(57)【要約】      （修正有）【課題】フィラーを含む接着剤を用いた場合であっても、フィラーや樹脂が半田バンプとパッド電極との間に挟まることなく、良好な接続が得られる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】バンプ４を有する第１の回路部材１と、パッド電極５を有する第２の回路部材６の間に絶縁性樹脂組成物３を介在させた状態で、加熱および加圧により前記第１の回路部材のバンプと前記第２の回路部材のパッド電極とを電気的に接続する半導体装置の製造方法であって、前記バンプが下式（１）を満たすことを特徴とする半導体装置の製造方法。ｔ１−ｔ２＞０．１ｒ（１）ｔ１：最頂部のバンプ高さｔ２：最頂部からバンプ半径ｒの１／２離れた位置のバンプ高さｒ：バンプ半径【選択図】図２
2012109481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バンプを有する第１の回路部材と、パッド電極を有する第２の回路部材の間に絶縁性樹脂組成物を介在させた状態で、加熱および加圧により前記第１の回路部材のバンプと前記第２の回路部材のパッド電極とを電気的に接続する半導体装置の製造方法であって、前記バンプが下式（１）を満たすことを特徴とする半導体装置の製造方法。
ｔ１−ｔ２＞０．１ｒ    （１）
ｔ１：最頂部のバンプ高さ
ｔ２：最頂部からバンプ半径ｒの１／２離れた位置のバンプ高さ
ｒ：バンプ半径
【請求項２】
前記絶縁性樹脂組成物が、フィラーを含有する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
バンプ半径ｒが２０μm以下である請求項１または２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
シート状の絶縁性樹脂組成物を第１の回路部材に貼り付けた後、加熱および加圧により第１の回路部材のバンプと第２の回路部材のパッド電極とを接続する請求項１〜３のいずれか記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
シート状の絶縁性樹脂組成物を第２の回路部材に貼り付けた後、加熱および加圧により第１の回路部材のバンプと第２の回路部材のパッド電極とを接続する請求項１〜３のいずれか記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記絶縁性樹脂組成物が、ポリイミドを含有する請求項１〜５のいずれか記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
第１の回路部材および／または第２の回路部材の基材がシリコンであって、貫通電極を有する請求項１〜６のいずれか記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
バンプを有する第１の回路部材と、パッド電極を有する第２の回路部材の間に絶縁性樹脂組成物を介在させた状態で、加熱および加圧により前記第１の回路部材のバンプと前記第２の回路部材のパッド電極とを電気的に接続して得られる半導体装置であって、前記バンプが下式（１）を満たすことを特徴とする半導体装置。
ｔ１−ｔ２＞０．１ｒ  （１）
ｒ：バンプ半径
ｔ１：最頂部のバンプ高さ
ｔ２：最頂部からバンプ半径ｒの１／２離れた位置のバンプ高さ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パソコンや携帯端末に使用される電子部品等に関する。より詳しくは、本発明は、ＩＣ、ＬＳＩ等半導体チップをフレキシブル基板、ガラスエポキシ基板、ガラス基板、セラミックス基板、シリコンインターポーザー、シリコン基板などの回路基板に接着あるいは直接電気的接合したもの、半導体チップ同士を接合したもの、３次元実装などの半導体チップ積層体などの半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の小型化と高密度化に伴い、半導体チップを回路基板に実装する方法としてフリップチップ実装が急速に広まってきている。フリップチップ実装においては、接合部分の接続信頼性を確保するための方法として、半導体チップ上に形成されたバンプと回路基板のパッド電極の間にエポキシ樹脂系などの接着剤を介在させてボンディングを行うことが検討されている。なかでも、樹脂と無機粒子を含有する接着剤は、樹脂の接着性と無機粒子の低吸水性と低熱線膨張性の点で優れている（例えば、特許文献１〜８参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１９８２３号公報
【特許文献２】特開２００８−９４８７０号公報
【特許文献３】特許第３９９５０２２号公報
【特許文献４】特開２００９−１１７８１３号公報
【特許文献５】特開２０１０−６２５８９号公報
【特許文献６】特開２００９−２６２２２７号公報
【特許文献７】特開２００８−２９４３８２号公報
