(57)【要約】【課題】本発明は、積層後の反り量を低減し、かつ圧着時間が短時間であっても接続信頼性に優れた半導体用接着剤を提供することを目的とする。また、本発明は、このような半導体用接着剤を用いた半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る半導体用接着剤は、半導体チップ及び配線回路基板のそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された半導体装置、又は、複数の半導体チップのそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された半導体装置において前記接続部の封止に用いられる半導体用接着剤であって、（メタ）アクリル化合物及び硬化剤を含有し、２００℃で５秒保持したときの硬化反応率が８０％以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップ及び配線回路基板のそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された半導体装置、又は、複数の半導体チップのそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された半導体装置において前記接続部の封止に用いられる半導体用接着剤であって、（ａ）（メタ)アクリル化合物、（ｂ）硬化剤及び（ｃ）高分子成分を含有し、室温（２５℃）での弾性率が３．０ＧＰａ以下である半導体用接着剤。
【請求項２】
２００℃で５秒保持したときの硬化反応率が８０％以上である、請求項１に記載の半導体用接着剤。
【請求項３】
前記半導体用接着剤の高分子成分が、重量平均分子量１００００以上である、請求項１〜２のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
【請求項４】
フィルム状である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
【請求項５】
前記硬化剤が熱ラジカル発生剤である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
【請求項６】
前記硬化剤が過酸化物である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
【請求項７】
酸化防止剤または重合禁止剤または光安定剤または熱安定剤を含有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
【請求項８】
前記酸化防止剤または重合禁止剤が、フェノール系酸化防止剤またはヒンダードアミン系光安定剤またはピペリジン骨格を有する重合禁止剤である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
【請求項９】
室温(２５℃)で７日保管した後の粘度増加率が２０％以下である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の半導体用接着剤を用いる、半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の製造方法によって得られる、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体用接着剤、並びに、半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体チップと基板を接続するには金ワイヤ等の金属細線を用いるワイヤーボンディング方式が広く適用されてきたが、半導体装置に対する高機能・高集積・高速化等の要求に対応するため、半導体チップ又は基板にバンプと呼ばれる導電性突起を形成して、半導体チップと基板間で直接接続するフリップチップ接続方式（ＦＣ接続方式）が広まりつつある。
【０００３】
フリップチップ接続方式としては、はんだ、スズ、金、銀、銅等を用いて金属接合させる方法、超音波振動を印加して金属接合させる方法、樹脂の収縮力によって機械的接触を保持する方法などが知られているが、接続部の信頼性の観点から、はんだ、スズ、金、銀、銅等を用いて金属接合させる方法が一般的である。
【０００４】
例えば、半導体チップと基板間の接続においては、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）等に盛んに用いられているＣＯＢ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｂｏａｒｄ）型の接続方式もフリップチップ接続方式である。また、フリップチップ接続方式は、半導体チップ上にバンプ又は配線を形成して、半導体チップ間で接続するＣＯＣ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｃｈｉｐ）型の接続方式にも広く用いられている（たとえば下記特許文献１参照）。
