JP2008274259A

JP2008274259A - 接着シート

Info

Publication number: JP2008274259A
Application number: JP2008094833A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Tokuyasu; 孝寛徳安; Keiichi Hatakeyama; 恵一畠山; Mika Tanji; 美香丹治
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2007-04-02
Filing date: 2008-04-01
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2028-04-01
Also published as: JP5476673B2

Abstract

【課題】基板に対するチップの圧着実装時に凹凸に対する埋め込みが不十分である場合であっても、引き続き実施される工程で未充填部位の埋め込みを完結させることが可能である、高耐熱性および高耐湿性の接着シートを提供すること。
【解決手段】樹脂組成物を使用して、硬化処理前の８０℃における溶融粘度が、５００Ｐａ・ｓ以上、２００００Ｐａ・ｓ以下であり、硬化処理時に１１０℃以上に加熱されることによって溶融し、硬化処理前の面積を基準として１１０％以上に広がることを特徴とする接着シートを作製する。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体装置の製造に使用される接着シートに関する。より詳細には、基板へのチップの圧着実装時に適用され、シートの硬化処理中に溶融することによって凹凸に対する埋め込みを確実なものとし、硬化後は有機基板およびシリコンチップに対して高い接着強度を示す、接着シートに関する。

近年、チップを多段に積層したスタックドＭＣＰ（ＭｕｌｔｉＣｈｉｐＰａｃｋａｇｅ）が普及しており、それらは、例えば携帯電話および携帯オーディオ機器用のメモリパッケージとして搭載されている。そのような用途では、携帯電話などの多機能化に伴って、パッケージの高密度化および高集積化が推進され、チップの多段化とパッケージの薄型化が要求されている。かかる要求を満足し得るものとして、ワイヤ埋込型のパッケージが注目を集めている。

スタックドＭＣＰなどの半導体素子をはじめとする各種電子部品を搭載した実装基板の分野において、信頼性は重要な特性の１つである。例えば、接着面に空隙を発生させることなくチップを実装できるか否かは、接続信頼性を左右するひとつの要素として挙げられる。特に、ワイヤ埋込型のパッケージでは、配線やワイヤなどに起因する凹凸を有する基板上にチップを積層する時の凹凸に対する埋め込み性が重要となる。特許文献１では、半導体装置の製造工程に適合し、基板にチップを圧着する際に配線やワイヤなどに起因する凹凸を埋め込むことが可能な接着シートを開示している。

近年、半導体装置の製造では、半導体装置の小型化および薄型化を達成するために、基板およびウェハの薄型化が進んでおり、熱膨張係数の差に由来する素子の反りを低減する観点から、低温・低荷重でチップを実装することが強く求められている。しかし、チップを多段に積層するにつれて、基板に圧着されるチップの表面温度は熱源に近い基板の温度よりも低くなり、パッケージの上段はかなり低温となる傾向がある。その結果、パッケージの下段では低温かつ低荷重の圧着実装のみで凹凸の埋め込みが可能であっても、その上段では困難となり凹凸が未充填の状態で残ってしまう場合がある。

国際公開第０５／１０３１８０号パンフレット

特許文献１に記載された接着フィルムによれば、圧着実装のみで配線やワイヤなどに起因する凹凸を埋め込むことは可能である。しかし、開示された接着フィルムを、薄型化および多段化によって表面温度が低下する可能性のあるパッケージに適用した場合、圧着実装のみで凹凸を完全に埋め込むことは困難となる。そのため、配線やワイヤなどに起因する凹凸に対する埋め込みを確実なものとし、信頼性の高い半導体パッケージを提供し得る簡便な方法が望まれている。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、基板に対するチップの圧着実装時に凹凸に対する埋め込みが不十分である場合であっても、引き続き実施される工程で凹凸における未充填部位の埋め込みを完結させることが可能である、高耐熱性および高耐湿性の接着シートを提供することを目的とする。

本発明は以下の（１）〜（４）に記載の事項を特徴とする。
（１）樹脂組成物から構成され、硬化処理時に１１０℃以上に加熱されることによって溶融する接着シートであって、上記硬化処理前の８０℃における溶融粘度が、５００Ｐａ・ｓ以上、２００００Ｐａ・ｓ以下であり、上記硬化処理時の加熱によって、硬化処理前の面積を基準として１１０％以上に広がることを特徴とする接着シート。