【特許文献８】特開２００８−１６９２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、無機粒子を含有するこれらの接着剤を、バンプとパッド電極の間に介在させてボンディングを行う場合、バンプとパッド電極の間に無機粒子が挟まって接続抵抗が上昇したり、導通歩留が低下する等の課題があった。上記課題を解決するため、無機粒子の粒径制御などが検討されているが（例えば、特許文献５〜７参照）、バンプの小型化に伴い本手法だけでは不十分となってきている。また、スタッドバンプを用いて接着剤中の無機粒子を排斥する方法も知られているが（特許文献７参照）、バンプとして半田バンプを用いた場合にはこの手法のみでは上記課題を解決することは困難であった。
【０００５】
本発明では、無機粒子などのフィラーを含む接着剤を用いた場合であっても、フィラーや樹脂が半田バンプとパッド電極との間に挟まることなく、良好な接続が得られる半導体装置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】
【０００６】
本発明は、バンプを有する第１の回路部材と、パッド電極を有する第２の回路部材の間に絶縁性樹脂組成物を介在させた状態で、加熱および加圧により前記第１の回路部材のバンプと第２の回路部材の電極とを電気的に接続して得られる半導体装置であって、前記半田バンプが下式（１）を満たすことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【０００７】
ｔ１−ｔ２＞０．１ｒ  （１）
ｒ：バンプ半径
ｔ１：最頂部のバンプ高さ
ｔ２：最頂部からバンプ半径ｒの１／２離れた位置のバンプ高さ
【発明の効果】
【０００８】
本発明の製造方法によれば、フィラーを含む接着剤を介して半田バンプとパッド電極とを容易に接続でき、高歩留で半導体装置を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ｔ１−ｔ２＞０．１ｒの場合のボンディング前断面図および平面図
【図２】図１の半田部分の拡大図
【図３】ｔ１−ｔ２＞０．１ｒの場合のボンディング前断面図
【図４】図３の接合部分の拡大図
【図５】ｔ１−ｔ２≦０．１ｒの場合のボンディング前断面図および平面図
【図６】図５の半田部分の拡大図
【図７】ｔ１−ｔ２≦０．１ｒの場合のボンディング後断面図
【図８】図７の接合部分の拡大図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の半導体装置の製造方法は、バンプを有する第１の回路部材と、パッド電極を有する第２の回路部材の間に絶縁性樹脂組成物を介在させた状態で、加熱および加圧により前記第１の回路部材のバンプと前記第２の回路部材の電極とを電気的に接続して得られる半導体装置であって、前記バンプが下式（１）を満たすことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００１１】
ｔ１−ｔ２＞０．１ｒ  （１）
ｒ：バンプ半径
ｔ１：最頂部のバンプ高さ
ｔ２：最頂部からバンプ半径ｒの１／２離れた位置のバンプ高さ
本発明でいう半導体装置とは、半導体素子を基板に接続したものや、半導体素子同士または基板同士を接続したものだけでなく、半導体素子の特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、半導体回路基板及びこれらを含む電子部品は全て半導体装置に含まれる。また、回路部材としては、半導体チップ、抵抗体チップ、コンデンサチップ等のチップ部品、ＴＳＶ（スルーシリコンビア）電極を有する半導体チップやシリコンインターポーザー、ガラスエポキシ回路基板、フィルム回路基板等の基板等が用いられる。また、貫通電極を有するシリコンチップの両面にパッドやバンプ等の接続端子を形成した回路部材を用い、本発明に記載された接続を繰り返し行うことにより、回路部材が３次元積層された半導体装置を得ることもできる。
【００１２】
本発明の半導体装置の製造方法において用いられる第１の回路部材としては、半導体チップ、抵抗体チップ、コンデンサチップ等のチップ部品、ＴＳＶ（スルーシリコンビア）構造を有する半導体チップやシリコンインターポーザー、ガラスエポキシ回路基板、フィルム回路基板等の基板等が用いられる。第１の回路部材には、接続信頼性等の観点から半田バンプが形成される。ここでいう半田バンプの材質としては、人体や環境への影響の観点から、SnAgCu系、SnCu系、SnAg系、SnAgCuBi系、SnZnBi系、SnAgInBi系などの鉛フリー半田を用いることが好ましい。
【００１３】
本発明の半導体装置の製造方法において用いられる第２の回路部材としては、第１の回路部材と同様に、半導体チップ、抵抗体チップ、コンデンサチップ等のチップ部品、ＴＳＶ構造を有する半導体チップやシリコンインターポーザー、ガラスエポキシ回路基板、フィルム回路基板等の基板等が用いられる。第２の回路部材には、半田バンプと接合するためのパッド電極が形成される。パッド電極の形状は円形、四角形、八角形などの多角形のいずれでもよい。パッド電極の大きさは、第１の回路部材のバンプ電極を上面から見た面積以上とするのが一般的である。
【００１４】
本発明の半導体装置の製造方法では、下式（１）を満たす形状の半田バンプを用いることで、フィラーが半田バンプとパッド電極間へ挟まることを抑制することができる。
【００１５】
ｔ１−ｔ２＞０．１ｒ  （１）
