JP2009267321A - 接着シート、一体型シート、半導体装置、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

接着シート、一体型シート、半導体装置、及び半導体装置の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2009267321A
JP2009267321A JP2008165100A JP2008165100A JP2009267321A JP 2009267321 A JP2009267321 A JP 2009267321A JP 2008165100 A JP2008165100 A JP 2008165100A JP 2008165100 A JP2008165100 A JP 2008165100A JP 2009267321 A JP2009267321 A JP 2009267321A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
adhesive sheet
semiconductor chip
molecular weight
semiconductor device
mpa
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008165100A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuo Iwakura
哲郎 岩倉
Teiichi Inada
禎一 稲田
Kiyoto Koyama
清人 小山
Hideyuki Uematsu
英之 植松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Chemical Co Ltd filed Critical Hitachi Chemical Co Ltd
Priority to JP2008165100A priority Critical patent/JP2009267321A/ja
Publication of JP2009267321A publication Critical patent/JP2009267321A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/27—Manufacturing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16135—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/16145—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32135—Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/32145—Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8319—Arrangement of the layer connectors prior to mounting
    • H01L2224/83191—Arrangement of the layer connectors prior to mounting wherein the layer connectors are disposed only on the semiconductor or solid-state body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92—Specific sequence of method steps
    • H01L2224/922—Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
    • H01L2224/9222—Sequential connecting processes
    • H01L2224/92242—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
    • H01L2224/92247—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01012—Magnesium [Mg]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0102—Calcium [Ca]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01051—Antimony [Sb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01073—Tantalum [Ta]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01077—Iridium [Ir]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/153—Connection portion
    • H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Adhesive Tapes (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Die Bonding (AREA)

Abstract