【０００５】
更なる小型化、薄型化、高機能化が強く要求されたパッケージでは、上述した接続方式を積層・多段化したチップスタック型パッケージやＰＯＰ（Ｐａｃｋａｇｅ  Ｏｎ  Ｐａｃｋａｇｅ）、ＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ−Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｖｉａ）等も広く普及し始めている。平面状でなく立体状に配置することでパッケージを小さくできることから、これらの技術は多用され、半導体の性能向上及びノイズ低減、実装面積の削減、省電力化にも有効であり、次世代の半導体配線技術として注目されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２９４３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＰＯＰやＴＳＶのように半導体を多段に積層した場合、反りが発生する問題がある。チップの薄型化、積層段数の増加に伴い、反りは増大する傾向がある。
【０００８】
また、フリップチップパッケージでは、近年、生産性を向上させる観点から、フリップチップパッケージの組立時の圧着時間を短時間化することが求められている。この場合、圧着中に半導体用接着剤が充分に硬化しなければ、接続部を充分に保護できず、圧着時の圧力が開放されたときに接続不良が生じる。さらに、接続部にはんだが用いられている場合には、圧着中に、はんだ溶融温度より低温の温度領域で充分に半導体用接着剤が硬化していなければ、圧着時の温度がはんだ溶融温度に到達したときにはんだの飛散や流動が発生し接続不良が生じる。そのため、これらの接続不良を抑制するために優れた接続信頼性が求められている。
【０００９】
そこで、本発明は、積層後の反り量を低減し、かつ圧着時間が短時間であっても接続信頼性に優れた半導体用接着剤を提供することを目的とする。また、本発明は、このような半導体用接着剤を用いた半導体装置及びそ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】
【００１０】
本発明に係る半導体用接着剤は、半導体チップ及び配線回路基板のそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された半導体装置、又は、複数の半導体チップのそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された半導体装置において前記接続部の封止に用いられる半導体用接着剤であって、（メタ）アクリル化合物及び硬化剤を含有し、２００℃で５秒保持したときの硬化反応率が８０％以上である。
【００１１】
本発明に係る半導体用接着剤は、圧着時間が短時間であっても接続信頼性に優れる。本発明に係る半導体用接着剤によれば、圧着時間の短時間化が可能であることから、生産性を向上させることができる。また、本発明に係る半導体用接着剤によれば、フリップチップパッケージを容易に高機能化及び高集積化することができる。
【００１２】
ところで、従来の半導体用接着剤では、半導体用接着剤が充分に硬化していない状態で高温圧着されると、ボイドが発生することがある。これに対し、本発明に係る半導体用接着剤によれば、短時間で充分に硬化が可能であることから、ボイドの発生を容易に抑制することができる。
【００１３】
また、近年、接続部の金属としては、低コスト化を目的に、腐食しにくい金等からはんだや銅等に移りつつある。さらに、配線やバンプの表面処理に関しても、低コスト化を目的に、腐食しにくい金等からはんだや銅、ＯＳＰ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｓｏｌｄｅｒａｂｉｌｉｔｙ  Ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅ）処理等に移りつつある。フリップチップパッケージでは、狭ピッチや多ピン化に加えてこのような低コスト化が進んでいるため、腐食し絶縁性が低下しやすい金属が用いられる傾向にあり、絶縁信頼性が低下しやすい。これに対し、本発明に係る半導体用接着剤によれば、絶縁信頼性が低下することを抑制することができる。
【００１４】
前記半導体用接着剤は、重量平均分子量１００００以上の高分子成分を更に含有することが好ましい。前記半導体用接着剤は、前記高分子成分の重量平均分子量が３００００以上であり、前記高分子成分のガラス転移温度が２５℃以下である態様が好ましい。
【００１５】
前記半導体用接着剤は、フィルム状であってもよい。
【００１６】
