(57)【要約】      （修正有）【課題】高精度な電極接合を行うことができ、電極の接合不良を低減することのできる半導体チップ実装体の製造方法を提供する。【解決手段】封止樹脂５を介して半導体チップと電子部品とを別々の温度に加熱しながら押圧して、前記半導体チップの突起状電極２と前記電子部品の電極部とを接触及び接合させる工程と、前記封止樹脂５を硬化させる工程とを有する半導体チップ実装体の製造方法であって、前記半導体チップの突起状電極２と前記電子部品の電極部とを接触及び接合させる工程において、前記半導体チップの突起状電極２の先端部の融点をＭ１、前記電子部品の電極部の融点をＭ２、前記半導体チップを加熱する温度をＴ１、前記電子部品を加熱する温度をＴ２としたとき、Ｔ１＜Ｍ１＜Ｔ２＜Ｍ２、又は、Ｔ２＜Ｍ２＜Ｔ１＜Ｍ１を満たす半導体チップ実装体の製造方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
封止樹脂を介して半導体チップと電子部品とを別々の温度に加熱しながら押圧して、前記半導体チップの突起状電極と前記電子部品の電極部とを接触及び接合させる工程と、
前記封止樹脂を硬化させる工程とを有する半導体チップ実装体の製造方法であって、
前記半導体チップの突起状電極と前記電子部品の電極部とを接触及び接合させる工程において、前記半導体チップの突起状電極の先端部の融点をＭ１、前記電子部品の電極部の融点をＭ２、前記半導体チップを加熱する温度をＴ１、前記電子部品を加熱する温度をＴ２としたとき、Ｔ１＜Ｍ１＜Ｔ２＜Ｍ２、又は、Ｔ２＜Ｍ２＜Ｔ１＜Ｍ１を満たす
ことを特徴とする半導体チップ実装体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高精度な電極接合を行うことができ、多数の突起状電極を有する、薄い半導体チップ又は脆い低誘電層を有する半導体チップであっても、電極の接合不良を低減することのできる半導体チップ実装体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ますます進展する半導体装置の小型化、高集積化に対応するために、ハンダ等からなる突起状電極（バンプ）を有する半導体チップを用いたフリップチップ実装が多用されている。更に、半導体チップ間の距離も突起状電極間の距離も狭くなっていることから、封止樹脂材料を電極接合後に注入するのではなく、基板又は半導体チップに封止樹脂層を予め設けておく方法が検討されている。
このような方法においては、一般的に、半導体チップを加熱しながら封止樹脂層を介して基板に押圧し、その後、半導体チップの突起状電極が溶融する温度よりやや高い温度にまで半導体チップを加熱して、突起状電極を基板の電極部に接合する。
【０００３】
例えば、特許文献１には、フリップチップ実装方法において、半導体チップ及び配線回路基板の少なくとも一方の対向面に封止充填剤用樹脂組成物を介在させ、半導体チップのバンプと配線回路基板の電極とを加熱圧着することが記載されている。特許文献１の実施例には、具体的な実装条件として、熱超音波併用フリップチップボンダーで、ヘッド温度２００℃、ステージ温度８０℃、圧力１８０Ｎ／チップの条件で加熱圧着したことが記載されている。
【０００４】
しかしながら、近年、半導体チップの高密度化が進行するとともに半導体チップ１つ当たりの突起状電極の数が増加したり突起状電極のサイズが小さくなったりしていることから、高精度な電極接合を行うことが難しくなっており、特に突起状電極の高さのばらつきを原因とする接合不良の問題が顕著となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１４７５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、高精度な電極接合を行うことができ、多数の突起状電極を有する、薄い半導体チップ又は脆い低誘電層を有する半導体チップであっても、電極の接合不良を低減することのできる半導体チップ実装体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、封止樹脂を介して半導体チップと電子部品とを別々の温度に加熱しながら押圧して、前記半導体チップの突起状電極と前記電子部品の電極部とを接触及び接合させる工程と、前記封止樹脂を硬化させる工程とを有する半導体チップ実装体の製造方法であって、前記半導体チップの突起状電極と前記電子部品の電極部とを接触及び接合させる工程において、前記半導体チップの突起状電極の先端部の融点をＭ１、前記電子部品の電極部の融点をＭ２、前記半導体チップを加熱する温度をＴ１、前記電子部品を加熱する温度をＴ２としたとき、Ｔ１＜Ｍ１＜Ｔ２＜Ｍ２、又は、Ｔ２＜Ｍ２＜Ｔ１＜Ｍ１を満たす半導体チップ実装体の製造方法である。
以下、本発明を詳述する。
【０００８】