【課題】配線やワイヤ等に起因する凹凸の充填性が優れ、耐熱性や耐湿性を満足する接着シート、一体型シート、半導体装置、及び半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体チップＡ１を、凹凸または中空ワイヤ２配線４を有する基板３または半導体チップに、速度０．０１〜２００ｍｍ／ｓ、荷重０．００１〜１ＭＰａで接着、積層するために使用する、厚さが１０〜１００μｍの接着シートであって、硬化前の８０℃での伸長粘度測定において、ひずみ硬化性を示すＳＨ値が−０．２以上０．８以下であって、６０℃のひずみ硬化性を示すＳＨ値をＡとし、８０℃のひずみ硬化性を示すＳＨ値をＢとし、このときのＢが０．１以上のときＣ＝Ｂ、Ｂが０．１未満のときＣ＝０．１とした場合、Ａ／Ｃが８以上１００以下であって、熱硬化性成分及び高分子量成分を合わせて４０〜８５体積％、フィラーを１５〜６０体積％含む組成物からなる接着シート。
【選択図】図８

Description

本発明は、接着シート、一体型シート、半導体装置、及び半導体装置の製造方法に関する。
近年、半導体パッケージの小型化に伴い、半導体チップと同等サイズであるＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、さらに、半導体チップを多段に積層したスタックドＣＳＰが普及している（例えば、特許文献１〜５参照）。これらの例として、図１に示す配線４などに起因する凹凸を有する基板３上に半導体チップＡ１を積層したパッケージ、又は、図２に示す同サイズの半導体チップＡ１を２つ以上使用するパッケージであって、ワイヤ２などに起因する凹凸を有する半導体チップ上にさらに別の半導体チップを積層するパッケージなどがある。このようなパッケージには、凹凸を埋込み、かつ上部の半導体チップとの絶縁性を確保することが可能な接着シートが求められている。図１及び図２中、ｂ１は接着剤である。
特開２００１−２７９１９７号公報 特開２００２−２２２９１３号公報 特開２００２−３５９３４６号公報 特開２００１−３０８２６２号公報 特開２００４−７２００９号公報
配線、ワイヤ等の凹凸の充填には、通常、凹凸の高さより接着シートの厚さを厚くすること、接着シートの溶融粘度を低減し、充填性を改善することが求められる。しかしながら、一方で、厚さが厚く、溶融粘度が低い接着シートは、積層時にチップ端部から樹脂が流動し、はみだしやすいという問題があった。
以上の点から、配線やワイヤ等に起因する凹凸の充填性が優れ、また、凹凸の充填時にチップ端部からの樹脂のはみだしが少ない、さらには耐熱性や耐湿性を満足する接着シートを得ることが望まれている。
本発明は、配線やワイヤ等に起因する凹凸の充填性が優れ、また、凹凸の充填時にチップ端部からの樹脂のはみだしが少ない、さらには耐熱性や耐湿性を満足する接着シート、一体型シート、半導体装置、及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、ワイヤを充填する際の樹脂の流動を粘弾性的な樹脂挙動を考慮した特殊な有限要素法を用いた流動シミュレーションで解析した結果、ワイヤ上部で樹脂が拘束された後、ワイヤを包み込むようにワイヤの両側から下部にかけて、樹脂が急速に流動し、ワイヤを充填することが分かった。そのため、樹脂は剪断流動と伸長流動の速度依存性が極めて重要であり、この特性が一定の範囲にあることが極めて重要であることを見出し、さらに熱硬化性樹脂での測定を成功させることで、初めてこれら充填性と伸長粘度の関係を見出し、一定の伸長粘度の範囲にあるものが、基板の配線や半導体チップのワイヤ等の凹凸を良好に充填（接着シート中に凸部を埋め込む、又は接着シートで凹部を充填する）でき、凹凸の充填時にチップ端部からの樹脂のはみだしが少ないなど、極めて充填性に優れることを明らかにした。さらに、特定のポリマ、樹脂の組み合わせを有する接着シートは耐熱性や耐湿性を満足する。
本発明は、以下のものに関する。
（１） 半導体チップと接着シートを積層した接着シート付き半導体チップを、凹凸または中空ワイヤ配線を有する基板または半導体チップに、速度０．０１〜２００ｍｍ／ｓ、荷重０．００１〜１ＭＰａで接着、積層するために使用する、厚さが１０〜１００μｍの接着シートであって、硬化前の８０℃での伸長粘度測定において、ひずみ硬化性を示すＳＨ値が−０．２以上０．８以下であり、６０℃のひずみ硬化性を示すＳＨ値をＡとし、８０℃のひずみ硬化性を示すＳＨ値をＢとし、このときのＢが０．１以上のときＣ＝Ｂ、Ｂが０．１未満のときＣ＝０．１とした場合、Ａ／Ｃが８以上１００以下であり、熱硬化性成分及び高分子量成分を合わせて４０〜８５体積％、フィラーを１５〜６０体積％含む組成物からなることを特徴とする接着シート。
（２） 高分子量成分の重量平均分子量が１０万〜４０万であることを特徴とする上記（１）に記載の接着シート。
（３） 前記組成物は、熱硬化性成分及び高分子量成分からなる樹脂１００重量部に対し、フィラー４０〜１８０重量部を含み、前記樹脂は、分子量８００以上のエポキシ樹脂を含む熱硬化性成分６０〜８５重量％と、重量平均分子量が１０万〜４０万でかつＴｇが−５０〜５０℃である架橋性官能基を含む高分子量成分１５〜４０重量％とを含むことを特徴とする上記（１）に記載の接着シート。
（４） 硬化前の２５℃での動的粘弾性測定による貯蔵弾性率が２００〜３０００ＭＰａであり、８０℃での動的粘弾性測定による貯蔵弾性率が０．１〜１０ＭＰａである上記（１）〜（３）の何れかに記載の接着シート。
（５） 上記（１）〜（４）の何れかに記載の接着シートとダイシングテープとを貼り合わせた一体型シート。
（６） ウエハ、上記（１）〜（４）の何れかに記載の接着シート、ダイシングテープの順に０℃〜１２０℃で貼り合わせる工程と、ウエハ、接着シート及びダンシングテープを同時に切断し、接着シートとダイシングテープ間ではく離して接着シート付き半導体チップを得る工程と、前記接着シート付き半導体チップを凹凸を有する基板又は半導体チップに荷重０．００１〜１ＭＰａで接着する工程と、を含む半導体装置の製造方法。
（７） ウエハと上記（５）に記載の一体型シートの接着シート側とを０℃〜１２０℃で貼り合わせる工程と、ウエハと一体型シートを同時に切断し、一体型シートの接着シートとダイシングテープ間で剥離して接着シート付き半導体チップを得る工程と、前記接着シート付き半導体チップを凹凸を有する基板又は半導体チップに荷重０．００１〜１ＭＰａで接着する工程と、を含む半導体装置の製造方法。
