JP2005268613A - 半導体用粘接着シートおよび半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】パッケージクラック等の発生を防止し、信頼性の高い半導体装置を製造できる、粘接着シートとそれを用いた半導体装置製造方法を提供すること。
【解決手段】
（Ａ）粘着成分と（Ｂ）エポキシ樹脂とから形成され、加熱硬化後の１００℃における貯蔵弾性率が１．０×１０7Ｐａ以下であり、１６０℃における貯蔵弾性率が１．０×１０5Ｐａ以上である粘接着層を有する粘接着シート。
【選択図】なし

Description

本発明は、新規な半導体用粘接着シートおよび半導体装置の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、シリコンウエハ等をダイシングし、さらにリードフレームにダイボンディングする工程で使用するのに適した粘接着シートおよびそれを用いた半導体装置の製造方法に関する。
シリコン、ガリウムヒ素などの半導体ウエハは大径の状態で製造され、このウエハは素子小片（ＩＣチップ）に切断分離（ダイシング）された後に次の工程であるマウント工程に移されている。その際、半導体ウエハは予め粘着シートに貼着された状態でダイシング、洗浄、乾燥、エキスパンディング、ピックアップの各工程が加えられた後、次工程のボンディング工程に移送される。
これらの工程の中でピックアップ工程とボンディング工程間のプロセスを簡略化するために、ウエハ固定機能とダイ接着機能とを併せ持つ半導体用粘接着シートが種々提案されている（たとえば特許文献１など）。特許文献１には、放射線硬化型粘着成分と熱硬化型接着成分とを含む組成物よりなる粘接着層と、基材とからなる粘接着シートが開示されている。この粘接着層は、ウエハダイシング時には、ウエハを固定する機能を有する。ダイシング終了後チップのピックアップを行うと、粘接着層はチップとともに剥離する。粘接着層を伴ったＩＣチップを基板に載置し、加熱すると、粘接着層中の熱硬化型接着成分が接着力を発現し、ＩＣチップと基板との接着が完了する。
また、この半導体用粘接着シートは、ＩＣチップ同士の接着にも用いられることがある。
特開平９−１００４５０号公報
上記粘接着シートにおいて、熱硬化型接着成分として汎用エポキシ樹脂を用いたものは、接着性に優れているので、広い用途への適用が期待される。しかしながら、シリコンチップが薄くなるに伴い、信頼性試験でのＩＲリフロー工程等において、基板やチップの反り、あるいは基板−チップ間の剥離が発生する場合が増えてきた。
このような問題が発生する原因として、シリコンチップとそれを実装する基板の表面材（ポリイミドなどの有機材料）の熱膨張率の差が考えられる。熱膨張係数を比較すると、シリコンウエハは３〜５×１０-6／℃であるのに対し、一般的なポリイミドは３〜５×１０-5／℃である。このため、ヒートサイクル条件下では膨張率の差に起因して、シリコンチップと基板の間に挟まれている粘接着層に応力がかかる。特に、粘接着層の貯蔵弾性率が高い場合には基板やチップの反り、あるいは基板−チップ間の剥離に至る場合もあった。
したがって、加熱硬化後におけるエポキシ樹脂の高い接着性を保持しつつ、さらに高温下において貯蔵弾性率が低く、基板−チップ間にかかる応力を緩和できる粘接着層の開発が求められている。
このような課題を解決する本発明の要旨は以下のとおりである。
［１］基材と、その上に形成された（Ａ）粘着成分と（Ｂ）エポキシ樹脂とからなる粘接着層を有し、加熱硬化後の該粘接着層の貯蔵弾性率が１００℃においては１．０×１０7
Ｐａ以下であり、１６０℃においては１．０×１０5Ｐａ以上であることを特徴とする半
導体用粘接着シート。
［２］粘接着層に放射線硬化成分を含むことを特徴とする［１］に記載の粘接着シート。［３］［１］に記載の粘接着シートの粘接着層に半導体ウエハを貼付し、該半導体ウエハをダイシングしてＩＣチップとし、該粘接着層を該ＩＣチップとともに基材から剥離し、該ＩＣチップをリードフレーム上に該粘接着層を介して載置し、次いで加熱することにより該粘接着層に接着力を発現させて該ＩＣチップとリードフレームとを接着することを特徴とする半導体装置の製造方法。
［４］［２］に記載の粘接着シートの粘接着層に半導体ウエハを貼付し、該半導体ウエハをダイシングしてＩＣチップとし、ダイシング前またはダイシング後のいずれかにおいて該粘接着層に放射線を照射して該粘接着層を硬化させ、該粘接着層を該ＩＣチップとともに基材から剥離し、該ＩＣチップをリードフレーム上に該粘接着層を介して載置し、次いで加熱することにより該粘接着層に接着力を発現させて該ＩＣチップとリードフレームとを接着することを特徴とする半導体装置の製造方法。
