れ、チャンバ１１０内を減圧する。チャンバ１１０内の圧力は、前述した第１実施形態において半導体チップ５と回路基板４とを樹脂組成物層１を介して圧着する際の減圧雰囲気の圧力と同様である。
【０１３８】
そして、前記減圧雰囲気下で、半導体チップ５と回路基板４とを、半導体チップ５の端子５２（半田バンプ５１）が設置された面と回路基板４の端子４７が設置された面とが対向するように配置し、半導体チップ５と回路基板４との位置合わせを行う。すなわち、半導体チップ５上に設けられたアライメントマーク５３と、回路基板４上に設けられたアライメントマーク４６とを、回路基板４や半導体チップ５の厚さ方向から見て一致させ、回路基板４上に半導体チップ５を載置する。これにより、半導体チップ５の半田バンプ５１と、その半田バンプ５１に対応する回路基板４の端子４４が、回路基板４や半導体チップ５の厚さ方向から見て一致する。また、この回路基板４上に半導体チップ５が載置された状態、すなわち、半導体チップ５側と回路基板４側とが接触した状態では、半導体チップ５にラミネートされた樹脂組成物層１と回路基板４との間、すなわち、半導体チップ５側と回路基板４側との間には、隙間は形成されない。
【０１３９】
この工程（位置決め工程）では、減圧雰囲気下で回路基板４上に半導体チップ５が載置されることにより、樹脂組成物層１内（特に、樹脂組成物層１と回路基板４との間）に気泡が混入することをより確実に防止することができ、樹脂組成物層１の硬化物１’内にボイドが生じることを防止することができる。
【０１４０】
なお、他の工程や他の条件は、前述した第１実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
【０１４１】
この第３実施形態の接合方法は、多層回路基板、電子部品等にも適用することができる。また、第３実施形態の接合方法は、第２実施形態の接合方法にも適用することができる。
【０１４２】
以上、本発明の接合方法、半導体装置、多層回路基板および電子部品を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物や工程が付加されていてもよい。
【０１４３】
また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成や工程（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【０１４４】
なお、前記実施形態では、接着フィルムを用いて樹脂組成物層を設けたが、本発明では、これに限らず、例えば、液状の樹脂組成物を用い、第１の被着体または第２の被着体に、例えば、スピンコートやスクリーン印刷等で樹脂組成物層を設けてもよい。
【０１４５】
また、前記実施形態では、樹脂組成物層を第１の被着体に設けたが、本発明では、これに限らず、樹脂組成物層を、例えば、第２の被着体に設けてもよく、また、第１の被着体および第２の被着体のそれぞれに設けてもよい。すなわち、樹脂組成物層は、第１の被着体の第１の端子が形成された第１の領域と、第２の被着体の第２の端子が形成された第２の領域との少なくとも一方に設けられればよい。
【０１４６】
また、例えば、半導体装置、多層回路基板、電子部品の製造方法は、上記方法に限定されない。
【実施例】
【０１４７】
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。
【０１４８】
［１］樹脂組成物層の製造
＜樹脂組成物層の材料の調製＞
フェノールノボラック樹脂（住友ベークライト社製、ＰＲ５５６１７）７．５重量部と、液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業社製、ＥＰＩＣＬＯＮ−８４０Ｓ）２２．５重量部と、フラックス機能を有する化合物であるフェノールフタリン（東京化成工業社製）７．５重量部と、成膜性樹脂としてビスフェノールＡ型フェノキシ樹脂（東都化成社製、ＹＰ−５０）１２．２重量部と、硬化促進剤として２−フェニル−４−メチルイミダゾール（四国化成工業社製、２Ｐ４ＭＺ）０．０５重量部と、シランカップリング剤として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（信越化学工業社製、ＫＢＭ−４０３）０．２５重量部と、無機充填材である球状シリカフィラー（アドマテックス社製、ＳＥ６０５０、平均粒径２μｍ）５０重量部とを、メチルエチルケトンに溶解し、樹脂濃度５０％の樹脂ワニスを調製した。
【０１４９】
＜樹脂組成物層の製造＞
得られた樹脂ワニスを、基材ポリエステルフィルム（ベースフィルム、東レ株式会社製、商品名ルミラー）に厚さ５０μｍとなるように塗布して、１００℃、５分間乾燥して、平均厚さｔが２５μｍのフラックス機能を有する樹脂組成物層を得た。
【０１５０】
［２］半導体装置の製造
（実施例１）
図２に示す複数の配線回路と複数の端子とを有する回路基板（サイズ２０ｍｍ×２０ｍｍ、配線回路の平均厚さ１２μｍ、隣接する配線回路の間隔５０μｍ）を用意した。また、図２に示す複数の半田バンプおよび端子を有する半導体チップ（サイズ１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ）を用意した。
【０１５１】
次に、半田バンプおよび端子を覆うように、半導体チップに得られた樹脂組成物層を真空式ウェハラミネーターで、８０℃でラミネートして、樹脂組成物層付きの半導体チップを得た。なお、ラミネート時の圧力は０．３ＭＰａ、雰囲気圧は４００Ｐａであった。
【０１５２】
次に、半導体チップと回路基板との位置合わせを行ない、半導体チップの半田バンプと、その半田バンプに対応する回路基板の端子が、回路基板や半導体チップの厚さ方向から見て一致するように、回路基板上に樹脂組成物層付きの半導体チップを載置した。なお、半導体チップにラミネートされた樹脂組成物層と回路基板の本体部との間に隙間が形成された。
【０１５３】
