(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶ポリマー分子が平面方向にランダムに配向した等方向性を有する液晶ポリマーフィルムからなる半導体素子表面保護用絶縁フィルムを半導体素子表面に貼着させた構造を有し、該半導体素子表面保護用絶縁フィルムが液晶転移温度の異なる２層の液晶ポリマーフィルムよりなり、かつ半導体素子貼着面側の液晶ポリマー層の液晶転移温度がもう一方の液晶ポリマー層の液晶転移温度より低いことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
該半導体素子表面保護用絶縁フィルムのその半導体素子貼着面と異なる側の表面に導電体パターンを有し、かつ該フィルムには半導体素子表面に形成された外部電極パッドと前記導電体パターンとを接合する導電体を埋め込んだ透孔が形成されていることを特徴とする請求項１の半導体装置。
【請求項３】
該透孔内に埋め込んだ導電体が導電性樹脂よりなることを特徴とする請求項１又は２の半導体装置。
【請求項４】
液晶ポリマー分子が平面方向にランダムに配向した等方向性を有する液晶ポリマーフィルムからなる半導体素子表面保護用絶縁フィルムを、複数の半導体素子を有するウェハーの半導体素子側表面に貼着する工程；
該フィルムに透孔を形成する工程；
該透孔に導電化処理を施す工程；
そのフィルム面に導電体パターンを形成する工程；および、
ウェハーを切り出すことにより複数のＩＣチップを得る工程；
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
液晶ポリマー分子が平面方向にランダムに配向した等方向性を有する液晶ポリマーフィルムからなる半導体素子表面保護用絶縁フィルムに導電化処理した透孔と導電体パターンを形成したものを、複数の半導体素子を有するウェハーの半導体素子側表面に貼着する工程；および
ウェハーを切り出すことにより複数のＩＣチップを得る工程；
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣチップ等の半導体素子の表面に、半導体素子表面保護用絶縁フィルム（以下、単に半導体保護フィルムとも言う）を貼着した半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣチップ実装の高密度化は益々進む傾向にあり、単位面積内により多くのＩＣチップを実装するための手段として、ＦＣ（フリップチップ）またはベアチップ実装と呼ばれるＩＣチップ単体を用いる方法とＣＳＰ（チップサイズパッケージ、チップスケールパッケージ）と呼ばれる小型に封止したＩＣパッケージを用いる方法が一部実用化されつつある。まずベアチップ実装については、ＩＣチップ表面に一般にポリイミド膜（例えば日立化成製ＰＩＱをスピンコートにより形成したもの）を形成し、これが半導体素子表面に絶縁性及び耐湿性を付与するパッシベーション膜と呼ばれる層の役目をすることでＩＣチップの信頼性を高めていた。また、ＣＳＰと呼ばれる小型パッケージには様々な構造があるが、特に電気特性の面では、テープインターポーザにフェイスダウンでＩＣチップを搭載したものが好ましい。テープインターポーザは一般にポリイミドフィルムよりなり、宇部興産製ＵＰＩＬＥＸ、新日鐵化学製エスパネックス等を用いた導体付きテープが用いられている。フェイスダウンでＩＣチップを実装するのが好ましいのは、半導体素子表面に形成されたＡｌ等よりなる外部電極パッドからすぐに、インピーダンス整合のとれたテープインターポーザの導電体パターンに接合できるからである。ところで、テープインターポーザの材料としてはポリイミドフィルムよりも液晶ポリマーフィルムの方が優れている。これは、特に耐湿性の面で信頼性の高いＩＣチップパッケージができるということである。テープインターポーザのベース材料としてサーモトロピック液晶ポリマーフィルムを用いた例は、３層ＴＡＢについては特開昭６３−２３７４２４号公報で提案されている。しかし、この公報で示される３層ＴＡＢでは、ＩＣチップとインターポーザとのインターコネクションはＩＬＢ（インナーリードボンディング）接続となり、ＲＣＳＰ（リアルチップサイズパッケージ）はできず、また耐湿性に関する信頼性及び高い信号伝送性能を得ることもできない。更に、ベース材料としてサーモトロピック液晶ポリマーフィルムを用いた２層ＴＡＢについては特開平５−２１５３３号公報、特開平５−２１５３４号公報で提案されているが、このものは、デバイスホールを形成したいわゆる３層ＴＡＢ構造と同じ用途に使用するものであり、前記のものと同様の欠点があった。よって、高密度ＩＣチップ実装を必要とする製品においては、耐湿性に富んだベアチップ、即ち耐湿性に富んだ絶縁層をＩＣチップ表面に設けたＣＯＣ（チップオンサーキット）構造のＲＣＳＰの出現が待ち望まれていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のベアチップはＩＣチップ表面に一般にポリイミド膜を形成し、半導体素子表面に絶縁性及び耐湿性を付与しているが、その膜はポリイミドよりなっているため吸水するので特に耐湿性に関する信頼性に問題があった。また、ＣＳＰの場合はその構造上ＩＣチップの大きさより大きくなるという欠点がある。さらに、ＩＣパッケージの小型化が進むと、耐湿性に関する信頼性に問題を生じる。