前記硬化剤は、熱ラジカル発生剤であることが好ましい。前記硬化剤は、過酸化物であることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、本発明に係る半導体用接着剤を用いる。このような製造方法によれば、接続信頼性に優れる多くの半導体装置を短時間で製造することができる。
【００１８】
本発明に係る半導体装置は、本発明に係る半導体装置の製造方法によって得られる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、積層後の反り量を低減し、かつ圧着時間が短時間であっても接続信頼性に優れる半導体用接着剤を提供することができる。また、本発明によれば、このような半導体用接着剤を用いた半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。
【図２】本発明に係る半導体装置の他の一実施形態を示す模式断面図である。
【図３】本発明に係る半導体装置の他の一実施形態を示す模式断面図である。
【図４】本発明に係る半導体装置の他の一実施形態を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書において、「（メタ）アクリル」とは、アクリル又はそれに対応するメタクリルを意味する。また、組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
【００２２】
＜半導体用接着剤＞
本実施形態に係る半導体用接着剤は、半導体チップ及び配線回路基板のそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された半導体装置、又は、複数の半導体チップのそれぞれの接続部が互いに電気的に接続された半導体装置において前記接続部の封止に用いられる半導体封止用接着剤である。本実施形態に係る半導体用接着剤は、（ａ）（メタ）アクリル化合物、（ｂ）硬化剤及び（ｃ）高分子成分（ｄ）フィラー成分を含有する。本実施形態に係る半導体用接着剤を２００℃で５秒保持したときの硬化反応率は、８０％以上である。
【００２３】
（（ａ）成分：（メタ）アクリル化合物）
（ａ）成分は、分子内に１個以上の（メタ）アクリル基を有する化合物であれば特に制限はなく、例えば、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ナフタレン型、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、フェノールアラルキル型、ビフェニル型、トリフェニルメタン型、ジシクロペンタジエン型、フルオレン型、アダマンタン型、イソシアヌル酸型、各種多官能（メタ）アクリル化合物等を使用することができる。（ａ）成分は、耐熱性の観点から、ビスフェノールＡ、Ｆ型骨格、ナフタレン型骨格、フルオレン型骨格、アダマンタン型骨格、イソシアヌル酸型骨格含有アクリレートが好ましい。（ａ）成分は、１種単独で又は２種以上を併用して用いることができる。
【００２４】
（ａ）成分の含有量は、半導体用接着剤の全量を基準として、１０〜５０質量％が好ましく、１５〜４０質量％がより好ましい。含有量が１０質量％未満の場合、硬化成分が少ないため硬化後の樹脂の流動を充分に制御することが難しく、５０質量％を超えると、硬化時の体積収縮によりパッケージの反りが大きくなる傾向がある。
【００２５】
（ａ）成分における（メタ）アクリル基の官能基数は、３以下が好ましい。官能基数が４以上であると、官能基数が多いため短時間での硬化が充分に進行せず硬化反応率が低下する場合がある（硬化のネットワークが急速に進み、未反応基が残存する場合がある）。
【００２６】
（ａ）成分の平均分子量は、１００００より小さいことが好ましく、５０００以下であることがより好ましい。分子量が小さいほうが反応しやすく、反応率が高い。
【００２７】
（（ｂ）成分：硬化剤）
（ｂ）成分としては、（ａ）成分の硬化剤として機能すれば特に制限はない。硬化系としてはラジカル重合が好ましい。（ｂ）成分としては、ラジカル発生剤が好ましい。ラジカル発生剤としては、熱ラジカル発生剤（熱によるラジカル発生剤）、光ラジカル発生剤（光によるラジカル発生剤）等が挙げられる。（ｂ）成分としては、取り扱い性に優れる観点から、熱ラジカル発生剤が好ましい。（ｂ）成分は、１種単独で又は２種以上を併用して用いることができる。
【００２８】
熱ラジカル発生剤としては、アゾ化合物、過酸化物（有機過酸化物等）などが挙げられる。熱ラジカル発生剤としては、取り扱い性及び保存安定性に優れる観点から、過酸化物が好ましく、有機過酸化物がより好ましい。有機過酸化物としては、ケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネイト、パーオキシエステル等が挙げられる。有機過酸化物としては、保存安定性の観点から、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシエステルが好ましい。さらに、有機過酸化物としては、耐熱性の観点から、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイドが好ましい。