（８） 上記（６）又は（７）に記載の半導体装置の製造方法により製造した半導体装置。
本発明によれば、配線やワイヤ等に起因する凹凸の充填性が優れ、また、凹凸の充填時にチップ端部からの樹脂のはみだしが少ない、さらには耐熱性や耐湿性を満足する接着シート、一体型シート、半導体装置、及び半導体装置の製造方法を提供することができる。
本発明の接着シートは、半導体チップと接着シートを積層した接着シート付き半導体チップを、凹凸または中空ワイヤ配線を有する基板または半導体チップに、速度０．０１〜２００ｍｍ／ｓ、荷重０．００１〜１ＭＰａで接着、積層するために使用する、厚さが１０〜１００μｍの接着シートであって、硬化前の８０℃での伸長粘度測定において、ひずみ硬化性を示すＳＨ値が−０．２以上０．８以下であって、６０℃のひずみ硬化性を示すＳＨ値をＡとし、８０℃のひずみ硬化性を示すＳＨ値をＢとし、このときのＢが０．１以上のときＣ＝Ｂ、Ｂが０．１未満のときＣ＝０．１とした場合、Ａ／Ｃが８以上１００以下であって、熱硬化性成分及び高分子量成分を合わせて４０〜８５体積％、及びフィラーを１５〜６０体積％含む組成物からなる。
（ＳＨ値）
本発明の接着シートは硬化前の８０℃での伸長粘度測定において、ひずみ硬化性を示すＳＨ値が−０．２以上０．８以下である。ＳＨ値がこの範囲内だと、配線やワイヤ等に起因する凹凸の充填性が優れ、また、凹凸の充填時にチップ端部からの樹脂のはみだしが少ない。つまり、温度が高い被充填物質（金ワイヤなど）の周辺のみ選択的にひずみ硬化が少なくなり、充填性が向上するため、充填しやすく、一方接着シートの端部からのしみだしが少なくなる。ＳＨ値が０．８を超すと、ひずみ硬化が大きく流動性が不足する傾向にある。ＳＨ値が−０．２未満だと流動が大きく、接着フィルム端部からのしみ出しが大きくなる傾向にある。
また、硬化前の接着シートの伸長粘度測定において、６０℃のひずみ硬化性を示すＳＨ値をＡとし、８０℃のひずみ硬化性を示すＳＨ値の値をＢとし、このときのＢの値が０．１以上のときＣ＝Ｂ、Ｂの値が０．１未満のときＣ＝０．１とした場合のＡ／Ｃが８以上１００以下である。これにより、特に半導体チップ上にワイヤボンディングにより付設された金ワイヤを埋め込む際に、８０℃以上に加熱された金ワイヤ周辺では、接着シートの温度が高くなり、８０℃程度に上昇するため、ＳＨ値が相対的に小さいため流動性に優れ、金ワイヤの充填性に優れる一方、金ワイヤから０．１ｍｍ以上はなれた接着シートでは温度が６０℃程度にしか上昇せず、ＳＨ値が相対的に大きく、流動性に乏しく、端部からの接着シート樹脂のしみ出しが極端に少ないという優れた充填性を示す。すなわち、温度が高い被充填物質（金ワイヤなど）の周辺のみ選択的にひずみ硬化が少なくなり、充填性が向上するのである。
つまり、Ａ／Ｃが８未満であると充填性が良い場合でも、接着シートの端部からのしみ出しが大きくなりやすい。１００超であると温度が高い被充填物質（金ワイヤなど）の周辺のみ極端にひずみ硬化が少なくなるため、被充填物質の周辺でかえって接着シートの端部からのしみ出しが大きくなりやすい。好ましくはＡ／Ｃは１０以上５０以下であり、この場合、温度が高い被充填物質（金ワイヤなど）の周辺のみ選択的にひずみ硬化が少なくなり、充填性が向上し、また、特に周辺のしみだしが少なくなる。
伸長粘度は、従来熱可塑性樹脂の加工に際して重要な特性値であり、インフレーション成形の加工性との相関があることが知られているが、熱硬化性樹脂に適用された例はなく、このような物性値が、短時間にワイヤを充填するという半導体特有の充填挙動との相関があることは全く知られていなかった。
以下に、本発明で用いた、伸長粘度の測定方法およびＳＨの定義について説明する。
サンプルは、貼り合わせによって厚みを３００μｍ以上６００μｍ未満に調整した接着シートを１０ｍｍ×３０ｍｍに切断したものを用いた。フィルム単体の厚みが３００μｍ未満である場合は、複数枚数貼り合わせて３００μｍ以上となるようにした。伸長粘度は、ＴＡインスツルメンツ社製ＡＲＥＳを用いて測定した。伸長粘度測定専用の冶具にセットし、窒素雰囲気下、８０℃において３分以上溶融させてから、測定を行った。測定は、ひずみ速度０．１ｓ−１での粘度の時間変化を測定した。
粘度の非線形性は、ひずみ硬化度ＳＨ（別名：非線形パラメーター）として表される。ＳＨは、各ひずみ（ε）におけるひずみ速度に依存しない粘度（ηＬ）とひずみ速度に依存する粘度（ηｎＬ）の比によって表される（ＳＨ＝｛ｄｌｎ（ηｎＬ／ηＬ）｝／ｄε）。ＳＨが正の値ではひずみ硬化性を表し、負の値ではひずみ軟化性を表し、数字の大きさが強弱を表す。
上述のＡ／Ｃを算出する際のＳＨ値はひずみ速度０．１ｓ−１の場合の測定値であるが、このひずみ速度で接着シートが変形する場合のみ発現する効果ではなく、通常０．０２５〜１．０ｓ−１の範囲において同様の効果が発現する。ひずみ速度が速い場合、接着剤内部の微細構造が測定の過程で保持されやすいためひずみ硬化はしやすい。一方、ひずみ速度が遅い場合、接着剤内部の微細構造が変形と変化、破壊されるためひずみ硬化しにくいが、これらは６０℃、８０℃でほぼ同様の傾向を示すため、Ａ／Ｃの値についてはひずみ速度０．１ｓ−１の場合の測定値を代表値とすることができる。
なお、本発明において、硬化前とは未硬化または半硬化の状態をいう。
本発明の接着シートを硬化前の状態でひずみ速度０．１ｓ−１、８０℃で破断前まで測定した際の伸長粘度は、好ましくは１００Ｐａ・ｓ〜２５万Ｐａ・ｓ、さらに好ましくは３００Ｐａ・ｓ〜２０万Ｐａ・ｓ、特に好ましくは５００Ｐａ・ｓ〜１０万Ｐａ・ｓである。粘度を上記範囲に設定することにより凹凸部を良好に充填でき、チップ端部からの樹脂のはみ出しを少なくすることができる。粘度が１００Ｐａ・ｓ未満の場合は、流動性が高くなり過ぎ、チップ端部から樹脂のはみだしが大きくなってしまう。一方、溶融粘度が２５万Ｐａ・ｓ超の場合は、凹凸の充填性が低下してしまう