本発明によれば、ヒートサイクル条件下でも基板やチップに反りや剥離が起こらない信頼性の高い半導体装置を製造できる、汎用性・接着性に優れた半導体用粘接着シートが提供される。
以下、本発明に係る粘接着シートおよびそれを用いた半導体装置の製造方法について、さらに具体的に説明する。
本発明に係る半導体用粘接着シートの形状は、テープ状、ラベル状などあらゆる形状をとり得る。
本発明に係る半導体用粘接着シートは、基材と、その上に形成された（Ａ）粘着成分と（Ｂ）エポキシ樹脂とからなる粘接着層を有している。さらに必要に応じ、粘接着層には（Ｃ）熱活性型潜在性硬化剤、（Ｄ）カップリング剤、（Ｅ）放射線硬化成分、（Ｆ）可とう性成分、（Ｇ）充填材および／または（Ｈ）その他の成分が含まれる。
本発明の半導体用粘接着シートは、粘接着層の加熱硬化後の貯蔵弾性率が特定の範囲にあることを特徴としている。
すなわち、加熱硬化後の、粘接着層の１００℃における貯蔵弾性率は１．０×１０7Ｐ
ａ以下であり、好ましくは１．０×１０6〜１．０×１０7Ｐａである。１００℃における貯蔵弾性率が１．０×１０7Ｐａよりも大きいと、ＩＲリフロー工程等において、基板や
チップに反りや剥離が発生しやすくなる。
加熱硬化後の、粘接着層の１６０℃における貯蔵弾性率は１．０×１０5Ｐａ以上であ
り、好ましくは５．０×１０5〜１．０×１０7Ｐａである。１６０℃における貯蔵弾性率が１．０×１０5Ｐａ未満であると、粘接着層にボイドが発生しやすくなり、ＩＲリフロ
ー等の工程でパッケージクラックを起こすおそれがある。
また、加熱硬化後の粘接着層のガラス転移温度（Ｔｇ）の上限値は、好ましくは１２０℃以下、さらに好ましくは９０℃以下であり、また、ガラス転移温度の下限値は、好ましくは４０℃以上である。
粘着成分（Ａ）としては、従来より公知の種々の粘着剤が特に制限なく用いられる。本
発明においては、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、ポリエステル系粘着剤が好ましく用いられ、これらの中でも特にアクリル系粘着剤が好ましく用いられる。
アクリル系粘着剤としては、たとえば、（メタ）アクリル酸エステルモノマーおよび（メタ）アクリル酸誘導体から導かれる構成単位とからなる（メタ）アクリル酸エステル共重合体が挙げられる。ここで（メタ）アクリル酸エステルモノマーとしては、（メタ）アクリル酸シクロアルキルエステル、（メタ）アクリル酸ベンジルエステル、アルキル基の炭素数が１〜１８である（メタ）アクリル酸アルキルエステルが用いられる。これらの中でも、特に好ましくはアルキル基の炭素数が１〜１８である（メタ）アクリル酸アルキルエステル、たとえばアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、メタクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル等が用いられる。また、（メタ）アクリル酸誘導体としては、たとえば（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸グリシジル等を挙げることができる。
（メタ）アクリル酸誘導体として（メタ）アクリル酸グリシジルを使用した場合、後述するエポキシ樹脂との相溶性が向上し、また硬化後のＴｇが高くなり耐熱性も向上する。また、ヒドロキシエチルアクリレート等の水酸基含有モノマーを導入することにより、被着体との密着性や粘着物性のコントロールが容易になる。
アクリル系粘着剤に用いられる（メタ）アクリル酸エステル共重合体の重量平均分子量は、好ましくは１０００００以上であり、特に好ましくは１５００００〜１００００００である。また（メタ）アクリル酸エステル共重合体のガラス転移温度は、通常２０℃以下、好ましくは−７０〜０℃程度であり、常温（２３℃）においては粘着性を有する。
エポキシ樹脂（Ｂ）は、粘接着層の加熱硬化後の貯蔵弾性率に大きな影響を及ぼす。したがって、粘接着層の加熱硬化後の貯蔵弾性率が前記範囲となるように、エポキシ樹脂（Ｂ）は適宜に選択される。
このようなエポキシ樹脂（Ｂ）としては、何ら限定されるものではないが、ビスフェノール骨格及び柔軟性骨格を有するエポキシ樹脂と汎用エポキシ樹脂との混合物が例示できる。ビスフェノール骨格及び柔軟性骨格を有するエポキシ樹脂としては、下記のものを例示できる。
Figure 2005268613
Figure 2005268613
上記式において、結合基ＸおよびＸ'は、特に制限はないが、例えば、エーテル結合（
