JP2001351944A - 半導体装置の製造方法および異方導電性フィルム付き半導体ウエハの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 異方導電性フィルムとチップ間、及び／また
は、異方導電性フィルムと回路基板間が半田層によって
強固に接合し、しかも、チップ及び／または回路基板上
の電極間に短絡が生じていない信頼性の高い半導体装置
を確実に製造できようにする。 【解決手段】 異方導電性フィルム１の導通路１１の一
方または両方の端部に半田層１３を形成した後、異方導
電性フィルム１のフィルム基板１２を半導体素子２及び
回路基板３に熱融着し、さらにその後、半導体素子２お
よび／または回路基板３に前記半田層１３を溶融接合す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法および異方導電性フィルム付きウエハの製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】異方導電性フィルムは、導電性について
異方性を示すフィルムであり、フィルムの表裏を貫通す
る方向には導電性を示すが、フィルム面が広がる方向に
は絶縁性を示すものである。従って、ウエハ状態から切
り出した裸の半導体素子（チップ）と外部回路基板（以
下、単に回路基板と称す）との間に異方導電性フィルム
を挿入し、これら３者を接合することで、チップの電極
と回路基板の電極とが異方導電性フィルムの導通路を介
して電気的に接続された半導体装置を得ることができ
る。ここで、回路基板は、チップのためのパッケージ用
基板や、チップを他のデバイスと共に実装するための一
般的なプリント回路基板などである。近年の半導体集積
回路の大規模な集積化、接続端子（電極パッド等）のフ
ァインピッチ化に伴い、チップの実装における異方導電
性フィルムの使用は益々増大しつつある。

【０００３】従来、異方導電性フィルムとしては、接着
性の絶縁材料からなるフィルム中に導電性微粒子を分散
させて形成したものが知られている。しかし、この従来
の異方導電性フィルムは、構造上、ファインピッチ化し
た対象物との接続が難しいという問題や、チップの電極
形状を凸状（バンプ状）にしなければならないという問
題がある。そこで、ファインピッチ化に対応し得る異方
導電性フィルムとして、本件出願人は、国際公開公報Ｗ
Ｏ９８／０７２１６において、複数の導通路が互いに絶
縁されて、フィルムの厚み方向に貫通してなる異方導電
性フィルム（すなわち、多数の導通路が互いに絶縁され
ながら、各々が絶縁性樹脂からなるフィルム基板を貫通
し、各導通路の両端部がフィルム基板の表裏面に露出し
た構造のフィルム）を提案している。

【０００４】ところで、チップ、異方導電性フィルム、
回路基板の３者を一度に接合するには、単純なチップ実
装装置をそのまま用いることができず、実装工程での生
産性が低いという問題がある。本件出願人は、この問題
に対処すべく、チップ及び回路基板のいずれか一方に異
方導電性フィルムを先に接合しておくという手順を提案
している（特願平１１−８７１７８号）。また、上記手
順により、チップの方に異方導電性フィルムを接合して
おくとしても、両者を量産的に接合し、スループット
（特定時間内に加工する量）を向上させるには不十分で
ある。このため、本件出願人は、スループットを十分に
向上させるために、複数の素子構造体が形成された半導
体ウエハに対して、１枚の大面積の異方導電性フィルム
を先に接合してから、個々のチップに分断するという手
順も提案している（特願平１１−８７１７８号）。

【０００５】一方、フィルムの厚み方向に導通路が貫通
した構造の異方導電性フィルムを介して半導体素子と回
路基板とが電気的に接続された半導体装置において、異
方導電性フィルムとチップ間および異方導電性フィルム
と回路基板間の接合は、通常、異方導電性フィルムの
導通路とチップの電極（回路基板の電極（配線））とを
溶着させる態様、異方導電性フィルムのフィルム基板
をチップの電極面（回路基板の電極面）に接着させて、
導通路と電極を接触状態に保持する態様、または、上
記及びを組み合わせた態様にて行っている。しか
し、これらの態様では、導通路と電極に用いる金属の種
類（相性）によって、および／または、フィルム基板に
用いる絶縁性樹脂の種類によって、十分な接合力が得ら
れない場合や十分な電気的導通性が得られない場合があ
る。そこで、本発明者等は、異方導電性フィルムの導通
路の端部に半田層を設け、異方導電性フィルムとチップ
（回路基板）とを熱圧着して、異方導電性フィルムとチ
ップ（回路基板）とを半田層の溶着を利用して接合する
ことを試みた。かかる方法を用いれば、半田層は溶融固
化することによって金属や樹脂の種類を選ばず、概ね種
々の材料面に強固に接合し得るので、異方導電性フィル
ムとチップ（回路基板）とを高い接合力で接合でき、し
かも、導通路と電極間の電気的接続の信頼性も向上す
る。

