(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体ウエハ上に貫通電極付き半導体チップを積層する際に、ボイドを抑制し、貫通電極を良好に導通させ、半導体チップの周囲に突出するバリの長さを抑制する半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】接着フィルム１を貼り合わせた半田層を有する貫通電極付き半導体チップ２を、第一の加圧ツール７を用いて半田溶融温度以下の温度に加熱しながら半導体ウエハ５上に仮置きする第一工程と、半導体ウエハ５上に仮置きされた半導体チップ２を、第二の加圧ツール８を用いて半田溶融温度以上の温度に加熱して半田層３を有する貫通電極（ビア）４を導通させる第二工程とを有する。半導体チップ２の一辺の長さをＡ、第一の加圧ツール７の一辺の長さをＢ、第二の加圧ツール８の一辺の長さをＣとした場合、比率Ｂ／Ａが０．９以上であり、比率Ｃ／Ａが０．８５以下である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接着フィルムを貼り合わせた半田層を有する貫通電極付き半導体チップを、第一の加圧ツールを用いて半田溶融温度以下の温度に加熱しながら半導体ウエハ上に仮置きする第一工程と、
前記半導体ウエハ上に仮置きされた前記半田層を有する貫通電極付き半導体チップを、第二の加圧ツールを用いて半田溶融温度以上の温度に加熱して前記半田層を有する貫通電極を導通させる第二工程とを有し、
前記半田層を有する貫通電極付き半導体チップの一辺の長さをＡ、前記第一の加圧ツールの一辺の長さをＢ、前記第二の加圧ツールの一辺の長さをＣとした場合、比率Ｂ／Ａが０．９以上であり、比率Ｃ／Ａが０．８５以下である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
接着フィルムは、１００〜１８０℃における最低溶融粘度が５０〜１５００Ｐａ・ｓであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ上に貫通電極付き半導体チップを積層する際に、ボイドを抑制でき、貫通電極を良好に導通させることができ、半導体チップの周囲に突出するバリの長さを抑制できる半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半田層等からなる突起電極（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注目されている。
フリップチップ実装のなかでも、複数の半導体チップを積層してデバイスを飛躍的に高性能化、小型化したＴＳＶ（Ｓｉ貫通ビヤ／Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｖｉａ）を使った３次元積層技術が注目されている。ＴＳＶ積層技術においては、一般的に、半導体ウエハ上の格子状に区切られた各接合部位に、接着フィルムを介して複数の貫通電極付き半導体チップ（ＴＳＶチップ）を多層積層したのち、格子状のダイシングラインに沿って半導体ウエハをダイシングすることで多層半導体チップ積層体が製造される。
【０００３】
例えば、特許文献１には、半硬化状態の樹脂層を介して半導体部品同士を接着した後、半導体部品の端子間を半田接合する半導体装置の製造方法が記載されており、該半導体装置の製造方法によれば、生産性および信頼性を向上することができることが記載されている。また、特許文献１には、樹脂層の６０〜１５０℃における溶融粘度は０．１〜１００，０００Ｐａ・ｓが好ましいことが記載されている。
【０００４】
半導体チップを多層積層した場合、半田層を有する貫通電極を導通させる際、半田変形とともに接着フィルムを構成する樹脂が流動し、半導体チップの周囲に樹脂がバリ状に突出する（これを「バリ」という）。バリが発生した場合、隣接する半導体チップに付着したり這い上がったりすることにより、不良を引き起こすことがある。ダイシングラインの間隔を広げることでこのような問題は解決するが、生産性の観点からは、ダイシングラインの間隔は狭いことが望ましい。