Ｏ）、エステル結合（ＣＯＯ、ＯＣＯ）等が挙げられ、比較的低極性のエーテル結合が好ましい。ＲおよびＲ'は脂肪族等柔軟性がある結合基であればよく、例えば側鎖を有する
または側鎖を有さないアルキレン、ポリエーテル骨格、ポリブタジエン骨格、ポリイソプレン骨格等が挙げられる。ｎおよびｎ'は１〜１０の値である。
以下、ビスフェノール骨格及び柔軟性骨格を有するエポキシ樹脂を、特に「柔軟性エポキシ樹脂」と記載することがある。
柔軟性エポキシ樹脂のエポキシ当量は、好ましくは１００〜１０００g/eq、さらに好ましくは２００〜６００g/eqである。また柔軟性エポキシ樹脂は、その硬化物のガラス転移点（Ｔｇ）が、好ましくは１００℃以下、さらに好ましくは８０℃以下である。
エポキシ樹脂（Ｂ）として、上記柔軟性エポキシ樹脂を用いると、加熱硬化後の粘接着層のガラス転移点が低下するとともに粘接着層の貯蔵弾性率も低下する傾向にある。
このような柔軟性エポキシ樹脂としては、たとえば大日本インキ（株）製、EXA-4850-150、EXA-4850-1000、ナガセケムテックス（株）製、デナコールEX-250、EX250L
などがあげられる。
柔軟性エポキシ樹脂と併用される汎用エポキシ樹脂としては、通常は、分子量３００〜２０００程度のものが好ましく、特に分子量３００〜１０００、好ましくは３３０〜８００の常態液状のエポキシ樹脂、分子量４００〜２５００、好ましくは８００〜２０００の常態固体のエポキシ樹脂およびこれらのブレンド物があげられる。また、これら汎用エポキシ樹脂のエポキシ当量は通常５０〜５０００g/eqである。このようなエポキシ樹脂としては、具体的には、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、レゾルシノール、フェニルノボラック、クレゾールノボラックなどのフェノール類のグリシジルエーテル；ジシクロペンタジエン骨格含有のエポキシ樹脂；フタル酸、イソフタル酸、テトラヒドロフタル酸などのカルボン酸のグリシジルエーテル；アニリンイソシアヌレートなどの窒素原子に結合した活性水素をグリシジル基で置換したグリシジル型もしくはアルキルグリシジル型のエポキシ樹脂；ビニルシクロヘキサンジエポキシド、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-ジシクロヘキサンカルボキシレート、2-(3,4-エポキシ)シクロヘキシル-5,5-スピロ(3,4-エポキシ)シクロヘキサン-m-ジオキサンなどのように、分子内の炭素−炭素二重結合
をたとえば酸化することによりエポキシが導入された、いわゆる脂環型エポキシドを挙げることができる。
これらの中でも、ビスフェノール系グリシジル型エポキシ樹脂、o-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂およびジシクロペンタジエン骨格含有のエポキシ樹脂が好ましく用いられる。
これら汎用エポキシ樹脂は、１種単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。また、汎用エポキシ樹脂と、後述する可とう性成分（Ｆ）とを予め変性した変性樹脂を用いることもできる。この様な変性樹脂は、特にアロイ変性樹脂やゴムブレンド変性樹脂と呼ばれる。
これら汎用エポキシ樹脂の中でも、低分子量、低エポキシ当量のものを用いると、加熱硬化後の粘接着層の貯蔵弾性率は増加する傾向にある。好適なエポキシ樹脂（Ｂ）は、その平均エポキシ当量が、好ましくは２００〜８００g/eq、さらに好ましくは３００〜８００g/eq、特に好ましくは５００〜７００g/eqとなるように、上記柔軟性エポキシ樹脂および汎用エポキシ樹脂を混合して得られる。平均エポキシ当量が２００g/eq以下であると加熱硬化時の収縮が大きくなり、接着力の低下が起こる可能性がある。一方、平均エポキシ当量が８００g/eq以上であると、硬化後の架橋密度が低くなり、十分な接着強度がでない可能性がある。
また、エポキシ当量が５００g/eq以下である液状エポキシ樹脂の含有量は、エポキシ樹脂（Ｂ）中、２０〜９０重量％であることが好ましく、３０〜８０重量％であることがより好ましく、４０〜７０重量％であることが最も好ましい。２０重量％以下であると、基板への接着時に埋め込み性が悪くなることがある。
エポキシ樹脂（Ｂ）は、上記粘着成分（Ａ）１００重量部に対し、好ましくは５０〜１５００重量部、より好ましくは１００〜１０００重量部、最も好ましくは２００〜８００重量部の割合で用いられる。５０重量部以下であると十分な接着強度が出ない可能性がある。１５００重量部以上であると硬化物が脆質になるため、接着強度が出なかったり貼付性が悪くなる可能性がある。