（高分子量成分）
本発明において用いられる高分子量成分としては、架橋性官能基を含むことが好ましく、エポキシ基、アルコール性水酸基、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等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。高分子量成分として、例えば、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官能性モノマと（メタ）アクリル酸モノマを含有するモノマを重合して得た、エポキシ基含有（メタ）アクリル共重合体などが好ましい。エポキシ基含有（メタ）アクリル共重合体としては、例えば、エポキシ基含有（メタ）アクリル酸エステル共重合体、エポキシ基含有アクリルゴムなどを使用することができ、エポキシ基含有アクリルゴムがより好ましい。アクリルゴムは、アクリル酸エステルを主成分とし、主として、ブチルアクリレートとアクリロニトリルなどの共重合体や、エチルアクリレートとアクリロニトリルなどの共重合体などからなるゴムである。
高分子量成分の重量平均分子量は、好ましくは１０万〜４０万であり、より好ましくは２０万〜３３万である。高分子量成分の重量平均分子量が１０万未満である場合は、接着シートの耐熱性が低下する傾向にあり、逆に重量平均分子量が４０万を超える場合は、ひずみ硬化性が大きく、流動性に不十分となり、充填性に劣る傾向にある。高分子量成分の重量平均分子量が４０万以下だと、フィラー添加により、高ひずみ速度域でのひずみ硬化性が強いものの、低ひずみ速度域でひずみ軟化性を示すため、ワイヤを充填しやすい。ＳＨ値は高分子量成分の重量平均分子量が大きい場合、大きくなりやすく、低分子量の高分子量成分とフィラーを併用した場合、小さくなりやすい。なお、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）で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である。
高分子量成分のＴｇは、好ましくは−５０〜５０℃、より好ましくは−３０〜２０である。高分子量成分のＴｇが−５０℃未満である場合は、タックが大きすぎるためハンドリングがし難い傾向にあり、逆に５０℃超の場合は、タックが小さすぎるため仮接着などがし難くなる傾向にある。
本発明において、ウエハダイシング時に接着シートが切断しやすく樹脂くずが発生し難いため、Ｔｇが−５０℃〜５０℃で重量平均分子量が１０万〜４０万の高分子量成分が好ましく、Ｔｇが−３０℃〜２０℃で重量平均分子量が２０万〜３３万の高分子量成分がより好ましい。例えば、重量平均分子量が３０万のアクリルゴムを使用したものは、低ひずみ域ではひずみ硬化しにくい。流動によりひずみ硬化が起こると流動が不十分になりやすく、十分な充填性が得られない。一方、重量平均分子量が小さいフィルムは硬化前のフィルムの強度が小さく、フィルムが切れやすいなどの課題もあった。本発明では、フィラーが構造を破壊するため、ひずみ硬化もしにくいという特徴を有する。
高分子量成分は、熱硬化性成分と高分子量成分とからなる樹脂の合計１００重量部中、１５〜４０重量部含まれるのが好ましい。
（熱硬化性成分）
本発明において用いられる熱硬化性成分としては、半導体チップを実装する場合に要求される耐熱性および耐湿性を有するエポキシ樹脂を含むことが好ましい。なお、本発明において、熱硬化性成分にエポキシ樹脂を含む場合、エポキシ樹脂硬化剤も熱硬化性成分に含まれるものとする。エポキシ樹脂は、硬化して接着作用を有するものであれば特に限定されない。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や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などを使用することができる。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など、一般に知られているものを適用することができる。
熱硬化性成分は、熱硬化性成分と高分子量成分とからなる樹脂の合計１００重量％中、６０〜８５重量％含まれるのが好ましい。熱硬化性成分が６０重量％未満である場合は粘度が高く、流動性に劣る傾向にあり、逆に８５重量％超では流動性が高すぎる傾向にある。
特にＢステージ状態での接着シートの可撓性が高い点で、エポキシ樹脂の分子量は８００以下であることが好ましく、さらに好ましくは５００以下である。
また、接着シートの耐熱性を向上させるため、8００以下の分子量のエポキシ樹脂に加えて、分子量が８００〜３０００の多官能エポキシ樹脂を併用してもよい。併用する場合は、可撓性に優れる分子量５００以下のビスフェノールＡ型又はビスフェノールＦ型エポキシ樹脂５０〜９０重量％と、硬化物の耐熱性に優れる分子量が８００〜３０００の多官能エポキシ樹脂１０〜５０重量％とを併用することが好ましい。
エポキシ樹脂硬化剤としては、通常用いられている公知の硬化剤を使用することができ、例えば、アミン類、ポリアミド、酸無水物、ポリスルフィド、三フッ化ホウ素、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳのようなフェノール性水酸基を１分子中に２個以上有するビスフェノール類、フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂又はクレゾールノボラック樹脂等のフェノール樹脂などが挙げられる。
（フィラー）