【０００５】
バリを減らす方法として半田変形を少なくする方法が考えられるが、その場合半田の濡れ性が悪化し、貫通電極を良好に導通させることが難しくなる。従って、半田濡れ性を維持して貫通電極を良好に導通させつつ、半導体チップの周囲に突出するバリの長さを抑制することは難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−３３９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、半導体ウエハ上に貫通電極付き半導体チップを積層する際に、ボイドを抑制でき、貫通電極を良好に導通させることができ、半導体チップの周囲に突出するバリの長さを抑制でき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】
【０００８】
本発明は、接着フィルムを貼り合わせた半田層を有する貫通電極付き半導体チップを、第一の加圧ツールを用いて半田溶融温度以下の温度に加熱しながら半導体ウエハ上に仮置きする第一工程と、前記半導体ウエハ上に仮置きされた前記半田層を有する貫通電極付き半導体チップを、第二の加圧ツールを用いて半田溶融温度以上の温度に加熱して前記半田層を有する貫通電極を導通させる第二工程とを有し、前記半田層を有する貫通電極付き半導体チップの一辺の長さをＡ、前記第一の加圧ツールの一辺の長さをＢ、前記第二の加圧ツールの一辺の長さをＣとした場合、比率Ｂ／Ａが０．９以上であり、比率Ｃ／Ａが０．８５以下である半導体装置の製造方法である。
以下、本発明を詳述する。
【０００９】
本発明者らは、接着フィルムを貼り合わせた半田層を有する貫通電極付き半導体チップを、第一の加圧ツールを用いて半田溶融温度以下の温度に加熱しながら半導体ウエハ上に仮置きする第一工程と、前記半導体ウエハ上に仮置きされた前記半田層を有する貫通電極付き半導体チップを、第二の加圧ツールを用いて半田溶融温度以上の温度に加熱して前記半田層を有する貫通電極を導通させる第二工程とを有する半導体装置の製造方法において、第一の加圧ツールの大きさと第二の加圧ツールの大きさとを変えることで、ボイドを抑制したうえで、半田濡れ性を維持して貫通電極を良好に導通させつつ、半導体チップの周囲に突出するバリの長さを抑制できることを見出した。
即ち、第一工程では、空気の噛み込みによるボイドを排除するため、半田層を有する貫通電極付き半導体チップを該貫通電極付き半導体チップと同程度の大きさの比較的大きい加圧ツールで平行に押圧する必要がある。しかしながら、このような比較的大きい加圧ツールをそのまま第二工程で用いると、半田濡れ性を維持して貫通電極を良好に導通させつつ、半導体チップの周囲に突出するバリの長さを抑制することは難しい。これに対して、第二工程では、半田層を有する貫通電極付き半導体チップを比較的小さい加圧ツールで押圧することで、半田濡れ性を維持して貫通電極を良好に導通させつつ、半導体チップの周囲に突出するバリの長さを抑制することができる。
【００１０】
本発明の半導体装置の製造方法では、まず、接着フィルムを貼り合わせた半田層を有する貫通電極付き半導体チップを、第一の加圧ツールを用いて半田溶融温度以下の温度に加熱しながら半導体ウエハ上に仮置きする第一工程を行う。
【００１１】
図１は、本発明の半導体装置の製造方法における第一工程の一例を模式的に示す図である。即ち、図１は、半田層を有する貫通電極付き半導体チップ２を、第一の加圧ツール７を用いて加熱しながら半導体ウエハ５上に仮置きする工程を示している。
ここで、半田層を有する貫通電極付き半導体チップ２は、半田層３及びビヤ４を有するものである。また、半田層を有する貫通電極付き半導体チップ２には、半田層３を有する面に接着フィルム１が貼り合わされている。また、半導体ウエハ５は、半田層３に対向する電極６を有している。
【００１２】