（２）上記樹脂組成物が、熱硬化性樹脂を１００重量部、架橋性官能基を有し、重量平均分子量が１０万〜８０万であり、かつＴｇが−５０〜５０℃である高分子量成分を１５〜３０重量部、および平均粒径が０．５μｍ以上である無機フィラーを３０〜７０重量部含有し、上記熱硬化性樹脂が、８５℃において液状となるか又は軟化するエポキシ樹脂を２５重量％以上、および８５℃において液状となるか又は軟化するフェノール樹脂を３５〜５５重量％の範囲で含むことを特徴とする、上記（１）に記載の接着シート。

（３）有機基板に対する接着力が３ＭＰａ以上であり、厚さが５〜２５０μｍであることを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の接着シート。

（４）８０℃における圧着実装時またはその後の硬化処理によって、ワイヤに起因する凹凸と基板または半導体チップ上の凹凸を埋め込むことが可能な、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の接着シート。

本発明の接着シートを使用し、８０℃以上の温度条件下で圧着実装を実施することによって、配線やワイヤに起因する凹凸および基板または半導体チップ上の凹凸を完全に埋め込むことが可能となる。また、８０℃よりも低い温度で圧着実装を実施し、凹凸の埋め込みが不十分な場合であっても、本発明の接着シートの硬化処理中にそれらが溶融し適度に広がることによって、未充填状態にある凹凸への埋め込みを完結させることが可能となる。さらに本発明による接着シートは、基板およびチップに対して優れた接着強度を有し、高耐熱性および高耐湿性にも優れているため、それら接着シートを適用して信頼性の高い半導体装置を提供することが可能となる。

以下、本発明の詳細について説明する。本発明による接着シートは、半硬化（Ｂステージ）状態を経て、硬化処理後に完全硬化物（Ｃステージ）状態となり得る樹脂組成物から構成される。そして、本発明による接着シートは、硬化処理前の樹脂組成物の溶融粘度が、８０℃において、５００Ｐａ・ｓ以上２００００Ｐａ・ｓ以下、より好ましくは５００Ｐａ・ｓ以上１５０００Ｐａ・ｓ以下、さらに好ましくは５００Ｐａ・ｓ以上１００００Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする。なお、本発明で規定する溶融粘度は、実施例で後述する平行板プラストメーター法に従って測定した値である。また、接着シートは、硬化処理時に少なくとも１１０℃に加熱されることによって溶融し、硬化処理前の面積を基準として１１０％以上に広がることを特徴とする。

硬化処理前の樹脂組成物の８０℃における溶融粘度が２００００Ｐａ・ｓを超えると、チップの圧着実装時に基板上の凹凸に対する埋め込みが不十分となり、ワイヤ下などに大きな空隙が残りやすい。そのような空隙が大きすぎると、硬化処理時の加熱によって接着シートが溶融したとしても、空隙を完全に埋め込むことが困難となる傾向がある。硬化処理時に空隙の埋め込みを完結するために、接着シートは、１１０℃以上の温度で溶融し、硬化処理前のその面積を基準として１１０％以上、より好ましくは１２０％以上に広がることが好ましい。溶融時における接着シートの面積の広がりが１１０％よりも小さい場合には、ワイヤ下や凹凸部に空隙が残る可能性が高い。一方、樹脂組成物の８０℃における溶融粘度が５００Ｐａ・ｓを下回ると、圧着実装時に接着シートが過度に溶融して流出し、素子の信頼性を低下させてしまう恐れがある。同様の観点から、硬化処理時に１１０℃以上の温度に加熱した際の接着シートの面積広がりは、１８０％を上限とすることが好ましい。

本発明の接着シートを構成する樹脂組成物は、熱硬化性樹脂と、その粘度や可撓性などを適切に調整する高分子量成分及び無機フィラーとを含む。本発明で使用する樹脂組成物の一実施態様として、熱硬化性樹脂１００重量部に対して、架橋性官能基を有し、重量平均分子量が１０万〜８０万であり、かつＴｇが−５０〜５０℃である高分子量成分を１５〜３０重量部、および平均粒径が０．５μｍ以上の無機フィラーを３０〜７０重量部の割合で配合した樹脂組成物が挙げられる。以下、それぞれの成分について説明する。

熱硬化性樹脂は、特に限定されるものではないが、半導体装置の製造において素子を実装する場合に要求される耐熱性および耐湿性の観点から、一実施形態としてエポキシ樹脂とフェノール樹脂とを含むことが好ましい。

エポキシ樹脂は、硬化処理によって接着作用を有するものであればよく、特に限定されない。例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂などの二官能エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂またはクレゾールノボラック型エポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂を使用することが可能である。また、多官能エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、複素環含有エポキシ樹脂または脂環式エポキシ樹脂といった、周知のエポキシ樹脂を使用することも可能である。