【０００６】しかし、本発明者らは、上記の方法によっ
て異方導電性フィルムとチップ（回路基板）とを接合し
た半導体装置の接合部をよく観察したところ、図５に示
すように、異方導電性フィルム６０の隣接する導通路６
１の端部が溶融した半田層６２を介して導通（短絡）
し、その結果、チップ（回路基板）６３上の電極６４間
に短絡が生じてしまう場合があることがわかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みなされたもので、異方導電性フィルムとチップ間、
及び／または、異方導電性フィルムと回路基板間が半田
層によって強固に接合し、しかも、チップ及び／または
回路基板上の電極間に短絡が生じていない信頼性の高い
半導体装置を確実に製造することができる半導体装置の
製造方法を提供することを目的としている。

【０００８】また、半導体装置の生産性（スループッ
ト）向上のために、異方導電性フィルム付き半導体ウエ
ハを作製してから、個々のチップに分断する手順で半導
体装置を生産する際に用いる異方導電性フィルム付き半
導体ウエハを、異方導電性フィルムと半導体ウエハ間は
半田層によって強固に接合し、しかも、半導体ウエハの
個々の素子構造体上の電極間に短絡が生じていないもの
に確実に製造することができる異方導電性フィルム付き
半導体ウエハの製造方法を提供することを目的としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために以下の特徴を有している。 （１）絶縁性樹脂からなるフィルム基板中に、複数の導
通路が互いに絶縁されて、フィルムの厚み方向に貫通し
た構造の異方導電性フィルムを介して半導体素子と回路
基板とが電気的に接続されてなる半導体装置を製造する
方法であって、異方導電性フィルムの導通路の一方また
は両方の端部に半田層を形成した後、異方導電性フィル
ムのフィルム基板を半導体素子及び回路基板に熱融着
し、さらにその後、半導体素子および／または回路基板
に前記半田層を溶融接合することを特徴とする半導体装
置の製造方法。 （２）異方導電性フィルムのフィルム基板を半田層の融
点よりも低い温度に加熱して半導体素子および回路基板
に熱融着することを特徴する上記（１）記載の半導体装
置の製造方法。 （３）絶縁性樹脂からなるフィルム基板中に、複数の導
通路が互いに絶縁されて、フィルムの厚み方向に貫通し
た構造の異方導電性フィルムを、半導体ウエハの素子形
成面に接合した異方導電性フィルム付き半導体ウエハを
製造する方法であって、異方導電性フィルムの導通路の
半導体ウエハ側の端部に半田層を形成した後、異方導電
性フィルムのフィルム基板を半導体ウエハに熱融着し、
さらにその後、前記半田層を半導体ウエハに溶融接合す
ることを特徴とする異方導電性フィルム付き半導体ウエ
ハの製造方法。 （４）異方導電性フィルムのフィルム基板を半田層の融
点よりも低い温度に加熱して半導体ウエハに熱融着する
ことを特徴とする上記（３）記載の異方導電性フィルム
付き半導体ウエハの製造方法。

【００１０】上記において「半導体素子」はウエハから
分断されたチップを意味している。また、「半導体ウエ
ハ」はウエハの分断によって最終的に半導体素子（チッ
プ）となる素子構造体がウエハに複数形成されたものを
意味し、「半導体ウエハの素子形成面」は半導体ウエハ
における素子構造体（半導体結晶層と電極とを含んで構
成される一種の回路）が形成された側の面を意味してい
る。

【００１１】

【作用】本発明においては、異方導電性フィルムのフィ
ルム基板を半導体素子（または、半導体ウエハの素子形
成面や回路基板）に熱融着した後、異方導電性フィルム
の導通路の端部に設けた半田層を半導体素子（または、
半導体ウエハや回路基板）に溶融接合するようにしたの
で、各導通路の端部の半田層はフィルム基板の壁で個々
に区画された状態で溶融固化することとなり、隣接する
導通路の端部が溶融固化した半田層を介して導通（短
絡）してしまうのを確実に防止することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明による半導体装置の製造方
法は、次の（ｉ）〜（ｉｉｉ）の工程を含む。 （ｉ）先ず、図１（ａ）に示すように、異方導電性フィ
ルム１の半導体素子（チップ）に接合する側の面１Ａに
露出する導通路１１の端部（すなわち、導通路の半導体
素子側の端部）、および／または、回路基板に接合する
側の面１Ｂに露出する導通路１１の端部（すなわち、導
通路の回路基板側の端部）に半田層１３を形成する。な
お、図１（ａ）は導通路１１の半導体素子側と回路基板
側の両方の端部に半田層１３を形成した状態である。