上記接着フィルムを、上記半田層を有する貫通電極付き半導体チップに貼り合わせる方法は特に限定されず、例えば、上記接着フィルムを、上記半田層を有する貫通電極付き半導体チップにラミネートする方法、上記接着フィルムを、半田層を有する貫通電極付き半導体ウエハにラミネートした後、該半田層を有する貫通電極付き半導体ウエハを半導体チップに個片化する方法等が挙げられる。
【００１３】
上記半田溶融温度以下の温度に加熱する温度（仮置き温度ともいう）及び時間（仮置き時間ともいう）を制御することより、上記接着フィルムを完全には硬化させずに、上記半導体ウエハ上に上記半田層を有する貫通電極付き半導体チップをある程度接着させる（即ち、仮置きする）ことができる。
なお、このような仮置きされた状態において、上記半田層を有する貫通電極はまだ導通していない。上記半田層を有する貫通電極の導通は、後述する第二工程において行われる。
【００１４】
上記仮置き温度は特に限定されず、仮置き可能な温度で上記接着フィルムの硬化温度より低い温度を採用すればよく、上記接着フィルムの硬化温度との差の好ましい下限が２０℃、好ましい上限が１５０℃であり、より好ましい下限は４０℃、より好ましい上限は１３０℃である。上記仮置き温度は、具体的には、好ましくは６０〜１６０℃程度、より好ましくは８０〜１４０℃程度である。
上記仮置き時間は、好ましくは０．１〜６０秒である。
【００１５】
本発明の半導体装置の製造方法では、上記第一工程の後、上記半導体ウエハ上に仮置きされた上記半田層を有する貫通電極付き半導体チップ上に、半田層を有する貫通電極付き半導体チップを更に１段以上積層する工程を行ってもよい。
この工程を行うことにより、上記半導体ウエハ上に仮置きされた複数の貫通電極付き半導体チップに対してまとめて導通を行うことができ、１段ずつ貫通電極付き半導体チップを重ね順々に導通を行う場合と比較して、生産性を向上させることができる。更に、上記半導体ウエハ上の複数の仮置き積層体に対してまとめて導通を行うことで、生産性を更に向上させることができる。
【００１６】
本発明の半導体装置の製造方法では、次いで、上記半導体ウエハ上に仮置きされた上記半田層を有する貫通電極付き半導体チップを、第二の加圧ツールを用いて半田溶融温度以上の温度に加熱して上記半田層を有する貫通電極を導通させる第二工程を行う。
【００１７】
図２は、本発明の半導体装置の製造方法における第二工程の一例を模式的に示す図である。即ち、図２は、半導体ウエハ５上に仮置きされた半田層を有する貫通電極付き半導体チップ２を、第二の加圧ツール８を用いて加熱する工程を示している。
【００１８】
上記半田溶融温度以上の温度に加熱する方法は特に限定されず、例えば、６０〜２２０℃程度の接触温度（電極を接触させる温度）で０．１〜６０秒程度加熱した後、２３０〜３００℃程度の半田溶融温度以上の温度で０．１〜６０秒程度加熱する方法等が挙げられる。加熱条件を制御することより、良好に上記半田層を有する貫通電極の導通を行うことができる。また、加熱条件によっては上記接着フィルムを完全に硬化させて上記半田層を有する貫通電極付き半導体チップを良好に接着することもできる。
【００１９】
上記第二工程では、上記第二の加圧ツールを用いて上記半田層を有する貫通電極付き半導体チップを押圧し、上記半田層を有する貫通電極を導通させるとともに上記接着フィルムを封止領域に充填することが好ましい。
上記押圧する際の圧力は特に限定されないが、１〜２００Ｎが好ましい。また、電極１つ当たりの圧力は、０．０００１〜１Ｎが好ましい。上記電極１つ当たりの圧力が０．０００１Ｎ未満であると、電極同士が接触しないことがある。上記電極１つ当たりの圧力が１Ｎを超えると、電極がつぶれすぎて隣の電極と接触し、ショートすることがある。
【００２０】
本発明の半導体装置の製造方法では、上記半田層を有する貫通電極付き半導体チップの一辺の長さをＡ（図１及び２参照）、上記第一の加圧ツールの一辺の長さをＢ（図１参照）、上記第二の加圧ツールの一辺の長さをＣ（図２参照）とした場合、比率Ｂ／Ａが０．９以上であり、比率Ｃ／Ａが０．８５以下である。