特に限定するものではないが、Ｂステージ状態での可撓性が高い点で、１０００以下の分子量を有するエポキシ樹脂が好ましく、５００以下の分子量を有するエポキシ樹脂がさらに好ましい。可撓性に優れる分子量５００以下のエポキシ樹脂の具体例として、ビスフェノールＡ型またはビスフェノールＦ型エポキシ樹脂が挙げられる。

一方、フェノール樹脂についても特に限定されるものではないが、加熱時の溶融性の観点から、軟化点が低いものが好ましい。また同様に、Ｂステージ状態では架橋度が低い方が溶融性に優れるため、フェノール当量の高いものが好ましい。

熱硬化性樹脂におけるエポキシ樹脂とフェノール樹脂との配合量は、それぞれエポキシ当量と水酸基当量との当量比で、０．７０／０．３０〜０．３０／０．７０とすることが好ましく、０．６５／０．３５〜０．３５／０．６５とすることがより好ましく、０．６０／０．４０〜０．４０／０．６０とすることがさらに好ましい。０．６０／０．４０〜０．５０／０．５０の範囲とすることが最も好ましい。各樹脂の配合比が上限値を超えると、得られる接着シートの硬化性が低下するか、または硬化処理前の接着シートの粘度が高くなり過ぎて、流動性に劣る傾向がある。

熱硬化性樹脂の一実施形態では、樹脂成分の全重量を基準として、８５℃未満、より好ましくは８０℃未満の融点又は軟化点を有するエポキシ樹脂を２５重量％以上、より好ましくは３０重量％以上含み、その一方で８５℃未満、より好ましくは８０℃未満の融点又は軟化点を有するフェノール樹脂を３５〜５５重量％の範囲で含むことが好ましい。上述のエポキシ樹脂の割合が２５重量％未満となると、溶融しにくくなる傾向がある。また、上述のフェノール樹脂の割合が３５未満となると硬化が不十分となる傾向にあり、５５重量％を超えると溶融しにくくなる傾向がある。

より具体的な実施形態として、熱硬化性樹脂は、下記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂と、下記一般式（２）および（３）で表されるフェノール樹脂の少なくとも一方とを含むことが好ましい。

（式中、Ｒ_１〜Ｒ_５は水素原子、直鎖、分岐または環状アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、水酸基、アリール基、あるいはハロゲン原子を示し、ｋ、ｍおよびｎは１〜４の整数を示し、繰り返し単位の数を示すｐおよびｑは０〜５０の範囲の整数を示す。）

上記一般式（１）〜（３）で表されるエポキシ樹脂およびフェノール樹脂は、特に限定されるものではない。しかし、該当する樹脂のなかでも、耐熱性および耐湿性の観点から、それぞれ、８５℃、８５％ＲＨの恒温恒湿槽に４８時間投入した後の吸水率が２重量％以下であり、熱重量分析計（ＴＧＡ）で測定した３５０℃における加熱質量減少率が５重量％未満（昇温速度：５℃／ｍｉｎ、窒素雰囲気下の測定による）となる樹脂を使用することが好ましい。

上記一般式（１）〜（３）で表される各種樹脂は、市販品として入手することが可能である。一般式（１）で表されるエポキシ樹脂の具体例として、東都化成株式会社製のＹＤＦシリーズが挙げられる。また、一般式（２）で表されるフェノール樹脂の具体例として、三井化学株式会社製のミレックスＸＬＣ−シリーズとＸＬシリーズが挙げられる。さらに一般式（３）で表されるフェノール樹脂の具体例として、東都化成株式会社製のＳＮ１００シリーズとＳＮ４００が挙げられる。

本発明において使用される高分子量成分は、ウエハダイシング時に切断が容易であり、樹脂屑が出難い点、また接着力および耐熱性が高い点、さらに未硬化状態でシートが高い流動性を示すという点から、ガラス転移温度（Ｔｇ）が−５０〜５０℃であり、重量平均分子量が１０万〜８０万であるものが好ましい。高分子量成分としては、Ｔｇが−２０℃〜４０℃であり、重量平均分子量が１０万〜８０万であるものがより好ましく、Ｔｇが−１０℃〜４０℃であり、分子量が２０万〜８０万であるものがさらに好ましい。なお、本明細書で規定する「重量平均分子量」は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法（ＧＰＣ）に従って、標準ポリスチレンによる検量線を用いたポリスチレン換算値を示している。

