(57)【要約】  【課題】バンプ高さより薄い接着剤シートであっても、気泡を噛むことなく、良好にラミネートできる接着剤シートを提供すること。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製造用接着剤シートを提供すること。  【解決手段】基材フィルム上に軟質層および接着剤層がこの順に積層された半導体装置製造用接着剤シートであって、前記軟質層がシリコーンを含有し、前記軟質層の厚みが５μｍ以上１００μｍ以下であり、前記軟質層の押し込み弾性率が０．１ＭＰａ以上５ＭＰａ以下である半導体装置製造用接着剤シート。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材フィルム上に軟質層および接着剤層がこの順に積層された半導体装置製造用接着剤シートであって、前記軟質層がシリコーンを含有し、前記軟質層の厚みが５μｍ以上１００μｍ以下であり、前記軟質層の押し込み弾性率が０．１ＭＰａ以上５ＭＰａ以下である半導体装置製造用接着剤シート。
【請求項２】
前記基材フィルムの８０℃での引っ張り弾性率が１ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下であり、基材フィルムの厚みが２５μｍ以上２００μｍ以下である請求項１記載の半導体装置製造用接着剤シート。
【請求項３】
前記接着剤層の最低溶融粘度が、１５０００Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置製造用接着剤シート。
【請求項４】
電極上にバンプを有する第１の回路部材のバンプを有する面または電極を有する第２の回路部材の電極を有する面と、請求項１〜３いずれか記載の半導体装置製造用接着剤シートの接着剤層の面を合わせてラミネートし、前記半導体装置製造用接着剤シートから基材フィルムおよび軟質層を剥離し、ダイシングを行って個片化し、加熱加圧により前記第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することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記ラミネートを真空ロール式ラミネーターまたは真空ダイヤフラム式ラミネーターを用いて行うことを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記バンプの高さと前記接着剤層の膜厚が下式（１）、前記軟質層の膜厚と前記バンプの露出高さが下式（２）を満たすことを特徴とする請求項４または５記載の半導体装置の製造方法。
Ａ＞Ｂ  （１）
Ｃ≧Ｄ＋５（２）
Ａ：バンプの高さ（μｍ）
Ｂ：接着剤層の膜厚（μｍ）
Ｃ：軟質層の膜厚（μｍ）
Ｄ：バンプの露出高さ（μｍ）
【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の積層に用いられる接着剤シートに関する。
【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。（例えば、特許文献１〜５参照）。
【０００３】
しかしながら、接着剤がバンプより厚く、バンプを覆っている場合、接続信頼性が悪化し、導通歩留が低下する等の課題があった。また、接着剤の体積がチップ間ギャップ体積より大きい場合は、はみ出しが起こり、装置を汚染したり、他の部品を搭載するための端子の面積が制限されたりする場合があった。上記問題を解決するため、バンプ上の接着剤を押圧部材を用いて、接着剤層の表面を押圧し、接着剤層にバンプを押し込んで、接着剤層の表面からバンプを露出させる方法が知られているが（例えば、特許文献３参照）、この方法は工程が煩雑になり、半導体装置を効率よく製造することができなかった。また、バンプ高さよりも薄い接着剤付シートの使用も検討されているが、気泡が発生しやすく良好にラミネートすることが難しいものであった（例えば、特許文献４参照）。また、弾性率の低い基材フィルムを用いた検討がなされているが、弾性率が低い基材フィルムの場合、ラミネート時にフィルムが伸びてラミネート性に悪影響を及ぼす可能性があった（例えば、特許文献５参照）。また、硬質層の両面に柔軟層を設けた接着剤シートの検討がなされているが、ラミネート工程ではバンプは接着剤に埋め込まれた状態であり、ウェハ研削時にバンプの露出を行わなければならないものであった（例えば、特許文献６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−５６４０９号公報
【特許文献２】特開２０１１−７１４８６号公報
【特許文献３】特開２００８−１５９７５５号公報
【特許文献４】特開２０１０−７３８７２号公報
【特許文献５】特開２０１１−１５５１９１号公報