ｒはバンプを上面から見たときのバンプ半径である。ただしバンプを上面から見たときの形状が正確な円形でないときは、バンプを上面から見たときに最長となるバンプ外周上の２点間距離の１／２をバンプ半径とする。ｔ１は最頂部におけるバンプ高さ、ｔ２は最頂部からバンプ半径ｒの１／２離れた距離にある円周上の最も高さの低い位置におけるバンプ高さである。ｒ、ｔ１、ｔ２は、光学顕微鏡やレーザー顕微鏡、電子顕微鏡、触針式段差計を用いてバンプ形状を測定することで求めることができる。ｔ１−ｔ２が大きいほど、バンプの先端が尖った形状となる。これにより、フリップチップボンディングを行う際にフィラーを排斥しやすくなり、バンプとパッドの間にフィラーを挟みにくくなる。
【００１６】
このことを図面を用いて説明する。図１〜図４は本発明に対応する、ｔ１−ｔ２＞０．１ｒの場合のバンプとパッドの接合の様子を、図５〜図８はｔ１−ｔ２≦０．１ｒの場合のバンプとパッドの接合の様子をそれぞれ示す。
【００１７】
図１において、第１の回路部材は回路が形成された基材１上にＣｕピラー２と半田バンプ４が設けられ、これらが絶縁性樹脂組成物３で覆われている。絶縁性組成物中には、図１には図示しないがフィラー７が含まれている。図１（ｂ）は第１の回路部材を絶縁性樹脂組成物３側から見た平面図であり、半田バンプ４が存在する部分を破線で示している。ｒは半田バンプ４の半径である。また、図１において第２の回路部材は回路が形成された基材６上にパッド電極５が設けられている。
【００１８】
図２は第１の回路部材の半田バンプ４部分（図１（ａ）において破線で囲った部分）を拡大した図であり、ｔ１−ｔ２＞０．１ｒを満たす。また図２から明らかなように、接合前には絶縁性樹脂組成物３中の半田バンプ４の下部にもフィラー７が存在する。
【００１９】
図３はバンプとパッドの接合後の断面図であり、図４は図３において破線で囲った部分を拡大した図である。半田バンプ４の形状がｔ１−ｔ２＞０．１ｒを満たすため、図４に示されるように、接合前に半田バンプ４の下部に存在したフィラー７は接合の際にスムーズに排斥され、半田バンプ４とパッド電極５がフィラー７を挟み込むことなく接合できる。
【００２０】
これに対し、ｔ１−ｔ２≦０．１ｒである図５〜８の場合は、半田バンプ４の形状が扁平状であることから、接合前に半田バンプ４の下部に存在したフィラー７が接合の際に横に逃げ切ることができず、図８に示すように、半田バンプ４とパッド電極５がフィラー７を挟み込むことが多くなる。
【００２１】
フィラーを排斥するために必要なｔ１−ｔ２の値は、半田バンプの大きさ、ここでいうｒに依存する。これは、バンプが大きくなるほど、フィラーを排斥するために必要なフィラーの移動距離が異なるためである。例えば、上面から見た形状が円形であり、バンプ半径ｒが２０μｍのバンプの場合、バンプの中心に位置するフィラーを完全に排斥するためにはフィラーを２０μｍ移動させる必要があるが、同じ条件でｒが１０μｍである場合、フィラーの移動距離は１０μｍでよい。半田バンプが球状である場合のｔ１−ｔ２は０．１３４ｒであり、ｔ１−ｔ２がこれに近い値であるか、この値以上であれば、半田バンプとパッドとが点接触したのちにフィラーを排斥しながらバンプが溶融して接合するので好ましい。したがって、ｔ１−ｔ２は０．１ｒより大きいことが好ましい。より好ましくは、ｔ１−ｔ２は０．１５ｒ以上（ｔ１−ｔ２≧０．１５ｒ  式（２））である。
【００２２】
上記式（１）を満たす半田バンプの形成方法に特に制限はないが、例えば、フォトレジストをパターニングしてバンプを形成したい部分のレジストを開口し、該レジストパターンをマスクとして半田めっきを行うか、または半田ペーストを印刷し、リフロー後、レジストを剥離する方法などが挙げられる。本方法によれば、開口部の寸法と半田めっきの厚みや半田ペーストの印刷量を制御することで、上記式（１）や式（２）を満たす形状の半田バンプを形成することができる。より具体的には、半田めっき厚または半田ペースト印刷時の塗布厚を開口部直径よりも大きくする等の方法が挙げられる。大きくすればするほど、ｔ１−ｔ２の値も大きくなる。この場合の半田めっき厚または半田ペースト印刷時の塗布厚は、開口部直径に対して３倍程度までとするのが一般的であり、半田バンプ倒れなどの点から２倍程度までとするのが好ましい。また、スクリーン印刷等の各種印刷法やC4NP（Controlled Collapse Chip Connection New Process）法などを用いてもよく、これらの場合も半田バンプの直径に対して半田バンプの高さを十分に高くすることで式（１）や式（２）を満たす形状の半田バンプを得ることができる。
【００２３】
半導体装置１個あたりのバンプ数は、半導体装置の性能の観点から多いほうが好ましい。このためバンプ半径ｒは小さいほうが好ましく、２０μｍ以下とするのが好ましい。フィラー径と噛みこみフィラー個数が同じ場合、接続部断面積のロスはバンプ半径の２乗に反比例するので、小さいバンプになるほどフィラー１個に起因する接続抵抗のばらつきが大きくなると考えられるが、式（１）や式（２）を満たす場合にはそのようなばらつきを低減できるため、本発明の構成ではバンプ半径を小さくしやすく、より高密度な実装が可能となる。
【００２４】