本発明は、半導体素子表面に、耐湿性、電気絶縁性、信号伝送性、耐熱性、機械特性、耐薬品性等の諸特性に優れた性能を有するフィルムを貼着して形成した半導体装置、特に、信頼性の高い、ベアチップと同等の大きさの半導体装置及びその製造方法を提供することをその課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明によれば、液晶ポリマー分子が平面方向にランダムに配向した等方向性を有する液晶ポリマーフィルムからなる半導体素子表面保護用絶縁フィルムを半導体素子表面に貼着させた構造を有することを特徴とする半導体装置が提供される。
また、本発明によれば、液晶ポリマー分子が平面方向にランダムに配向した等方向性を有する液晶ポリマーフィルムからなる半導体素子表面保護用絶縁フィルムを半導体素子表面に貼着した後、該フィルムに透孔を形成し、次いで該透孔に導電化処理を施し、そのフィルム面に導電体パターンを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
さらに、本発明によれば、液晶ポリマー分子が平面方向にランダムに配向した等方向性を有する液晶ポリマーフィルムからなる半導体素子表面保護用絶縁フィルムに導電化処理した透孔と導電体パターンを形成したものを、半導体素子表面に貼着することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明で用いる液晶ポリマー（ＬＣＰ）フィルムにおいて、そのＬＣＰとしては、２８０℃以上の融点を持つサーモトロピック液晶ポリマーであれば従来公知の各種のものを用いることができる。このような液晶ポリマーとしては、例えば、芳香族ジオール、芳香族カルボン酸、ヒドロキシカルボン酸等のモノマーから合成される、溶融時に液晶性を示す芳香族ポリエステルがあり、その代表的なものとしては、パラヒドロキシ安息香酸（ＰＨＢ）とテレフタル酸とビフェノールからなる第１のタイプのもの（下記式１）や、ＰＨＢと２，６−ヒドロキシナフトエ酸からなる第２のタイプのもの（下記式２）がある。
【０００６】
【化１】
0004315491.tif 000002
【０００７】
【化２】
0004315491.tif 000003
【０００８】
前記一般式（１）のＬＣＰとしては、例えば、スミカスーパー（住友化学社）や、Ｘｙｄｅｒ（Ａｍｏｃｏ社）等があり、前記一般式（２）のＬＰＣとしては、Ｖｅｃｔｒａ（ヘキスト社）等がある。
【０００９】
本発明で用いるＬＣＰフィルムは、ＬＣＰ分子が平面方向にランダムに配向したもので、ＬＣＰフィルムに通常見られる異方向性の大幅に解消されたもの（本明細書では等方向性フィルムと言う）である。
前記等方向性ＬＣＰフィルムは、ＬＣＰフィルムの一方の面又は両方の面に熱可塑性樹脂多孔質体フィルムを加圧下及び加熱下で接触させ、少なくとも表面部が軟化した状態の該ＬＣＰフィルムに該多孔質体フィルムを熱圧着させ、必要に応じて冷却して、該多孔質体フィルムが該ＬＣＰフィルムに対して１〜５００ｇ／ｃｍの剥離強度で接合している積層体を得る熱圧着工程と、得られた積層体を、該ＬＣＰフィルムは溶融するが多孔質体フィルムは軟化するが（ガラス転移点以上の温度）実質的に溶融しない温度条件下で、該ＬＣＰの配向方向に対し垂直の方向に延伸するか又は該ＬＣＰの配向方向と同じ方向に延伸するとともに、該ＬＣＰ配向方向に対し垂直の方向に延伸する延伸工程と、得られた積層体延伸物を冷却する工程と、冷却された積層体延伸物から多孔質体フィルムを剥離する剥離工程によって工業的に有利に製造することができる。
【００１０】
前記熱可塑性樹脂多孔質体フィルムとしては、多孔質構造を有する各種のものが用いられ、その平均細孔径は０．０５〜５．０μｍ、好ましくは０．２〜１μｍであり、空孔率は４０〜９５％、好ましくは６０〜８５％である。このような多孔質体フィルムを形成する熱可塑性樹脂としては、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルホン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリアミド、ポリアミドイミドの他、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ三フッ化塩化エチレン等のフッ素樹脂等を例示することができる。これらの熱可塑性樹脂のうち、フッ素樹脂は、その高い耐熱性によって熱圧着温度を高くすることができ、使用する液晶ポリマーを広く選択できるので好ましい。本発明で用いる好ましい多孔質体フィルムは、耐熱性、耐薬品性の点で延伸多孔質フッ素樹脂フィルム、特に、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムである。熱可塑性樹脂多孔質体フィルムは、発泡法や溶媒抽出法、固相延伸法、フィブリル化法等の従来公知の方法で得ることができる。