本発明者は、突起状電極の高さにばらつきがある場合には、半導体チップを基板に押圧しても低い突起状電極は電極部に到達できず、その結果、電極の接合不良が生じることを見出した。突起状電極の高さにばらつきがある場合にも、例えば、半導体チップを押圧する荷重を大きくすれば全ての突起状電極を電極部に到達させることができると考えられる。しかしながら、薄い半導体チップに高荷重をかけると、半導体チップに割れ又は欠けが生じたり、半導体チップ上に形成されている脆い低誘電層が破壊されたりしてしまう。
このような問題に対し、本発明者は、半導体チップの突起状電極と電子部品の電極部とを接触及び接合させる工程において、突起状電極が電極部に接触した時点で、電極部の熱により突起状電極が溶融するか又は突起状電極の熱により電極部が溶融するように加熱温度を調整することにより、突起状電極の高さにばらつきがあっても高荷重をかける必要がなく、多数の突起状電極を有する、薄い半導体チップ又は脆い低誘電層を有する半導体チップであっても、電極の接合不良を低減できることを見出した。更に、本発明者は、このような方法によれば、個々の電極接合についても高精度に行うことができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
本発明の半導体チップ実装体の製造方法では、まず、封止樹脂を介して半導体チップと電子部品とを別々の温度に加熱しながら押圧して、上記半導体チップの突起状電極と上記電子部品の電極部とを接触及び接合させる工程を行う。
【００１０】
上記半導体チップは、突起状電極を有する。上記突起状電極として、例えば、低融点の電極材料のみからなる突起状電極、銅等の金属材料からなる柱状電極と、低融点の電極材料からなる先端部とを有する突起状電極等が挙げられる。上記低融点の電極材料として、例えば、ハンダ等が挙げられる。
上記電子部品は、電極部を有する。上記電極部を構成する電極材料として、例えば、銅、鉛フリーハンダ等の合金等が挙げられる。上記電子部品は特に限定されず幅広く選択され、例えば、半導体チップ、ウエハ、基板等が挙げられる。
【００１１】
上記半導体チップの突起状電極と上記電子部品の電極部とを接触及び接合させる工程では、上記半導体チップと上記電子部品とを別々の温度に加熱しながら押圧する。
上記半導体チップと上記電子部品とを別々の温度に加熱しながら押圧する方法として、例えば、従来公知のステージ及びボンディングヘッドを有するボンディング装置にて、所定の温度に設定したステージに上記電子部品を搭載し、所定の温度に設定したボンディングヘッドを用いて上記電子部品に対して上記半導体チップを押圧する方法、上記半導体チップと上記電子部品とをそれぞれ所定の温度に設定したパルスヒーターを用いて加熱しながら、上記電子部品に対して上記半導体チップを押圧する方法等が挙げられる。なかでも、短時間で昇温させることができることから、上記半導体チップと上記電子部品とをパルスヒーターを用いて加熱する方法が好ましい。
なお、上記半導体チップと上記電子部品とを押圧する際には、上記半導体チップに対して上記電子部品を押圧してもよく、上記電子部品に対して上記半導体チップを押圧してもよい。
【００１２】
ボンディング装置のステージ及びボンディングヘッドを所定の温度に設定する方法は特に限定されず、例えば、パルスヒーター、コンスタントヒーター等のヒーターを用いてステージ温度及びボンディングヘッド温度を調整する方法等が挙げられる。
【００１３】
上記半導体チップと上記電子部品とを押圧する際の突起状電極１個あたりの荷重は、好ましい下限が０．００２Ｎ、好ましい上限が０．０８０Ｎである。荷重が０．００２Ｎ未満であると、特に突起状電極の高さにばらつきがある場合に、良好な電極接合を行うことができないことがある。荷重が０．０８０Ｎを超えると、特に上記半導体チップ又は上記電子部品が薄い場合に、上記半導体チップ又は上記電子部品に割れ又は欠けが生じることがある。
上記押圧する際の突起状電極１個あたりの荷重のより好ましい上限は０．０１０Ｎである。荷重が０．０１０Ｎを超えると、上記半導体チップの脆い低誘電層が破壊されることがある。
【００１４】
上記半導体チップの突起状電極と上記電子部品の電極部とを接触及び接合させる工程では、上記半導体チップの突起状電極の先端部の融点をＭ１、上記電子部品の電極部の融点をＭ２、上記半導体チップを加熱する温度をＴ１、上記電子部品を加熱する温度をＴ２としたとき、Ｔ１＜Ｍ１＜Ｔ２＜Ｍ２、又は、Ｔ２＜Ｍ２＜Ｔ１＜Ｍ１となる。
なお、上記電子部品の電極部が複数の融点を有する場合には、上記電子部品の電極部の融点Ｍ２とは、上記電子部品の電極部の融点のうち最も低い融点を意味する。
図３に、本発明の半導体チップ実装体の製造方法における、半導体チップの突起状電極と電子部品の電極部とを接触及び接合させる工程の一例を模式的に示す。図３においては、ボンディングヘッド１に保持された半導体チップの突起状電極２と、ステージ４上の電子部品（基板）の電極部３とが接触及び接合している。図３では、突起状電極の先端部の融点Ｍ１、基板の電極部の融点Ｍ２、ボンディングヘッド温度Ｔ１、ステージ温度Ｔ２を、符号の後の括弧内に示す。
【００１５】
まず、式：Ｔ１＜Ｍ１＜Ｔ２＜Ｍ２について説明する。