【特許文献６】特開２０１１−１７１５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明では、バンプ高さよりも薄い接着剤シートであっても気泡を噛むことなく良好にラミネートができ、良好な接続信頼性が得られる半導体装置製造用接着剤シート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、基材フィルム上に軟質層および接着剤層がこの順に積層された半導体装置製造用接着剤シートであって、前記軟質層がシリコーンを含有し、前記軟質層の厚みが５μｍ以上１００μｍ以下であり、前記軟質層の押し込み弾性率が０．１ＭＰａ以上５ＭＰａ以下である半導体装置製造用接着剤シートである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、バンプ高さよりも薄い接着剤シートであっても気泡を噛むことなく良好にラミネートができ、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製造用接着剤シートを提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】接着剤シートの断面図である。
【図２】第１の回路部材の断面図である。
【図３】接着剤シートラミネート後の断面を示す図である。
【図４】接着剤付の第１の回路部材のダイシングを示す図である。
【図５】個片チップの断面図である。
【図６】第１の回路部材と第２の回路部材の実装の断面図である。
【図７】実装後の接合断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の半導体装置製造用接着シートは、基材フィルム上に軟質層および接着剤層がこの順に積層された半導体装置製造用接着剤シートであって、前記軟質層がシリコーンを含有し、前記軟質層の厚みが５μｍ以上１００μｍ以下であり、前記軟質層の押し込み弾性率が０．１ＭＰａ以上５ＭＰａ以下である半導体装置製造用接着剤シートである。
【００１０】
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。本発明の半導体装置製造用接着剤シートは、半導体素子と基板、半導体素子同士または基板同士の接続に用いる接着剤シートである。
【００１１】
本発明に用いられる基材フィルムは、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリプロピレンなどが挙げられる。なかでも、ポリエチレンテレフタレートが好ましい。
【００１２】
また本発明に用いられる基材フィルムの８０℃での引っ張り弾性率は、１ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下であることが好ましい。引っ張り弾性率が１ＧＰａ未満である場合、加熱ラミネート時に、基材フィルムが延びたり、しわになったりし、ラミネート性に悪影響を及ぼすことがある。また、引っ張り弾性率が１０ＧＰａを超えると、製造時の取り扱いが困難である。引っ張り弾性率は、例えば、動的粘弾性測定装置（ＤＭＡ）（アイティー計測制御（株）製、ＤＶＡ−２００）を用いて測定することができる。
【００１３】
本発明に用いられる基材フィルムは、膜厚は２５μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。基材フィルムは、軟質層の支持体としての役割があり、膜厚が２５μｍ以上であると、軟質層の支持体としての効果がより発揮され、均一にラミネートができる。また、経済的な理由により１００μｍ以下が好ましい。
【００１４】
上記の特性を満たす基材フィルムとしては、例えばパナプロテクトＰＸ５０Ｔ０１Ｃ２５（商品名、パナック（株）製、ポリエチレンテレフタレート５０μｍ／シリコーン層２５μｍ）が挙げられる。
【００１５】
本発明に用いられる軟質層は、シリコーンを含有し、押し込み弾性率が０．１ＭＰａ以上５ＭＰａ以下である。押し込み弾性率が０．１ＭＰａ以上５ＭＰａ以下であると、軟質層がバンプに追従し、バンプ上の樹脂やフィラーをより効率的に押し出すことができる。０．１ＭＰａ未満であると、軟質層が変形し過ぎるため、圧力がかからず、バンプ上に樹脂やフィラーが残ってしまう可能性があり、５ＭＰａを越えると、ラミネート時にボイドが発生したり、バンプを潰して変形させる可能性がある。軟質層の押し込み弾性率は、例えば、超微小硬度計（ＭＴＳ  システムズ社製、Ｎａｎｏ  Ｉｎｄｅｎｔｅｒ  ＸＰ）を用いて、押し込み量を測定することにより、算出できる。
【００１６】
本発明に用いられる軟質層の膜厚は、５μｍ以上１００μｍ以下である。軟質層の膜厚が５μｍ以上であると、バンプの潰れ、変形なく、バンプの露出が可能で、ボイドの発生も抑えられる。フリップチップ実装において、バンプの高さ自体が１００μｍを超えることが稀で、露出高さも１００μｍを超えることが少なく経済的でないため、１００μｍを超える軟質層は必要ない。さらには、軟質層の膜厚≧バンプの露出高さ＋５μｍが好ましい。
【００１７】