熱活性型潜在性硬化剤（Ｃ）とは、室温ではエポキシ樹脂と反応せず、ある温度以上の加熱により活性化し、エポキシ樹脂と反応するタイプの硬化剤である。
熱活性型潜在性硬化剤（Ｃ）の活性化方法には、加熱による化学反応で活性種（アニオン、カチオン）を生成する方法；室温付近ではエポキシ樹脂中に安定に分散しており高温でエポキシ樹脂と相溶・溶解し、硬化反応を開始する方法；モレキュラーシーブ封入タイプの硬化剤で高温で溶出して硬化反応を開始する方法；マイクロカプセルによる方法等が存在する。
これら熱活性型潜在性硬化剤（Ｃ）は、１種単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。例えばジシアンジアミド、イミダゾール化合物あるいはこれらの混合物が好ましく用いられる。
上記のような熱活性型潜在性硬化剤（Ｃ）は、エポキシ樹脂（Ｂ）１００重量部に対して好ましくは０．１〜２０重量部、さらに好ましくは０．５〜１５重量部、最も好ましくは１〜１０重量部の割合で用いられる。
カップリング剤（Ｄ）は上記（Ａ）もしくは（Ｂ）が有する官能基と反応する基を有することが好ましい。カップリング剤は、硬化反応時に、カップリング剤中の有機官能基がエポキシ樹脂と反応すると考えられ、硬化物の耐熱性を損なわずに接着性、密着性を向上させることができ、さらに耐水性も向上させる。カップリング剤としては、シランカップリング剤が好ましい。このようなカップリング剤はエポキシ樹脂１００重量部に対して好ましくは０．１〜２０重量部、さらに好ましくは０．５〜１０重量部の割合で用いられる。
放射線硬化成分（Ｅ）とは、紫外線、電子線等の放射線の照射を受けると重合硬化する化合物である。この放射線重合性化合物は、具体的には、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートあるいは１，４−ブチレングリコールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、オリゴエステルアクリレート、ウレタンアクリレート系オリゴマー、エポキシ変性アクリレート、ポリエーテルアクリレート、イタコン酸オリゴマーなどのアクリレート系化合物が用いられる。このような化合物は、分子内に少なくとも１つの重合性二重結合を有し、通常は、重量平均分子量が１００〜３００００、好ましくは３００〜１００００程度である。
さらに放射線重合性化合物の他の例として、ジシクロペンタジエン骨格を有する化合物等も使用することができる。
上記のような放射線硬化成分（Ｅ）を含有する粘接着剤組成物は、放射線照射により硬
化する。放射線としては、具体的には、紫外線、電子線等が用いられる。
放射線として紫外線を用いる場合には、上記の組成物中に光重合開始剤を混入することにより、重合硬化時間ならびに光線照射量を少なくすることができる。
このような光重合開始剤としては、具体的には、ベンゾフェノン、アセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン安息香酸、ベンゾイン安息香酸メチル、ベンゾインジメチルケタール、2,4-ジエチルチオキサンソン、α-ヒドロキシ
シクロヘキシルフェニルケトン、ベンジルジフェニルサルファイド、テトラメチルチウラムモノサルファイド、アゾビスイソブチロニトリル、ベンジル、ジベンジル、ジアセチル、β−クロールアンスラキノン、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイドなどが挙げられる。
放射線硬化成分（Ｅ）の配合比は各成分の特性に応じ適宜に設定されるが、成分（Ａ＋Ｂ）の合計１００重量部に対して、好ましくは１〜３０重量部、さらに好ましくは５〜１５重量部程度の割合で用いる。
可とう性成分（Ｆ）とは、エポキシ成分（Ｂ）が硬化した後でも、可とう性を保持する成分で、熱可塑性樹脂またはエラストマーからなる。このような可とう性成分（Ｆ）は、エポキシ樹脂（Ｂ）１００重量部に対して好ましくは１〜４０重量部、さらに好ましくは４〜３０重量部、最も好ましくは４〜２５重量部の割合で用いられる。
可とう性成分（Ｆ）のガラス転移温度Ｔｇは、好ましくは−４０〜８０℃程度、最も好ましくは−３０〜１０℃程度である。可とう性成分（Ｆ）の分子量は、好ましくは１００００〜１００００００程度、最も好ましくは２００００〜６０００００程度であるが、内部架橋している可とう性成分（Ｆ）については、この限りではない。
可とう性成分（Ｆ）は、放射線や加熱では実質的に硬化しない成分であり、ポリマーまたはポリマーのグラフト成分、ポリマーのブロック成分であってもよい。