【００１３】（ｉｉ）次に、半導体素子（チップ）２と
回路基板３間に異方導電性フィルム１を設置し（図１
（ｂ））、さらに加熱、または、加熱と加圧を行って、
異方導電性フィルム１の絶縁性樹脂からなるフィルム基
板１２を半導体素子（チップ）２及び回路基板３に熱融
着させる（図１（ｃ））。なお、図１（ｂ）及び図１
（ｃ）において、半導体素子（チップ）２はベアチップ
状態（パッシベーション膜を含む裸のチップの状態）を
示し、電極２１のみをハッチングで示し、素子の内部構
造は省略している。また、回路基板３は便宜上、基板表
面に在る電極（配線）を省略して示している。

【００１４】上記の異方導電性フィルムのフィルム基板
１２の熱融着は半田の融点よりも低温で行う。これによ
り、半田層１３は流動せず、フィルム基板１２のみが流
動固化し、図１（ｃ）に示すように、各導通路１１の端
部の半田層１３はフィルム基板１２の壁１２Ａで囲まれ
た状態となる。熱融着温度は、半田の種類、フィルム基
板（絶縁性樹脂）の種類によっても異なるが、通常、１
４０〜２２０℃、好ましくは１４０〜１８０℃である。
１４０℃より低い場合はフィルム基板１２の半導体素子
（チップ）２及び／または回路基板３への接着力が十分
に得られなくなる虞があり、２２０℃より高い場合は半
田が流動する虞がある。加熱とともに加圧を行う場合の
圧力は、０．２９〜２．９４ＭＰａが好ましく、特に好
ましくは０．４９〜２．４５ＭＰａである。圧力が０．
２９ＭＰａより小さい場合は加圧による接着力の向上が
期待できず、２．９４ＭＰａより大きい場合は導通路の
倒れ（傾き）が生じる虞がある。

【００１５】（ｉｉｉ）次に、さらに加熱を行って、異
方導電性フィルム１の導通路１１の端部に設けた半田層
１３を半導体素子（チップ）２および／または回路基板
３（の導体部分）に溶融接合する。この時、各導通路１
１の端部の半田層１３はフィルム基板１２の壁１２Ａで
囲まれていることから、隣接する他の導通路の端部に設
けられた半田層に接触（融合）することなく、溶融固化
して、半導体素子（チップ）２および／または回路基板
３に接合する。すなわち、半導体素子（チップ）２の電
極２１及び回路基板の電極（図示せず）に相対する位置
の導通路の端部に設けられた半田層は電極に接合し、電
極に相対しない位置の導通路の端部に設けられた半田層
は半導体素子（チップ）表面の保護膜（パッシベーショ
ン膜）、回路基板の基板面等に接合する。なお、異方導
電性フィルムの導通路の半導体素子（チップ）側または
回路基板側のいずれか一方の端部のみに半田層を設けた
場合、半田層を設けていない側の導通路の端部は、半導
体素子（チップ）の電極または回路基板の電極に直接接
触して電気的な導通状態をつくる。

【００１６】半田層の加熱温度は、半田が溶融する温度
であればよいが、１８３〜３５０℃が好ましく、特に好
ましくは２２０〜２８０℃である。１８３℃より低い場
合、半田層の溶融が不十分になって十分な接合強度が得
られなくなる虞があり、３５０℃より高い場合は導通路
の倒れ（傾き）が生じる虞がある。

【００１７】上記異方導電性フィルムのフィルム基板の
熱融着作業及び半田層の溶融接合作業に使用される加熱
装置としては、例えば、ＩＲリフロー装置等が使用され
る。また、熱融着作業を加熱と加圧で行う場合の加熱・
加圧装置としては、例えば、オートクレーブやフリップ
チップボンダー等の他、プレス装置（所望の加熱手段
（ヒータ手段、熱風送風機等）が付加されたもの）等が
使用される。

【００１８】上記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の工程を経て得ら
れる半導体装置は、異方導電性フィルムの隣接する導通
路間が電気的絶縁状態を維持し、半導体素子（チップ）
および／または回路基板上の電極間に短絡が生じていな
い、高信頼性の半導体装置となる。