【００２９】
（ｂ）成分の含有量は、（ａ）成分１００質量部に対して、０．５〜１０質量部が好ましく、１〜５質量部がより好ましい。含有量が０．５質量部未満の場合、充分に硬化が進行しない場合があり、１０質量部を超える場合、硬化が急激に進行して反応点が多くなるため、分子鎖が短くなったり、未反応基が残存したりして信頼性が低下しやすい傾向がある。
【００３０】
（（ｃ）成分：高分子成分）
本実施形態に係る半導体用接着剤は、高分子成分（（ａ）成分に該当する化合物を除く）を更に含有することができる。（ｃ）成分は、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、シアネートエステル樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ウレタン樹脂、アクリルゴム等が挙げられ、その中でも、耐熱性及びフィルム形成性に優れる観点から、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、（メタ）アクリル樹脂、アクリルゴム、シアネートエステル樹脂、ポリカルボジイミド樹脂等が好ましく、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、（メタ）アクリル樹脂、アクリルゴムがより好ましい。（ｃ）成分は、単独又は２種以上の混合体や共重合体として使用することもできる。
【００３１】
（ｃ）成分と（ａ）成分との質量比は特に制限されないが、（ｃ）成分１質量部に対して、（ａ）成分の含有量は０．０１〜１０質量部であることが好ましく、０．０５〜５質量部がより好ましく、０．１〜５質量部が更に好ましい。含有量が０．０１質量部より小さいと、硬化性が低下し、接着力が低下する場合があり、含有量が１０質量部より大きいと、フィルム形成性が低下する場合がある。
【００３２】
（ｃ）成分のガラス転移温度（Ｔｇ）は、半導体用接着剤の基板やチップへの貼付性に優れ、半導体チップ表面上の凹凸埋め込み性の観点から、４０℃以下が好ましく、３０℃以下がより好ましく、２０℃以下が更に好ましい。Ｔｇが４０℃を超える場合には、半導体チップに形成されたバンプや、基板に形成された電極や配線パターン等の凹凸を半導体用接着剤により埋め込むことができず（硬化反応が始まる恐れがある）、気泡が残存してボイドが発生しやすい傾向がある。また、Ｔｇが４０℃を超える場合、室温（２５℃）の弾性率が大きくなり、半導体チップの反りが大きくなる傾向がある。なお、上記Ｔｇとは、ＤＳＣ（パーキンエルマー社製ＤＳＣ−７型）を用いて、サンプル量１０ｍｇ、昇温速度１０℃／分、測定雰囲気：空気の条件で測定したときのＴｇである。
【００３３】
（ｃ）成分の重量平均分子量は、ポリスチレン換算で１００００以上が好ましく、単独で良好なフィルム形成性を示すために、３００００以上がより好ましく、４００００以上が更に好ましく、５００００以上が特に好ましい。重量平均分子量が１００００未満である場合にはフィルム形成性が低下する傾向がある。なお、本明細書において、重量平均分子量とは、高速液体クロマトグラフィー（株式会社島津製作所製Ｃ−Ｒ４Ａ）を用いて、ポリスチレン換算で測定したときの重量平均分子量を意味する。
【００３４】
（（ｄ）成分：フィラー）
本実施形態に係る半導体用接着剤は、粘度や硬化物の物性を制御するため、及び、半導体チップと基板とを接続した際のボイドの発生や吸湿率の更なる抑制のために、フィラーを更に含有してもよい。（ｄ）成分としては、無機フィラー、樹脂フィラー等が挙げられる。無機フィラーとしては、ガラス、シリカ、アルミナ、酸化チタン、カーボンブラック、マイカ、窒化ホウ素等の絶縁性無機フィラーが挙げられ、その中でも、シリカ、アルミナ、酸化チタン、窒化ホウ素等が好ましく、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素がより好ましい。絶縁性無機フィラーはウィスカーであってもよく、ウィスカーとしては、ホウ酸アルミニウム、チタン酸アルミニウム、酸化亜鉛、珪酸カルシウム、硫酸マグネシウム、窒化ホウ素等が挙げられる。樹脂フィラーとしては、ポリウレタン、ポリイミド等が挙げられる。樹脂フィラーは、無機フィラーに比べて、２６０℃等の高温で柔軟性を付与することができるため、耐リフロー性向上に適していると共に、柔軟性付与が可能であるためフィルム形成性向上にも効果がある。（ｄ）成分は、１種単独で又は２種以上を併用して用いることができる。（ｄ）成分の形状、粒径及び含有量は特に制限されない。
【００３５】