本発明で用いられる絶縁性樹脂組成物は、絶縁性樹脂のみからなるものであってもよいし、絶縁性樹脂に他の成分が含まれているものであってもよい。また、複数の種類の絶縁性樹脂を混合してもよい。絶縁性樹脂としては、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂などを用いることができるが、これらに限られない。エポキシ樹脂が用いられる場合は、硬化剤、硬化促進剤などをさらに含有していてもよい。硬化剤、硬化促進剤としては公知のものを用いることができる。
【００２５】
絶縁性樹脂組成物は、絶縁信頼性や温度サイクルに対する信頼性の観点からフィラーを含むものが好ましい。ここでいうフィラーとしては、シリカ、窒化ケイ素、アルミナ、窒化アルミ、酸化チタン、窒化チタン、チタン酸バリウムなどの無機粒子や、ゴムや樹脂などの有機粒子を用いることができる。
【００２６】
また、熱安定性の点で、前記絶縁性樹脂組成物はポリイミドを含有することが好ましい。絶縁性樹脂組成物はシート状であっても、ペースト状であってもよいが、ハンドリングや樹脂量の制御の観点からシート状であることが好ましい。
【００２７】
また、必要に応じ架橋剤、界面活性剤、分散剤などが絶縁性樹脂組成物に含まれていてもよい。
【００２８】
本発明で用いられる絶縁性樹脂組成物に特に制限はないが、エポキシ樹脂を含有する樹脂組成物、ポリイミド樹脂を含有する樹脂組成物、エポキシ樹脂とポリイミド樹脂を含有する樹脂組成物、およびこれらにフィラー、硬化剤、硬化促進剤、架橋剤、界面活性剤、分散剤などを含む組成物などが挙げられ、例えば特開２００４−３１９８２３号公報、特開２００８−９４８７０号公報、特許３９９５０２２号公報、特開２００９−２６２２２７号公報などに開示されている樹脂組成物などを用いることができる。
【００２９】
本発明の半導体装置の製造方法において用いられる第２の回路部材は、パッド電極を有する。パッド電極は、平坦な形状でもよいし、いわゆるピラー形状（柱状）の突起であってもよい。また、パッド電極は単層でも積層体でもよい。パッド電極の材質に特に制限は無く、アルミ、銅、ニッケル、金、半田など、半導体装置において一般的に用いうる金属を使用することができる。
【００３０】
本発明の半導体装置の製造方法では、バンプを有する第１の回路部材と、パッド電極を有する第２の回路部材の間に絶縁性樹脂組成物を介在させた状態で、加熱および加圧により前記第１の回路部材のバンプと前記第２の回路部材の電極とを電気的に接続を行う。この際、ペースト状の絶縁性樹脂組成物を用いる場合には、いずれか一方または両方の回路部材に絶縁性樹脂組成物を適量塗り、両回路部材を加熱および加圧して接合する。また、シート状の絶縁性樹脂組成物を用いる場合は、いずれか一方または両方の回路部材に、絶縁性樹脂組成物を大気圧あるいは真空下でロールラミネート等の公知の方法で貼り付けた後、両回路部材を加熱および加圧して接合すればよい。
【００３１】
本発明の半導体装置の製造方法について、例を挙げて説明する。ただし以下の説明における手法、素材、プロセス条件等については一例であり、これらに限られるものではない。
【００３２】
ペースト状の絶縁性樹脂組成物を用いる場合、まずワニスを基板上に塗布する。塗布方法としてはスピンナを用いた回転塗布、スプレー塗布、ロールコーティング、スクリーン印刷などの方法が挙げられる。また、塗布膜厚は、塗布手法、樹脂組成物の固形分濃度および粘度などによって異なるが、通常、乾燥後の膜厚が０．５μm以上１００μm以下になるように塗布することが好ましい。次に、ワニスを塗布した基板を乾燥して、絶縁性樹脂組成物の被膜を得る。乾燥はオーブン、ホットプレート、赤外線などを使用することができる。乾燥温度および乾燥時間は、有機溶媒を揮発させることが可能な範囲であればよく、絶縁性樹脂組成物の被膜が未硬化または半硬化状態となるような範囲を適宜設定することが好ましい。具体的には、５０〜１５０℃の範囲で１分から数時間行うのが好ましい。
【００３３】
シート状の絶縁性樹脂組成物を用いる場合、保護フィルムを有する場合にはこれを剥離し、絶縁性樹脂組成物を第１の回路部材の半田バンプを有する面に、熱圧着により貼り合わせる。熱圧着は、熱プレス処理、熱ラミネート処理、熱真空ラミネート処理等によって行うことができる。貼り合わせ温度は、貼り合わせ面の凹凸への追従性の点から４０℃以上が好ましい。また、貼り付け時の絶縁性樹脂組成物の硬化を防ぐために、貼り付け温度は１５０℃以下とするのが好ましい。
【００３４】
第１の回路部材を構成する基板の例としては、シリコンウェハ、セラミックス類、ガリウムヒ素、有機系回路基板、無機系回路基板、およびこれらの基板に回路の構成材料が配置されたものが挙げられるが、これらに限定されない。有機系回路基板の例としては、ガラス布・エポキシ銅張積層板などのガラス基材銅張積層板、ガラス不織布・エポキシ銅張積層板などのコンポジット銅張積層板、ポリエーテルイミド樹脂基板、ポリエーテルケトン樹脂基板、ポリサルフォン系樹脂基板などの耐熱・熱可塑性基板、ポリエステル銅張フィルム基板、ポリイミド銅張フィルム基板などのフレキシブル基板が挙げられる。また、無機系回路基板としては、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板、炭化ケイ素基板などのセラミック基板、アルミニウムベース基板、鉄ベース基板などの金属系基板が例として挙げられる。回路の構成材料の例は、銀、金、銅、アルミなどの金属を含有する導体、無機系酸化物などを含有する抵抗体、ガラス系材料および／または樹脂などを含有する低誘電体、樹脂や高誘電率無機粒子などを含有する高誘電体、ガラス系材料などを含有する絶縁体などが挙げられる。