可とう性成分（Ｆ）は、硬化後の粘接着層中に均一に分散して粘接着層の脆質性を改善し、外部応力に対し抵抗を向上させる。また可とう性成分（Ｆ）は、エポキシ樹脂（Ｂ）中に均一に分散または混合されていることが好ましく、このため微細粒子状であるか、またはトルエン、エチルメチルケトン等の有機溶媒に可溶もしくは易溶であることが好ましい。
微細粒子状の可とう性成分（Ｆ）としては、その粒径が０．１〜５μｍ、好ましくは０．１〜１μｍのものを用いる。
有機溶媒に可溶もしくは易溶な可とう性成分（Ｆ）に関しては、その硬化過程により、可とう性成分（Ｆ）はエポキシ樹脂（Ｂ）と相分離し、構造的に２相系となることが知られている。この様な有機溶媒に可溶もしくは易溶な可とう性成分（Ｆ）としては、飽和ポリエステル樹脂、液状ＮＢＲ、液状クロロプレンゴム、ウレタンゴム、ポリオレフィン樹脂、シリコーンオイル等が挙げられ、これらの中でも飽和ポリエステル樹脂がより好ましい。
微細粒子状の可とう性成分（Ｆ）としては、乳化重合により調製されたアクリルゴム微粒子、ポリエーテルポリエステル等のブロックポリエステルエラストマー、ポリエチレン微粒子およびシリコーンゴム微粒子等が挙げられ、中でもアクリルゴム微粒子、ブロックポリエステルエラストマーがより好ましい。
上記のような微細粒子状の可とう性成分（Ｆ）は、エポキシ樹脂中に分散された形態で
市販されているものもある。また、前述したように、エポキシ樹脂（Ｂ）と、可とう性成分（Ｆ）とを予め変性した変性樹脂を用いることもできる。この様な変性樹脂は、特にアロイ変性樹脂やゴムブレンド変性樹脂と呼ばれる。
上記のような変性物としては、各種ゴム変性エポキシ樹脂（ＮＢＲ変性、ＣＴＢＮ変性等）、ウレタン変性エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂等が挙げられる。
ゴム変性エポキシ樹脂としては、たとえばアデカレジンＥＰ−４０２３TM（旭電化工業社製）、アデカレジンＥＰ−４０２４TM（旭電化工業社製）、アデカレジンＥＰ−４０２６TM（旭電化工業社製）、アデカレジンＥＰＲ−２０TM（旭電化工業社製）等が挙げられる。
ウレタン変性エポキシ樹脂としては、たとえばアデカレジンＥＰＵ−６TM（旭電化工業社製）、アデカレジンＥＰＵ−７３TM（旭電化工業社製）、アデカレジンＥＰＵ−７８−１１TM（旭電化工業社製）等が挙げられる。
充填材（Ｇ）としては、ダイボンド後の導電性または熱伝導性の付与を目的として、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、ステンレス、カーボン、またはセラミック、あるいはニッケル、アルミニウム等を銀で被覆したもののような導電性、熱伝導性のフィラーを添加してもよい。また石綿、シリカ、ガラス、雲母、酸化クロム、酸化チタン、顔料などの非伝導性フィラーを添加してもよい。これらのフィラーは、粘接着層を構成する成分（フィラーを除く）の合計１００質量部に対して、０〜４００質量部程度の割合で配合されていてもよい。
その他成分（Ｈ）としては、上記粘接着組成物には、初期接着力および凝集力を調節するために、有機多価イソシアナート化合物、有機多価イミン化合物等の架橋剤を添加することもできる。
上記有機多価イソシアナート化合物としては、芳香族多価イソシアナート化合物、脂肪族多価イソシアナート化合物、脂環族多価イソシアナート化合物およびこれらの多価イソシアナート化合物の三量体等をあげることができる。有機多価イソシアナート化合物のさらに具体的な例としては、たとえば２，４−トリレンジイソシアナート、２，６−トリレンジイソシアナート、１，３−キシリレンジイソシアナート、１，４−キシレンジイソシアナート、ジフェニルメタン−４，４'−ジイソシアナート、ジフェニルメタン−２，４'−ジイソシアナート、３−メチルジフェニルメタンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート、イソホロンジイソシアナート、ジシクロヘキシルメタン−４，４'−ジ
イソシアナート、ジシクロヘキシルメタン−２，４'−ジイソシアナート、リジンイソシ
アナートなどがあげられる。また、これら多価イソシアナート化合物とポリオール化合物とを反応させて得られる末端イソシアナートウレタンプレポリマーであってもよい。このような化合物としては、トリメチロールプロパン変性トリレンジイソシアナート等があげられる。
上記有機多価イミン化合物の具体例としては、N,N'-ジフェニルメタン-4,4'-ビス(1-アジリジンカルボキシアミド)、トリメチロールプロパン-トリ-β-アジリジニルプロピオナート、テトラメチロールメタン-トリ-β-アジリジニルプロピオナート、N,N'-トルエン-2,4-ビス(1-アジリジンカルボキシアミド)トリエチレンメラミン等を挙げることができる