高分子量成分のＴｇが５０℃を超えると、樹脂シートの柔軟性が低くなる場合がある。一方、Ｔｇが−５０℃未満であると、シートの柔軟性が高すぎるため、ウエハダイシング時にシートが切断し難く、バリの発生によってダイシング性が悪化する場合がある。また、高分子量成分の重量平均分子量が１０万未満であると、フィルム成膜性の悪化やシートの接着力および耐熱性の低下を引き起こす場合がある。一方、重量平均分子量が８０万を超えると、未硬化シートの流動性が低下する場合があり、１１０℃における加熱によって接着シートが溶融した際にその面積の広がりが１１０％以上とならず、凹凸に対する埋め込みが不完全となる可能性がある。

本発明で使用する高分子量成分は、上述の特性を満たすものであればよく、特に限定されるものではないが、高い耐熱履歴性を発現させるため、分子内に架橋性官能基を有する化合物が好ましい。例えば、それぞれ分子内に、エポキシ基、アルコール性またはフェノール性水酸基、カルボキシル基などの架橋性官能基を有する、ポリイミド樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フェノキシ樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂などをベースとする高分子量成分を使用することが可能である。

より具体的には、グリシジルアクリレートまたはグリシジルメタクリレートなどの架橋性官能基を有するモノマー化合物と、（メタ）アクリル系化合物とを共重合することによって得られ、その重量平均分子量が１０万〜８０万である、エポキシ基含有（メタ）アクリル共重合体が挙げられ、それを使用することが好ましい。そのようなエポキシ基含有（メタ）アクリル共重合体を構成する（メタ）アクリル系化合物として、（メタ）アクリル酸又はそのエステルなどの誘導体、あるいはそれらの共重合体を使用することができる。なかでも、アクリル酸エステルを主成分とするアクリルゴムを使用することが好ましい。アクリルゴムの具体例として、ブチルアクリレートとアクリロニトリルとの共重合体、及びエチルアクリレートとアクリロニトリルとの共重合体などが挙げられる。

本発明で使用する高分子量成分は、市販品として入手することも可能である。例えば、帝国化学産業株式会社製の商品名「アクリルゴムＨＴＲ−８６０Ｐ」が挙げられる。この化合物は、架橋性官能基としてグリシジル部位を有し、アクリル酸エチルなどからなるアクリルゴムをベース樹脂とする化合物であり、重量平均分子量が８０万、ガラス転移温度Ｔｇが−７℃である。

本発明の接着シートを構成する樹脂組成物には、Ｂステージ状態における接着シートのダイシング性の向上、接着シートの取扱い性の向上、熱伝導性の向上、溶融粘度の調整、チクソトロピック性の付与、接着力の向上などを目的としてフィラーが配合される。配合するフィラーとしては、無機フィラーが好ましい。上述の熱硬化性樹脂および高分子量成分に無機フィラーを適切に配合することによって、硬化処理前の接着シートの８０℃における溶融粘度を５００Ｐａ・ｓ以上、２００００Ｐａ・ｓ以下に調製することが可能となる。

硬化処理前の接着シートに高い流動性を付与し、さらに硬化処理時に適切な溶融性を付与するために、無機フィラーは、例えば、熱硬化性樹脂１００重量部に対して、３０〜７０重量部の割合で配合することが好ましい。樹脂組成物中に過剰量の無機フィラーが存在する場合、硬化処理前の接着シートの流動性が低下し、さらに硬化処理時の溶融性が低下する傾向がある。

無機フィラーの平均粒径は、０．５μｍ以上であり、その９９重量％が０．１〜４．０μｍの範囲に分布するものが好ましい。平均粒径が０．５μｍであり、その９９重量％が０．１〜１．０μｍの範囲に分布する無機フィラーがより好ましい。平均粒径が０．１μｍ以下となる無機フィラーを使用した場合、比表面積の増加と含有粒子数の増加によって硬化処理前の接着シートの流動性が低下し、硬化処理時の溶融性が低下する場合がある。一方、平均粒径が１．０μｍ以上のフィラーを使用した場合、含有粒子の減少によって接着シートにおける接着力の低下、シート作製時の成膜性の悪化を引き起こす場合がある。

本発明において使用可能な無機フィラーとしては、特に制限されるものではなく、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、アルミナ、窒化アルミニウム、ほう酸アルミウイスカ、窒化ホウ素、結晶性シリカ、非晶性シリカ、アンチモン酸化物などが挙げられ、これらは単独であるいは２種類以上を混合して使用することが可能である。熱伝導性向上のためには、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、結晶性シリカ、非晶性シリカなどが好ましい。溶融粘度の調整やチクソトロピック性の付与の目的には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、アルミナ、結晶性シリカ、非晶性シリカなどが好ましい。また、ダイシング性を向上させるためにはアルミナ、シリカが好ましい。