上記半導体チップを加熱する温度（Ｔ１）が上記半導体チップの突起状電極の先端部の融点（Ｍ１）より低い（Ｔ１＜Ｍ１）ことにより、上記半導体チップの突起状電極は、上記電子部品の電極部と接触する前は溶融していない。一方、上記電子部品を加熱する温度（Ｔ２）が上記半導体チップの突起状電極の先端部の融点（Ｍ１）より高い（Ｍ１＜Ｔ２）ことにより、上記半導体チップの突起状電極は、上記電子部品の電極部と接触すると、接触した時点で電極部の熱により溶融する。従って、上記半導体チップの突起状電極は、高い突起状電極から順に上記電子部品の電極部に到達して溶融し、該電極部と接合することとなる。
従って、式：Ｔ１＜Ｍ１＜Ｔ２＜Ｍ２を満たすことにより、突起状電極の高さにばらつきがあっても高荷重をかける必要がなく、多数の突起状電極を有する、薄い半導体チップ又は脆い低誘電層を有する半導体チップであっても、電極の接合不良を低減することができる。また、個々の電極接合についても高精度に行うことができる。
なお、上記電子部品を加熱する温度（Ｔ２）が上記電子部品の電極部の融点（Ｍ２）より低い（Ｔ２＜Ｍ２）ことにより、上記電子部品の電極部は加熱されても溶融しない。
【００１６】
次に、式：Ｔ２＜Ｍ２＜Ｔ１＜Ｍ１について説明する。
上記電子部品を加熱する温度（Ｔ２）が上記電子部品の電極部の融点（Ｍ２）より低い（Ｔ２＜Ｍ２）ことにより、上記電子部品の電極部は、上記半導体チップの突起状電極と接触する前は溶融していない。一方、上記半導体チップを加熱する温度（Ｔ１）が上記電子部品の電極部の融点（Ｍ２）より高い（Ｍ２＜Ｔ１）ことにより、上記電子部品の電極部は、上記半導体チップの突起状電極と接触すると、接触した時点で突起状電極の熱により溶融する。従って、上記電子部品の電極部は、高い突起状電極と接触した電極部から順に溶融し、該突起状電極と接合することとなる。
従って、式：Ｔ２＜Ｍ２＜Ｔ１＜Ｍ１を満たすことにより、突起状電極の高さにばらつきがあっても高荷重をかける必要がなく、多数の突起状電極を有する、薄い半導体チップ又は脆い低誘電層を有する半導体チップであっても、電極の接合不良を低減することができる。また、個々の電極接合についても高精度に行うことができる。
なお、上記半導体チップを加熱する温度（Ｔ１）が上記半導体チップの突起状電極の先端部の融点（Ｍ１）より低い（Ｔ１＜Ｍ１）ことにより、上記半導体チップの突起状電極は加熱されても溶融しない。
【００１７】
上記半導体チップの突起状電極の先端部の融点（Ｍ１）は、例えば、上記先端部を構成する電極材料がハンダである場合は２２０℃程度である。また、上記電子部品の電極部の融点（Ｍ２）は、例えば、上記電極部を構成する電極材料が銅である場合は１０８３℃程度であり、上記電極部を構成する電極材料が鉛フリーハンダである場合は２３０℃程度である。
上記半導体チップを加熱する温度（Ｔ１）及び上記電子部品を加熱する温度（Ｔ２）は、使用する電極材料の融点に合わせて適宜調整すればよいが、上記半導体チップを加熱する温度（Ｔ１）は、例えば、２００〜２１０℃程度であり、上記電子部品を加熱する温度（Ｔ２）は、例えば、２３０〜２４０℃程度である。
【００１８】
上記封止樹脂は特に限定されず、硬化剤と硬化性化合物とを含有することが好ましく、硬化剤と硬化性化合物との組み合わせによって上記封止樹脂の硬化性を制御することができる。
上記硬化性化合物は特に限定されず、例えば、ユリア化合物、メラミン化合物、フェノール化合物、レゾルシノール化合物、エポキシ化合物、アクリル化合物、ポリエステル化合物、ポリアミド化合物、ポリベンズイミダゾール樹脂、ジアリルフタレート化合物、キシレン化合物、アルキル−ベンゼン化合物、エポキシアクリレート化合物、珪素樹脂、ウレタン化合物、エピスルフィド化合物、ビスマレイミド化合物等の熱硬化性化合物が挙げられる。なかでも、得られる半導体チップ実装体が信頼性及び接合強度に優れることから、エポキシ化合物又はエピスルフィド化合物が好ましい。
【００１９】
上記エポキシ化合物は特に限定されず、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ＡＤ型、ビスフェノールＳ型等のビスフェノール型エポキシ化合物、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型等のノボラック型エポキシ化合物、レゾルシノール型エポキシ化合物、トリスフェノールメタントリグリシジルエーテル等の芳香族エポキシ化合物、ナフタレン型エポキシ化合物、フルオレン型エポキシ化合物、ジシクロペンタジエン型エポキシ化合物、ポリエーテル変性エポキシ化合物、ベンゾフェノン型エポキシ化合物、アニリン型エポキシ化合物、ＮＢＲ変性エポキシ化合物、ＣＴＢＮ変性エポキシ化合物、及び、これらの水添化物等が挙げられる。なかでも、速硬化性が得られやすいことから、ベンゾフェノン型エポキシ化合物が好ましい。これらのエポキシ化合物は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００２０】