。このような架橋剤は、粘接着剤組成物中に０〜５重量％、特には０．１〜１重量％の範囲の量で用いられることが好ましい。
さらに上記の粘接着組成物中に帯電防止剤を添加することもできる。帯電防止剤を添加することにより、エキパンド時あるいはピックアップ時に発生する静電気を抑制できるた
め、チップの信頼性が向上する。帯電防止剤としては、具体的には、アニオン性、カチオン性、非イオン性、ないし両イオン性の一般に公知の活性剤等が用いられる。帯電防止剤は、粘接着組成物中に０〜５０重量％、特には０〜３０重量％の範囲の量で用いられることが好ましい。
本発明の粘接着シートは、基材上に、上記成分からなる粘接着剤組成物をコンマコーター、グラビアコーター、ダイコーター、リバースコーターなど一般に公知の方法にしたがって塗工し、乾燥させることで得られる。また、本発明の粘接着シートは、離型シート上に粘接着剤組成物を上記と同様の方法で塗工し、乾燥させて粘接着層を形成し、それを基材上に転写することによっても得られる。
基材としては、たとえば、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリブテンフィルム、ポリブタジエンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、塩化ビニル共重合体フィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリウレタンフィルム、エチレン酢ビフィルム、アイオノマー樹脂フィルム、エチレン・（メタ）アクリル酸共重合体フィルム、エチレン・（メタ）アクリル酸エステル共重合体フィルム、ポリスチレンフィルム、ポリカーボネートフィルム、フッ素フィルム等が用いられる。基材はこれらのフィルムの単層であってもよいし積層であってもよい。また、使用する放射線に対し透過性のある材料が、基材として選択される。
さらに基材の表面張力は、好ましくは４０ｍＮ/ｍ以下、さらに好ましくは３７ｍＮ/ｍ以下、特に好ましくは３５ｍＮ/ｍ以下であることが望ましい。これにより本発明の粘接
着シートの粘接着層を被着体に転着できるようになる。このような表面張力の低い基材は、材質を適宜に選択して得ることが可能であるし、また基材の表面にシリコーン樹脂等を塗布して離型処理を施すことで得ることもできる。この他、グラシン紙、クレーコート紙や樹脂コート紙等のコート紙、ポリエチレンラミネート紙やポリプロピレンラミネート紙等のラミネート紙のような紙基材を用いることができる。 このような基材の膜厚は、通常は１０〜３００μｍ、好ましくは２０〜２００μｍ、特に好ましくは５０〜１５０μｍ程度である。なお、上記の粘接着剤組成物は、必要に応じ、溶剤に溶解し、若しくは分散させて塗布することができる。
本発明の粘接着シートにおける粘接着層の厚さは、通常は、３〜１００μｍ、好ましくは１０〜６０μｍであることが望ましい。
次に本発明に係る半導体装置の製造方法について説明する。本発明の製造方法においては、まず、該粘接着シートをダイシング装置上に、リングフレームにより固定し、シリコンウエハの一方の面を該粘接着シートの粘接着層上に載置し、軽く押圧し、ウエハを固定する。
その後、粘接着層に、放射線硬化成分が含まれている場合は、基材側から放射線を照射し、粘接着層の凝集力を上げ、基材との間の接着力を低下させておく。次いで、ダイシングソーなどの切断手段を用いて、上記のシリコンウエハを切断しＩＣチップを得る。この際の切断深さは、シリコンウエハの厚さと、粘接着層の厚さとの合計およびダイシングソーの磨耗分を加味した深さにする。
なお、放射線照射は、ダイシングの後に行ってもよく、また下記のエキスパンド工程の後に行ってもよい。次いで必要に応じ、粘接着シートのエキスパンドを行うと、ＩＣチップ間隔が拡張し、ＩＣチップのピックアップをさらに容易に行えるようになる。
このようにしてＩＣチップのピックアップを行うと、切断された粘接着層をＩＣチップ裏面に固着残存させて基材から剥離することができる。次いで粘接着層を介してＩＣチッ
プをダイパッド部に載置する。ダイパッド部はＩＣチップを載置する前に加熱するか載置直後に加熱される。加熱温度は、通常は８０〜２００℃、好ましくは１００〜１８０℃であり、加熱時間は、通常は０．１秒〜５分、好ましくは０．５秒〜３分であり、チップマウント圧力は、通常１ｋＰａ〜１００ＭＰａである。
ＩＣチップをダイパッド部にチップマウントした後、さらに加熱することにより、粘接着層が硬化し、ＩＣチップとダイパッド部とを強固に接着することができる。この際の加熱硬化条件としては、加熱温度は通常８０〜２００℃、好ましくは１００〜１８０℃であり、加熱時間は通常１分〜１２０分、好ましくは１０分〜９０分である。