接着シートを構成する樹脂組成物は、上述の熱硬化性樹脂、高分子量成分および無機フィラーの他に、必要に応じて、硬化促進剤、触媒、添加剤、カップリング剤などの各種添加剤をさらに含んでもよい。特に限定するものではないが、ワイヤボンド時に十分な弾性率を確保するために、樹脂組成物は迅速に硬化する必要がある。そのため、本発明の接着シートを構成する樹脂組成物は、上述の成分に加えて硬化促進剤を含むことが好ましい。また、基板に対する接着力を向上させるために、樹脂組成物はさらにカップリング剤を含むことが好ましい。

本発明の接着シートは、上述のエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂、高分子量成分および無機フィラー、さらに必要に応じて選択される各種添加剤を有機溶媒中で混合および混練することによってワニス状の樹脂組成物を調製し、これを基材フィルム上に塗布することによってワニス層を形成し、引き続きワニス層を加熱乾燥した後に基材フィルムを除去することによって作製することが可能である。混合および混練は、通常の攪拌機、らいかい機、三本ロール、ボールミルなどの分散機を適宜組み合わせて実施することが可能である。上述の加熱乾燥の条件は、使用した溶媒が充分に揮散する条件であれば、特に制限はない。通常は、６０℃〜２００℃で、０．１〜９０分間にわたって加熱することによって実施する。

ワニスとして調製した樹脂組成物を塗布する基材フィルムとしては、特に制限はなく、例えば、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などを使用することが可能である。

ワニスを調製する際に使用可能な有機溶媒としては、各成分を均一に溶解し、および混練または分散できるものであれば制限はなく、周知の有機溶媒を使用することが可能である。そのような溶剤の具体例として、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎメチルピロリドン、トルエン、キシレンなどが挙げられる。乾燥速度が速く、低価格である点から、有機溶媒としてメチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどを使用することが好ましい。

接着シートの膜厚は、基板の配線回路や下層のチップに付設された金ワイヤなどの凹凸を充填可能とするため、通常５〜２５０μｍとする。膜厚が５μｍよりも薄いと応力緩和効果や接着性が乏しくなる傾向がある。一方、膜厚が２５０μｍよりも厚いと経済的でなくなる上に、半導体装置の小型化の要求に対応することが困難となる。本発明の接着シートは、半導体用基板またはチップなどの被着体に対する接着力が３ＭＰａ以上となることが好ましい。なお、接着性が高く、また半導体装置の薄型化を可能である点から、接着シートの膜厚は２０〜１００μｍであることが好ましく、４０〜８０μｍであることがさらに好ましい。

上述のように接着シートを構成することによって、８０℃以上におけるチップの圧着実装のみ、あるいはその後に実施される接着シートの硬化処理によって、配線やワイヤに起因する凹凸と基板または半導体チップ上の凹凸を完全に埋め込むことが可能となる。なお、動的粘弾性測定によれば、硬化処理前（Ｂステージ状態）の２５℃における貯蔵弾性率が２００〜６０００ＭＰａの範囲であると、接着シートはダイシング性に優れ、好ましい。ダイシング性に優れ、かつウェハとの密着性が優れる点では、貯蔵弾性率が２００〜２０００ＭＰａの範囲であることがより好ましい。接着シートのＢステージ状態の８０℃における貯蔵弾性率が０．０００１〜１０ＭＰａであれば、接着シートを８０℃でウェハにラミネートすることが可能である。特に、ウェハに対する密着性が高い点で、０．００１〜５ＭＰａの貯蔵弾性率を有する接着シートがより好ましい。一方、接着シートの硬化処理後（Ｃステージ状態）の１７０℃における貯蔵弾性率は、良好なワイヤボンディング性を得るために、５〜１０００ＭＰａであることが好ましい。

本発明の接着シートは、それ単独で使用することも可能であるが、本発明の一実施態様として、接着シートを周知のダイシングテープ上に積層してダイシング・ダイボンディング一体型接着シートとして使用することも可能である。このように接着シートとダイシングシートとを一体化することによって、ウェハへのラミネート工程が一度で済むため、半導体装置の製造効率を高めることが可能である。

本発明で使用可能なダイシングテープとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリイミドフィルムなどのプラスチックフィルムなどが挙げられる。また、必要に応じて、ダイシングテープに対して、プライマー塗布、ＵＶ処理、コロナ放電処理、研磨処理、エッチング処理などの表面処理を実施してもよい。