本発明において用いられるフィラーとしては無機フィラーが好ましく、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、非晶性シリカ等が好ましい。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、非晶性シリカ等が好ましい。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。フィラーの平均粒径は、０．０１μｍ未満であると樹脂組成物の粘度が大幅に上昇する傾向があり、また平均粒径が５μｍを超えると接着シートの薄膜化が困難となり、接着シート表面の平滑性を保つことが難しくなる傾向がある。したがって、接着シートの流動性と表面平滑性の点から、フィラーの平均粒径は、０．０１〜５μｍが好ましい。さらに、接着シートの流動性が優れる点で、フィラーの平均粒径の下限としては、０．１μｍがより好ましく、０．３μｍが特に好ましい。また表面平滑性の点で、フィラーの平均粒径の上限としては、３μｍがより好ましく、１μｍが特に好ましい。
本発明の接着シートのフィラーは、フィルムが変形する際のフィラーと樹脂成分との剪断力が作用し、温度やひずみ速度によって、ひずみ硬化性が異なる。
Ａ／Ｃを８から１００にするには、好ましくは平均粒径が０．１〜５μｍ、さらに好ましくは０．３〜３μｍ以下のフィラーを、接着シートに１５〜６０体積％添加する。そして、最も好ましくは、平均粒径１μｍ以下のフィラーを２５〜４０体積％添加する。フィラーの平均粒径を小さくするとＡ／Ｃは大きくなるが、フィラーの平均粒径が０．１μｍ未満の場合は溶融粘度が上昇しすぎる傾向にある。また、フィラーの平均粒径が５μｍ超である場合はＡ／Ｃが小さくなり、充填性が悪化する傾向にある。
組成物中、フィラー１５〜６０体積％に対して、樹脂（熱硬化性成分及び高分子量成分との合計）８５〜４０体積％となるよう配合する。フィラー含量が組成物中、１５体積％未満である場合は、ダイシング時に半導体チップにクラックが多発する傾向にあり、６０体積％超である場合は、接着シートの弾性率が高くなり過ぎ、反りや剥離が生じる傾向にある。さらに流動性が極端に低下する傾向にある。
さらに、樹脂１００重量部に対して、フィラー４０〜１８０重量部となるように配合するのが好ましい。
なお、本発明においては、レーザー回折式粒度分布測定装置（日機装株式会社製マイクロトラック）を用いてフィラーの平均粒径を測定した。具体的には、フィラー０．１〜１．０ｇを秤取り、超音波により分散した後、粒度分布を測定し、その分布での累積重量が５０％となる粒子径を平均粒径とした。
フィラーの比表面積に関しても、フィラーの平均粒径と同様に、接着シートの流動性と表面平滑性の点から２〜２００ｍ２／ｇが好ましく、さらに流動性の点から比表面積の上限は５０ｍ２／ｇがより好ましく、１０ｍ２／ｇが特に好ましい。
なお、本発明において、比表面積（ＢＥＴ比表面積）は、ブルナウアー・エメット・テーラー（Ｂｒｕｎａｕｅｒ−Ｅｍｍｅｔｔ−Ｔｅｌｌｅｒ）式により、フィラーに窒素を吸着させてその表面積を測定した値であり、市販されているＢＥＴ装置により測定できる。
（添加剤等）
本願発明の組成物は、高分子量成分、熱硬化性成分及びフィラーの他に、硬化促進剤、触媒、添加剤、カップリング剤等を含んでも良い。
（接着シート）
本発明の接着シートは、例えば、前記高分子量成分、熱硬化性成分、フィラー及び添加剤等の他の成分を含む組成物を有機溶媒中で混合、混練してワニスを調製した後、基材フィルム上に上記ワニスの層を形成させ、加熱乾燥した後、基材フィルムを除去して得ることができる。上記の混合、混練は、通常の撹拌機、らいかい機、三本ロール、ボールミル等の分散機を適宜、組み合わせて行うことができる。上記の加熱乾燥の条件は、使用した有機溶媒が充分に揮散する条件であれば特に制限はないが、通常６０℃〜２００℃で、０．１〜９０分間加熱して行う。
上記接着シートの製造における上記ワニスの調製に用いる有機溶媒、即ち接着シート調製後の残存揮発分は、接着シートを構成する成分を均一に溶解、混練又は分散できるものであれば制限はなく、従来公知のものを使用することができる。このような溶剤としては、例えば、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、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、トルエン、キシレン等が挙げられる。乾燥速度が速く、価格が安い点で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。
有機溶媒の使用量は、接着シート調製後の残存揮発分が全重量基準で０．０１〜３重量％であれば特に制限はないが、耐熱信頼性の観点からは全重量基準で０．０１〜２重量％が好ましく、全重量基準で０．０１〜１．５重量％がさらに好ましい。
接着シートの膜厚は、基板の配線回路や下層の半導体チップに付設された金ワイヤ等の凹凸を充填可能とするため、１０〜１００μｍとする。接着シートの膜厚が１０μｍより薄い場合は、応力緩和効果や接着性が乏しくなる傾向があり、逆に１００μｍより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応えられない可能性がある。なお、接着性が高く、また、半導体装置を薄型化できる点で、接着シートの膜厚はより好ましくは２０〜１００μｍ、さらにより好ましくは４０〜８０μｍである。
本発明の接着シートは、硬化前（Ｂステージ状態）の２５℃での動的粘弾性測定による貯蔵弾性率が２００〜３０００ＭＰａであると、ダイシング性が優れる点で好ましく、５００〜２０００ＭＰａであるとダイシング性に優れ、かつウエハとの密着性が優れる点でより好ましい。また、硬化前（Ｂステージ状態）の８０℃での動的粘弾性測定による貯蔵弾性率が０．１〜１０ＭＰａであると、８０℃でウエハにラミネートが可能である点で好ましく、０．５〜５ＭＰａであると、特にウエハへの密着性が高い点でより好ましい。
また、本発明の接着シートは、硬化後（Ｃステージ状態）の１７０℃での動的粘弾性測定による貯蔵弾性率は、良好なワイヤボンディング性を得るために好ましくは２０〜６００ＭＰａであり、より好ましくは４０〜６００ＭＰａ、さらにより好ましくは４０〜４００ＭＰａである。