本発明に用いられる軟質層は、シリコーンを含有するがシリコーン含有樹脂としては、例えば付加型シリコーン樹脂などが挙げられる。分子中に２個以上のエチレン性不飽和結合を有するポリシロキサン化合物と多価ハイドロジェンポリシロキサン化合物とを反応させる方法が一般的である。分子中に２個以上のエチレン性不飽和結合を有するポリシロキサン化合物としてはα，ω−ジビニルポリジメチルシロキサン、両末端メチル基の（メチルビニルシロキサン）（ジメチルシロキサン）共重合体などが挙げられる。多価ハイドロジェンポリシロキサン化合物としては、α，ω−ジメチルポリメチルハイドロジェンシロキサン、両末端メチル基の（メチルポリメチルハイドロジェンシロキサン）（ジメチルシロキサン）共重合体などが挙げられる。このような付加型シリコーン樹脂には、白金単体、塩化白金、オレフィン配位白金などを触媒として添加する。
【００１８】
シリコーン樹脂は、熱安定性に優れるためラミネート時の加熱によっても弾性率などの特性変化が少なく、広い温度範囲でラミネート性が良好である。
【００１９】
本発明の接着剤層に用いられる接着剤は絶縁性樹脂組成物であり、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。
【００２０】
本発明で用いられる絶縁性樹脂組成物として、上記のとおり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るが、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。熱安定性の点で、前記絶縁性樹脂組成物はポリイミド樹脂を含有することが好ましい。
【００２１】
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。
【００２２】
本発明で用いられる接着剤層の最低溶融粘度は、１５０００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。最低溶融粘度が１５０００Ｐａ・ｓ以下であると、ラミネートに適しており、バンプの露出が可能であり、ボイドの発生も抑えられる。接着剤層の最低溶融粘度に合わせて、ラミネート温度は適宜調整できるが、最低溶融粘度が１５０００Ｐａ・ｓを超える場合は、ラミネート性が悪化する。なお、接着剤の溶融粘度は、例えば動的粘弾性測定装置を使用し、寸法が直径１５ｍｍ、厚さ０．８ｍｍである試料に対し、昇温速度２℃／分、測定周波数１Ｈｚ、測定温度範囲０℃から１５０℃で測定することができる。このようにして測定した溶融粘度の最低値を最低溶融粘度とする。
【００２３】
また接着剤層の厚みは０．５〜１００μｍであることが好ましく、バンプの高さより膜厚が小さいことが好ましい。
【００２４】
また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。
【００２５】
本発明の半導体装置製造用接着剤シート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。
【００２６】
まず基材フィルムへの軟質層を形成させる。その形成方法としては、上記のようなシリコーン含有樹脂組成物を作製し、スプレー塗布、ロールコーティング、スクリーン印刷などで基材フィルムに塗布する方法が挙げられる。次に、シリコーン含有樹脂組成物を塗布した基材フィルムを乾燥させて、軟質層を有する基剤フィルムを得ることができる。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、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。さらにキュアが必要な場合は、乾燥と同様にオーブン、ホットプレート、赤外線などを使用することができる。
【００２７】
次に上記のような絶縁性樹脂組成物を軟質層を有する基剤フィルムの軟質層側に塗布する。塗布方法としてはスプレー塗布、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。軟質層に直接塗工出来ない場合は、離型処理されたフィルムに絶縁性樹脂組成物を塗布し、軟質層に転写する方法等が挙げられる。
【００２８】
塗布膜厚は、塗布手法や絶縁性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、絶縁性樹脂組成物を塗布したものを乾燥して、基材フィルム上に軟質層および接着剤層がこの順に積層された半導体装置製造用接着剤シートを得ることができる。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。
【００２９】