ダイシングテープは、粘着性を有することが好ましく、上述のプラスチックフィルムに粘着性を付与したものを使用しても、または上述のプラスチックフィルムの片面に粘着剤層を設けてもよい。このような粘着剤層は、周知の樹脂組成物をプラスチップフィルムの表面に塗布し、引き続き乾燥することによって形成することが可能である。本発明の樹脂組成物を使用することも可能であり、その場合、特に液状成分の比率、および高分子量成分のＴｇを調整することによって、樹脂組成物が適度なタック強度を有するようにすることが好ましい。

本発明の接着シートを半導体装置の製造に適用する場合、接着シートはダイシング時には半導体素子が飛散しない粘着力を有し、その後のピックアップ時にはダイシングテープから剥離可能となることが必要である。例えば、接着シートの粘着性が高すぎると、ピックアップ作業が困難になることがある。そのため、適宜、接着シートのタック強度を調節することが好ましい。調節方法としては、接着シートの室温におけるフローを上昇させると粘着強度およびタック強度も上昇する傾向があり、フローを低下させると粘着強度およびタック強度も低下する傾向があることを利用すればよい。より具体的には、フローを上昇させる場合には、可塑剤の含有量の増加、粘着付与材含有量の増加などによって調節可能である。一方、フローを低下させる場合には、上述の化合物の含有量をそれぞれ減少させることによって調節可能である。可塑剤としては、例えば、単官能のアクリルモノマー、単官能エポキシ樹脂、液状エポキシ樹脂、アクリル系樹脂などが挙げられる。

ダイシングテープ上に本発明による接着シートを積層する方法としては、印刷法の他、予め作製した接着シートをダイシングテープの上にプレス、またはホットロールラミネートする方法が挙げられる。連続的に製造することが可能であり、効率が良い点で、ホットロールラミネート法が好ましい。

なお、ダイシングテープの膜厚は、特に制限はなく、接着シートの膜厚やダイシングテープ一体型接着シートの用途によって、適宜、当業者の知識に基づいて設定することが可能である。特に限定するものではないが、経済性がよく、フィルムの取扱い性が良い点で、６０〜１５０μｍの膜厚が好ましく、７０〜１３０μｍの膜厚がより好ましい。

本発明の接着シートは、半導体装置の製造に使用することが可能である。より具体的には、ウェハと接着シートとを０℃〜８０℃で貼り合わせた後、ウェハと接着シートとの積層体を回転刃またはレーザーを使用して切断し、接着シート付きチップを得た後、この接着剤付きチップを、凹凸を有する基板またはチップに荷重０．００１〜１ＭＰａで圧着実装することによって凹凸を充填する工程を含む、半導体装置の製造に好適に使用することが可能である。

上述のように接着シートを単独で使用する場合には、ウェハと接着シートとを貼り合わせた後に、引き続き接着シート面にダイシングテープを貼り合わせることが好ましい。別法として、接着シートとダイシングテープとを予め貼り合わせたダイシング・ダイボンディング一体型接着シートを用いることも可能である。接着シートと貼り合わせるウェハは、単結晶シリコンの他、多結晶シリコン、各種セラミック、ガリウム砒素などの化合物半導体などから構成されるものであってよい。

接着シートとウェハとを貼り付ける温度、即ち、ラミネート温度は、通常０〜９０℃であり、好ましくは１５〜８０℃であり、さらに好ましくは２０〜８０℃である。ラミネート温度が９０℃を超えると、接着シートが過度に溶融することによって、接着シートの厚みの変化が顕著となる場合がある。ダイシングテープまたはダイシング・ダイボンディング一体型接着シートを貼り付ける際も、同様の温度で実施することが好ましい。

本発明の接着シートを使用する場合、圧着実装時の荷重は０．０１〜０．５ＭＰａであることが好ましく、０．０１〜０．３ＭＰａであることがより好ましい。荷重が０．００１ＭＰａ未満であると、凹凸に対する埋め込みが十分ではなく、未充填部位が多く存在し、その後の硬化処理による接着シートの溶融によっても凹凸の埋め込みが完結できなくなり、結果として耐熱性が低下する傾向がある。一方、圧着荷重が１ＭＰａを超えると、チップが破損する傾向がある。

また、接着剤付きチップを、凹凸を有する基板またはチップに接着する際には、基板などの被着体あるいは接着剤付きチップ、またはその両方を加熱することが望ましい。加熱温度は、６０〜２４０℃であることが好ましく、８０〜１８０℃であることがより好ましい。加熱温度が６０℃未満であると、凹凸に対する埋め込み性が低下する傾向があり、２４０℃を超えると基板が変形し、反りが大きくなる傾向がある。加熱方法としては、基板またはチップを加熱した熱板に接触させる方法、基板またはチップに赤外線またはマイクロ波を照射するか、熱風を吹きかける方法などの方法が挙げられる。