絶縁信頼性に更に優れる観点から、（ｄ）成分は絶縁性であることが好ましい。本実施形態に係る半導体用接着剤は、銀フィラー、はんだフィラー等の導電性の金属フィラーを含有していないことが好ましい。
【００３６】
（ｄ）成分の物性は、表面処理によって適宜調整されてもよい。表面処理剤としては、グリシジル系（エポキシ系）、アミン系、フェニル系、フェニルアミノ系、（メタ）アクリル系、ビニル系の化合物等が挙げられる。
【００３７】
（ｄ）成分の平均粒径は、フリップチップ接続時のかみ込み防止の観点から、１．５μｍ以下が好ましく、視認性（透明性）に優れる観点から、１．０μｍ以下がより好ましい。
【００３８】
（ｄ）成分の含有量は、半導体用接着剤の固形分全体を基準として、２０〜７０質量％が好ましく、２５〜６５質量％がより好ましい。含有量が２０質量％未満では、放熱性が低く、また、ボイド発生、吸湿率が大きくなる等の傾向がある。含有量が７０質量％を超えると、硬化後の弾性率が高くなり半導体チップの反りが大きくなってしまう傾向が有る。また、粘度が高くなって半導体用接着剤の流動性の低下や接続部へのフィラーの噛み込み（トラッピング）が生じ、接続信頼性が低下しやすい傾向がある。
【００３９】
本実施形態に係る半導体用接着剤は、イオントラッパー、酸化防止剤、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、レベリング剤，フラックス剤等の添加剤を更に含有してもよい。これらの添加剤は、１種単独で又は２種以上を併用して用いることができる。これらの添加剤の含有量は、各添加剤の効果が発現するように適宜調整すればよい。
【００４０】
本実施形態に係る半導体用接着剤を２００℃で５秒保持したときの硬化反応率は、８０％以上であり、９０％以上がより好ましい。２００℃（はんだ溶融温度以下）／５秒の硬化反応率が８０％より低いと、接続時（はんだ溶融温度以上）ではんだが飛散・流動し接続信頼性が低下する。硬化反応率は、未硬化の半導体用接着剤１０ｍｇをアルミパンに入れた後、ＤＳＣ（パーキンエルマー社製ＤＳＣ−７型）を用いて昇温速度２０℃／ｍｉｎ、３０〜３００℃の温度範囲で測定することにより得ることができる。
【００４１】
本実施形態に係る半導体用接着剤は、２００℃以上の高温での圧着が可能である。また、はんだ等の金属を溶融させて接続を形成するフリップチップパッケージでは、更に優れた硬化性が発現する。
【００４２】
本実施形態に係る半導体用接着剤は、生産性が向上する観点から、フィルム状（フィルム状半導体用接着剤）であることが好ましい。フィルム状半導体用接着剤の作製方法を以下に示す。
【００４３】
まず、（ａ）成分、（ｂ）成分、（ｃ）成分及びその他の成分を有機溶媒中に加えた後に攪拌混合、混錬等により溶解又は分散させて樹脂ワニスを調製する。その後、離型処理を施した基材フィルム上に、ナイフコーター、ロールコーター、アプリケーター、ダイコーター、コンマコーター等を用いて樹脂ワニスを塗布した後、加熱により有機溶媒を減少させて、基材フィルム上にフィルム状半導体用接着剤を形成する。また、加熱により有機溶媒を減少させる前に、樹脂ワニスをウェハ等にスピンコートして膜を形成した後、溶媒乾燥を行う方法によりウェハ上にフィルム状半導体用接着剤を形成してもよい。
【００４４】
基材フィルムとしては、有機溶媒を揮発させる際の加熱条件に耐え得る耐熱性を有するものであれば特に制限はなく、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、ポリエーテルナフタレートフィルム、メチルペンテンフィルム等が挙げられる。基材フィルムとしては、これらのフィルムのうちの１種からなる単層のものに限られず、２種以上のフィルムからなる多層フィルムであってもよい。
【００４５】
塗布後の樹脂ワニスから有機溶媒を揮発させる際の条件としては、具体的には、５０〜２００℃、０．１〜９０分間の加熱を行うことが好ましい。実装後のボイドや粘度調整に影響がなければ、有機溶媒が１．５％以下まで揮発する条件とすることが好ましい。
【００４６】
＜半導体装置＞
本実施形態に係る半導体用接着剤を用いて製造される半導体装置について説明する。本実施形態に係る半導体装置における接続部は、バンプと配線との金属接合、及び、バンプとバンプとの金属接合のいずれでもよい。本実施形態に係る半導体装置では、例えば、半導体用接着剤を介して電気的な接続を得るフリップチップ接続を用いることができる。
【００４７】
図１は、半導体装置の実施形態（半導体チップ及び基板のＣＯＢ型の接続態様）を示す模式断面図である。図１（ａ）に示すように、半導体装置１００は、互いに対向する半導体チップ１０及び基板（回路配線基板）２０と、半導体チップ１０及び基板２０の互いに対向する面にそれぞれ配置された配線１５と、半導体チップ１０及び基板２０の配線１５を互いに接続する接続バンプ３０と、半導体チップ１０及び基板２０間の空隙に隙間なく充填された半導体用接着剤４０とを有している。半導体チップ１０及び基板２０は、配線１５及び接続バンプ３０によりフリップチップ接続されている。配線１５及び接続バンプ３０は、半導体用接着剤４０により封止されており外部環境から遮断されている。