【００１１】
本発明で半導体保護フィルム用材料として用いる等方向性ＬＣＰのフィルムを得るには、先ず、ＬＣＰ又はそのポリマーアロイ（以下、これらを単にＬＣＰとも言う）の押出し成形フィルムを用意する。この場合のＬＣＰの押出し成形フィルムは、異方向性を有し、ＬＣＰの溶融物を、押出機を用い、その先端のＴダイやインフレーションダイを通してフィルム状に押出し成形することによって得ることができる。前記溶融温度は、液晶ポリマーが溶融状態を示す温度である。押出し成形装置としては、二軸押出機や、単軸押出機等の慣用の装置が用いられる。押出し成形フィルムの厚さは、２０μｍ〜５ｍｍ、好ましくは５０〜８００μｍである。
【００１２】
前記等方向性ＬＣＰフィルムの製造における各工程について詳述すると、以下の通りである。
（熱圧着工程）
この工程は、ＬＣＰフィルムＡの両方又は片方の表面、好ましくは両方の面に多孔質体フィルムＢ−１及びＢ−２をそれぞれ熱圧着させる工程である。熱圧着温度は、多孔質体フィルムＢ−１、Ｂ−２は実質的に溶融させないが、ＬＣＰフィルムＡの少なくとも表面部、即ち、多孔質体フィルムＢ−１及びＢ−２に接触するフィルムＡの表面部のみ又は全体を軟化させる温度である。
【００１３】
この熱圧着工程においては、ＬＣＰフィルムＡは、２つの多孔質体フィルムＢ−１、Ｂ−２により、両側から挟まれていることから、その表面部のみに限らず、全体が軟化状態であってもよい。このような熱圧着により、ＬＣＰフィルムＡの両面に、多孔質体フィルムＢ−１、Ｂ−２が接合された積層体が形成される。
【００１４】
前記のようにして積層体を製造する場合、その熱圧着装置としては、一対の熱圧着ロールや、熱プレス装置が用いられる。熱圧着ロールを用いる場合、液晶ポリマーフィルムＡと２枚の多孔質体フィルムＢ−１、Ｂ−２を、一対の熱圧着ロールの間の間隙部（クレアランス）に供給し、この熱圧着ロール間の間隙部で熱圧着する。この場合、ＬＣＰフィルムＡの両側に多孔質体フィルムＢ−１、Ｂ−２を供給する。ＬＣＰフィルムＡは固体フィルム又は押出機のＴ−ダイから押出された溶融物フィルム等であることができる。一方、熱プレス装置を用いる場合、その熱プレス装置の底板上に第１の多孔質体フィルムを敷設し、その上にＬＣＰフィルムを重ね、その上に第２の多孔質体フィルムを重ね、その上から上板で所定時間加圧して熱圧着し、冷却する。この場合、底板及び／又は上板を加熱し、ＬＣＰフィルムの少なくとも表面部を軟化させる。
前記のようにして、ＬＣＰフィルムＡと多孔質体フィルムＢ−１、Ｂ−２との積層体が得られるが、この積層体において、そのＬＣＰフィルムＡと多孔質体フィルムＢ−１又はＢ−２との間の剥離強度は、１〜５００ｇ／ｃｍ、好ましくは２〜１００ｇ／ｃｍである。剥離強度が前記範囲よりも小さくなると、積層体フィルムの延伸に際し、ＬＣＰフィルムと多孔質体フィルムとの間に剥離が生じ、ＬＣＰフィルムの円滑な延伸を行うことが困難になるので好ましくない。一方、剥離強度が前記範囲より大きくなると、延伸後に、多孔質体フィルムを剥離する場合に、その剥離が困難になるので好ましくない。ＬＣＰフィルムと多孔質体フィルムとの間の剥離強度は、両者のフィルムの熱圧着条件により調節することができる。
前記で得られた積層体は、その熱融着の状態のまま又はいったん冷却した後、次の延伸工程へ送られる。
【００１５】
（延伸工程）
この工程は、前記積層体フィルム形成工程で得られた積層体フィルムを、その多孔質フィルムは軟化させるが実質的に溶融せずにＬＣＰフィルムを溶融させる温度条件下で、１軸方向、即ち、そのＬＣＰの配向方向とは垂直の方向（ＴＤ）へ延伸するか又は２軸方向、即ち、そのＬＣＰの配向と同じ方向（ＭＤ）へ延伸するとともに、それとは垂直方向（ＴＤ）へ延伸する工程である。１軸延伸の場合、ＴＤへの延伸倍率は１．５〜１０倍、好ましくは２〜５倍である。２軸延伸の場合、ＭＤへの延伸倍率は１〜１０倍、好ましくは１〜５倍であり、ＴＤへの延伸倍率は１．５〜２０倍、好ましくは３〜１５倍である。また、ＴＤへの延伸倍率は、ＭＤへの延伸倍率の１．０〜５．０倍、好ましくは１．５〜３．０倍に規定するのがよい。積層体フィルム延伸物の物性（線膨張係数、ヤング率等）は、この延伸倍率によって自由に変えることができる。延伸スピードは、１〜２００％／秒、好ましくは５〜５０％／秒にするのがよい。
延伸装置としては、従来公知の１軸又は２軸延伸装置を用いることができる。
【００１６】
（冷却工程）
この工程は、前記延伸工程で得られた積層体フィルム延伸物を冷却し、溶融状態の液晶ポリマーフィルムを冷却固化する工程であり、一対の冷却ロールを用いて実施することができる。また自然放冷で行ってもよい。