本発明の接着シートは、硬化前の２５℃におけるタック強度が８ｇｆ〜３０ｇｆであることが好ましく、４０℃におけるタック強度が４０ｇｆ〜８０ｇｆであることがより好ましい。２５℃におけるタック強度が８ｇｆ未満である場合は、ウエハと接着シート間で剥離が生じやすい傾向にあり、３０ｇｆ超である場合は、接着シートとダイシングテープ間で剥離し難く半導体チップが破損しやすい傾向にある。また４０℃におけるタック強度が４０ｇｆ未満である場合は、接着シート付き半導体チップを凹凸を有する基板又は半導体チップに接着した後に剥離し易い傾向にあり、８０ｇｆ超である場合は、ウエハと接着シートとダイシングテープを張り合わせた状態で１か月以上の長期保管した場合に、接着シートとダイシングテープ間で剥離し難くなる傾向にある。
なお、タック強度は、例えば、Ｂステージ状態の接着シートの塗工した上面のタック強度を、レスカ株式会社製プローブタッキング試験機を用いて、ＪＩＳＺ０２３７−１９９１に記載の方法（プローブ直径５．１ｍｍ、引き剥がし速度１０ｍｍ／ｓ、接触荷重１００ｇｆ／ｃｍ２、接触時間１ｓ）により、２５℃、４０℃で測定した値である。
なお、本発明の接着シートは配線やワイヤに起因する凹凸の充填のみだけでなく、種々の形状の凹凸部の充填でも同様の効果を有する。本発明の接着シートの充填性とバリア性は、高さ／幅（アスペクト比）が１以上である凸部または中空配線の充填に使用する場合に顕著な効果を発揮し、アスペクト比が１．５以上の凸部の充填に使用する場合に特に顕著な効果を発揮する。アスペクト比が大きい凸部の場合、充填がより困難になるため、溶融粘度を低減すると、接着シート端部での樹脂のはみだしが大きくなり、端部の端子を汚染するなどの問題が生じていた。なお、高さ／幅は凸部の最大幅、基板からの最大高さを測定して、計算する。この場合の幅は基板から１０μｍ以上高い部分での最大値を取る。
本発明の接着シートを多層構造を有する多層接着シートとして用いても良く、例えば、上述した接着シートを２枚以上ラミネートしたもの、本発明の接着シートとそれ以外の接着シートを複数ラミネートしたものとして用いても良い。
（一体型シート）
また、本発明の接着シートは、それ自体で用いても構わないが、一実施態様として、本発明の接着シートと従来公知のダイシングテープを張り合わせた一体型シートとして用いることもできる。この場合、ウエハへのラミネート工程が一回で済む点で、作業の効率化が可能である。この際、接着シートを予めウエハ形状に形成することが好ましい。ウエハ形状に形成する方法としては、予め別のフィルム上にワニスを塗工、乾燥しフィルム状接着剤を形成し、これをウエハ形状に打ち抜き加工する方法が挙げられる。
本発明に使用する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等が挙げられる。また、必要に応じてプライマー塗布、ＵＶ処理、コロナ放電処理、研磨処理、エッチング処理等の表面処理を行っても良い。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用いても良いし、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良い。これは、樹脂組成物において特に液状成分の比率、高分子量成分のＴｇを調整することによって得られる適度なタック強度を有する樹脂組成物を塗布乾燥することで形成可能である。
また、接着シートを半導体装置を製造する際に用いた場合、ダイシング時には半導体チップが飛散しない粘着力を有し、その後ピックアップ時にはダイシングテープから接着シート付き半導体チップを剥離することが望まれる。たとえば、接着シートの粘着性が高すぎるとピックアップ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く、その方法としては、接着シートの室温におけるフロー（流れ性）を上昇させることにより、粘着強度及びタック強度も上昇する傾向があり、フローを低下させれば粘着強度及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。例えば、フローを上昇させる方法としては、可塑剤の含有量を増加する、粘着付与剤の含有量を増加する等の方法がある。逆にフローを低下させる方法としては、前記可塑剤、粘着付与剤の含有量を減らせばよい。前記可塑剤としては、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、エポキシ系のいわゆる希釈剤等が挙げられる。
ダイシングテープ上に接着シートを積層する方法としては、印刷のほか、予め作成した接着シートをダイシングテープ上にプレス、ホットロールラミネートする方法が挙げられるが、連続的に製造でき、効率が良い点でホットロールラミネートする方法が好ましい。
尚、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シートの用途によって適宜、当業者の知識に基づいて定められるものであるが、経済性がよく、フィルムの取扱い性が良い点で６０〜１５０μｍ、好ましくは７０〜１３０μｍである。
（半導体装置）
本発明の接着シートは、好ましくは半導体装置の製造に用いられ、より好ましくはウエハ、接着シート及びダイシングテープの順に０℃〜１２０℃で貼り合わせる工程と、ウエハ、接着シート及びダイシングテープを同時に切断し、接着シートとダイシングテープ間で剥離して接着シート付き半導体チップを得る工程と、前記接着シート付き半導体チップを凹凸を有する基板又は半導体チップに荷重０．００１〜１ＭＰａで接着する工程と、を含む半導体装置の製造に用いられる。
本発明において、ウエハとしては、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が使用される。