【００４８】
図１（ｂ）に示すように、半導体装置２００は、互いに対向する半導体チップ１０及び基板２０と、半導体チップ１０及び基板２０の互いに対向する面にそれぞれ配置されたバンプ３２と、半導体チップ１０及び基板２０間の空隙に隙間なく充填された半導体用接着剤４０とを有している。半導体チップ１０及び基板２０は、対向するバンプ３２が互いに接続されることによりフリップチップ接続されている。バンプ３２は、半導体用接着剤４０により封止されており外部環境から遮断されている。
【００４９】
図２は、半導体装置の他の実施形態（半導体チップ同士のＣＯＣ型の接続態様）を示す模式断面図である。図２（ａ）に示すように、半導体装置３００は、２つの半導体チップ１０が配線１５及び接続バンプ３０によりフリップチップ接続されている点を除き、半導体装置１００と同様である。図２（ｂ）に示すように、半導体装置４００は、２つの半導体チップ１０がバンプ３２によりフリップチップ接続されている点を除き、半導体装置２００と同様である。
【００５０】
半導体チップ１０としては、特に制限はなく、シリコン、ゲルマニウム等の同一種類の元素から構成される元素半導体、ガリウムヒ素、インジウムリン等の化合物半導体などの各種半導体を用いることができる。
【００５１】
基板２０としては、配線回路基板であれば特に制限はなく、ガラスエポキシ、ポリイミド、ポリエステル、セラミック、エポキシ、ビスマレイミドトリアジン、ポリイミド等を主な成分とする絶縁基板の表面に形成された金属層の不要な個所をエッチング除去して配線（配線パターン）が形成された回路基板、上記絶縁基板の表面に金属めっき等によって配線（配線パターン）が形成された回路基板、上記絶縁基板の表面に導電性物質を印刷して配線（配線パターン）が形成された回路基板などを用いることができる。
【００５２】
配線１５やバンプ３２等の接続部は、主成分として金、銀、銅、はんだ（主成分は、例えばスズ−銀、スズ−鉛、スズ−ビスマス、スズ−銅）、ニッケル、スズ、鉛等を含有しており、複数の金属を含有していてもよい。
【００５３】
配線（配線パターン）の表面には、金、銀、銅、はんだ（主成分は、例えばスズ−銀、スズ−鉛、スズ−ビスマス、スズ−銅）、スズ、ニッケル等を主な成分とする金属層が形成されていてもよい。この金属層は単一の成分のみで構成されていてもよく、複数の成分から構成されていてもよい。また、複数の金属層が積層された構造をしていてもよい。銅、はんだは安価であることから一般的に使用されている。
【００５４】
バンプと呼ばれる導電性突起の材質としては、主な成分として、金、銀、銅、はんだ（主成分は例えば、スズ−銀、スズ−鉛、スズ−ビスマス、スズ−銅）、スズ、ニッケル等が用いられ、単一の成分のみで構成されていてもよく、複数の成分から構成されていてもよい。また、これらの金属が積層された構造をなすように形成されていてもよい。バンプは半導体チップ又は基板に形成されていてもよい。銅、はんだは安価であることから一般的に使用されている。
【００５５】
また、図１又は図２に示すような半導体装置（パッケージ）を積層して金、銀、銅、はんだ（主成分は、例えばスズ−銀、スズ−鉛、スズ−ビスマス、スズ−銅）、スズ、ニッケル等で電気的に接続してもよい。銅、はんだは安価であることから一般的に使用されているため好ましい。例えば、ＴＳＶ技術で見られるような、半導体用接着剤を半導体チップ間に介して、フリップチップ接続又は積層し、半導体チップを貫通する孔を形成し、パターン面の電極とつなげてもよい。
【００５６】
図３は、半導体装置の他の実施形態（半導体チップ積層型の態様（ＴＳＶ））を示す模式断面図である。図３に示す半導体装置５００では、インターポーザ５０上に形成された配線１５が半導体チップ１０の配線１５と接続バンプ３０を介して接続されることにより、半導体チップ１０とインターポーザ５０とはフリップチップ接続されている。半導体チップ１０とインターポーザ５０との間の空隙には半導体用接着剤４０が隙間なく充填されている。上記半導体チップ１０におけるインターポーザ５０と反対側の表面上には、配線１５、接続バンプ３０及び半導体用接着剤４０を介して半導体チップ１０が繰り返し積層されている。半導体チップ１０の表裏におけるパターン面の配線１５は、半導体チップ１０の内部を貫通する孔内に充填された貫通電極３４により互いに接続されている。なお、貫通電極３４の材質としては、銅、アルミニウム等を用いることができる。
【００５７】
このようなＴＳＶ技術により、通常は使用されない半導体チップの裏面からも信号を取得することができる。更には、半導体チップ１０内に貫通電極３４を垂直に通すため、対向する半導体チップ１０間や、半導体チップ１０及びインターポーザ５０間の距離を短くし、柔軟な接続が可能である。本実施形態に係る半導体用接着剤は、このようなＴＳＶ技術において、対向する半導体チップ１０間や、半導体チップ１０及びインターポーザ５０間の封止材料として適用することができる。