【００１７】
（剥離工程）
この工程は、前記冷却工程で得られた積層体フィルムから、その両表面に熱圧着されている多孔質体フィルムを剥離する工程である。前記したように、この多孔質体フィルムは、ＬＣＰフィルムに対しては、剥離可能に接合しているので、その多孔質体フィルムを、ＬＣＰフィルムより上方に引張ることにより容易に剥離することができる。
【００１８】
以上のようにして、等方向性ＬＣＰフィルムを得ることができる。このフィルムは、延伸用原料フィルムとして用いたＬＣＰフィルムにみられる異方向性の解消されたもので、平面物性の等方向性にすぐれたものである。
【００１９】
前記等方向性ＬＣＰフィルムの製造において、その原料ＬＣＰフィルムとしては、充填剤を含有するＬＣＰの押出し成形フィルムを用いるのが好ましい。この場合、充填剤には、無機系及び有機系のものが包含される。無機系充填剤としては、たとえば、シリカ、アルミナ、酸化チタン等の金属酸化物；炭酸カルシウム、炭酸バリウム等の金属炭酸塩；硫酸カルシウム、硫酸バリウム等の金属硫酸塩；タルク、クレー、マイカ、ガラス等のケイ酸塩の他、チタン酸カリウム、チタン酸カルシウム、ガラス繊維等が挙げられる。有機系充填剤としては、液晶ポリマーの加工温度において溶融しない耐熱性樹脂粉末や、カーボン、グラファイト、カーボン繊維等が挙げられる。前記耐熱性樹脂粉末としては、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ、ＣＴＦＥ、ＰＶＤＦ、Ｅ−ＣＴＦＥ等）、ＬＣＰ等が挙げられる。
前記充填剤において、その平均粒径は０．０１〜５０μｍ、好ましくは０．１〜１０μｍである。また、充填剤を含有するＬＣＰ中のその充填剤の含有量は、５〜３０容量％、好ましくは１０〜２０容量％である。前記押出し成形フィルムを得るには、ＬＣＰに充填剤を加えて溶融混合し、得られた混合物を押出機を用い、その先端のＴダイやインフレーションダイを通してフィルム状に押出成形する。前記溶融混合温度は、ＬＣＰが溶融状態を示す温度である。もちろん、充填剤が樹脂粉末の場合には、その樹脂粉末が溶融する温度より低い温度である。混合装置としては、二軸押出機、単軸押出機、ニーダー、ミキサー等の慣用の混合装置が用いられる。
【００２０】
前記のようにして得られる充填剤を含有する押出し成形フィルムは、表面状態の良好なフィルムであって、厚さ分布の平均値Ｃに対する厚さ分布の標準偏差Ｄの比Ｄ／Ｃが０．２以下という厚さ精度にすぐれたものである。
そして、このような充填剤を含有する押出し成形フィルムを原料として用いて得られる等方向性ＬＣＰフィルムは、表面状態の非常にすぐれたもので、そのフィルムの厚さ分布の平均値Ｃに対するその厚さ分布の標準偏差Ｄの比Ｄ／Ｃが０．２以下、特に０．１５〜０．０２の範囲にある。
【００２１】
本発明で用いる等方向性ＬＣＰフィルムは、通常のＬＣＰフィルムにみられる平面物性の異方向性の解消されたものであり、平面物性の等方向性にすぐれたものである。この場合の平面物性には、線膨張係数、熱膨張率、熱収縮率、引張り伸度、引張り強度、引張り弾性率等が包含される。
本発明で用いる等方向性ＬＣＰフィルムは、低められた線膨張係数を有する。即ち、本発明で用いるＬＣＰフィルムは、３〜１５ｐｐｍ／℃、好ましくは３〜９ｐｐｍ／℃の線膨張係数を有する。線膨張係数の下限は通常、３ｐｐｍ／℃以下である。
本発明で用いるＬＣＰフィルムは、前記のように、低められた線膨張係数を有すると同時に、その線膨張係数の等方向性にすぐれ、フィルムの１つの平面方向の線膨張係数Ａと他の平面方向の線膨張係数Ｂとの比のＡ／Ｂは、０．３〜３、好ましくは、０．５〜２の範囲にある。半導体保護フィルムとして用いるＬＣＰフィルムにおける前記線膨張係数の等方向性は非常に重要であり、その線膨張係数に大きな異方向性があると、信頼性のあるＩＣチップ及びＩＣチップパッケージを得ることができなくなる。
【００２２】
本発明の半導体保護フィルムとして用いる等方向性ＬＣＰフィルムにおいて、その厚さは１〜１０００μｍ、好ましくは２０〜１００μｍ、その線膨張係数は、３〜１５ｐｐｍ／℃、好ましくは３〜９ｐｐｍ／℃及びその吸水率は０．５重量％以下、好ましくは０．３重量％以下である。また、その吸湿膨張率（２３℃、８０％ＲＨ）は、通常、０．１％以下、好ましくは０．０５％以下である。これらの物性は、ＬＣＰの種類や、ＬＣＰの押出し成形条件、ＬＣＰフィルムの延伸条件等によって調節することができる。
本発明においては、ＬＣＰフィルムには、無機充填剤を含有させても良い。無機充填剤を含有するＬＣＰフィルムは、熱伝導性が向上し、高い放熱効果を有することから、半導体保護フィルムとしての機能においてすぐれている。この場合の無機充填剤としては、特に、シリカ、アルミナ、チタニア等を粉末状やウイスカー状で用いるのが好ましく、その含有量は、特に、１〜３０容量％、好ましくは５〜２０容量％である。
【００２３】