本発明の半導体装置の製造方法は、電極上にバンプを有する第１の回路部材のバンプを有する面または電極を有する第２の回路部材の電極を有する面と、上記の半導体装置製造用接着剤シートの接着剤層の面を合わせてラミネートし、前記半導体装置製造用接着剤シートから基材フィルムおよび軟質層を剥離し、加熱加圧により前記第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することを特徴とする。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
本発明の半導体装置の製造方法は、電極上にバンプを有する第１の回路部材のバンプを有する面または電極を有する第２の回路部材の電極を有する面と、上記の半導体装置製造用接着剤シートの接着剤層の面を合わせてラミネートし、前記半導体装置製造用接着剤シートから基材フィルムおよび軟質層を剥離し、加熱加圧により前記第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する。
【００３６】
以下、電極上にバンプを有する第１の回路部材のバンプを有する面と、上記の半導体装置製造用接着剤シートの接着剤層の面を合わせてラミネートする方法で説明する。
【００３７】
まず、電極上にバンプを有する第１の回路部材のバンプを有する面と、上記の半導体装置製造用接着剤シートの接着剤層の面を合わせてラミネートする。この際、接着層上に保護フィルムを有する場合にはこれを剥離してから行えばよい。またラミネートの方法としては接着剤層を第１の回路部材のバンプを有する面に、熱圧着により貼り合わせることが好ましい。熱圧着は、前記ラミネートを真空ロール式ラミネーターまたは真空ダイヤフラム式ラミネーターを用いて行うことが好ましい。ラミネート温度は、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、貼り付け時の接着剤層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。より好ましくは、接着剤層の最低溶融粘度温度以下である。その後、ラミネートした半導体装置製造用接着剤シートから基材フィルムおよび軟質層を剥離することで接着剤層がラミネートされた第１の回路部材を得ることができる。
【００３８】
こうして得られた絶縁性樹脂組成物を有する第１の回路部材のダイシングを行い、個片化する。
【００３９】
個片化された第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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。フィラーや樹脂がバンプとパッドの間に挟まることを防止する観点からは、第１の回路部材の半田バンプを有する面に圧着してから第２の回路部材と接続する方が好ましい。
【００４４】
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、第２の回路部材と同様の回路部材を作成し、次に以下の方法により上記回路部材の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上記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。
【００４５】
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。
【００４６】
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】
【００４７】
以下、本発明の半導体装置製造用接着剤シートおよび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。
【００４８】
物性測定方法
（接着剤の溶融粘度の測定）
動的粘弾性測定装置（レオメーター）（ＴＡインスツルメント社製、ＡＲ−Ｇ２）を用いて、寸法が直径１５ｍｍ、厚さ０．８ｍｍである試料に対し、昇温速度２℃／分、測定周波数１Ｈｚ、ひずみ制御８％、測定温度範囲０℃から１５０℃で測定した。
【００４９】
（軟質層の押し込み弾性率の測定）
超微小硬度計（ＭＴＳ  システムズ社製、Ｎａｎｏ  Ｉｎｄｅｎｔｅｒ  ＸＰ）を用いて、以下の方法で軟質層の弾性率を算出した。
使用圧子：ダイヤモンド製円錐圧子（公称先端曲率半径：５０  μｍ）
大負荷：０．１  ｍＮ
最大負荷到達時間：１５  ｓ
測定雰囲気：室温・大気中
静置された平板試料に対し、球形圧子を用いて押しこみを行った場合、弾性域内では、圧子の弾性率Ｅ１と試料の弾性率Ｅ２、および荷重Ｐ  、押しこみ深さδ  の間には、ヘルツの接触理論から以下の関係が成立する。
【００５０】
【数１】
2013227435.tif 000003
【００５１】