【００３５】
第１の回路部材のバンプは公知の方法により形成することができる。このとき、上述のように半田めっき厚や半田ペースト印刷時の塗布厚を調整することにより、式（１）を満たすバンプを形成できる。バンプは第１の回路部材の回路（電極）上に直接形成してもよいし、第１の回路部材の回路（電極）上に金属ピラーを設け、その上に形成してもよい。金属ピラーを構成する金属は特に限定されないが、銅、ニッケル、アルミ、金、銀などが好ましい。金属ピラーの形成方法は特に制限はないが、アディティブ法、セミアディティブ法、サブトラクティブ法や、無電解めっき等の公知の方法が挙げられる。
【００３６】
絶縁性樹脂組成物は感光性を有していてもよい。感光性を有する場合は、被膜の形成後またはシートの貼り付け後に露光、現像によりパターン加工を行い、バンプ形成部等の必要な部分を開口させることができる。
【００３７】
こうして得られた絶縁性樹脂組成物を有する第１の回路部材を、第２の回路部材の電極形成面に加熱および加圧により圧着し、電気的に接合する。この圧着工程では、フリップチップボンダーなどのボンディング装置を用いることが一般的である。圧着工程は、半田融点以下の温度で仮固定を行う仮圧着工程と、半田融点以上の温度での本圧着工程とに分けて実施してもよいし、本圧着工程のみを行ってもよい。また、仮圧着工程と本圧着工程を分けて実施する場合、仮圧着工程と本圧着工程を連続して実施してもよいし、仮圧着工程を実施した後に室温に戻し、別途本圧着工程を行ってもよい。
仮圧着工程での温度は８０〜１５０℃の温度範囲が好ましい。また仮圧着時の圧力は０．０１〜１０ＭＰａの範囲が好ましい。時間は０．１秒〜数分が好ましい。仮圧着は、常圧下で行ってもよいし、気泡の噛み込みなどを防ぐため真空中で実施してもよい。
【００３８】
本圧着工程では、１２０℃から４００℃の温度を加えて絶縁性樹脂組成物を硬化膜にするとともに、半田バンプを溶融させて接合を行う。この加熱処理は温度を選び、段階的に昇温するか、ある温度範囲を選び連続的に昇温しながら１秒から数分実施する。一例としては、１００℃から２５０℃まで５秒間で昇温し、２５０℃で２０秒間熱処理する。あるいは室温より３００℃まで３０秒かけて直線的に昇温するなどの方法が挙げられる。この際、加熱温度は１５０℃以上、３５０℃以下の温度が好ましく、１８０℃以上、２８０℃以下であることがさらに好ましい。また本圧着時の圧力は０．０１〜１０ＭＰａの範囲が好ましい。該加熱処理は、常圧下で行ってもよいし、真空中で実施してもよい。また、空気による酸化劣化を防ぐため、窒素雰囲気下で実施してもよい。
【００３９】
本発明の半導体装置の製造方法では、上記の工程ののち、追加キュアを行ってもよい。追加キュアの条件は、用いる絶縁性樹脂組成物に応じて任意に設定できるが、１５０℃以上３００℃以下の温度で、１０分から５時間程度とするのが一般的である。
【００４０】
なお、以上の説明では絶縁性樹脂組成物を第１の回路部材の半田バンプを有する面に熱圧着してから第２の回路部材と接続する例について述べたが、絶縁性樹脂組成物を第２の回路部材のパッド電極を有する面に熱圧着してから第１の回路部材と接続する場合も、同様に実施することができる。
以下、ＴＳＶ構造を有する半導体チップに本発明の製造方法を適用する場合について具体的に述べる。バックグラインドにより薄く削ったシリコンウェハの所望の箇所に、ドライエッチングにより貫通孔を形成する。次に、貫通孔の側面に、ＣＶＤ法などにより、ＳｉＯ２などの絶縁膜を形成する。その後、貫通孔をＣｕめっきで埋め込み、ＴＳＶ構造を形成する。ＴＳＶ構造を形成した半導体チップに、柱状のＣｕパッド（Ｃｕピラー）を形成し、これを第２の回路部材として使用する。Ｃｕピラーの高さは１μｍ〜５０μｍとするのが一般的である。第１の回路部材は、以下の方法により第２の回路部材のＣｕピラー上に半田バンプを形成して作成することができるが、これには限定されない。半田メッキ用ドライフィルムレジストを第２の回路部材にラミネートし、パターン加工を行ってＣｕピラー上に開口部を形成する。次に、スクリーン印刷法などによりレジスト開口部に半田ペーストを充填し、リフローを行う。最後にレジストを剥離してＴＳＶ構造を有する第１の回路部材を得る。なお、ピラーがＣｕピラーである場合について説明したが、上述した他の金属であっても同様に適用できる。
【００４１】
得られた第１の回路部材の半田バンプを有する面に、シート状の絶縁性樹脂組成物をラミネートする。次いでダイシングを行い、絶縁性樹脂組成物付きの個片化された第１の回路部材を得る。
個片化された第１の回路部材と第２の回路部材との接合は、フリップチップボンディングにより行う。まず第２の回路部材をフリップチップボンディング装置のボンディングステージに固定する。ボンディングステージは、加熱しておくのが一般的である。次に、絶縁性樹脂組成物の個片化された第１の回路部材と第２の回路部材との位置あわせを行った後、加熱および加圧を行って両者を接合し、半導体装置を得る。この際、仮圧着と本圧着とに分けて加熱および加圧を実施することもできる。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明の半導体装置の製造方法についてより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４３】