上記第一工程では、空気の噛み込みによるボイドを排除するため、上記半田層を有する貫通電極付き半導体チップを該貫通電極付き半導体チップと同程度の大きさの比較的大きい加圧ツールで平行に押圧する必要がある。しかしながら、このような比較的大きい加圧ツールをそのまま上記第二工程で用いると、半田濡れ性を維持して貫通電極を良好に導通させつつ、半導体チップの周囲に突出するバリの長さを抑制することは難しい。これに対して、上記第二工程では、上記半田層を有する貫通電極付き半導体チップを比較的小さい加圧ツールで押圧することで、半田濡れ性を維持して貫通電極を良好に導通させつつ、半導体チップの周囲に突出するバリの長さを抑制することができる。
【００２１】
なお、上記半田層を有する貫通電極付き半導体チップ、上記第一の加圧ツール及び上記第二の加圧ツールが正方形の場合は、上記比率Ｂ／Ａ及び上記比率Ｃ／Ａとは、それぞれの一辺、即ち、Ｘ軸の長さ同士を比較した比と定義する。
また、上記半田層を有する貫通電極付き半導体チップ、上記第一の加圧ツール及び上記第二の加圧ツールが長方形の場合は、上記比率Ｂ／Ａ及び上記比率Ｃ／Ａとは、それぞれのＸ軸の長さをＡｘ、Ｂｘ及びＣｘ、Ｙ軸の長さをＡｙ、Ｂｙ及びＣｙとして同じ軸の長さ同士を比較した比と定義する。
【００２２】
上記比率Ｂ／Ａが０．９未満であると、ボイドを充分に排除することができず、半導体装置の信頼性が低下する。上記比率Ｂ／Ａの好ましい下限は０．９２である。
上記比率Ｂ／Ａの上限は特に限定されないが、上記接着フィルムを構成する樹脂が上記半田層を有する貫通電極付き半導体チップに這い上がることを抑制する観点から、好ましい上限は０．９７である。
【００２３】
上記比率Ｃ／Ａが０．８５を超えると、バリの長さを充分に抑制することができず、不良が生じやすくなる。また、バリを減らすために半田変形を少なくしようとすると、半田の濡れ性が悪化し、貫通電極を良好に導通させることが難しくなる。上記比率Ｃ／Ａの好ましい上限は０．８０である。
上記比率Ｃ／Ａの下限は特に限定されないが、好ましい下限は０．５０、より好ましい下限は０．６５である。
【００２４】
上記第二工程では、上記接着フィルムは、完全に硬化してもよいし、途中段階まで硬化していてもよい。上記半田層を有する貫通電極を導通させる際に上記接着フィルムが完全に硬化せず途中段階まで硬化している場合には、上記半田層を有する貫通電極を導通させた後に上記接着フィルムを完全に硬化させる２段階の加熱を行ってもよい。
【００２５】
上記第二工程の後、更に、上記接着フィルムを完全に硬化させる工程を別途行ってもよい。必要に応じて上記半田層を有する貫通電極を導通させた後に上記接着フィルムを完全に硬化させればよく、上記半田層を有する貫通電極の導通と上記接着フィルムの硬化とを同時に行うために一挙に加熱する必要がないため、貫通電極付き半導体チップの厚み又は電極高さのばらつきに起因して均一に加熱できず歩留りが低下するという問題を防ぐことができる。
【００２６】
上記接着フィルムは、熱硬化性樹脂及び熱硬化剤を含有することが好ましい。
上記熱硬化性樹脂は特に限定されず、例えば、付加重合、重縮合、重付加、付加縮合、開環重合等の反応により硬化する化合物が挙げられる。上記熱硬化性樹脂として、具体的には例えば、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、レゾルシノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリベンズイミダゾール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、キシレン樹脂、アルキル−ベンゼン樹脂、エポキシアクリレート樹脂、珪素樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。
【００２７】