ここで、Ｒ１は圧子の曲率半径、ν１，ν２  はそれぞれ圧子と試料のポアソン比である。従って、試料のν２を仮定し、Ｒ１がわかれば、ダイヤモンド圧子を用いる場合、既知のＥ１（＝１１４１ＧＰａ），  ν１（＝０．０７）を用いて上記の式から、試料の弾性率  Ｅ  を求めることができる。上記理論を適用するに当たり、以下の補正を実施して弾性率算出を行った。本手法における軟質材料の測定では、圧子と試料の接触時の荷重変化が著しく小さいため、装置の感度の問題で接触点におおきな誤差を生じ可能性がある。本測定では、（１）式でＰ２／３とδの間に線形関係が成立することから、実測データのＰ２／３とδの関係を１次近似後、その切片値を用いて接触点補正を行い、弾性率を算出した。補正精度や、荷重・押しこみ深さの計測の安定性、測定値に占める下地の影響を考慮し、押しこみ深さ＝約２００ｎｍ時の荷重と押しこみ変異を用いて解析を行った。
【００５２】
（基材フィルムの引っ張り弾性率の測定）
動的粘弾性測定装置（ＤＭＡ）（アイティー計測制御（株）製、ＤＶＡ−２００）を用いて、長さ５０ｍｍ、幅５ｍｍである試料に対し、つかみ長３０ｍｍ、幅５ｍｍ、昇温速度５℃／分、測定周波数１Ｈｚ、ひずみ０．０５％、測定温度範囲０℃から１５０℃、で測定した。
【００５３】
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）
＜液状エポキシ化合物＞
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。
【００５４】
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）
ＹＡ０５０Ｃ−ＳＰ３（商品名、アドマテックス（株）製、球形シリカ粒子、平均粒子径０．０５μｍ）。
【００５５】
第１の回路部材
８インチシリコンウェハ上に、高さ２０μｍ、直径２０μｍの銅バンプが形成され、銅バンプ上に高さ２０μｍの半田ボールが形成されている。
【００５６】
第２の回路部材
８インチシリコンウェハ上に、高さ５μｍの銅バンプが形成されている。
【００５７】
実施例１
（１）有機溶剤可溶性ポリイミドの合成
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Ｎ−メチル−２−ピロリドン（以下、ＮＭＰとする）８０ｇ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を得た。
【００５８】
（２）接着剤層の作製
上記で得た有機溶剤可溶性ポリイミドを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い、樹脂組成物ワニスを得た。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３８μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムＳＲ−７（商品名、大槻工業（株）製、片面離型処理）に塗布し、８０℃で１０分間乾燥を行い、接着剤層Ｉを得た。乾燥後の接着剤の厚みは３０μｍとした。
【００５９】
接着剤の最低溶融粘度は、２０００Ｐａ・ｓであった。
【００６０】
（３）軟質層が積層された基材フィルムの作製
厚み５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム上に下記の組成のシリコーン樹脂層を、乾燥後の膜厚が２５μｍになるように塗布して、１５０℃×３０分間硬化し、軟質層が積層された基材フィルムを得た。
【００６１】
シリコーン樹脂は、両末端ビニル基のポリジメチルシロキサン（平均分子量９，４００）を１００重量部、（ＣＨ３）３ＳｉＯ（Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｏ）３０−（ＳｉＨ（ＣＨ３）Ｏ）１０Ｓｉ（ＣＨ３）３（分子量２０００）を４．５重量部、塩化白金酸・メチルビニルサイクリック錯体を０．０２５重量部である。
【００６２】
軟質層の押し込み弾性率は１．０ＭＰａであった。なお基材フィルムの引っ張り弾性率は４．５ＧＰａであった。
【００６３】
（４）半導体装置製造用接着剤シートの作製
（２）で得た接着剤層面に（３）で得た軟質層が積層された基材フィルムの軟質層面をラミネートし、半導体装置製造用接着剤シートを得た。
【００６４】
（５）ラミネート
貼り合わせ装置（（株）名機製作所製、ＭＶＬＰ５００）のステージ側に第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、バンプの高さ４０μｍ）のバンプ電極形成面を上向きにセットした。次いで、得られた半導体製造用接着剤シートから、剥離性基材ＳＲ−７を剥離して接着剤面を露出させ、第１の回路部材面と接着剤シートの露出面が接触するようにセットし、温度８０℃、圧力０．６ＭＰａ、加圧時間３０秒でラミネートし、バンプ電極が接着剤で埋め込まれた回路部材を得た。得られた第１の回路部材から基材フィルムおよび軟質層を剥がし、光学顕微鏡を用いてボイドの有無を観察した。
【００６５】
（６）ダイシング
（５）で得た半導体製造用接着剤を具備した第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。