【００５８】
また、エリアバンプチップ技術等の自由度の高いバンプ形成方法では、インターポーザを介さないでそのまま半導体チップをマザーボードに直接実装できる。本実施形態に係る半導体用接着剤は、このような半導体チップをマザーボードに直接実装する場合にも適用することができる。なお、本実施形態に係る半導体用接着剤は、２つの配線回路基板を積層する場合に、基板間の空隙を封止する際にも適用することができる。
【００５９】
＜半導体装置の製造方法＞
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、本実施形態に係る半導体用接着剤を用いて、半導体チップ及び配線回路基板、又は、複数の半導体チップ同士を接続する。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、例えば、半導体用接着剤を介して半導体チップ及び配線回路基板を互いに接続すると共に前記半導体チップ及び前記配線回路基板のそれぞれの接続部を互いに電気的に接続して半導体装置を得る工程、又は、半導体用接着剤を介して複数の半導体チップを互いに接続すると共に前記複数の半導体チップのそれぞれの接続部を互いに電気的に接続して半導体装置を得る工程を備える。
【００６０】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、前記接続部を互いに金属接合によって接続することができる。すなわち、前記半導体チップ及び前記配線回路基板のそれぞれの前記接続部を互いに金属接合によって接続する、又は、前記複数の半導体チップのそれぞれの前記接続部を互いに金属接合によって接続する。
【００６１】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例として、図４に示す半導体装置６００の製造方法について説明する。半導体装置６００は、配線（銅配線）１５を有する基板（ガラスエポキシ基板）６０と、配線（銅ピラー、銅ポスト）１５を有する半導体チップ１０とが半導体用接着剤４０を介して互いに接続されている。半導体チップ１０の配線１５と基板６０の配線１５とは、接続バンプ（はんだバンプ）３０により電気的に接続されている。基板６０における配線１５が形成された表面には、接続バンプ３０の形成位置を除いてソルダーレジスト７０が配置されている。
【００６２】
半導体装置６００の製造方法では、まず、ソルダーレジスト７０が形成された基板６０上に半導体用接着剤（フィルム状半導体用接着剤等）４０を貼付する。貼付は、加熱プレス、ロールラミネート、真空ラミネート等によって行うことができる。半導体用接着剤の供給面積や厚みは、半導体チップ１０又は基板６０のサイズやバンプ高さ等によって適宜設定される。半導体用接着剤４０を半導体チップ１０に貼付してもよく、半導体ウエハに半導体用接着剤４０を貼付した後にダイシングして半導体チップ１０に個片化することによって、半導体用接着剤４０を貼付した半導体チップ１０を作製してもよい。半導体用接着剤４０を基板６０又は半導体チップ１０に貼り付けた後、半導体チップ１０の配線１５上の接続バンプ３０と、基板６０の配線１５とをフリップチップボンダー等の接続装置を用いて位置合わせする。そして、半導体チップ１０と基板６０を接続バンプ３０の融点以上の温度で加熱しながら押し付けて（接続部にはんだを用いる場合は、はんだ部分に２４０℃以上かかることが好ましい）、半導体チップ１０と基板６０を接続すると共に、半導体用接着剤４０によって半導体チップ１０と基板６０の間の空隙を封止充てんする。接続荷重は、バンプ数に依存するが、バンプの高さばらつき吸収や、バンプ変形量の制御を考慮して設定される。接続時間は、生産性向上の観点から、短時間が好ましい。はんだを溶融させ、酸化膜や表面の不純物を除去し、金属接合を接続部に形成することが好ましい。
【００６３】
短時間の接続時間（圧着時間）とは、接続形成（本圧着）中に接続部に２４０℃以上かかる時間（例えば、はんだ使用時の時間）が４秒以下であることをいう。接続時間は、３秒以下が好ましい。
【００６４】
位置合わせをした後、仮固定して、リフロー炉で加熱処理することによってはんだバンプを溶融させて半導体チップと基板を接続することによって半導体装置を製造してもよい。仮固定は、金属接合を形成する必要性が顕著に要求されないため、上述の本圧着に比べて低荷重、短時間、低温度でもよく、生産性向上、接続部の劣化防止等のメリットが生じる。半導体チップと基板を接続した後、オーブン等で加熱処理を行って、半導体用接着剤を硬化させてもよい。加熱温度は、半導体封止用接着剤の硬化が進行し、好ましくは完全に硬化する温度である。加熱温度及び加熱時間は適宜設定すればよい。