以下、本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１〜３および比較例１〜３）
表１および表２に示す組成で各成分を混合し、接着シートを形成するためのワニス状の樹脂組成物をそれぞれ調製した。なお、表１および表２に示す組成の単位は、重量部であり、各成分の詳細は以下の通りである。

（エポキシ樹脂）
ＹＳＬＶ−８０ＸＹ（東都化成株式会社製商品名、ビスキシレノール型エポキシ樹脂、エポキシ当量１９２、融点６７℃）
ＹＤＦ−８１７０Ｃ（東都化成株式会社製商品名、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、エポキシ当量１５９、常温で液体）
ＹＤＣＮ−７００−１０（東都化成株式会社製商品名、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量２１０、軟化点７５〜８５℃）

（フェノール樹脂）
フェノライトＬＦ−４８７１（大日本インキ株式会社製商品名、フェノール樹脂、水酸基当量１１８、軟化点１３０℃）
ミレックスＸＬＣ−ＬＬ（三井化学株式会社製商品名、フェノール樹脂、水酸基当量１７５、軟化点７７℃）
ＳＮ―１７０Ｌ（東都化成株式会社製商品名、フェノール樹脂、水酸基当量１８２、軟化点７０℃）

（無機フィラー）
ＳＣ２０５０−ＨＬＧ（アドマテックス株式会社製商品名、シリカフィラー分散液、平均粒径０．５００μｍ）
アエロジルＲ９７２（日本アエロジル株式会社製商品名、シリカ、平均粒径０．０１６μｍ）

（カップリング剤）
ＮＵＣＡ−１８９（ＧＥ東芝株式会社製商品名、γ―メルカプトプロピルトリメトキシシラン）
ＮＵＣＡ−１１６０（ＧＥ東芝株式会社製商品名、γ―ウレイドプロピルトリエトキシシラン）

（硬化促進剤）
キュアゾール２ＰＺ−ＣＮ（四国化成株式会社製商品名、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール）

（高分子量成分）
アクリルゴムＨＴＲ−８６０Ｐ（帝国化学産業株式会社製商品名、重量平均分子量８０万、Ｔｇ−７℃）

表１および表２に示す組成で、エポキシ樹脂およびフェノール樹脂とフィラーとを混合し、さらにシクロヘキサノンを加えて攪拌混合することによって、均一な混合物を得た。この混合物に引き続きアクリルゴムを加えて攪拌し、次いでカップリング剤と硬化促進剤とを加えて均一になるまで攪拌することによって、ワニス状の樹脂組成物を調製し、引き続き、１００メッシュのフィルターでろ過し、真空脱泡した。このようにして調製したワニス状の樹脂組成物を、予め離型処理を施した厚さ３８μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）の上に塗布した。これを９０℃（５分間）と、それに続く１４０℃（５分間）との２段階で加熱乾燥することによって、膜厚が４０μｍのＢステージ状態の塗膜を形成し、ＰＥＴからなるキャリアフィルムを備えた接着シートを作製した。次に、各実施例で作製したそれぞれの接着シートについて、以下に示す方法に沿って各種特性を評価した。

［溶融粘度の測定］
溶融粘度は平行板プラストメーター法に従って測定した。具体的な手順を以下に示す。最初に６０℃で接着シートを３枚貼り合わせて膜厚を１２０μｍとしたものを直径６ｍｍの円形に打ち抜いた。その円形のフィルムを、厚さ１５０μｍのスライドガラス２枚で挟み、サンプルとした。圧着時に所定の温度となるように設定した圧着機を使用して、サンプルを３ｋｇｆの荷重で３秒間にわたって圧着し、圧着による接着シートの面積の変化から溶融粘度を計算した。その結果を表３および４に示す。

［硬化処理における溶融性の確認方法］
最初に１０ｍｍ角に打ち抜いた接着シートを１８ｍｍ角のカバーガラス（厚さ０．１５ｍｍ）で挟み込み、６０℃のホットプレート上で気泡が入らないようにラミネートすることによって、図１に示すようなサンプルを作製した。これを初期の状態とし、その画像をスキャナ（解像度：３００ｐｉｘ）で取り込み、保存した。その後、オーブンを使用して、サンプルを１１０℃で１時間加熱し、スキャナ（解像度：３００ｐｉｘ）で加熱後の状態を画像として取り込み、保存した。加熱前後での接着シートの面積の変化を比較することによって、溶融性を判断した。同様の手順に従って、サンプルを１２０℃で１時間加熱した場合についても検討した。それらの結果を表３および４に示す。