【００１９】以上は本発明による半導体装置の製造方
法、すなわち、半導体素子（チップ）と回路基板間に異
方導電性フィルムを設置してこれら３者を接合する方法
であるが、以下に本発明による異方導電性フィルム付き
半導体ウエハの製造方法を説明する。

【００２０】本発明による異方導電性フィルム付き半導
体ウエハの製造方法は、次の（Ｉ）〜（ＩＩＩ）の工程
を含む。 （Ｉ）ウエハプロセスを経て形成された複数の素子構造
体を有する半導体ウエハと略同一サイズの異方導電性フ
ィルムを用意し、図２（ａ）に示すように、当該異方導
電性フィルム４の半導体ウエハに接合する側の面４Ａに
露出する導通路１１の端部（すなわち、導通路１１の半
導体ウエハ側の端部）に半田層１３を形成する。

【００２１】（ＩＩ）次に、複数の素子構造体Ｄが形成
された半導体ウエハ５の素子形成面５Ａに、異方導電性
フィルム４の半田層１３を設けた側の面を重ね（図２
（ｂ））、加熱、または、加熱と加圧を行って、異方導
電性フィルム４の絶縁性樹脂からなるフィルム基板４２
を半導体ウエハ５に熱融着させる（図２（ｃ））。な
お、図２（ｂ）及び図２（ｃ）において、半導体ウエハ
５の素子構造体Ｄはパッシベーション膜を含む状態であ
り、電極５１のみをハッチングで示し、素子構造の詳細
は省略している。異方導電性フィルム４のフィルム基板
４２の熱融着は半田の融点よりも低温で行う。これによ
り、半田層１３は流動せず、フィルム基板４２のみが流
動固化し、各導通路１１の端部の半田層１３はフィルム
基板４２による壁４２Ａで囲まれる。なお、かかる熱融
着における加熱温度と加圧力は、前記の半導体装置の製
造方法におけるそれと基本的に同じである。

【００２２】（ＩＩＩ）次に、さらに加熱を行い、異方
導電性フィルム４の導通路１１の端部に設けた半田層１
３を半導体ウエハに溶融接合すると、本発明の異方導電
性フィルム付き半導体ウエハが得られる。上記加熱によ
って、各導通路１１の端部の半田層１３はフィルム基板
４２の壁４２Ａで囲まれていることから、隣接する他の
導通路の端部に設けられた半田層に接触（融合）するこ
となく、溶融固化し、半導体ウエハ５の素子構造体Ｄに
接合する。各素子構造体Ｄの電極５１に相対する位置の
導通路の端部に設けられた半田層１３は電極５１に接合
し、電極５１に相対しない位置の導通路の端部端に設け
られた半田層は素子構造体Ｄの保護膜（パッシベーショ
ン膜）等に接触する。

【００２３】なお、上記異方導電性フィルムのフィルム
基板の熱融着作業及び半田層の溶融接合作業に使用され
る加熱装置、加熱・加圧装置は、フリップチップボンダ
ーの代わりにウェハボンダーが例示される以外、前記の
半導体装置の製造方法で使用されるものと基本的に同じ
である。

【００２４】このようにして得られる異方導電性フィル
ム付き半導体ウエハは、異方導電性フィルムの隣接する
導通路間が電気的絶縁状態を維持し、半導体ウエハの各
素子構造体における電極間の短絡のないものとなる。

【００２５】本発明に用いる半導体素子（チップ）は、
半導体結晶層と電極とを含んで構成される一種の回路で
あって、発光素子のような単純な構造のもの、ＣＰＵ、
メモリー、種々の演算回路を集積したプロセッサなどが
挙げられる。

【００２６】また、本発明に用いる半導体ウエハは、ウ
エハに素子構造体が多数形成された板状物であり、通常
は、ウエハ上に多数の素子構造体がマトリクス状に並ん
で形成されたものである。

【００２７】半導体ウエハにおけるウエハはＳｉやＧａ
Ａｓなどの半導体結晶の他に、ＧａＮ系半導体を成長さ
せるためのサファイア結晶など、半導体結晶層等を成長
させ得る結晶基板であればよい。