第１の回路部材の作成
デイジーチェーンのバンプ導通テストパターン（バンプ数１０００個、１列あたり５０個ｘ２０列）を有し、４０μmピッチにて半径Ｒμm、高さ１０μmのＣｕピラーが形成された８インチシリコンウェハ上に、５０μm厚の半田メッキ用ドライフィルムレジストをラミネートし、パターン加工を行い、上記Ｃｕピラー上にＣｕピラーと同じ半径の開口部を形成した。得られたレジストパターンをマスクとしてＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ半田ペーストを印刷し、リフローを行って半田バンプを形成した。ペースト量を調整することで、式（１）のｔ１−ｔ２の値が異なる第１の回路部材を形成した。リフロー後、ドライフィルムレジストを剥離して以降の実施例に使用した。各実施例で用いた第１の回路部材のｔ１−ｔ２値、Ｃｕピラーの半径Ｒおよび半田バンプ半径ｒは、表１に示した。
【００４４】
第２の回路部材の作成
第１の回路基板に対応するデイジーチェーンのバンプ導通テストパターン（バンプ数１０００個、１列あたり５０個ｘ２０列）を有し、４０μmピッチにて第１の回路部材のＣｕピラーと同じ半径、高さ１０μmのＣｕピラーが形成された８インチシリコンウェハを５ｍｍ角にダイシングし、第２の回路部材を得た。
【００４５】
合成例１  有機溶剤可溶性ポリイミドＡの合成
乾燥窒素気流下、２，２−ビス（３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン（以下、ＢＡＨＦとする）２４．５４ｇ（０．０６７モル）、１，３−ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン（以下、ＳｉＤＡとする）４．９７ｇ（０．０２モル）、末端封止剤として、アニリン１．８６ｇ（０．０２モル）をＮＭＰ８０ｇに溶解させた。ここにビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物（以下、ＯＤＰＡとする）３１．０２ｇ（０．１モル）をＮＭＰ２０ｇとともに加えて、２０℃で１時間反応させ、次いで５０℃で４時間撹拌した。その後、キシレンを１５ｇ添加し、水をキシレンとともに共沸させながら、１８０℃で５時間攪拌した。攪拌終了後、溶液を水３Ｌに投入して白色沈殿したポリマーを得た。この沈殿をろ過して回収し、水で３回洗浄した後、真空乾燥機を用いて８０℃、２０時間乾燥した。得られたポリマー固体の赤外吸収スペクトルを測定したところ、１７８０ｃｍ−１付近、１３７７ｃｍ−１付近にポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピークが検出された。このようにして有機溶剤可溶性ポリイミドＡを得た。
【００４６】
合成例２  有機溶剤可溶性ポリイミドＢの合成
乾燥窒素気流下、ＢＡＨＦ１８．３１ｇ（０．０５モル）、ＳｉＤＡ７．４６ｇ（０．０３モル）、末端封止剤として、アニリン３．７２ｇ（０．０４モル）をＮＭＰ１５０ｇに溶解させた。ここに２，２−ビス（４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル）プロパン二無水物（以下、ＢＳＡＡとする）５２ｇ（０．１モル）をＮＭＰ３０ｇとともに加えて、２０℃で１時間反応させ、次いで５０℃で４時間撹拌した。その後、１８０℃で５時間攪拌した。攪拌終了後、溶液を水３Ｌに投入して白色沈殿したポリマーを得た。この沈殿をろ過して回収し、水で３回洗浄した後、真空乾燥機を用いて８０℃、２０時間乾燥した。得られたポリマー固体の赤外吸収スペクトルを測定したところ、１７８０ｃｍ−１付近、１３７７ｃｍ−１付近にポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピークが検出された。このようにして有機溶剤可溶性ポリイミドＢを得た。
【００４７】
合成例３  有機溶剤可溶性ポリイミドＣの合成
乾燥窒素気流下、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に縣濁させた。これに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）を加え、２０℃で１時間反応させ、次いで５０℃で４時間撹拌した。 その後、１８０℃で５時間攪拌した。攪拌終了後、溶液を水３Ｌに投入して白色沈殿したポリマーを得た。この沈殿をろ過して回収し、水で３回洗浄した後、真空乾燥機を用いて８０℃、２０時間乾燥した。得られたポリマー固体の赤外吸収スペクトルを測定したところ、１７８０ｃｍ−１付近、１３７７ｃｍ−１付近にポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピークが検出された。このようにして有機溶剤可溶性ポリイミドＣを得た。
【００４８】
エポキシ化合物
＜固形エポキシ化合物＞
１５７Ｓ７０（商品名、三菱化学（株）製）
ＥＰ１０３２Ｈ６０（商品名、三菱化学（株）製）