上記ビスフェノールＦ型エポキシ化合物のうち、市販品として、例えば、ＥＸＡ−８３０−ＬＶＰ、ＥＸＡ−８３０−ＣＲＰ（以上、ＤＩＣ社製）等が挙げられる。
上記レゾルシノール型エポキシ化合物のうち、市販品として、例えば、ＥＸ−２０１（ナガセケムテックス社製）等が挙げられる。
上記ポリエーテル変性エポキシ化合物のうち、市販品として、例えば、ＥＸ−９３１（ナガセケムテックス社製）、ＥＸＡ−４８５０−１５０（ＤＩＣ社製）、ＥＰ−４００５（アデカ社製）等が挙げられる。
【００２１】
上記エピスルフィド化合物は、エピスルフィド基を有していれば特に限定されず、例えば、エポキシ化合物のエポキシ基の酸素原子を硫黄原子に置換した化合物が挙げられる。
上記エピスルフィド化合物として、具体的には例えば、ビスフェノール型エピスルフィド化合物（ビスフェノール型エポキシ化合物のエポキシ基の酸素原子を硫黄原子に置換した化合物）、水添ビスフェノール型エピスルフィド化合物、ジシクロペンタジエン型エピスルフィド化合物、ビフェニル型エピスルフィド化合物、フェノールノボラック型エピスルフィド化合物、フルオレン型エピスルフィド化合物、ポリエーテル変性エピスルフィド化合物、ブタジエン変性エピスルフィド化合物、トリアジンエピスルフィド化合物、ナフタレン型エピスルフィド化合物等が挙げられる。なかでも、ナフタレン型エピスルフィド化合物が好ましい。これらのエピスルフィド化合物は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
なお、酸素原子から硫黄原子への置換は、エポキシ基の少なくとも一部におけるものであってもよく、すべてのエポキシ基の酸素原子が硫黄原子に置換されていてもよい。
【００２２】
上記エピスルフィド化合物のうち、市販品として、例えば、ＹＬ−７００７（水添ビスフェノールＡ型エピスルフィド化合物、ジャパンエポキシレジン社製）等が挙げられる。また、上記エピスルフィド化合物は、例えば、チオシアン酸カリウム、チオ尿素等の硫化剤を使用して、エポキシ化合物から容易に合成される。
【００２３】
上記封止樹脂が上記エピスルフィド化合物を含有する場合、上記エピスルフィド化合物の配合量は特に限定されないが、上記封止樹脂全体１００重量部に対する好ましい下限が３重量部、好ましい上限が１２重量部であり、より好ましい下限が６重量部、より好ましい上限が９重量部である。
【００２４】
上記封止樹脂は、上記硬化性化合物と反応可能な官能基を有する高分子化合物（以下、単に、反応可能な官能基を有する高分子化合物ともいう）を含有することが好ましい。上記反応可能な官能基を有する高分子化合物を含有することにより、得られる封止樹脂は、熱によるひずみが発生する際の接合信頼性が向上する。
【００２５】
上記反応可能な官能基を有する高分子化合物として、上記硬化性化合物としてエポキシ化合物を用いる場合には、例えば、アミノ基、ウレタン基、イミド基、水酸基、カルボキシル基、エポキシ基等を有する高分子化合物等が挙げられる。なかでも、エポキシ基を有する高分子化合物が好ましい。上記エポキシ基を有する高分子化合物を含有することで、得られる封止樹脂の硬化物は、優れた可撓性を発現する。即ち、上記封止樹脂の硬化物は、上記硬化性化合物としてのエポキシ化合物に由来する優れた機械的強度、耐熱性及び耐湿性と、上記エポキシ基を有する高分子化合物に由来する優れた可撓性とを兼備することができ、耐冷熱サイクル性、耐ハンダリフロー性及び寸法安定性等に優れ、高い接着信頼性及び高い導通信頼性を発現する。
【００２６】
上記エポキシ基を有する高分子化合物は特に限定されず、末端及び／又は側鎖（ペンダント位）にエポキシ基を有する高分子化合物であればよく、例えば、エポキシ基含有アクリルゴム、エポキシ基含有ブタジエンゴム、ビスフェノール型高分子量エポキシ化合物、エポキシ基含有フェノキシ樹脂、エポキシ基含有アクリル樹脂、エポキシ基含有ウレタン樹脂、エポキシ基含有ポリエステル樹脂等が挙げられる。なかでも、エポキシ基を多く含有することができ、得られる封止樹脂の硬化物の機械的強度及び耐熱性がより優れたものとなることから、エポキシ基含有アクリル樹脂が好ましい。これらのエポキシ基を有する高分子化合物は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００２７】
上記反応可能な官能基を有する高分子化合物として、上記エポキシ基を有する高分子化合物、特にエポキシ基含有アクリル樹脂を用いる場合、上記エポキシ基を有する高分子化合物の重量平均分子量の好ましい下限は１万である。上記エポキシ基を有する高分子化合物の重量平均分子量が１万未満であると、得られる封止樹脂の硬化物の可撓性が充分に向上しないことがある。
【００２８】
上記反応可能な官能基を有する高分子化合物として、上記エポキシ基を有する高分子化合物、特にエポキシ基含有アクリル樹脂を用いる場合、上記エポキシ基を有する高分子化合物のエポキシ当量の好ましい下限は２００、好ましい上限は１０００である。上記エポキシ基を有する高分子化合物のエポキシ当量が２００未満であると、得られる封止樹脂の硬化物の可撓性が充分に向上しないことがある。上記エポキシ基を有する高分子化合物のエポキシ当量が１０００を超えると、得られる封止樹脂の硬化物の機械的強度及び耐熱性が低下することがある。