ウエハに接着シートを貼り合わせた後、次いで接着シート面にダイシングテープを貼り合わせる。本発明の接着シート又は多層接着シート、及びダイシングテープを備える一体型シートを用いることにより、半導体装置を製造することもできる。接着シートとダイシングテープとを貼り合わせた一体型シートを用いる場合は、上記ウエハ、接着シート及びダイシングテープの順に０℃〜１２０℃で貼り合わせる工程を、ウエハと一体型シートの接着シート側とを０〜１２０℃で貼り合わせる工程に置き換えればよい。接着シートをウエハに貼り付ける温度、即ちラミネート温度は、通常０〜１２０℃であり、好ましくは１５〜８０℃であり、さらに好ましくは２０〜７０℃である。１２０℃を超え場合は、接着シートを貼り付け後のウエハの反りが大きくなる傾向がある。ダイシングテープ又は一体型シートを貼り付ける際にも、上記温度で行うことが好ましい。
図３に、本発明の一実施態様である接着シートｂ、半導体ウエハＡ、及びダイシングテープ１の断面図を示す。なお、接着シートを多層構造とする場合は、図３の接着シートｂの代わりに、例えば、図４に示すように第１の接着剤層ａ及び第２の接着剤層ｂ‘からなる多層接着シートｃに変更してもよい。
次いで、接着シート、ダイシングテープが貼り付けられた半導体ウエハを、ダイシングカッターを用いてダイシング、さらに洗浄、乾燥した後、図５に示すようにピックアップなどにより接着シートとダイシングテープ間で剥離して、接着シート付き半導体チップを得ることができる。
また、他の実施態様として、本発明の接着シートは、図６に示すように基材フィルム５の上に接着シートｂを設けた基材フィルム付き接着シートとして用いてもよい。このようにすれば、接着シート単体では扱いにくい場合でも便利であり、例えば、図６に示す構造の基材フィルム付き接着シートの接着シートｂと上述のダイシングテープ１を貼り合わせた後、基材フィルム５を剥離し、接着シートｂと半導体ウエハＡを貼り合わせることで、容易に図３のような構造とすることができる。なお、接着シートを多層構造とする場合には、図６の接着シートｂの代わりに、例えば、図７に示すように第１の接着剤層ａと第２の接着剤層ｂ’からなる多層接着シートに変更してもよい。
上記基材フィルム５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等が用いられる。
ダイシングダイボンド一体型の接着シートは、好ましくはウエハ、接着シート及び基材フィルムを０℃〜８０℃で貼り合わせた後、回転刃でウエハ、接着シート及び基材フィルムを同時に切断し、接着剤付き半導体チップを得た後、当該接着剤付き半導体チップを凹凸を有する基板又は半導体チップに荷重０．００１〜１ＭＰａで接着し、接着剤で凹凸を充填する工程を含む半導体装置の製造に用いられる。
得られた接着シート付き半導体チップＡ１は、配線４に起因する凹凸を有する基板３又はワイヤ２に起因する凹凸を有する半導体チップに、接着シートｂ１を介して荷重０．００１〜１ＭＰａで接着され、接着シートにより凹凸が充填される（図８）。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未満である場合は、ボイドが発生し耐熱性が低下する傾向があり、１ＭＰａを超える場合は、半導体チップが破損する傾向がある。
図８は、接着シート付き半導体チップをワイヤボンディングされた半導体チップに接着する際の工程の一例を示す概略図である。
本発明においては、接着シート付き半導体チップを凹凸を有する基板又は半導体チップに接着する際に、基板の配線、半導体チップのワイヤ等に起因する凹凸を加熱することが好ましい。加熱温度は６０〜２４０℃であることが好ましく、１００〜１８０℃であることがより好ましい。加熱温度が６０℃未満である場合は、接着性が低下する傾向があり、２４０℃を超える場合は、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、凹凸を有する基板又は半導体チップを予め加熱した熱板に接触させる方法、凹凸を有する基板又は半導体チップに赤外線又はマイクロ波を照射する方法、凹凸を有する基板又は半導体チップに熱風を吹きかける方法等が挙げられる。
本発明においては、特定の樹脂組成を有する接着シートは配線回路及びワイヤの充填性と上下の半導体チップとの絶縁性に優れる。
また、本発明の接着シートは、配線回路及びワイヤの凹凸部の充填性が良好であり、また、半導体装置の製造において、ウエハと接着シートを同時に切断するダイシング工程でダイシングの速度を速くすることができる。そのため、本発明の接着シートによれば、半導体装置の歩留の向上、製造速度の向上をはかることが可能となる。
さらに、本発明の接着シートは、半導体装置の製造における半導体チップと基板や下層の半導体チップなどの支持部材との接着工程において、接着信頼性に優れる接着シートとして使用することができる。即ち、本発明の接着シートは、半導体搭載用支持部材に半導体チップを実装する場合に必要な耐熱性、耐湿性、絶縁性を有し、かつ作業性に優れるものである。
［接着シートの組成と製造方法］
（実施例１）
エポキシ樹脂としてビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１６０、分子量３２０、東都化成株式会社製、商品名ＹＤＦ−８１７０Ｃを使用）２９重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２１０、分子量８００〜１５００、東都化成株式会社製、商品名ＹＤＣＮ−７０３を使用）９．７重量部；エポキシ樹脂の硬化剤としてフェノールノボラック樹脂（大日本インキ化学工業株式会社製、商品名プライオーフェンＬＦ２８８２を使用）２７．４重量部；エポキシ基含有アクリル系共重合体としてエポキシ基含有アクリルゴム（ゲル パーミエーション クロマトグラフィーによる重量平均分子量３０万、グリシジルメタクリレート３重量％、Ｔｇは−７℃、ナガセケムテックス株式会社製を使用）２８．３重量部；硬化促進剤としてイミダゾール系硬化促進剤（四国化成工業株式会社製、キュアゾール２ＰＺ−ＣＮを使用）０．１重量部；シリカフィラー（アドマファイン株式会社製、Ｓ０−Ｃ２（比重：２．２ｇ／ｃｍ３、モース硬度７、平均粒径０．５μｍ、比表面積６．０ｍ２／ｇ））を使用）９４．４重量部；シランカップリング剤として（日本ユニカー株式会社製、商品名Ａ−１８９を使用）０．２５重量部および（日本ユニカー株式会社製、商品名Ａ−１１６０を使用）０．５重量部；からなる組成物に、シクロヘキサノンを加えて撹拌混合し、真空脱気して接着剤ワニスを得た。