このようにして得られる半導体装置においては、硬化した粘接着剤の貯蔵弾性率は１００℃においては１．０×１０7Ｐａ以下であり、１６０℃においては１．０×１０5Ｐａ以上となり、ＩＲリフロー工程等において、十分なパッケージ信頼性が達成される。なお、本発明の粘接着シートは、上記のような使用方法の他、半導体化合物、ガラス、セラミックス、金属などの接着に使用することもできる。
本発明の粘接着シートでは、高い接着力を保持しつつ高温下での貯蔵弾性率を下げることに成功した。これにより湿熱後、２４０〜２６０℃でのリフロー工程後の基板−チップ間、チップ−チップ間の接着界面の剥離等が起きない強度をもつ信頼性の高い半導体装置の製造が可能となる。
（実施例）以下本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
［半導体用粘接着シートの作成］
基材：ポリエチレンフィルム（厚さ１００μｍ、表面張力３２ｍＮ/ｍ）を用いた。
粘接着剤：組成を表１に示す。これを上記基材に２０μｍの厚さになるように塗布・乾燥し半導体用粘接着シートを得た。
なお、加熱硬化後の粘接着層の貯蔵弾性率およびガラス転移温度（tanδが最大値にな
る温度）は、上記基材に粘接着剤を２００μｍの厚さになるように塗布・乾燥し、（放射線硬化成分を含む場合は紫外線照射後）基材を剥離除去し、１６０℃６０分の加熱硬化を行い、得られたサンプルを動的粘弾性測定装置（オリエンテック社製、RHEOVIBRON DDV-II-EP）により周波数１１Ｈｚで測定することで得た。これを表２に示す。
Figure 2005268613
（Ａ）粘着成分：アクリル酸ブチル５５重量部、メタクリル酸メチル１０重量部、グリシジルメタクリレート２０重量部とアクリル酸２−ヒドロキシエチル１５重量部とを共重合してなる重量平均分子量９０万、ガラス転移温度−２８℃の共重合体。
（Ｂ）エポキシ樹脂：
（Ｂ−１）ビスフェノール骨格及び柔軟性骨格を有するエポキシ樹脂（大日本インキ化学工業製EXA-4850-150、エポキシ当量４５０g/eq、硬化後のガラス転移温度２９℃）
（Ｂ−２）ビスフェノール骨格及び柔軟性骨格を有するエポキシ樹脂（大日本インキ化学工業製EXA-4850-1000、エポキシ当量３５０g/eq、硬化後のガラス転移温度６２℃）
（Ｂ−３）汎用エポキシ樹脂：固形ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量８００〜９００g/eq、硬化後のガラス転移温度１２０℃）
（Ｂ−４）汎用エポキシ樹脂：ジシクロペンタジエン骨格含有固形エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業製EXA-7200HH、エポキシ当量２７５〜２８０g/eq、硬化後のガラス転移温度１８５℃）
（Ｂ−５）汎用エポキシ樹脂：液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン製、エピコート828、エポキシ当量１８４〜１９４eq/g、硬化後のガラス転移温度
１４０℃）
（Ｃ）硬化剤：
（Ｃ−１）旭電化製、アデカハードナー3636AS
（Ｃ−２）四国化成工業、キュアゾール2PHZ
（Ｄ）シランカップリング剤：日本ユニカー製、A-1110
（Ｅ）放射線硬化成分：下記２成分からなる組成物
a. ジシクロペンタジエン骨格含有アクリレート（日本化薬製、カラヤッドR684）
b. 2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド（a１００重量部に対し３重量部）
（Ｆ）可とう性成分：熱可塑性ポリエステル（東洋紡製、バイロン220）
（Ｈ）架橋剤：トリメチロールプロパン変性トリレンジイソシアネート（日本ポリウレタン社製、コロネートＬ）
Figure 2005268613
作成した粘接着シートを用いて、試験１（剥離強度）、試験２（パッケージ信頼性）および試験３（加熱硬化による反り評価）を下記の方法に従って測定した。結果を表３に示す。
Figure 2005268613
Ａ：ウキ・ハガレ、パッケージクラック無し。
Ｂ：若干のウキがあるもののパッケージクラック無し。
Ｃ：部分的にウキ・ハガレ、パッケージクラック有り。
Ｄ：ウキ・ハガレ、パッケージクラックが全体的に発生。
Ｅ：完全に剥がれている。
試験１（剥離強度）