＜液状エポキシ化合物＞
ＹＬ９８０（商品名、三菱化学（株）製）
ＥＰ８２８（商品名、三菱化学（株）製）硬化促進剤。
【００４９】
イミダゾール系硬化促進剤  キュアゾール２ＰＺ（商品名、四国化成工業（株）製）
イミダゾール系硬化促進剤  キュアゾール２ＰＨＺ（商品名、四国化成工業（株）製）
マイクロカプセル型硬化促進剤  ノバキュアＨＸ−３７９２（商品名、旭化成イーマテリアルズ（株）製）ノバキュアＨＸ−３７９２は、マイクロカプセル型硬化促進剤／液状ビスフェノールＡ型エポキシ化合物を重量比１／２の割合で含有する。
【００５０】
フィラー
ＳＯ−Ｅ２（商品名、アドマテックス（株）製、球形シリカ粒子、平均粒子径０．５μｍ）
ＳＥ６０５０（商品名、アドマテックス（株）製、球形シリカ粒子、平均粒子径２μｍ）
ＳＥ２１００（商品名、アドマテックス（株）製、球形シリカ粒子、平均粒子径０．６μｍ）
ＦＢ３ＬＤＸ（電気化学工業（株）製、平均粒子径３．４μｍ）
ＵＦ−３２０（商品名、トクヤマ（株）製、球形シリカ粒子、平均粒子径３．５μｍ）。
【００５１】
その他樹脂および添加剤
フェノキシ樹脂ＦＸ２９３（商品名、東都化成株式会社製）
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。
【００５２】
実施例１
合成例１で得た有機溶剤可溶性ポリイミドＡを２５ｇ、固形エポキシ化合物１５７Ｓ７０を２０ｇ、硬化促進剤ＨＸ−３７９２を４５ｇ、フィラーＳＯ−Ｅ２を９０ｇ、溶剤メチルイソブチルケトン８０ｇを調合し、ボールミルを用いてフィラーおよび硬化促進剤粒子の分散処理を行った。得られた樹脂組成物ワニスを、スリットダイコーター（塗工機）を用いて剥離性基材である厚さ７５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム、セラピールＨＰ２（Ｕ）（商品名、東レフィルム加工（株）製、非シリコーン系、重剥離グレード）の処理面に塗布し、８０℃で１０分間乾燥を行った。乾燥後の樹脂組成物の厚みは２５μｍとした。この上に、別の剥離性基材として厚さ３８μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムＳＲ−１（商品名、大槻工業（株）製、片面離型処理）をラミネートし、樹脂組成物シートａを得た。
【００５３】
得られた樹脂組成物シートａから、剥離性基材ＳＲ−１を剥離して樹脂組成物面を露出させ、貼り合わせ装置（タカトリ（株）製、ＶＴＭ−２００Ｍ）にセットした。次いで、貼り合わせ装置ステージ上に固定された第１の回路部材（半田バンプ電極を具備する８インチシリコンウェハ）のバンプ電極形成面に樹脂組成物面を温度８０℃、貼り合わせ速度１０ｍｍ／ｓでラミネートした。回路部材周囲の余分な樹脂組成物はカッター刃にて切断し、バンプ電極がセラピールＨＰ２（Ｕ）を具備した接着剤で埋め込まれた回路部材を得た。次に、得られた第１の回路部材をテープフレーム、およびダイシングテープに固定した。固定は、ウェハマウンター装置（テクノビジョン（株）製、ＦＭ−１１４）を用い、バンプ電極とは反対側のウェハ基板面にダイシングテープ（リンテック（株）製、Ｄ−６５０）を貼り合わせることによって行った。次いで剥離性基材セラピールＨＰ２（Ｕ）を剥離した。
【００５４】
次いで、以下の切削条件でダイシングを行った。
ダイシング装置：ＤＡＤ−３３５０（ＤＩＳＣＯ（株）製）
半導体チップサイズ：５×５ｍｍ
ブレード：ＮＢＣ−ＺＨ２０３０−２７ＨＣＤＥ
スピンドル回転数：３００００ｒｐｍ
切削速度：２５ｍｍ／ｓ
切削深さ：ダイシングテープの深さ１０μｍまで切り込む
カット：ワンパスフルカット
カットモード：ダウンカット
切削水量：３．７Ｌ／分
切削水および冷却水：温度２３℃、電気伝導度０．５ＭΩ・ｃｍ（超純水に炭酸ガスを注入）。
【００５５】
こうして、樹脂組成物付きの個片化された第１の回路部材（５ｍｍ角）を得た。
【００５６】
個片化された第１の回路部材を、第２の回路部材へのフリップチップボンディングは、フリップチップボンディング装置（東レエンジニアリング（株）製、ＦＣ−３０００ｓ）を用いて行った。まず第２の回路部材を８０℃に加熱されたボンディングステージに固定し、樹脂組成物付きの個片化された第１の回路部材と第２の回路部材との位置あわせを行った後、温度１００℃、圧力５５Ｎ／チップ、１０秒間仮圧着したのち、温度２６０℃、圧力５５Ｎ／チップで１０秒間本圧着を行った。ボンディングを終了した回路部材の断面を観察し、半田バンプ１００個（５０個ｘ任意の２列）フィラーを噛み混んだバンプ数が０〜５個であれば◎、６〜１０個であれば○、１１個以上であれば×という基準で、フィラー噛み込み評価を行った。また、デイジーチェーンパターンの導通をテスターを用いて確認し、導通していたものを○、導通していなかったものを×とした。結果を表１に示す。
【００５７】
実施例２