本発明で用いる前記ＬＣＰフィルムは、その表面に導電体パターンを形成したＣＯＣタイプのＲＣＳＰの半導体保護フィルム（ＩＣチップの表面に形成するパッシベーション膜）としてすぐれた効果を示す。即ち、ＬＣＰフィルムの線膨張係数（ＣＴＥ）は、平面のどの方向をとっても３〜１５ｐｐｍ／℃の範囲にあり、ＩＣチップの線膨張係数３ｐｐｍ／℃とほぼマッチングしている。従って、ＩＣチップにＬＣＰフィルムを貼着する場合に、ＩＣチップ自体に生じる応力を軽減できるので、ＩＣチップの機能低下も防ぐことができ、さらに、ＩＣチップ自体のクラック（引張応力で１００ＭＰａ以上、圧縮応力で５００ＭＰａ以上で一般的にはクラックを生じる）も効果的に防止することができる。
以上のように、本発明による等方向性ＬＣＰフィルムからなる半導体保護フィルムを有するＩＣチップパッケージは、ＩＣチップ自体に生じる熱応力の発生を減じ、ＩＣチップ及びＩＣチップパッケージ信頼性が著しく向上したものである。
また、本発明による前記ＩＣチップ及びＩＣチップパッケージは、ＬＣＰフィルムが非常に低い吸水率（０．１重量％以下）を示し、ＰＣＴ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｏｋｅｒ  Ｔｅｓｔ）（１２１℃、２ａｔｍ、湿度１００％）、６５℃／９５％ＲＨ及び８５℃／８５％ＲＨ等の吸湿試験においても、性能劣化、パッケージクラック、Ａｌ配線腐食を何ら生じることはなく、非常に高いパッケージ信頼性を有する。
【００２４】
ＬＣＰフィルム上に形成する導電体パターンにおいて、その導電体としては、各種の導電性金属、例えば銅、金、Ａｌ、４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金等のインバー合金等が用いられる。導電体パターンは、これらの金属箔を用いて形成することができるし、それらの金属を用いる蒸着法やスパッタリング法等で形成しても良い。またＬＣＰフィルムを半導体保護フィルムとして設けたＩＣチップを実装する場合、その実装方式としては、従来公知の各種の方式、例えば、ワイヤーボンディングの他、フリップチップ方式、ビームリード方式、ＴＡＢ方式、ＳＴＤ方式等を採用することができる。
【００２５】
本発明により表面保護された半導体装置を製造する方法を示すと、先ず、半導体素子表面にＬＣＰフィルムを貼着する。この貼着は、そのＬＣＰフィルムの軟化点以上の温度で熱圧着することにより実施される。次に、そのフィルムに透孔を形成し、その透孔にその導電化処理を行うために導電体を埋め込む。この場合の透孔の形成はレーザー加工により実施され、また、その透孔への導電体の埋め込みは導電性樹脂を用いて実施される。導電性樹脂としては、従来公知の各種のものが用いられる。次いで、その表面上に導電体パターンを形成する。
この導電体パターンにおいて、その導電体としては、各種の導電性金属、例えば銅、金、Ａｌ、４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金等のインバー合金等が用いられる。導電体パターンは、それらの金属の箔を用いることにより形成してもよいし、あるいはそれらの金属を用いる蒸着法やスパッタリング法等で形成しても良い。ＬＣＰフィルムの好ましい厚さは、１〜１０００μｍ、より好ましくは１０〜１００μｍである。ＬＣＰフィルム面に透孔を形成する場合、その透孔の直径は、１〜１０００μｍ、好ましくは１０〜１００μｍである。
本発明により表面保護された半導体装置を製造するための他の方法を示すと、先ず、導電体パターンと導電性樹脂を埋め込んだ透孔を形成したＬＣＰフィルムを用意する。
次に、このフィルムを半導体素子表面に貼着する。この場合の半導体素子表面に対するフィルムの貼着は前記と同様にして実施される。
【００２６】
前記のようにして得られる半導体装置は、その半導体素子表面に形成されたＡｌ等よりなる外部電極パッドと前記導電体パターンとが、その透孔内に充填された導電性樹脂を介して電気的に接続している。そして、この導電体パターン上には、メッキ層（ＮｉメッキやＡｕメッキ等）を介して半田バンプが形成される。また、半導体素子表面の外部電極パッドと導電体パターンとを電気的に接合する場合、前記導電性樹脂の埋め込みによらず、その透孔内壁面に導電体パターンに接続する導電体層を金属箔積層法、金属メッキ法、金属蒸着法等で形成する等の適宜の導電化処理を施すことによっても、両者を接続することができる。
【００２７】
本発明においては、ウェハー上にＬＣＰフィルムを熱圧着した後、前記と同様にしてＬＣＰフィルムに所望の加工を施した後、ＩＣチップを切り出して所望の半導体チップ（ベアチップ等）を得ることができる。図１にウェハー上にＬＣＰフィルムを熱圧着する場合の説明図を示す。この図において、２はＬＣＰフィルムを示し、２２はウェハーを示し、２０はＡｌパッド、２１は窒化ケイ素膜（パッシベーション膜）を示す。図１に示した一点鎖線は、ＩＣチップ切り出し線を示す。
【００２８】