厚さ３５０μｍ、＃２０００研磨のシリコンウエハの研磨面に実施例および比較例の粘接着シートを貼付し（放射線硬化成分を含む場合は紫外線照射後）、１２ｍｍ×１２ｍｍのチップサイズにダイシングした。ダイシングの際の切り込み量は、基材を１０μｍ切り込むようにした。続いて、粘接着シート側よりニードルで突き上げて、チップと粘接着層が基材の界面から剥離するようにピックアップした。得られたシリコンチップを粘接着層を介して厚さ１５０μｍの銅板に貼着し、１６０℃の高温槽中で６０分間接着硬化し、サンプルとした。このサンプルのシリコンチップ側を硬質水平板上に接着固定し、銅板を９０°ピール、剥離速度５０mm/minで剥離させたときの接着強度（Ｎ/１０ｍｍ幅）を測定
した。
試験２（パッケージ信頼性）
（１）半導体チップの製造
＃２０００研磨処理したシリコンウエハ（１００ｍｍ径、厚さ２００μｍ）の研磨面に、実施例および比較例の粘接着シートの貼付をテープマウンター（リンテック社製、Adwill RAD2500）により行い、ウエハダイシング用リングフレームに固定した。その後、ＵＶ照射装置（リンテック社製、Adwill RAD2000）を用いて基材面から紫外線を照射した。次に、ダイシング装置（東京精密社製、AWD-4000B）を使用して９ｍｍ×９ｍｍのチップサ
イズにダイシングした。ダイシングの際の切り込み量は、基材を１０μｍ切り込むようにした。続いて、粘接着シート側よりニードルで突き上げて、チップと粘接着層が基材の界面から剥離するようにピックアップした。
（２）ＩＣパッケージの製造
ＩＣパッケージ用の基板（ポリイミドフィルム（５０μｍ）と電解銅箔（２０μｍ）との積層体であり、ダイパッド部として銅箔上にパラジウムメッキおよび金メッキを順にパターン処理し、更に高さ２５μｍのソルダーレジストを有する）のダイパッド部に、上記の半導体チップを粘接着シートの粘接着層を介して１２０℃、５０ＭＰａ、１秒の条件で圧着し、チップマウントを行った。その後、１６０℃、６０分間の条件で加熱硬化を行った。さらにモールド樹脂で基板のチップの取り付けられた側を所定の形状にモールドし、１７５℃、６時間の条件で樹脂を硬化させて高圧封止した。次に、封止されていない基板側にハンダボールを取り付け、ＢＧＡ（Ball Grid Allay）型のＩＣパッケージを完成さ
せた。
（３）パッケージ信頼性の評価
得られたＩＣパッケージを８５℃、６０％ＲＨ条件下に１６８時間放置し、吸湿させた後、最高温度２６０℃のＩＲリフローを２回行った際に接合部の浮き・剥がれの有無、パッケージクラック発生の有無を走査型超音波探傷装置および断面観察により評価した。
試験３（加熱硬化による反り評価）
１００ｍｍ×１００ｍｍのポリイミドフィルム（宇部興産製、カプトン３００Ｈ）に実施例および比較例の粘接着シートを貼付した後、ＵＶ照射装置（リンテック社製、Adwill
RAD2000）を用いて基材面から紫外線を照射した。その後、基材を剥離して１６０℃、６０分間の条件で加熱硬化した。室温まで放置した後、粘接着シート付きポリイミドフィルムをポリイミドフィルム面側を下にして水平面上に置き、浮いているフィルム端部の高さ（単位：ｍｍ）を測定することで評価した。

Claims (4)

  1. 基材と、その上に形成された（Ａ）粘着成分と（Ｂ）エポキシ樹脂とからなる粘接着層を有し、加熱硬化後の該粘接着層の貯蔵弾性率が１００℃においては１．０×１０7Ｐａ
    以下であり、１６０℃においては１．０×１０5Ｐａ以上であることを特徴とする半導体
    用粘接着シート。
  2. 粘接着層に放射線硬化成分を含むことを特徴とする請求項１に記載の粘接着シート。
  3. 請求項１に記載の粘接着シートの粘接着層に半導体ウエハを貼付し、該半導体ウエハをダイシングしてＩＣチップとし、該粘接着層を該ＩＣチップとともに基材から剥離し、該ＩＣチップをリードフレーム上に該粘接着層を介して載置し、次いで加熱することにより該粘接着層に接着力を発現させて該ＩＣチップとリードフレームとを接着することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 請求項２に記載の粘接着シートの粘接着層に半導体ウエハを貼付し、該半導体ウエハをダイシングしてＩＣチップとし、ダイシング前またはダイシング後のいずれかにおいて該粘接着層に放射線を照射して該粘接着層を硬化させ、該粘接着層を該ＩＣチップとともに基材から剥離し、該ＩＣチップをリードフレーム上に該粘接着層を介して載置し、次いで加熱することにより該粘接着層に接着力を発現させて該ＩＣチップとリードフレームとを接着することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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