次に、雰囲気圧２００Ｐａの減圧雰囲気下において、１００℃、３０秒間で、半導体チップと回路基板とを樹脂組成物層を介して圧着（仮圧着）した。なお、圧着時の圧力は０．６ＭＰａであった。
【０１５４】
次に、雰囲気圧０．８ＭＰａの加圧雰囲気下において、２３５℃、３０秒間加熱して、半田バンプを溶融させて半田接合を行った。なお、半田接合時の圧力は０．６ＭＰａであった。
【０１５５】
次に、１８０℃、６０分間加熱して、樹脂組成物層を硬化させて、半導体チップと、回路基板とが樹脂組成物層の硬化物で接着された半導体装置を得た。
【０１５６】
（実施例２）
半田接合における加圧雰囲気を大気圧雰囲気へ変更した以外は、実施例１と同様に半導体装置の製造を行った。
【０１５７】
（実施例３）
半田接合における加圧雰囲気を雰囲気圧５ｋＰａの減圧雰囲気へ変更した以外は、実施例１と同様に半導体装置の製造を行った。
【０１５８】
（比較例１）
端子が回路基板の本体部から突出していない回路基板を用意した。回路基板上に樹脂組成物層付きの半導体チップを載置した際は、半導体チップにラミネートされた樹脂組成物層と回路基板の本体部との間に隙間は形成されなかった。そして、減圧雰囲気下において半導体チップと回路基板とを樹脂組成物層を介して圧着する工程を行わず、半田接合における加圧雰囲気を大気圧雰囲気へ変更した以外は、実施例１と同様に半導体装置の製造を行った。
【０１５９】
（比較例２）
半導体チップと回路基板とを樹脂組成物層を介して圧着する工程における減圧雰囲気を大気圧雰囲気へ変更した以外は、実施例１と同様に半導体装置の製造を行った。
【０１６０】
（比較例３）
半導体チップと回路基板とを樹脂組成物層を介して圧着する工程における減圧雰囲気を大気圧雰囲気へ変更し、半田接合における加圧雰囲気を大気圧雰囲気へ変更した以外は、実施例１と同様に半導体装置の製造を行った。
【０１６１】
［３］評価
［３−１］樹脂組成物層の硬化物中の空洞及びボイドの有無
各実施例および各比較例の半導体装置について、超音波顕微鏡を用い、半導体チップと回路基板とを接着している樹脂組成物層の硬化物中の空洞及びボイドの有無を確認した。評価基準は、以下の通りである。
【０１６２】
◎  ：空洞及びボイドが全く観察されなかった。
○  ：２００μｍ以上の空洞及びボイドが全く観察されなかった。
△  ：４００μｍ以上の空洞及びボイドが全く観察されなかった。
×  ：４００μｍ以上の空洞及びボイドが観察された。
【０１６３】
［３−２］接続信頼性
各実施例および各比較例の半導体装置それぞれ２０個ずつについて、−５５℃の条件下に３０分、１２５℃の条件下に３０分ずつ交互に晒すことを１サイクルとする、温度サイクル試験を１００サイクル行い、試験後の半導体装置について、半導体チップと回路基板の接続抵抗値をデジタルマルチメーターで測定し、接続信頼性を評価した。評価基準は、以下の通りである。
○  ：２０個すべての半導体装置の接続抵抗値が１０Ω未満であった。
×  ：１個以上の半導体装置の接続抵抗値が１０Ω以上であった。
各評価結果は、下記表１に示す通りである。
【０１６４】
【表１】
2012074636.tif 000003
【０１６５】
上記表１から明らかなように、実施例１では、樹脂組成物層の硬化物中に、空洞及びボイドが全く観察されず、また、実施例２および３では、２００μｍ以上の空洞及びボイドが全く観察されなかった。
【０１６６】
これに対し、比較例１および３では、樹脂組成物層の硬化物中に、４００μｍ以上の空洞及びボイドが観察され、また、比較例２では、４００μｍ以上の空洞及びボイドは観察されなかったが、４００μｍ未満の空洞及びボイドが観察された。
【０１６７】
また、実施例１〜３では、接続信頼性について、良好な結果が得られた。これに対し、比較例１および３では、接続信頼性は悪かった。
【符号の説明】
【０１６８】
１ａ              接着フィルム
１                樹脂組成物層
１’              硬化物
２                カバーフィルム
３                ベースフィルム
４                回路基板
４０              本体部
４１              基材
４２              配線回路
４３              絶縁部
４４              端子
４５              バンプ
４６              アライメントマーク
４７              端子
５                半導体チップ
５０              本体部
５１              半田バンプ
５１１            半田接続部
５２              端子
５３              アライメントマーク
６                回路基板
６０              本体部
６１              基材
６２              配線回路
６３              絶縁部
６４              端子
７                基板
７０              本体部
７１              基材
７２              配線回路
７３              絶縁部
７４              端子
７５              半田バンプ
７１１            半田接続部
７６              端子
１０              半導体装置
２０              多層回路基板
１１０            チャンバ
【図１】
2012074636.tif 000004
【図２】
2012074636.tif 000005
【図３】
2012074636.tif 000006
【図４】
2012074636.tif 000007
【図５】
2012074636.tif 000008
【図６】
2012074636.tif 000009