【００２９】
上記封止樹脂が上記反応可能な官能基を有する高分子化合物を含有する場合、上記反応可能な官能基を有する高分子化合物の配合量は特に限定されないが、上記硬化性化合物１００重量部に対する好ましい下限が１重量部、好ましい上限が３０重量部である。上記反応可能な官能基を有する高分子化合物の配合量が１重量部未満であると、得られる封止樹脂は、熱によるひずみが発生する際の接合信頼性が低下することがある。上記反応可能な官能基を有する高分子化合物の配合量が３０重量部を超えると、得られる封止樹脂の硬化物は、機械的強度、耐熱性及び耐湿性が低下することがある。
【００３０】
上記硬化剤は特に限定されず、従来公知の硬化剤を上記硬化性化合物に合わせて適宜選択することができる。上記硬化性化合物としてエポキシ化合物を用いる場合、上記硬化剤として、例えば、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸等の加熱硬化型酸無水物系硬化剤、フェノール系硬化剤、アミン系硬化剤、ジシアンジアミド等の潜在性硬化剤、カチオン系触媒型硬化剤等が挙げられる。これらの硬化剤は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００３１】
上記封止樹脂が上記硬化剤を含有する場合、上記硬化剤の配合量は特に限定されないが、上記硬化性化合物の官能基と等量反応する硬化剤を用いる場合、上記硬化性化合物の官能基量に対して、６０〜１００当量であることが好ましい。また、触媒として機能する硬化剤を用いる場合、上記硬化剤の配合量は、上記硬化性化合物１００重量部に対して好ましい下限が１重量部、好ましい上限が２０重量部である。
【００３２】
上記封止樹脂は、硬化速度又は硬化温度を調整する目的で、上記硬化剤に加えて硬化促進剤を含有することが好ましい。
上記硬化促進剤は特に限定されず、例えば、イミダゾール系硬化促進剤、３級アミン系硬化促進剤等が挙げられる。なかでも、硬化速度の制御をしやすいことから、イミダゾール系硬化促進剤が好ましい。これらの硬化促進剤は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００３３】
上記イミダゾール系硬化促進剤は特に限定されず、例えば、イミダゾールの１位をシアノエチル基で保護した１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、イソシアヌル酸で塩基性を保護したイミダゾール系硬化促進剤（商品名「２ＭＡ−ＯＫ」、四国化成工業社製）等が挙げられる。これらのイミダゾール系硬化促進剤は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
上記硬化促進剤として、例えば、２ＭＺ、２ＭＺ−Ｐ、２ＰＺ、２ＰＺ−ＰＷ、２Ｐ４ＭＺ、Ｃ１１Ｚ−ＣＮＳ、２ＰＺ−ＣＮＳ、２ＰＺＣＮＳ−ＰＷ、２ＭＺ−Ａ、２ＭＺＡ−ＰＷ、Ｃ１１Ｚ−Ａ、２Ｅ４ＭＺ−Ａ、２ＭＡ−ＯＫ、２ＭＡＯＫ−ＰＷ、２ＰＺ−ＯＫ、２ＭＺ−ＯＫ、２ＰＨＺ、２ＰＨＺ−ＰＷ、２Ｐ４ＭＨＺ、２Ｐ４ＭＨＺ−ＰＷ、２Ｅ４ＭＺ・ＢＩＳ、ＶＴ、ＶＴ−ＯＫ、ＭＡＶＴ、ＭＡＶＴ−ＯＫ（以上、四国化成工業社製）等が挙げられる。
【００３４】
上記硬化促進剤の配合量は特に限定されず、上記硬化性化合物１００重量部に対して好ましい下限が１重量部、好ましい上限が１０重量部である。
【００３５】
上記硬化性化合物としてエポキシ化合物を用い、かつ、上記硬化剤と上記硬化促進剤とを併用する場合、用いる硬化剤の配合量は、用いるエポキシ化合物中のエポキシ基に対して理論的に必要な当量以下とすることが好ましい。上記硬化剤の配合量が理論的に必要な当量を超えると、得られる封止樹脂を硬化して得られる硬化物から、水分によって塩素イオンが溶出しやすくなることがある。即ち、硬化剤が過剰であると、例えば、得られる封止樹脂の硬化物から熱水で溶出成分を抽出した際に、抽出水のｐＨが４〜５程度となるため、エポキシ化合物から塩素イオンが多量溶出することがある。従って、得られる封止樹脂の硬化物１ｇを、１００℃の純水１０ｇで２時間浸した後の純水のｐＨが６〜８であることが好ましく、ｐＨが６．５〜７．５であることがより好ましい。
【００３６】
上記封止樹脂は、上記封止樹脂の粘度を低減させるために希釈剤を含有してもよい。
上記希釈剤は、エポキシ基を有することが好ましく、１分子中のエポキシ基数の好ましい下限が２、好ましい上限が４である。１分子中のエポキシ基数が２未満であると、封止樹脂の硬化後に充分な耐熱性が発現しないことがある。１分子中のエポキシ基数が４を超えると、硬化によるひずみが発生したり、未硬化のエポキシ基が残存したりすることがあり、これにより、接合強度の低下又は繰り返しの熱応力による接合不良が発生することがある。上記希釈剤の１分子中のエポキシ基数のより好ましい上限は３である。