【実施例】
【００６５】
以下、実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれらによって制限されるものではない。
【００６６】
＜フィルム状接着剤の作製＞
フィルム状接着剤の作製に使用した化合物を以下に示す。
【００６７】
（ａ）（メタ）アクリル化合物
・ＥＡ-０２００（大阪ガスケミカル株式会社）
【００６８】
（ｂ）硬化剤
・パーブチルＰ  （日油株式会社）
【００６９】
（ｃ）高分子成分
・アクリル酸ブチル及びメタクリル酸ブチルの共重合体
ポリマ１  （分子量１５万、Ｔｇ４０℃）
ポリマ２  （分子量１５万、Ｔｇ８℃）
【００７０】
（ｄ）フィラー
・シリカフィラー（株式会社アドマテックス製、ＳＥ２０３０、平均粒径：０．５μｍ）
・メタクリル表面処理ナノシリカフィラー（株式会社アドマテックス製、ＹＡ０５０Ｃ―ＳＭ、平均粒径：約５０ｎｍ、以下ＳＭナノシリカ1と表記）
・フェニルシラン表面処理ナノシリカフィラー（株式会社アドマテックス製、ＹＣ１００Ｃ―ＳＭ、平均粒径：約０．１μｍ、以下ＳＭナノシリカ２と表記）
・有機フィラー（樹脂フィラー、ロームアンドハースジャパン株式会社製、ＥＸＬ−２６５５：コアシェルタイプ有機微粒子）
【００７１】
（ｅ）安定化材
・ＬＡ−７２（株式会社ＡＤＥＫＡ製）
【００７２】
（実施例１）
表１に示す配合量（単位：質量部）の（メタ）アクリル化合物、無機フィラー（ＳＥ２０３０、ＳＭナノシリカ１、ＳＭナノシリカ２）、高分子成分、有機フィラー、シランカップリング剤を有機溶媒（メチルエチルケトン）に添加した。その後、Φ１．０ｍｍのビーズを固形分と同質量加え、ビーズミル（ヴァーダー・サイエンティフィック株式会社製、遊星型微粉砕機ＰＭ４００）で３０分撹拌した。撹拌後、硬化剤を添加して攪拌し、ビーズをろ過によって除去した。作製したワニスを小型塗工装置（廉井精機）で塗工し、フィルム状接着剤を得た。
【００７３】
（実施例２〜５、比較例１〜３）
使用した材料を下記表１に示すように変更したことを除いて実施例１と同様にしてフィルム状接着剤を得た。
【００７４】
＜硬化反応率の測定方法＞
サンプル量（フィルム状接着剤）１０ｍｇをアルミパンに入れた後、ＤＳＣ（パーキンエルマー社製ＤＳＣ−７型）を用いて昇温速度２０℃／ｍｉｎ、３０〜３００℃の温度範囲で測定した。未処理のサンプルを測定した場合のΔＨ（Ｊ／ｇ）を「ΔＨ１」、ホットプレート上で２００℃／５秒の熱処理をしたサンプルを測定した場合のΔＨ（Ｊ／ｇ）を「ΔＨ２」とし、以下の式で硬化反応率を算出した。硬化反応率９０％以上を「Ａ」と表示し、８０％以上９０％未満を「Ｂ」と表示し、８０％未満を「Ｃ」と表示した。結果を表１に示す。
（ΔＨ１−ΔＨ２）／ΔＨ１×１００＝硬化反応率（％）
【００７５】
＜反り評価＞
厚さ２０μｍのフィルム状接着剤を、厚さ７５μｍ、直径８インチのシリコンウェハ上に貼り付け、クリーンオーブン（ＥＳＰＥＣ製）で硬化（２００℃／２０ｍｉｎ）させた。オーブンから取り出したウェハを水平な面に静置し、外周部で最も高さのある点をウェハの反り量として測定した。反り量５ｍｍ未満を「Ａ」と表示し、５ｍｍ以上１０ｍｍ未満を「Ｂ」と表示し、１０ｍｍ以上を「Ｃ」と表示した。結果を表１に示す。
【００７６】
＜粘度変化率評価＞
厚さ２０μｍのフィルム上接着剤を、厚さ５４０μｍになるまで貼り合せ、粘度計（Ｒｈｅｏｍｅｔｒｉｃ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社）を用いて３０〜２００℃の範囲で粘度を測定した。接着剤作後の粘度の最下点を「ν１」、室温（２５℃）で７日間保管した後の粘度の最下点を「ν２」とし、以下の式で粘度増加率を算出した。粘度増加率１０％未満を「Ａ」と表示し、粘度増加率１０％以上２０％未満を「Ｂ」と表示し、粘度増加率２０％以上を「Ｃ」と表示した。結果を表１に示す。
ν２／ν１×１００＝粘度増加率（％）
【００７７】
【表１】
2017203138.tif 000003
【００７８】
実施例では、半導体用接着剤を２００℃で５秒保持したときの硬化反応率が８０％以上であり、反り量の評価でも良好な結果が得られた。また粘度増加率は２０％以下に抑えることができた。一方、比較例では、２００℃で５秒保持したときの硬化反応率が８０％以上であったものの、反り量、粘度増加率の評価結果は劣っていた。
【符号の説明】
【００７９】
１０…半導体チップ、１５…配線、２０，６０…基板、３０…接続バンプ、３２…バンプ、３４…貫通電極、４０…半導体用接着剤、５０…インターポーザ、７０…ソルダーレジスト、１００，２００，３００，４００，５００，６００…半導体装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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