上記エポキシ樹脂は特に限定されず、例えば、軟化点が１５０℃以下のエポキシ樹脂、常温で液体又は結晶性固体のエポキシ樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、単独で用いられてもよく、二種以上が併用されてもよい。
【００２８】
上記エポキシ樹脂を含有する場合、上記接着フィルムは、更に、上記エポキシ樹脂と反応可能な官能基を有する高分子化合物（単に、高分子化合物ともいう）を含有してもよい。上記高分子化合物は、造膜成分としての役割を果たす。また、上記高分子化合物を含有することで、上記接着フィルムの硬化物は靭性をもち、優れた耐衝撃性を発現することができる。
【００２９】
上記高分子化合物は特に限定されないが、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は、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特に限定されず、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樹脂、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。
【００３０】
上記熱硬化剤は特に限定されず、例えば、フェノール系硬化剤、チオール系硬化剤、アミン系硬化剤、酸無水物等が挙げられる。なかでも、酸無水物が好ましい。酸無水物を用いることにより、上記接着フィルムの硬化後のガラス転移温度Ｔｇを上げて、α１領域を拡大し、硬化後の平均線膨張率を低下させることができる。これにより、半導体装置の信頼性を高めることができる。
【００３１】
上記熱硬化剤の含有量は特に限定されないが、上記熱硬化性樹脂と上記高分子化合物との合計１００重量部に対する好ましい下限が５重量部、好ましい上限が１５０重量部である。上記熱硬化剤の含有量が５重量部未満であると、上記接着フィルムの硬化物が固く脆くなり接合信頼性が低下することがある。上記熱硬化剤の含有量が１５０重量部を超えることでも、上記接着フィルムの接合信頼性が低下することがある。上記熱硬化剤の含有量のより好ましい下限は１０重量部、より好ましい上限は１４０重量部である。
【００３２】
上記接着フィルムは、更に、硬化促進剤を含有してもよい。
上記硬化促進剤は特に限定されないが、イミダゾール化合物が好ましい。上記イミダゾール化合物は上記エポキシ樹脂との反応性が高いことから、上記エポキシ樹脂と上記イミダゾール化合物とを含有することで、上記接着フィルムの速硬化性が向上する。
【００３３】
上記接着フィルムは、更に、無機フィラーを含有することが好ましい。上記無機フィラーを上記接着フィルムに配合することにより、全温度領域での硬化後の線膨張率を低減することができ、半導体装置の信頼性を高めることができる。
【００３４】
上記無機フィラーの含有量は、前述の熱硬化性樹脂と熱硬化剤と高分子化合物との合計１００重量部に対する好ましい下限は４０重量部、好ましい上限は４００重量部である。上記無機フィラーの含有量が４０重量部未満であると、上記無機フィラーを添加する効果をほとんど得ることができないことがある。上記無機フィラーの含有量が４００重量部を超えると、上記接着フィルムの硬化後の線膨張率は低下するものの、電極接続信頼性が低下することがある。上記無機フィラーの含有量のより好ましい下限は５０重量部、より好ましい上限は３５０重量部、更に好ましい下限は６０重量部、更に好ましい上限は３００重量部である。
【００３５】
上記接着フィルムは、本発明の効果を阻害しない範囲内で希釈剤を含有してもよい。上記希釈剤は特に限定されないが、上記接着フィルムの硬化系に取り込まれる反応性希釈剤が好ましい。なかでも、上記接着フィルムの接合信頼性を悪化させないために、１分子中に２以上の官能基を有する反応性希釈剤がより好ましい。
【００３６】