合成例２で得た有機溶剤可溶性ポリイミドＢを１５ｇ、固形エポキシ化合物１５７Ｓ７０を１５ｇ、液状エポキシ化合物ＹＬ９８０を３０ｇ、硬化促進剤２ＰＺを５ｇ、フィラーＵＦ−３２０を２０ｇ、溶剤メチルイソブチルケトン６０ｇを調合し、ボールミルを用いてフィラーおよび硬化促進剤粒子の分散処理を行った。得られた樹脂組成物ワニスを、得られた樹脂組成物ワニスを、スリットダイコーター（塗工機）を用いて剥離性基材である厚さ７５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム、セラピールＨＰ２（Ｕ）（商品名、東レフィルム加工（株）製、非シリコーン系、重剥離グレード）の処理面に塗布し、８０℃で１０分間乾燥を行った。乾燥後の樹脂組成物の厚みは２５μｍとした。この上に、別の剥離性基材として厚さ３８μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムＳＲ−１（商品名、大槻工業（株）製、片面離型処理）をラミネートし、樹脂組成物シートｂを得た。
【００５８】
樹脂組成物シートａのかわりに上記樹脂組成物シートｂを用いる以外は実施例１と同様に貼り合わせ、ダイシング、フリップチップボンディングを行い、評価を実施した。結果を表１に示す。
【００５９】
実施例３
フェノキシ樹脂ＦＸ２９３  ２５重量部、エポキシ樹脂として、固形多官能エポキシ樹脂ＥＰ１０３２Ｈ６０を３０重量部及び液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂ＥＰ８２８を４５重量部、硬化剤として、２ＰＨＺを３重量部、球状シリカフィラーとしてＳＥ６０５０を１００質量部をトルエン−酢酸エチル溶媒中に固形分濃度が６０重量％になるように調合し、ボールミルを用いてフィラーおよび硬化促進剤粒子の分散処理を行った。得られた樹脂組成物ワニスを、スリットダイコーター（塗工機）を用いて剥離性基材である厚さ７５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム、セラピールＨＰ２（Ｕ）（商品名、東レフィルム加工（株）製、非シリコーン系、重剥離グレード）の処理面に塗布し、８０℃で１０分間乾燥を行った。乾燥後の樹脂組成物の厚みは２５μｍとした。この上に、別の剥離性基材として厚さ３８μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムＳＲ−１（商品名、大槻工業（株）製、片面離型処理）をラミネートし、樹脂組成物シートｃを得た。
【００６０】
樹脂組成物シートａのかわりに上記樹脂組成物シートｃを用いる以外は実施例１と同様に貼り合わせ、ダイシング、フリップチップボンディングを行い、評価を実施した。結果を表１に示す。
【００６１】
実施例４
ＥＰ８２８９０重量部と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２０重量部、フィラーとしてＦＢ３ＬＤＸとＳＥ２１００とを重量比で３：１の割合で予備混合した混合シリカを１０重量部加え、メチルイソブチルケトン溶媒中に固形分濃度が６０重量％になるように調合し、ボールミルを用いてフィラーおよび硬化促進剤粒子の分散処理を行った。得られた樹脂組成物ワニスを、スリットダイコーター（塗工機）を用いて剥離性基材である厚さ７５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム、セラピールＨＰ２（Ｕ）（商品名、東レフィルム加工（株）製、非シリコーン系、重剥離グレード）の処理面に塗布し、８０℃で１０分間乾燥を行った。乾燥後の樹脂組成物の厚みは２５μｍとした。この上に、別の剥離性基材として厚さ３８μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムＳＲ−１（商品名、大槻工業（株）製、片面離型処理）をラミネートし、樹脂組成物シートｄを得た。
【００６２】
樹脂組成物シートａのかわりに上記樹脂組成物シートｄを用いる以外は実施例１と同様に貼り合わせ、ダイシング、フリップチップボンディングを行い、評価を実施した。結果を表１に示す。
【００６３】
実施例５〜８
Ｃｕピラーの半径Ｒおよび半田バンプの半径ｒを表１に示す通りと変更する以外は実施例１〜４と同様に貼り合わせ、ダイシング、フリップチップボンディングを行い、評価を実施した。結果を表１に示す。なお、実施例５、７、８においては、半田メッキ用ドライフィルムレジストのパターン加工の際に、Ｃｕピラー上に形成する開口部の半径を調整することで、半田バンプの半径ｒを調整した。
【００６４】
比較例１〜２
ｔ１−ｔ２の値を表１に示す通りと変更する以外は実施例１、３と同様に貼り合わせ、ダイシング、フリップチップボンディングを行い、評価を実施した。結果を表１に示す。      
【００６５】
【表１】
2012109481.tif 000003
【符号の説明】
【００６６】
１  基材
２  Ｃｕピラー
３  絶縁性樹脂組成物
４  半田バンプ
５  パッド電極
６  基材
７  フィラー
【図１】
2012109481.tif 000004
【図２】
2012109481.tif 000005
【図３】
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【図４】
2012109481.tif 000007
【図５】
2012109481.tif 000008
【図６】
2012109481.tif 000009
【図７】
2012109481.tif 000010
【図８】
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