［溶融による未充填部位の充填性の確認］
ワイヤ埋込型パッケージでは、接着シートによってワイヤ部の凹凸を埋め込むが、接着シートの流動性が不足すると、ワイヤ下に３０μｍ程度の未充填部位が発生する。充填性の確認するために、接着シートの界面部位（図２中、参照符号「Ａ」で示す）の温度が６０℃となる圧着温度、および０．０４ＭＰａ／１ｓで圧着実装を実施し、図３に示すような金ワイヤ下に未充填部位の存在するサンプルを作製した。このサンプルの初期の状態をＳＥＭで確認した。引き続き、サンプルをオーブンに入れ、１１０℃以上で１時間にわたって加熱し、ＳＥＭで状態を観察し、初期のＳＥＭ画像との比較によって、充填性を評価した。図４及び図５は、ＳＥＭ画像を模式的に示す断面図である。図４は、ワイヤ下に未充填部位が存在する場合を示している。一方、図５は、ワイヤ下に未充填部分が存在せず、溶融によって充填が完結された場合を示している。なお、表３および表４に記載した充填性の評価では、ＳＥＭ画像が図５の状態となる場合を「○」とし、図４の状態となる場合を「×」とした。

［接着強度の測定］
接着強度は、以下の手順に沿って接着シートのダイシェア強度を測定することによって評価した。最初に接着シートを４００μｍ厚のウェハに６０℃で貼り付け、５．０ｍｍ角にダイシングした。個片化した接着シート付きチップを、レジストＡＵＳ３０８を塗布した基板の表面に１２０℃／２５０ｇｆ／１秒の条件で圧着してサンプルを作製し、次いで１２０℃／１時間、さらに１７０℃／１時間のステップキュアによって接着シート部を硬化させた。接着シート部を硬化させたサンプルを８５℃／６０ＲＨ％条件下に１６８時間にわたって放置し、その後、即座に２５０℃でダイシェア強度を測定し、これを接着強度とした。その結果を表３および表４に示す。

表３および表４に示した結果から明らかなように、本発明の接着シート（実施例１〜３）は、比較例１〜３の接着シートと比較して、溶融による未充填部位の充填性に優れていることが明らかとなった。

実施例において硬化処理における溶融性を評価するために作製したサンプルの構造を示す模式的断面図である。実施例において本発明の接着シートを使用して圧着実装を実施する際の手順を説明する模式的断面図である。実施例において接着シートの溶融による充填性を評価するために作製したサンプルの構造を示す模式的断面図である。実施例において接着シートの溶融後に未充填部位が存在するサンプルのＳＥＭ画像を示す模式的断面図である。実施例において接着シートの溶融後に未充填部位が存在しないサンプルのＳＥＭ画像を示す模式的断面図である。

符号の説明

１０；接着シート
１２；スライドガラス
２０；半導体チップ
２２；ワイヤ
２４；配線
２６；基板
３０；未充填部位
Ａ；接着シートの界面部位

Claims

樹脂組成物から構成され、硬化処理時に１１０℃以上に加熱されることによって溶融する接着シートであって、
前記硬化処理前の８０℃における溶融粘度が、５００Ｐａ・ｓ以上、２００００Ｐａ・ｓ以下であり、前記硬化処理時の加熱によって、硬化処理前の面積を基準として１１０％以上に広がることを特徴とする接着シート。
前記樹脂組成物が、
熱硬化性樹脂を１００重量部、
架橋性官能基を有し、重量平均分子量が１０万〜８０万であり、かつＴｇが−５０〜５０℃である高分子量成分を１５〜３０重量部、および
平均粒径が０．５μｍ以上である無機フィラーを３０〜７０重量部
含有し、前記熱硬化性樹脂が、８５℃において液状となるか又は軟化するエポキシ樹脂を２５重量％以上、および８５℃において液状となるか又は軟化するフェノール樹脂を３５〜５５重量％の範囲で含むことを特徴とする、請求項１に記載の接着シート。
有機基板に対する接着力が３ＭＰａ以上であり、厚さが５〜２５０μｍであることを特徴とする、請求項１または２に記載の接着シート。
８０℃における圧着実装時またはその後の硬化処理によって、ワイヤに起因する凹凸と基板または半導体チップ上の凹凸を埋め込むことが可能な、請求項１〜３のいずれかに記載の接着シート。