上記希釈剤の含有量は特に限定されないが、上記熱硬化性樹脂と上記高分子化合物との合計１００重量部に対する好ましい下限は１重量部、好ましい上限は１００重量部である。上記希釈剤の含有量が１重量部未満であると、上記希釈剤を添加する効果をほとんど得ることができないことがある。上記希釈剤の含有量が１００重量部を超えると、上記接着フィルムの硬化物が固く脆くなり接合信頼性が低下することがある。上記希釈剤の含有量のより好ましい下限は５重量部、より好ましい上限は７０重量部である。
【００３７】
上記接着フィルムは、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含有量は特に限定されないが、上記接着フィルム中の好ましい下限が１重量％、好ましい上限が１０重量％である。
上記接着フィルムは、その他必要に応じて、ブリード防止剤、シランカップリング剤、フラックス剤や増粘剤等の添加剤を含有してもよい。
【００３８】
上記接着フィルムは、１００〜１８０℃における最低溶融粘度が５０〜１５００Ｐａ・ｓであることが好ましい。このような狭い範囲の最低溶融粘度を有する接着フィルムを用いることにより、空気の噛み込みによるボイドの発生を低減することで、更に信頼性の高い半導体装置が得られる。
上記最低溶融粘度が５０Ｐａ・ｓ未満であると、上記接着フィルムと上記半田層を有する貫通電極との間にボイドが発生しやすくなることがある。上記最低溶融粘度が１５００Ｐａ・ｓを超えると、上記半田層を有する貫通電極と、この貫通電極に対向する基板や半導体ウエハや半導体チップに形成された電極との接続が阻害されることがある。上記最低溶融粘度のより好ましい下限は１００Ｐａ・ｓ、より好ましい上限は１０００Ｐａ・ｓである。
なお、上記１００〜１８０℃における最低溶融粘度とは、１００〜１８０℃における最低複素粘度η＊ｍｉｎであり、上記接着フィルムについて、レオメーター（例えば、ＲＥＯＬＯＧＩＣＡ社製のＳＴＲＥＳＳＴＥＣＨ）を用いて、サンプル厚み６００μｍ、歪制御（１ｒａｄ）、周波数１０Ｈｚ、昇温速度２０℃／ｍｉｎの条件で測定温度範囲３０〜１８０℃で測定を行うことで求めることができる。
【００３９】
上記接着フィルムは、硬化後の２５〜２６５℃における平均線膨張率が１００ｐｐｍ／℃未満であることが好ましい。上記硬化後の平均線膨張率が１００ｐｐｍ／℃以上であると、信頼性評価において、導通部分への変形応力が大きくなり、電極接続が破断することがある。上記平均線膨張率のより好ましい上限は９０ｐｐｍ／℃、更に好ましい上限は８０ｐｐｍ／℃である。上記平均線膨張率の下限は、上記半田層を有する貫通電極の導通が阻害されなければ、特に限定されないが、無機フィラー充填率が９０％以上になり平均線膨張率が低下しすぎると、導通が阻害されることがある。上記平均線膨張率の好ましい下限は、２５ｐｐｍ／℃である。
なお、上記硬化後の２５〜２６５℃における平均線膨張率は、熱応力歪測定装置（例えば、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製のＴＭＡ／ＳＳ６０００）を用いて０℃から３００℃の範囲で上記接着フィルムの硬化物の線膨張率を測定し、このとき得られた２５℃から２６５℃までの線膨張率のＳＳカーブの傾きから平均値を算出することで求めることができる。
【００４０】
上記最低溶融粘度と上記平均線膨張率とを上記範囲に調整する方法としては、例えば、好ましくは熱硬化性樹脂及び熱硬化剤を含有する上記接着フィルムに対して、更に、無機フィラーを配合する方法が挙げられる。なかでも、無機フィラーの平均粒子径及び含有量を調整する方法が好ましい。
【００４１】
上記接着フィルムは、硬化後のガラス転移温度Ｔｇが１６０〜２６０℃であることが好ましく、１７０〜２４０℃であることがより好ましい。このような範囲のＴｇを有する接着フィルムを用いることにより、更に信頼性に優れた半導体装置が得られる。
なお、上記硬化後のＴｇは、熱応力歪測定装置（例えば、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製のＴＭＡ／ＳＳ６０００）を用いて０℃から３００℃の範囲で上記接着フィルムの硬化物の線膨張率を測定し、このとき得られたＳＳカーブの変曲点から求めることができる。