また、上記希釈剤は、芳香環及び／又はジシクロペンタジエン構造を有することが好ましい。
【００３７】
上記希釈剤は、１２０℃での重量減少量及び１５０℃での重量減少量の好ましい上限が１％である。１２０℃での重量減少量及び１５０℃での重量減少量が１％を超えると、得られる封止樹脂の硬化中又は硬化後に未反応物が揮発してしまい、生産性又は得られる半導体チップ実装体の性能に悪影響を与えることがある。
また、上記希釈剤は、上記硬化性化合物よりも硬化開始温度が低く、硬化速度が大きいことが好ましい。
【００３８】
上記封止樹脂が上記希釈剤を含有する場合、上記封止樹脂全体における上記希釈剤の配合量の好ましい下限は１重量％、好ましい上限は２０重量％である。上記希釈剤の配合量が上記範囲外であると、得られる封止樹脂の粘度を充分に低減できないことがある。
【００３９】
上記封止樹脂は、更に、チキソトロピー付与剤を含有してもよい。
上記チキソトロピー付与剤を含有することで、上記封止樹脂の粘度挙動を、フリップチップ実装に最適となるように調整することができる。
【００４０】
上記チキソトロピー付与剤は特に限定されず、例えば、金属微粒子、炭酸カルシウム、ヒュームドシリカ、酸化アルミニウム、窒化硼素、窒化アルミニウム、硼酸アルミ等の無機微粒子等が挙げられる。なかでも、ヒュームドシリカが好ましい。
また、上記チキソトロピー付与剤は、必要に応じて、表面処理が施されていてもよい。上記表面処理が施されたチキソトロピー付与剤は特に限定されないが、表面に疎水基を有する粒子が好ましく、具体的には、例えば、表面を疎水化したヒュームドシリカ等が挙げられる。
【００４１】
上記チキソトロピー付与剤が粒子状である場合、該粒子状チキソトロピー付与剤の平均粒子径は特に限定されないが、好ましい上限は１μｍである。上記粒子状チキソトロピー付与剤の平均粒子径が１μｍを超えると、得られる封止樹脂が所望のチキソトロピー性を発現できないことがある。
【００４２】
上記封止樹脂全体における上記チキソトロピー付与剤の配合量は特に限定されないが、上記チキソトロピー付与剤に表面処理がなされていない場合には、好ましい下限が０．５重量％、好ましい上限が２０重量％である。上記チキソトロピー付与剤の配合量が０．５重量％未満であると、得られる封止樹脂に充分なチキソトロピー性を付与することができないことがある。上記チキソトロピー付与剤の配合量が２０重量％を超えると、半導体チップ実装体を製造する際に上記封止樹脂の排除性が低下することがある。上記チキソトロピー付与剤の配合量のより好ましい下限は３重量％、より好ましい上限は１０重量％である。
【００４３】
上記封止樹脂は、更に、無機充填材を含有することが好ましい。
上記無機充填材として、例えば、表面処理されたシリカフィラー等が挙げられる。上記表面処理されたシリカフィラーは特に限定されないが、フェニルシランカップリング剤で表面処理されたシリカフィラーが好ましい。
【００４４】
上記封止樹脂が上記無機充填材を含有する場合、上記封止樹脂における上記無機充填材の配合量は特に限定されないが、上記硬化性化合物１００重量部に対する好ましい下限が３０重量部、好ましい上限が４００重量部である。上記無機充填材の配合量が３０重量部未満であると、得られる封止樹脂が充分な信頼性を保持することができないことがある。上記無機充填材の配合量が４００重量部を超えると、得られる封止樹脂の粘度が高くなりすぎることがある。
【００４５】
上記封止樹脂は、必要に応じて、無機イオン交換体を含有してもよい。
上記無機イオン交換体のうち、市販品として、例えば、ＩＸＥシリーズ（東亞合成社製）等が挙げられる。上記封止樹脂が上記無機イオン交換体を含有する場合、上記無機イオン交換体の配合量は特に限定されないが、好ましい上限が１０重量％、好ましい下限が１重量％である。
【００４６】
上記封止樹脂は、必要に応じて、ブリード防止剤、イミダゾールシランカップリング剤等の接着性付与剤等のその他の添加剤を含有してもよい。
【００４７】
上記封止樹脂は、上記突起状電極と上記電極部とを接触及び接合させる際に上記半導体チップと上記電子部品との間に挟み込まれればよく、上記半導体チップ側に上記封止樹脂層が予め設けられていてもよく、上記電子部品側に上記封止樹脂層が予め設けられていてもよい。
【００４８】
上記封止樹脂層を半導体チップ又は電子部品に設ける方法は特に限定されず、例えば、ペースト状の封止樹脂組成物をスクリーン印刷等により半導体チップ又は電子部品に塗布する方法、シート状の封止樹脂組成物を半導体チップ又は電子部品に貼り合わせる方法等が挙げられる。また、シート状の封止樹脂組成物を半導体チップに貼り合わせる場合には、上記封止樹脂層と基材とを有するシート状材料を用い、このシート状材料をウエハに貼り合わせた状態でウエハのバックグラインドを行った後、基材の剥離及びウエハのダイシングを経て、ウエハを個別の半導体チップにダイシングしてもよい。
上記封止樹脂層を半導体チップに設ける際には、ウエハに上記封止樹脂層を設けた後でウエハを個別の半導体チップにダイシングしてもよく、ウエハを個別の半導体チップにダイシングした後で半導体チップに上記封止樹脂層を設けてもよい。