【００２８】また、本発明に用いる異方導電性フィルム
は、図１（ａ）に示すように、絶縁性樹脂からなるフィ
ルム基板１２中に、複数の導通路１１が、互いに絶縁さ
れた状態でかつフィルム基板を厚さ方向に貫通した状態
で複数設けられた構造を有するものである。各導通路の
端部は、図１（ａ）に示したような、フィルム基板の両
面において、フィルム基板面と同一面にある状態の他、
相手の半導体素子（半導体ウエハに形成された素子構造
体）および／または回路基板の電極（配線）構造に応じ
て、フィルム基板面から突出した状態でもよい。また、
相手の半導体素子（半導体ウエハに形成された素子構造
体）および／または回路基板の電極（配線）に相対する
位置の導通路とそれ以外の位置の導通路との間で突出量
（一方がフィルム基板面と同一面である場合も含む）が
異なるようにしてもよい。突出量は概ね５μｍ以下の範
囲で調整される。また、各導通路の端部は相手の半導体
素子（半導体ウエハに形成される素子構造体）および／
または回路基板の電極（配線）構造に応じて、フィルム
基板面から凹んだ状態でもよい。その凹み量は概ね１μ
ｍ以下の範囲で調整される。

【００２９】異方導電性フィルムの導通路の断面（通路
方向と垂直に切断）の形状、大きさ、数は、半導体素子
（半導体ウエハに形成された素子構造体）の電極に応じ
て適宜選択することができるが、ピッチ５０μｍ以下の
ようなファインピッチの電極配置パターンに対応するに
は、外径５〜３０μｍとすることが好ましい。上記の条
件を満たせば、導通路の断面形状は、円形や、多角形な
ど、どのような形状であってもよい。チップの１つの電
極の大きさが、例えば、１００μｍ×１００μｍの場
合、チップの１つの電極には、１個〜２５個程度の複数
の導通路を対応させるのが好ましい。また、フィルム面
を見たときの導通路１１の配列のパターンは、図３
（ａ）に示すような最密状、図３（ｂ）に示すような正
方行列状、その他、ランダムな密集状態であってもよい
が、微細な電極に対応するには最密状が好ましい。

【００３０】本発明は、半導体素子（半導体ウエハに形
成された素子構造体における電極配置パターン）のファ
インピッチに対応して、導通路の外径を小さくし、か
つ、単位面積当たりの導通路の本数を多くした異方導電
性フィルムを使用する場合に、特に有用であり、例え
ば、導通路のピッチ（配置間隔）が２５μｍ以下のよう
な異方導電性フィルムを用いる場合であっても、隣接す
る導通路間の半田による電気的導通（短絡）を確実に防
止することができる。

【００３１】異方導電性フィルムのフィルム基板に用い
られる絶縁性樹脂は、前記したように、フィルム基板の
熱融着を半田の融点よりも低温（通常、１４０〜２２０
℃、好ましくは１４０〜１８０℃）で行うことから、か
かる温度範囲で軟化し得る樹脂であり、軟化点が１００
〜２００℃の範囲にあるものが好ましい。ここでの軟化
点は、熱機械分析（ＴＭＡ）で、次の条件で測定した時
の、ＴＭＡチャートの屈曲点の温度である。 モード：引張モード、サンプルサイズ：４ｍｍ幅、チャ
ック間距離：１０ｍｍ、引張荷重：１ｇ、昇温速度：１
０℃／分 具体的には、ポリエステル樹脂（１８０〜２２０℃）、
ポリアミド樹脂（１５０〜２１０℃）、ポリカルボジイ
ミド樹脂（１４０〜１８０℃）、フェノキシ樹脂（１３
０〜１６０℃）、エポキシ樹脂（１００〜１５０℃）等
が好ましい。もちろん、これら以外の絶縁性樹脂であっ
て、上記の温度範囲で軟化して接着性を示すものであれ
ば使用できる。また、異方導電性フィルムにおけるフィ
ルム基板の厚みは、通常、１０〜２００μｍ、好ましく
は２５〜１００μｍである。

【００３２】異方導電性フィルムの線膨張係数、弾性率
は、半導体素子、半導体ウエハ、回路基板との接合性
（接着力、導通性）に影響する。異方導電性フィルムの
線膨張係数はフィルムの厚み方向と面内方向では異なる
が、３０〜４０℃の温度範囲における面内方向の線膨張
係数が１０〜１５０ｐｐｍの範囲にあれば、より良好な
接合性が得られる。また、異方導電性フィルムの弾性率
もフィルムの厚み方向と面内方向では異なるが、３０〜
４０℃の温度範囲における面内方向の弾性率が１〜５Ｇ
Ｐａ程度の範囲にあれば、より良好な接合性が得られ
る。ここでの線膨張係数、弾性率は導通路端部に半田層
を設けた状態での値である。