【００４２】
上記接着フィルムを製造する方法は特に限定されず、例えば、必要に応じて熱硬化性樹脂、熱硬化剤、硬化促進剤、高分子化合物、無機フィラー、溶剤、その他の添加剤等を所定量配合して混合し、得られた樹脂組成物を離型フィルム上に塗工し、乾燥させる方法等が挙げられる。上記混合の方法は特に限定されず、例えば、ホモディスパー、万能ミキサー、バンバリーミキサー、ニーダー等を使用する方法が挙げられる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、半導体ウエハ上に貫通電極付き半導体チップを積層する際に、ボイドを抑制でき、貫通電極を良好に導通させることができ、半導体チップの周囲に突出するバリの長さを抑制できる半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の半導体装置の製造方法における第一工程の一例を模式的に示す図である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法における第二工程の一例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
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。
【００４６】
（実施例１〜６及び比較例１〜２）
（１）接着フィルムの製造
表１に記載の組成に従って、下記に示す材料を溶剤に添加して攪拌混合し、樹脂組成物を調製した。得られた樹脂組成物を離型フィルム上に塗工し、乾燥させて、接着フィルムを得た。
１．エポキシ樹脂
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（１００４ＡＦ、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（ＥＸＡ−８３０ＣＲＰ、ＤＩＣ社製）
２．高分子化合物
アクリル樹脂（Ｇ−２０５０Ｍ、日油社製）
３．熱硬化剤及び硬化促進剤
酸無水物（ＹＨ−３０９、三菱化学社製）
イミダゾール（２ＭＡ−ＯＫ、四国化成社製）
４．無機フィラー
球状シリカ（ＹＡ０５０Ｃ−ＳＰ１、アドマテックス社製）
球状シリカ（ＳＥ−１０５０−ＳＰＪ、アドマテックス社製）
【００４７】
（２）最低溶融粘度の測定
得られた接着フィルムについて、レオメーター（ＲＥＯＬＯＧＩＣＡ社製のＳＴＲＥＳＳＴＥＣＨ）を用いて、サンプル厚み６００μｍ、歪制御（１ｒａｄ）、周波数１０Ｈｚ、昇温速度２０℃／ｍｉｎの条件で測定温度範囲３０〜１８０℃℃で測定を行うことで、１００〜１８０℃における最低複素粘度η＊ｍｉｎを求め、最低溶融粘度とした。
【００４８】
（３）半導体装置の製造
シリコンチップＡ１、Ａ２、Ａ３（一辺７．３μｍの正方形、厚み５０μｍ、片面に直径２０μｍ、高さ１０μｍのＮｉ／Ａｕめっきされた電極が形成されており、もう一方の面に直径２０μｍ、高さ１０μｍの銅バンプが形成され、銅バンプの上に厚み５μｍのＳｎ−３．５Ａｇ半田層が形成されているＴＳＶチップ）と、シリコンチップＢ（片面に直径２０μｍ、高さ１０μｍのＮｉ／Ａｕめっきされた電極が形成されており、もう一方の面には電極やバンプが形成されていないチップ）とを準備した。
シリコンチップＡ１、Ａ２、Ａ３の半田層を有する銅バンプが形成されている面に、接着フィルムを真空ラミネーター（ＡＴＭ−８１２Ｍ、タカトリ社製）を用いてステージ温度８０℃、真空度１００Ｐａ・ｓの条件下でラミネートし、その後、チップからはみ出した余分な接着フィルムをカッターで切断除去した。
【００４９】
下記に示す方法により、１１個の仮置き積層体を作製した。