【００４９】
本発明の半導体チップ実装体の製造方法では、次いで、上記封止樹脂を硬化させる工程を行う。
上記封止樹脂を硬化させる工程は、上記半導体チップの突起状電極と上記電子部品の電極部とを接触及び接合させる工程の後、別途行ってもよく、上記半導体チップの突起状電極と上記電子部品の電極部とを接触及び接合させる工程と同時に行ってもよい。より良好な電極接合を行うためには、上記半導体チップの突起状電極と上記電子部品の電極部とを接触及び接合させる工程では上記封止樹脂を完全には硬化させず、その後、本硬化させることが好ましい。
【発明の効果】
【００５０】
本発明によれば、高精度な電極接合を行うことができ、多数の突起状電極を有する、薄い半導体チップ又は脆い低誘電層を有する半導体チップであっても、電極の接合不良を低減することのできる半導体チップ実装体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施例１で得られた半導体チップ実装体の研磨により露出した断面の顕微鏡写真を示す。
【図２】比較例１で得られた半導体チップ実装体の研磨により露出した断面の顕微鏡写真を示す。
【図３】本発明の半導体チップ実装体の製造方法における、半導体チップの突起状電極と電子部品の電極部とを接触及び接合させる工程の一例の模式図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
以下に実施例を掲げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されない。
【００５３】
（実施例１）
厚み７２５μｍ、幅７．３ｍｍ角であり、表面に高さ３５μｍ、幅３５μｍ角の正方形の銅ポストの上に高さ２０μｍのハンダからなる先端部（融点２１０℃、Ｍ１）をつけたバンプが５０μｍピッチでペリフェラル状に多数形成されており、デイジー回路が形成された半導体チップを準備した。この半導体チップの封止エリアに、下記の材料からなる表１に示す組成の封止樹脂溶液を塗布し、８０℃２０分で乾燥し、封止樹脂層が形成された半導体チップを得た。また、ハンダからなる電極部（融点２３０℃、Ｍ２）を有するデイジー回路が形成された基板を準備した。なお、基板としては、導通確認用の端子が設けられているものを用いた。
基板及び半導体チップをそれぞれ、パルスヒーター（ＡＤＶＡＮＣＥＤ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ社製、１２ｍｍ角及び３５ｍｍ角）に保持させ、基板を保持するパルスヒーターを２２０℃（Ｔ２）に、半導体チップを保持するパルスヒーターを２００℃（Ｔ１）に設定した。基板に対して半導体チップを１０Ｎ５秒で押圧し、バンプと電極部との接触及び接合を行うとともに封止樹脂を硬化させ、半導体チップ実装体を得た。このときのバンプ１個あたりの荷重は０．００９Ｎであった。
【００５４】
（エポキシ化合物）
ビフェニル型エポキシ樹脂（商品名「ＹＸ−４０００」、ジャパンエポキシレジン社製）
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（商品名「１００４ＡＦ」、ジャパンエポキシレジン社製）
【００５５】
（反応可能な官能基を有する高分子化合物）
グリシジル基含有アクリル樹脂（重量平均分子量２０万、商品名「Ｇ−２０５０Ｍ」、日油社製）、
グリシジル基含有アクリル樹脂（重量平均分子量２万、商品名「Ｇ−０２５０ＳＰ」、日油社製）
【００５６】
（硬化剤）
トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸（商品名「ＹＨ−３０６」、ＪＥＲ社製）
【００５７】
（硬化促進剤）
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  イソシアヌル酸付加塩（商品名「２ＭＡ−ＯＫ」、四国化成工業社製）
【００５８】
（無機充填材）
表面フェニル処理無機フィラー（シリカ）（商品名「ＳＥ−１０５０−ＳＰＴ」、アドマテックス社製）
表面疎水化ヒュームドシリカ（商品名「ＭＴ−１０」、トクヤマ社製）
【００５９】
（その他）
シランカップリング剤（商品名「ＫＢＭ−５７３」、信越化学社製）
溶剤  メチルエチルケトン（ＭＥＫ、和光純薬工業社製）
【００６０】
（実施例２）
厚み７２５μｍ、幅７．３ｍｍ角であり、表面に高さ３５μｍ、幅３５μｍ角の正方形の銅ポストの上に高さ２０μｍのハンダからなる先端部（融点２３０℃、Ｍ１）をつけたバンプが５０μｍピッチでペリフェラル状に多数形成されており、デイジー回路が形成された半導体チップを準備した。この半導体チップの封止エリアに、下記の材料からなる表１に示す組成の封止樹脂溶液を塗布し、８０℃２０分で乾燥し、封止樹脂層が形成された半導体チップを得た。また、ハンダからなる電極部（融点２１０℃、Ｍ２）を有するデイジー回路が形成された基板を準備した。なお、基板としては、導通確認用の端子が設けられているものを用いた。