前記のようにして得られるＬＣＰフィルムで表面保護された半導体素子は、耐湿性、電気絶縁性、信号伝送性、耐熱性、耐薬品性等にすぐれた性能を有する。本発明によれば、特に、信頼性の高い、ベアチップと同等の大きさのＲＣＳＰを効率よく製造することができる。
【００２９】
【実施例】
次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
【００３０】
参考例１
サーモトロピック液晶ポリマー（住友化学社製、スミカスーパーＥ６０００）を、単軸押出機（スクリュー径５０ｍｍ）内で溶融し、その押出機先端のＴダイ（リップ長さ３００ｍｍ、リップクリアランス０．６ｍｍ、ダイ温度３５０℃）より、フィルム状に押出し、冷却して厚さ２５０μｍの液晶ポリマーフィルムを得た。この液晶ポリマーフィルムの両面に、厚さ４０μｍの多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム（平均孔径０．２μｍ、空孔率８０％）を、一対の熱ロール（温度３３０℃、ロール周速２ｍ／分）を有するラミネーターで熱圧着した後、一対の冷却ロール（温度１５０℃）を通して冷却した。この積層体のＰＴＦＥフィルムの剥離強度は５ｇ／ｃｍであった。
次に、このようにして得た積層体を二軸延伸機で延伸した。この時の延伸条件は、延伸温度３５０℃、延伸倍率ＭＤ方向１．３倍、ＴＤ方向３．９倍、延伸スピード２０％／秒、であった。
最後に、多孔質ＰＴＦＥフィルムを液晶ポリマーフィルムの両面から剥離し、厚さ５０μｍの液晶ポリマー延伸フィルム（ａ−１）を得た。
【００３１】
参考例２
サーモトロピック液晶ポリマー（住友化学社製、スミカスーパーＥ６０００）９０重量部と天然シリカ（平均粒径３μｍ、電気化学社製ＦＳ−１５）１０重量部とを、二軸押出機を用いて溶融混合するとともに、その先端のストランドダイから押出してペレタイザーでペレットに成形した。
次にこのペレットを単軸押出機（スクリュー径５０ｍｍ）内で溶融し、その押出機先端のＴダイ（リップ長さ３００ｍｍ、リップクリアランス１．０ｍｍ、ダイ温度３５０℃）より、フィルム状に押出し、冷却して厚さ２５０μｍの液晶ポリマーフィルムを得た。この液晶ポリマーフィルムの両面に、厚さ４０μｍの多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム（平均孔径０．２μｍ、空孔率８０％）を、一対の熱ロール（温度３３０℃、ロール周速２ｍ／分）を有するラミネーターで熱圧着した後、一対の冷却ロール（温度１５０℃）を通して冷却した。この積層体のＰＴＦＥフィルムの剥離強度は５ｇ／ｃｍであった。
次に、このようにして得た積層体を二軸延伸機で延伸した。この時の延伸条件は、延伸温度３５０℃、延伸倍率ＭＤ方向１．３倍、ＴＤ方向３．９倍、延伸スピード２０％／秒、であった。
最後に、多孔質ＰＴＦＥフィルムを液晶ポリマーフィルムの両面から剥離し、厚さ５０μｍの液晶ポリマー延伸フィルム（ａ−２）を得た。
【００３２】
参考例３
サーモトロピック液晶ポリマー（住友化学社製、スミカスーパーＥ６０００）を、単軸押出機（スクリュー径５０ｍｍ）内で溶融し、その押出機先端のＴダイ（リップ長さ３００ｍｍ、リップクリアランス０．５ｍｍ、ダイ温度３５０℃）より、フィルム状に押出し、冷却して厚さ１２５μｍの液晶ポリマーフィルムを得た。この液晶ポリマーフィルムの両面に、厚さ４０μｍの多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム（平均孔径０．２μｍ、空孔率８０％）を、一対の熱ロール（温度３３０℃、ロール周速２ｍ／分）を有するラミネーターで熱圧着した後、一対の冷却ロール（温度１５０℃）を通して冷却した。この積層体のＰＴＦＥフィルムの剥離強度は５ｇ／ｃｍであった。
次に、このようにして得た積層体を二軸延伸機で延伸した。この時の延伸条件は、延伸温度３５０℃、延伸倍率ＭＤ方向１．３倍、ＴＤ方向３．９倍、延伸スピード２０％／秒、であった。
最後に、多孔質ＰＴＦＥフィルムを液晶ポリマーフィルムの両面から剥離し、厚さ２５μｍの液晶ポリマー延伸フィルム（ａ−３）を得た。
【００３３】
参考例４
サーモトロピック液晶ポリマー（ポリプラスチックス社製、ベクトラＡ９５０）を、単軸押出機（スクリュー径５０ｍｍ）内で溶融し、その押出機先端のＴダイ（リップ長さ３００ｍｍ、リップクリアランス０．４ｍｍ、ダイ温度３００℃）より、フィルム状に押出し、冷却して厚さ２５０μｍの液晶ポリマーフィルムを得た。この液晶ポリマーフィルムの両面に、厚さ４０μｍの多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム（平均孔径０．５μｍ、空孔率８０％）を、一対の熱ロール（温度２８０℃、ロール周速２ｍ／分）を有するラミネーターで熱圧着した後、一対の冷却ロール（温度１００℃）を通して冷却した。この積層体のＰＴＦＥフィルムの剥離強度は５ｇ／ｃｍであった。