【００３３】異方導電性フィルムの導通路を形成する材
料としては、公知の導電性材料が挙げられるが、電気特
性の点で銅、金、アルミニウム、ニッケルなどの金属材
料が好ましく、導電性の点から銅、金が特に好ましい。
これらの金属製導通路の外径は通常５〜１００μｍ、好
ましくは１２〜３０μｍである。

【００３４】導通路の材料は上記の通りであるが、同じ
金属材料であっても導通路の形成方法によって導電性や
弾性率など種々の特性が異なる。導通路は、フィルム基
板に形成した貫通孔内に金属材料をメッキで析出させて
得たものであってもよいが、金属線をフィルム基板を貫
通させて導通路とした態様が好ましい。金属線のなかで
も、例えばＪＩＳ Ｃ ３１０３に規定された銅線など
のように電気を伝導すべく製造された金属導線が好まし
く、電気的特性、機械的特性、さらにはコストの点でも
最も優れた導通路となる。

【００３５】上記のような金属導線がフィルム基板を貫
通した状態のものを得るには、多数の絶縁導線を密に束
ねた状態で互いに分離できないように固定し、各絶縁導
線と角度をなす面を切断面として、所望のフィルム厚さ
にスライスする方法が挙げられる。このような態様の異
方導電性フィルムおよびその製造方法については、国際
公開公報ＷＯ９８／０７２１６「異方導電性フィルムお
よびその製造方法」に詳しく記載されている。

【００３６】異方導電性フィルムの導通路の端部に設け
る半田層はＳｎ、Ｓｎ／Ａｇ、Ｓｎ／Ｐｂ、Ｓｎ／Ｚ
ｎ、Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕ、Ｓｎ／Ｂｉ等である。半田層の
形態は、略一定厚みの層であっても、半田ボールのよう
に突起状であってもよい。半田層の厚みは、平均厚み
で、通常０．１〜４μｍ程度、好ましくは０．５〜３．
５μｍである。半田層の形成方法は、スクリーン、イン
クジェット、半田ボールマウント、電解めっき、無電解
めっきなどが挙げられる。なお、半田層は通常異方導電
性フィルムの一方の面に露出する全ての導通路の端部に
対して設けるのが好ましいが、半導体素子、半導体ウエ
ハ、回路基板等に対して十分な接合強度が得られ、目的
の導通性が得られるのであれば、必ずしも、異方導電性
フィルムの一方の面に露出する全ての導通路に半田層を
設けなくてもよい。

【００３７】異方導電性フィルムの外周形状は、半導体
素子（チップ）、または、半導体ウエハの多数の素子構
造体を包含し得るものであればよい。異方導電性フィル
ム付き半導体ウエハを得る場合、位置決めの点からは、
半導体ウエハと同じ外形とする態様や、半導体ウエハよ
りやや小さめの外形とし微細な位置決めを実行しやすく
した態様が好ましい。

【００３８】また、異方導電性フィルム付き半導体ウエ
ハにおいては、半導体ウエハと異方導電性フィルムの線
膨張係数の相異から、製造後の異方導電性フィルム付き
半導体ウエハに大きな反りが生じる場合がある。この反
りを抑制するために、半導体ウエハと異方導電性フィル
ムとを重ね合わせた積層状物に加えて、該半導体ウエハ
の裏面に、反りを相殺して抑制する抑制層を設け、積層
状物を３層構造とする態様としてもよい。該抑制層は、
温度変化によって異方導電性フィルムが伸縮力を生じる
とき、例えば、収縮しようとして全体に反りを発生させ
ようとするとき、その反りに対抗し相殺すべく、そのと
きの同じ温度変化によって収縮し、反対の方向に反りを
発生させようとする層である。

【００３９】抑制層の構成や材料は限定されないが、異
方導電性フィルムの膨張・収縮による反りを効果的に相
殺するには、該抑制層の線膨張係数、弾性率、厚さを重
要な要素として着目すればよい。

【００４０】

【実施例】（実施例１）以下の半導体ウエハと異方導電
性フィルムを用意した。半導体ウエハ：直径が６イン
チ、厚み１５０μｍシリコンウエハに８ｍｍ×８ｍｍの
素子構造体（集積回路）がマトリクス状に形成されたも
の。異方導電性フィルム：後述の方法により作製した、
カルボジイミド樹脂からなる厚み７０ｍｍのフィルム基
板に、導通路（外径φ３０ｍｍの銅線）が、ピッチ５０
μｍで最密状に並んで貫通した直径１４０ｍｍの異方導
電性フィルムの各導通路の端部に無電解メッキで厚み
３．５μｍの半田層（Ｓｎ）を形成したもの。半田層形
成後のフィルムの弾性率（３５℃）は３．３ＧＰａ、線
膨張係数（３５℃）は８０ｐｐｍであった。