フリップチップボンダ（ＦＣ３０００Ｓ、東レエンジニアリング社製）及び第一の加圧ツール（表１に記載の一辺の長さを有する正方形）を用いて、シリコンチップＡ１の接着フィルムが付着した面を、ステージ温度６０℃、加圧ツール温度（仮置き温度）１００℃で２秒間、２０ＮでシリコンチップＢの電極が形成されている側に仮置きした。次に、シリコンチップＡ２の接着フィルムが付着した面を、同じ条件でシリコンチップＡ１の接着フィルムが付着していない面に対して仮置きした。更に、シリコンチップＡ３の接着フィルムが付着した面を、同じ条件でシリコンチップＡ２の接着フィルムが付着していない面に対して仮置きした。これにより、シリコンチップＢの電極が形成されている面側に接着フィルムを介してシリコンチップＡ１、Ａ２、Ａ３が３段積層された仮置き積層体を作製した。なお、この時点ではそれぞれのシリコンチップの半田層を有する銅バンプはまだ半田接合（導通）していない。
次いで、フリップチップボンダ（ＦＣ−３０００Ｓ、東レエンジニアリング社製）及び第二の加圧ツール（表１に記載の一辺の長さを有する正方形）を用いて、１１個の仮置き積層体を大気圧下、以下の温度条件で加熱してそれぞれのシリコンチップの半田層を有する銅バンプを半田接合した。その後、１７０℃で３０分間加熱しながら加圧し、接着フィルムを完全に硬化させ、１１個の半導体装置を得た。なお、加圧時の荷重は２０Ｎとした。
（温度条件）
１．１６０℃で５秒間加熱
２．２秒間で１６０℃から２８０℃まで昇温
３．２８０℃で５秒間維持
４．３秒間で２８０℃から１６０℃まで降温
【００５０】
＜評価＞
実施例及び比較例で得られた半導体装置について、下記の評価を行った。結果を表１に示した。
【００５１】
（１）電極接続信頼性
得られた１１個の半導体装置を断面研磨し、電極接続がなされていないものを×とした。貫通電極に対向する半導体チップに形成された電極面と貫通電極の電極面との間が電極接続しておらず、対向する電極面の一部部分に樹脂が挟まった状態（樹脂噛み）が見られたものを△とし、電極接続部分に樹脂噛みが見られなかったものを○とした。
【００５２】
（２）ボイド
得られた１１個の半導体装置を超音波探傷装置ＳＡＴ（日立建機ファインテック社製「ｍｉ−ｓｃｏｐｅ」）にて観察し、シリコンチップの剥離が見られた面積が５％未満のものを○、１０％以上のものを×と評価した。  
【００５３】
（３）バリの長さ
得られた１１個の半導体装置を光学顕微鏡で３００倍に拡大し、観察視野にある半導体装置をそれぞれ上から写真撮影した。得られたそれぞれの写真を眺め、それぞれの半導体装置についてシリコンチップの周囲に突出しているバリの長さが一番長い部分を選んでその長さ（バリの最大長さ）を測定した。
半導体装置１１個についてのバリの最大長さの平均値を求め、平均値が４０μｍ以下のものを○、４０μｍを超えるものを×と評価した。
なお、バリの最大長さを測定する際には、バリが伸びている根元の半導体チップの端部から、バリが半導体チップの端部から一番離れている部分までの長さを測定した。
【００５４】
【表１】
2016072400.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明によれば、半導体ウエハ上に貫通電極付き半導体チップを積層する際に、ボイドを抑制でき、貫通電極を良好に導通させることができ、半導体チップの周囲に突出するバリの長さを抑制できる半導体装置の製造方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  接着フィルム
２  半田層を有する貫通電極付き半導体チップ
Ａ  半田層を有する貫通電極付き半導体チップの一辺の長さ
３  半田層
４  ビヤ
５  半導体ウエハ
６  電極
７  第一の加圧ツール
Ｂ  第一の加圧ツールの一辺の長さ
８  第二の加圧ツール
Ｃ  第二の加圧ツールの一辺の長さ
【図１】
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【図２】
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