次に、このようにして得た積層体を二軸延伸機で延伸した。この時の延伸条件は、延伸温度３００℃、延伸倍率ＭＤ方向１．３倍、ＴＤ方向３．９倍、延伸スピード２０％／秒、であった。
最後に、多孔質ＰＴＦＥフィルムを液晶ポリマーフィルムの両面から剥離し、厚さ５０μｍの液晶ポリマー延伸フィルム（ａ−４）を得た。
【００３４】
参考例５
サーモトロピック液晶ポリマー（ポリプラスチックス社製、ベクトラＡ９５０）９０重量部と天然シリカ（平均粒径３μｍ、電気化学社製ＦＳ−１５）１０重量部とを、二軸押出機を用いて溶融混合するとともに、その先端のストランドダイから押出してペレタイザーをペレットに成形した。
次にこのペレットを単軸押出機（スクリュー径５０ｍｍ）内で溶融し、その押出機先端のＴダイ（リップ長さ３００ｍｍ、リップクリアランス２．５ｍｍ、ダイ温度３００℃）より、フィルム状に押出し、冷却して厚さ２５０μｍの液晶ポリマーフィルムを得た。この液晶ポリマーフィルムの両面に、厚さ４０μｍの多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム（平均孔径０．５μｍ、空孔率８０％）を、一対の熱ロール（温度２８０℃、ロール周速２ｍ／分）を有するラミネーターで熱圧着した後、一対の冷却ロール（温度１００℃）を通して冷却した。この積層体のＰＴＦＥフィルムの剥離強度は５ｇ／ｃｍであった。
次に、このようにして得た積層体を二軸延伸機で延伸した。この時の延伸条件は、延伸温度３００℃、延伸倍率ＭＤ方向１．３倍、ＴＤ方向１．８倍、延伸スピード２０％／秒、であった。
最後に、多孔質ＰＴＦＥフィルムを液晶ポリマーフィルムの両面から剥離し、厚さ５０μｍの液晶ポリマー延伸フィルム（ａ−５）を得た。
【００３５】
以上で得た各々の液晶ポリマーフィルムの物性を以下のようにして測定し、その結果を表１に示す。
（１）ＴＤ厚さ分布
ダイヤルゲージのニードル型測定子（ミツトヨ社製、先端Ｒ：０．４ｍｍ）を鉛直方向に向かい合わせて固定し、１００ｇの力で接触させる。つぎにこの測定子間にサンプルフィルムをはさみ、ＴＤ方向に移動させる。このようにして、フィルムのＴＤの厚さ分布データを得る。
（ｉ）平均値Ｃ
１０００ｍｍ幅、０．５ｍｍ間隔で２０００ポイント測定し、その平均値を求めた。
（ii）標準偏差Ｄ
前記平均値Ｃに対する２０００ポイントの標準偏差Ｄを求めた。
（２）線膨張係数
ＴＭＡ法：荷重５ｇ、２００℃まで昇温後、１５０℃から２５℃への降温時に測定。試料幅４．０ｍｍ、チャック間隔１０ｍｍ。
（３）吸水率
５×５ｃｍのフィルムを真水中に２４時間浸漬し、その前後の重量を測定して吸水量を算出し、その浸漬前のフィルム重量に対する％で示した。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
実施例１
参考例１で示したサーモトロピック液晶フィルム（ジャパンゴアテックス製、ＢＩＡＣTMフィルム、厚さ５０μｍ、プラズマ処理品）を、拡散層、Ａｌ配線、Ａｌパッド、ＳｉＯ2絶縁層、Ｓｉ3Ｎ4パッシベーション層を設けたＳｉウェーハ上に熱圧着で貼り付けた。この場合の貼り付けは、熱プレス機で行い、その条件は▲１▼Ｓｉウェーハ側の下部ヒートステージ温度４５０℃、▲２▼ＬＣＰフィルム側の上部ヒートツール温度２００℃、▲３▼加圧力５ｋｇｆ／ｃｍ2、▲４▼圧着時間３秒とした。貼り付けたＬＣＰフィルムにレーザ加工を施し、ＳｉウェーハのＡｌパッド上のみのＬＣＰ樹脂を取り除いた。詳しくは、レーザ加工機としてはＣＯ2レーザを用い、孔径７０μｍの透孔（ビアホール）を形成した。次に導電性樹脂（Ａｇ粉末入りエポキシ樹脂）をこのビアホールに埋め込み、そのフィルム上に銅箔（ジャパンエナジー製、ＪＴＣＡＭ箔（ロープロファイル電解銅箔、厚さ９μｍ）をプレス機で貼り付けた。この場合の貼り付けは、（１）Ｓｉウェーハ側の下部ヒートステージ温度２００℃、（２）ＬＣＰフィルム側の上部ヒートツール温度４００℃、（３）加圧力２０ｋｇｆ／ｃｍ2、（４）圧着時間５秒の条件で行った。この銅箔をエッチング加工して回路パターンを形成しＮｉめっき、Ａｕめっきを施した後、はんだペーストをマスクを用いたスクリーン印刷法により必要箇所のみ載せた。このＳｉウェーハを２３０℃オーブンに入れ、はんだペーストを溶融させることによりボール状はんだバンプ（外部端子）を形成した。更にこのＳｉウェーハをダイシング加工により個々のＩＣチップに切り出して標準端子配列を有するベアチップ（図２）を得た。このベアチップを８５℃／８５％ＲＨ、１０００ｈｒｓ及びＰＣＴ（１２１℃／１００％ＲＨ、２ａｔｍ）、１００ｈｒｓの試験で耐湿性を評価したところ、良好な信頼性を示した。これより、このベアチップが標準位置配列の外部端子を持ちかつ優れた耐湿性を有することから、高性能なＲＣＳＰであるともいえる。
【００３８】
実施例２