【００４１】〔異方導電性フィルムの製法〕外径φ３５
ｍｍの銅線の表面にポリカルボジイミド樹脂（カルボジ
ライト、日清紡製、弾性率１７００ＭＰａ）によって、
厚み２５μmの被覆層を形成し、総外径φ８５μmの絶縁
導線を作製した後、該絶縁導線を巻線装置によって、全
長（巻き幅）３００ｍｍ、断面形状３０ｍｍ×３０ｍｍ
の正方形の角柱プラスチック芯材に整列巻きを行い、最
密充填して、１層当たりの平均巻き数３５００ターン、
巻き層数１５０層（＝層の厚さ約１２ｍｍ）の巻線コイ
ルを形成し、次に、この巻線コイルを約１１５℃に加熱
しながら、０．９８ＭＰａで加圧し、ポリカルボジイミ
ド樹脂を融着させ、室温まで冷却して、巻きつけた線材
が一体化した巻線コイルブロックを得た。そして、この
巻線コイルブロックを、巻き付けられた線材と垂直に交
わる面（プラスチック芯材の中心軸を含む平面に平行な
面）を断面として、１５ｍｍ幅でスライスし、かつ、プ
ラスチック芯材の長さ方向に半分に切断することによ
り、断面の大きさが１５０ｍｍ×約１２ｍｍ、厚さ１５
ｍｍのブロックを１４個作製した。ついで、これらの１
４個のブロックを図４のように並べて、１４０℃に加熱
しながら、１．９６ＭＰａで加圧し接合することによ
り、断面の大きさが１５０ｍｍ×約１６８ｍｍで、厚さ
１５ｍｍの前段階ブロックを得た。そして、この前段階
ブロックをスライスして、厚さ７０μｍのシートを得、
さらにそのシートをカットして、直径１４０ｍｍの円形
の異方導電性フィルムを得た。

【００４２】半導体ウエハ上に異方導電性フィルムを載
置し、これらを、オートクレーブにより、温度１８０
℃、圧力０．９８ＭＰａで１０分加熱圧着した。次に、
上記半導体ウエハと異方導電性フィルムの熱圧着物をＩ
Ｒリフロー装置により、温度２４０℃で１０秒間加熱し
て、異方導電性フィルム付きウエハを作製した。この異
方導電性フィルム付き半導体ウエハを、ダイサーにより
切断して、８ｍｍ×８ｍｍのチップを約３００個作製し
た。そして、そのうち、任意の３０個のチップをエポキ
シ樹脂で包埋し、電極を含む断面が露出するまで、異方
導電性フィルムの導通路と平行に研磨し、その断面を走
査型電子顕微鏡により観察した。その結果、いずれの断
面でも隣接する導通路間で半田層の流出による短絡は生
じていなかった。

【００４３】（比較例１）実施例１と同じ半導体ウエハ
と異方導電性フィルムを用い、半導体ウエハ上に異方導
電性フィルムを載置したものを、オートクレーブで２４
０℃、圧力０．９８ＭＰａで１０分加熱圧着して、異方
導電性フィルム付き半導体ウエハを作製した。異方導電
性フィルム付き半導体ウエハを実施例１と同様にしてそ
の断面観察を行ったところ、隣接する導通路の端部が半
田層の流出によって短絡した箇所が生じ、一部の素子構
造体上の電極間が短絡していた。

【００４４】（実施例２）以下の半導体素子、回路基
板、異方導電性フィルムを用意した。 半導体素子：サイズが８ｍｍ×８ｍｍ、厚さ３００μｍ
で、回路形成面にパッシベーション膜として厚さ１μｍ
の窒化珪素及び厚さ３μｍのポリイミド膜が形成された
もの。 回路基板：サイズが４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚さ２５μｍ
のポリイミドフイルム上に、厚さ１５μｍのＣｕ配線パ
ターンが形成され、さらに、このＣｕ配線パターン表面
に厚さ２μｍのＮｉ／Ａｕめっきが施されたもの。 異方導電性フィルム：実施例１のそれと同様の方法で作
製したもので、サイズが８．２ｍｍ×８．２ｍｍ、厚さ
７０μｍで、各導通路の両端部に無電解めっきにより厚
さ３．５μｍの半田層（Ｓｎ）を形成したもの。