【００６６】
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）。
【００６７】
こうして、接着剤付きの個片化された第１の回路部材（５ｍｍ角）を得た。
【００６８】
第２の回路部材も同様にダイシングを行い、５ｍｍ角の第２の回路部材を得た。
【００６９】
（７）実装
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、接着剤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。
【００７０】
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。
【００７１】
実施例２
軟質層を下記に変更したこと以外は、実施例１と同様に接着剤シートを作製し、評価を行った。
【００７２】
軟質層のシリコーン樹脂組成は、両末端ビニル基のポリジメチルシロキサン（平均分子量２８，０００）を１００重量部、（ＣＨ３）３ＳｉＯ（Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｏ）３０−（ＳｉＨ（ＣＨ３）Ｏ）１０Ｓｉ（ＣＨ３）３（分子量２０００）を１．８重量部、塩化白金酸・メチルビニルサイクリック錯体を０．０２５重量部である。
【００７３】
軟質層の押し込み弾性率は０．２ＭＰａであった。
【００７４】
実施例３
軟質層を下記に変更したこと以外は、実施例１と同様に行った。
【００７５】
軟質層のシリコーン樹脂組成は、両末端ビニル基のポリジメチルシロキサン（平均分子量６，０００）を１００重量部、（ＣＨ３）３ＳｉＯ（Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｏ）３０−（ＳｉＨ（ＣＨ３）Ｏ）１０Ｓｉ（ＣＨ３）３（分子量２０００）を８．２重量部、塩化白金酸・メチルビニルサイクリック錯体を０．０２５重量部である。
【００７６】
軟質層の押し込み弾性率は３．２ＭＰａであった。
【００７７】
実施例４
接着剤層の厚みを２０μｍに変更したこと以外は、実施例１と同様に行った。
【００７８】
実施例５
基材フィルムを厚み５０μｍのポリプロピレンフィルム（商品名、王子特殊紙（株）製、ＰＹ−００１）に変更したこと以外は、実施例１と同様に行った。
【００７９】
基材フィルムの８０℃における引っ張り弾性率は、１．１ＧＰａであった。
【００８０】
実施例６
基材フィルムを厚み５０μｍのポリオレフィンフィルム（商品名、三井化学東セロ（株）製、オピュランＲＸ−４４Ｂ）に変更したこと以外は、実施例１と同様に行った。
【００８１】
基材フィルムの８０℃における引っ張り弾性率は、０．１５ＧＰａであった。
【００８２】
実施例７
軟質層が積層された基材フィルムを軟質層付き基材フィルム、パナプロテクトＰＸ５０Ｔ０１Ｃ２５（商品名、パナック（株）製、ポリエチレンテレフタレート５０μｍ、シリコーン樹脂２５μｍの２層構造）に変更した以外は、実施例１と同様に行った。
【００８３】
軟質層の押し込み弾性率は２．３ＭＰａであった。
【００８４】
比較例１
軟質層の膜厚を５μｍに変更したこと以外は、実施例１と同様に行った。
【００８５】
比較例２
軟質層を下記に変更したこと以外は、実施例１と同様に行った。
【００８６】
軟質層のシリコーン樹脂組成は、両末端ビニル基のポリジメチルシロキサン（平均分子量４９，５００）を１００重量部、（ＣＨ３）３ＳｉＯ（Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｏ）３０−（ＳｉＨ（ＣＨ３）Ｏ）１０Ｓｉ（ＣＨ３）３（分子量２０００）を８．２重量部、塩化白金酸・メチルビニルサイクリック錯体を０．０２５重量部である。
【００８７】
軟質層の押し込み弾性率は０．０５ＭＰａであった。
【００８８】
比較例３
接着剤層の組成をフィラーＳＯ−Ｅ２のかわりにＹＡ０５０Ｃ−ＳＰ３に変更したこと以外は、実施例１と同様に行った。
【００８９】
接着剤の最低溶融粘度は、２０，０００Ｐａ・ｓであった。
【００９０】
各実施例および比較例の結果を表１に示す。
【００９１】
【表１】
2013227435.tif 000004
【符号の説明】
【００９２】
１  基材フィルム
２  軟質層
３  接着剤層
１０  接着剤シート
２０  第１の回路部材
２１  銅バンプ
２２  半田
２３  シリコンウェハ
３０  ダイシングテープ
４０  第２の回路部材
４１  銅パッド
４２  シリコンウェハ
【図１】
2013227435.tif 000005
【図２】
2013227435.tif 000006
【図３】
2013227435.tif 000007
【図４】
2013227435.tif 000008
【図５】
2013227435.tif 000009
【図６】
2013227435.tif 000010
【図７】
2013227435.tif 000011