参考例３で示したサーモトロピック液晶フィルム（ジャパンゴアテックス製、ＢＩＡＣTMフィルム、厚さ２５μｍ、プラズマ処理品）を、拡散層、Ａｌ配線、Ａｌパッド、ＳｉＯ2絶縁層、Ｓｉ3Ｎ4パッシベーション層を設けたＳｉウェーハ上に熱圧着で貼り付けた。この貼り付けは熱プレス機で行い、その条件は、▲１▼Ｓｉウェーハ側の下部ヒートステージ温度４５０℃、▲２▼ＬＣＰフィルム側の上部ヒートツール温度２００℃、▲３▼加圧力５ｋｇｆ／ｃｍ2、▲４▼圧着時間３秒とした。貼り付けたＬＣＰフィルムにレーザ加工を施し、ＳｉウェーハのＡｌパッド上のみのＬＣＰ樹脂を取り除いた。詳しくは、レーザ加工機としてＵＶ−ＹＡＧレーザを用い、孔径５０μｍのビアホールを形成した。次に蒸着法により加工済みＬＣＰフィルム上方から銅を堆積させ銅膜を形成する。この銅膜をエッチング加工して回路パターンを形成し無電解Ｎｉめっき、Ａｕめっきを施した後、はんだペーストをマスクを用いたスクリーン印刷法により必要箇所のみ載せた。このＳｉウェーハを２３０℃オーブンに入れ、はんだペーストを溶融させることによりボール状はんだバンプ（外部端子）を形成した。更にこのＳｉウェーハをダイシング加工により個々のＩＣチップに切り出して標準端子配列を有するベアチップ（図３）を得た。このベアチップを８５℃／８５％ＲＨ、１０００ｈｒｓ及びＰＣＴ（１２１℃／１００％ＲＨ、２ａｔｍ）、１００ｈｒｓの試験で耐湿性を評価したところ、良好な信頼性を示した。これより、このベアチップが標準位置配列の外部端子を持ちかつ優れた耐湿性を有することから、高性能なＲＣＳＰであるともいえる。
【００３９】
実施例３
参考例２で示したサーモトロピック液晶フィルム（ジャパンゴアテックス製、ＢＩＡＣTMフィルム、厚さ５０μｍ、プラズマ処理品）を、拡散層、Ａｌ配線、Ａｌパッド、ＳｉＯ2絶縁層、Ｓｉ3Ｎ4パッシベーション層を設けたＳｉウェーハ上に熱圧着で貼り付けた。この貼り付けは熱プレス機で行い、その条件は、▲１▼Ｓｉウェーハ側の下部ヒートステージ温度４５０℃、▲２▼ＬＣＰフィルム側の上部ヒートツール温度２００℃、▲３▼加圧力５ｋｇｆ／ｃｍ2、▲４▼圧着時間３秒とした。貼り付けたＬＣＰフィルムにレーザ加工を施しＳｉウェーハのＡｌパッド上のみのＬＣＰ樹脂を取り除いた。詳しくは、レーザ加工機としてＣＯ2レーザを用い、孔径１００μｍのビアホールを形成した。次に蒸着法により孔加工済みのＬＣＰフィルム上方からＴｉ、Ｐｄを堆積させ下地金属膜を形成し、エッチング法により必要箇所以外を除去した。更に、めっき法によりこの下地金属部上にＡｕパンプを形成した。このＳｉウェーハをダイシング加工により個々のＩＣチップに切り出してベアチップ（図４）を得た。このベアチップを８５℃／８５％ＲＨ、１０００ｈｒｓ及びＰＣＴ（１２１℃／１００％ＲＨ、２ａｔｍ）、１００ｈｒｓの試験で耐湿性を評価したところ、良好な信頼性を示した。これより、このベアチップはＩＣチップ単体でも十分な耐湿性を有しているので、このチップを用いてＴＣＰ（ＴＡＢ（ＩＬＢ方式））、ＦＣ（ＩＢＢ方式）で実装したＩＣパッケージや高密度基板製品においても高い信頼性を示した。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の液晶ポリマーフィルムからなる半導体素子表面保護絶縁フィルムを半導体素子（ＩＣチップ）表面に貼着した半導体装置は、そのフィルムが、特に３〜１５ｐｐｍ／℃の線膨張係数を有することから、ＩＣチップとのマッチングが良く、ＩＣチップ表面の応力が発生しにくいことからＩＣチップの動作性能が向上し、かつ極めて優れた耐湿性を示す。更にＣＯＣ構造をとることで液晶ポリマーフィルムの優れた高周波特性も生かすことが可能である。また、接着性、耐熱性、電気絶縁性、機械特性、耐薬品性等の必要不可欠な諸特性を十分に満足することから、本発明の半導体装置は、高密度ＩＣチップ実装を必要とする製品に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶ポリマーフィルムより成る半導体素子表面保護用絶縁フィルムをウェーハー上に貼着する場合の説明図を示す。
【図２】本発明の液晶ポリマーフィルムより成る半導体素子表面保護用絶縁フィルムに回路を形成したＲＣＳＰの断面図を示す（銅箔タイプ）。
【図３】本発明の液晶ポリマーフィルムより成る半導体素子表面保護用絶縁フィルムに回路を形成したＲＣＳＰの断面図を示す（銅蒸着タイプ）。
【図４】本発明の液晶ポリマーフィルムより成る半導体素子表面保護用絶縁フィルムを用いたベアチップの断面図を示す。
【符号の説明】
１  ＩＣチップ
２  ＬＣＰフィルム
３  半田バンプ
４  導電性樹脂
５  導電体（銅）
６  Ｎｉメッキ層
７  Ａｕメッキ層
１１  Ｓｉ
２０  Ａｌパッド
２１  Ｓｉ3Ｎ4膜（パッシベーション膜）
２２  ウェハー
２３  Ｔｉ／Ｐｄ（下地金属膜）
２４  Ａｕバンプ
【図１】
0004315491.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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