【００４５】回路基板の上に異方導電性フィルムを介し
て半導体素子を設置した。そして、プレス装置で、温度
１５０℃、圧力２．４５ＭＰａで２５秒間熱圧着し、次
いで、フリップチップボンダーにより、温度２８０℃、
圧力１．４７ＭＰａで５秒間熱圧着して半導体装置を作
製した。この半導体装置をエポキシ樹脂で包埋し、電極
を含む断面が露出するまで、異方導電性フィルムの導通
路と平行に研磨し、走査型電子顕微鏡により観察した。
任意の５つの断面について観察した結果、いずれの断面
でも隣接する導通路間で半田層の流出による短絡は生じ
ていなかった。

【００４６】（比較例２）実施例２と半導体素子、回路
基板、異方導電性フィルムを用い、これら３者を重ねた
ものを、フリップチップボンダーで２８０℃、圧力２．
４５ＭＰａで３０秒間熱圧着して、半導体装置を作製し
た。この半導体装置を実施例２と同様にしてその断面観
察を行ったところ、異方導電性フィルムの隣接する導通
路の端部が半田層の流出によって短絡した箇所があり、
半導体装置の電極間が短絡していた。

【００４７】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明によれば、異方導電性フィルムの導通路の端部に半田
層を設けた後、異方導電性フィルムを接合すべき相手側
部材（半導体素子（チップ）、回路基板、半導体ウエ
ア）に重ね、異方導電性フィルムのフィルム基板を先に
熱融着してから、導通路端部の半田層を溶融接合するよ
うにしたので、異方導電性フィルムと、半導体素子（チ
ップ）及び／または回路基板とが強固に接合し、しか
も、チップ及び／または回路基板上における電極間が短
絡していない高信頼性の半導体装置を確実に製造するこ
とができる。また、異方導電性フィルムと半導体ウエハ
とが強固に接合し、しかも、半導体ウエハの個々の素子
構造体上における電極間が短絡していない高信頼性の異
方導電性フィルム付き半導体ウエハを確実に製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）〜図１（ｃ）は本発明の半導体装置
の製造方法を示す工程別の断面図である。

【図２】図２（ａ）〜図２（ｃ）は本発明の異方導電性
フィルム付き半導体ウエハの製造方法を示す工程別の断
面図である。

【図３】図３（ａ）（ｂ）は本発明で用いる異方導電性
フィルムの導通路の配列パターンを示す図である。

【図４】本発明の実施例で用いた異方導電性フィルムの
製造途上の一状態（前段階ブロック）を示す斜視図であ
る。

【図５】従来技術の問題点を示す図で、異方導電性フィ
ルムと半導体素子（回路基板）の接合部を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 異方導電性フィルム ２ 半導体素子（チップ） ３ 回路基板 １１ 導通路 １２ フィルム基板 １３ 半田層

フロントページの続き (72)発明者 堀田 祐治 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内 Ｆターム(参考） 5F044 LL04 LL09

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性樹脂からなるフィルム基板中に、
   複数の導通路が互いに絶縁されて、フィルムの厚み方向
   に貫通した構造の異方導電性フィルムを介して半導体素
   子と回路基板とが電気的に接続されてなる半導体装置を
   製造する方法であって、異方導電性フィルムの導通路の
   一方または両方の端部に半田層を形成した後、異方導電
   性フィルムのフィルム基板を半導体素子および回路基板
   に熱融着し、さらにその後、半導体素子および／または
   回路基板に前記半田層を溶融接合することを特徴とする
   半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 異方導電性フィルムのフィルム基板を半
   田層の融点よりも低い温度に加熱して半導体素子および
   回路基板に熱融着することを特徴する請求項１記載の半
   導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 絶縁性樹脂からなるフィルム基板中に、
   複数の導通路が互いに絶縁されて、フィルムの厚み方向
   に貫通した構造の異方導電性フィルムを、半導体ウエハ
   の素子形成面に接合した異方導電性フィルム付き半導体
   ウエハを製造する方法であって、異方導電性フィルムの
   導通路の半導体ウエハ側の端部に半田層を形成した後、
   異方導電性フィルムのフィルム基板を半導体ウエハに熱
   融着し、さらにその後、前記半田層を半導体ウエハに溶
   融接合することを特徴とする異方導電性フィルム付き半
   導体ウエハの製造方法。
4. 【請求項４】 異方導電性フィルムのフィルム基板を半
   田層の融点よりも低い温度に加熱して半導体ウエハに熱
   融着することを特徴とする請求項３記載の異方導電性フ
   ィルム付き半導体ウエハの製造方法。