基板及び半導体チップをそれぞれ、パルスヒーター（ＡＤＶＡＮＣＥＤ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ社製、１２ｍｍ角及び３５ｍｍ角）に保持させ、基板を保持するパルスヒーターを２００℃（Ｔ２）に、半導体チップを保持するパルスヒーターを２２０℃（Ｔ１）に設定した。基板に対して半導体チップを１０Ｎ５秒で押圧し、バンプと電極部との接触及び接合を行うとともに封止樹脂を硬化させ、半導体チップ実装体を得た。このときのバンプ１個あたりの荷重は０．００９Ｎであった。
【００６１】
（比較例１）
実施例１と同様にして、封止樹脂層が形成された半導体チップと、基板とを準備した。
基板に対して半導体チップを荷重１０Ｎで押圧し、パルスヒーターでヘッド温度を２８０℃（Ｔ１）に、コンスタントヒーターでステージ温度を１２０℃（Ｔ２）に調整したフリップチップボンダー（ＦＣ３０００、東レエンジニアリング社製）を用いてバンプと電極部との接触及び接合を行ったこと以外は実施例１と同様にして、半導体チップ実装体を得た。このときのバンプ１個あたりの荷重は０．００９Ｎであった。
【００６２】
（比較例２）
実施例１と同様にして、封止樹脂層が形成された半導体チップと、基板とを準備した。
基板に対して半導体チップを荷重４０Ｎで押圧し、パルスヒーターでヘッド温度を２８０℃（Ｔ１）に、コンスタントヒーターでステージ温度を１２０℃（Ｔ２）に調整したフリップチップボンダー（ＦＣ３０００、東レエンジニアリング社製）を用いてバンプと電極部との接触及び接合を行ったこと以外は実施例１と同様にして、半導体チップ実装体を得た。このときのバンプ１個あたりの荷重は０．０３６Ｎであった。
【００６３】
＜評価＞
実施例及び比較例で得られた半導体チップ実装体について、以下の評価を行った。
【００６４】
（１）導通試験
基板に設けられた導通確認用の端子に抵抗器（ＨＩＯＫＩ社製、３５４１）を接続し、抵抗値を測定して、下記の基準により評価した。結果を表１に示した。なお、比較例１で得られた半導体チップ実装体については、一部のバンプが基板の電極部に到達していないため、ディジーチェーンで導通確認ができなかった。
○：抵抗値が、配線部面積及び接続数から計算される期待値に対し、±２０％以内の値であった。
×：抵抗値が、配線部面積及び接続数から計算される期待値に対し、±２０％を超える値であった。
【００６５】
（２）接合状態の観察１
半導体チップ実装体を透明樹脂で封止して、観察用サンプルを作製した。この観察用サンプルを導通方向と並行な方向（バンプと並行な方向）に研磨して、接合電極部分の形状を直接観察し、下記の基準で評価した。結果を表１に示した。なお、比較例２で得られた半導体チップ実装体については、全てのバンプが基板の電極部に到達していたが、半導体チップが薄いと割れることがあり、また、脆い低誘電層が存在すると破壊されていることがあった。
○：全てのバンプが基板の電極部に到達して高精度に接合されており、半導体チップの割れも確認されなかった。
×：一部のバンプが基板の電極部に到達していないか、接合状態が不良であるか、又は、半導体チップの割れが確認された。
【００６６】
（３）接合状態の観察２
実施例１及び比較例１で得られた半導体チップ実装体をＳＵＳ板に押し当てながら、研磨を行い、基板の電極部と半導体チップのバンプとの境界付近を露出させた。研磨により露出した断面を、金属顕微鏡（ニコン社製、ＭＭ８００）を用いて観察した。
その結果、実施例１で得られた半導体チップ実装体については、全ての接合電極部分の断面において、金属の露出が確認された。これは、電極間に樹脂が介在しておらず、電極同士が良好に接合していたことを示す。一方、比較例１で得られた半導体チップ実装体については、１以上のバンプを樹脂が被覆していた。これは、電極間に樹脂が介在しており、電極同士が良好に接合できなかったことを示す。一部のバンプの高さが不足しており基板の電極部に到達できなかったため、電極同士が良好に接合することができなかったものと考えられる。
【００６７】
なお、図１に、実施例１で得られた半導体チップ実装体の研磨により露出した断面の顕微鏡写真を、図２に、比較例１で得られた半導体チップ実装体の研磨により露出した断面の顕微鏡写真を示した。
【００６８】
【表１】
2012216831.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明によれば、高精度な電極接合を行うことができ、多数の突起状電極を有する、薄い半導体チップ又は脆い低誘電層を有する半導体チップであっても、電極の接合不良を低減することのできる半導体チップ実装体の製造方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１  ボンディングヘッド
２  突起状電極
３  基板の電極部
４  ステージ
５  封止樹脂
【図３】
2012216831.tif 000004
【図１】
2012216831.tif 000005
【図２】
2012216831.tif 000006