この接着剤ワニスを、厚さ３５μｍの離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、９０℃で１０分間、１２０℃で５分間加熱乾燥して膜厚が６０μｍの塗膜とし、Ｂステージ状態の接着シートを作製した。
（実施例２）
下記表１に示す配合を用いて、実施例１と同様に接着シートを作製した。なお、シリカフィラーとして、電気化学工業株式会社製のＦＢ−３５（平均粒径８．０μｍ）を用いた。
（比較例１〜４）
下記表１に示す配合を用いて、実施例１と同様に接着シートを作製した。なお、比較例２〜６のエポキシ基含有アクリル系共重合体としてエポキシ基含有アクリルゴム（ゲル パーミエーション クロマトグラフィーによる重量平均分子量８０万、グリシジルメタクリレート３重量％、Ｔｇは−７℃、ナガセケムテックス株式会社製）を用いた。
実施例１、２及び比較例１〜４で作製した接着シートに関し、以下の評価項目について評価を行った。
［評価項目］
（１）伸長粘度およびひずみ硬化性ＳＨ値の測定法
サンプルは、貼り合わせによって厚みを３００μｍ以上６００μｍ未満に調整した接着シートを１０ｍｍ×３０ｍｍに切断したものを用いた。フィルム単体の厚みが３００μｍ未満である場合は、複数枚数貼り合わせて３００μｍ以上となるようにした。伸長粘度は、ＴＡインスツルメンツ社製ＡＲＥＳを用いて測定した。伸長粘度測定専用の冶具にセットし、窒素雰囲気下、８０℃において３分以上溶融させてから、測定を行った。測定は、ひずみ速度が０．１ｓ−１の条件で粘度の時間変化を測定した。
粘度の時間依存性の結果を元に、各ひずみ（ε）におけるひずみ速度に依存しない粘度（ηＬ）とひずみ速度に依存する粘度（ηｎＬ）の比をとりひずみ硬化度ＳＨを算出する（ＳＨ＝｛ｄｌｎ（ηｎＬ／ηＬ）｝／ｄε）。
（２）タック強度の測定方法
Ｂステージ状態の基材フィルム付き接着シートの塗工した上面のタック強度を、レスカ株式会社製プローブタッキング試験機を用いて、ＪＩＳ Ｚ０２３７−１９９１に記載の方法（プローブ直径５．１ｍｍ、引き剥がし速度１０ｍｍ／ｓ、接触荷重１００ｇｆ／ｃｍ２、接触時間１ｓ）により測定した。
（３）ラミネート性
ホットロールラミネータ（６０℃、０．３ｍ／分、０．３ＭＰａ）で幅１０ｍｍの接着シートとウエハを貼り合わせ、その後、接着シートをＴＯＹＯＢＡＬＷＩＮ製ＵＴＭ−４−１００型テンシロンを用いて、２５℃の雰囲気中で、９０°の角度で、５０ｍｍ／分の引張り速度で剥がしたときの９０°ピール強度を求めた。９０°ピール強度が３０Ｎ／ｍ以上の場合はラミネート性良好、９０°ピール強度が３０Ｎ／ｍ未満の場合はラミネート性不良とした。
（４）吸湿耐リフロークラック性、耐温度サイクル性、ワイヤ充填性
接着シート付き半導体チップと、厚み２５μｍのポリイミドフィルムを基材に用いた高さ１０μｍの凹凸を有する配線基板を０．０５ＭＰａ、３ｓ、１００℃の条件で貼り合せた半導体装置サンプル（片面にはんだボールを形成）を作製し、充填性、耐熱性を調べた。
（吸湿耐リフロークラック性）
吸湿耐リフロークラック性の評価は、半導体装置サンプルを８５℃相対湿度６０％の環境に１６８時間放置した後、サンプル表面の最高温度が２６０℃でこの温度を２０秒間保持するように温度設定したＩＲリフロー炉にサンプルを通し、室温で放置することにより冷却する処理を２回繰り返したサンプル中のクラックを、目視と超音波顕微鏡で視察した。試料１０個すべてでクラックの発生していないものを○とし、１個以上発生していたものを×とした。
（耐温度サイクル性）
耐温度サイクル性は、サンプルを−５５℃雰囲気に３０分間放置し、その後１２５℃の雰囲気に３０分間放置する工程を１サイクルとして、１０００サイクル後において超音波顕微鏡を用いて剥離やクラック等の破壊が試料１０すべてで発生していないものを○、１個以上発生したものを×とした。
（ワイヤ充填性）
前記により作製された半導体チップ付き接着シートと、半導体チップ上に高さ５０μｍになるように金ワイヤ（直径２５μｍ）を布線した半導体チップとを０．４ＭＰａあるいは０．０８ＭＰａの圧力で１秒、１３０℃の条件で貼り合せたサンプルについて充填性を評価した。半導体チップ中央部の断面を研磨し、光学顕微鏡でボイドの有無を調査した。直径１００μｍ以上のボイドのないものを○、あるものを×とした。
また、チップ端部からの樹脂のはみだしが５０μｍ超のものを×、５０μｍ以下のものを○とした。
評価結果を下記表１に示した。
Figure 2009267321
＊１：フィラーの含有率（ｖｏｌ％）は、樹脂分の体積をアクリルゴム、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤の総重量に対して比重を１．１ｇ／ｃｍ３をとして算出し、それに対してシリカフィラーの体積は比重を２．２ｇ／ｃｍ３として算出した。
実施例１〜２は、充填性、吸湿耐リフロークラック性、耐温度サイクル性が良好である。比較例１〜４はいずれも不良である。
以上、本発明について実施例を用いて説明してきたが、以下の作用効果を奏することがわかった。本発明の接着シートを用いた場合は、半導体チップと凹凸を有する基板、ワイヤ付き半導体チップとの接着工程において、充填性に優れ、また半導体搭載用支持部材に半導体チップを実装する場合に必要な耐熱性、耐湿性を有し、かつ作業性に優れる。このことから、本発明の接着シートによれば、半導体装置の信頼性の向上と共に、半導体装置の加工速度、歩留の向上をはかることが可能となる。
ＣＳＰの一実施態様を示す断面図である。 スタックドＣＳＰの一実施態様を示す断面図である。 本発明の接着シート、半導体ウエハ、及びダンシングテープの一実施態様を示す断面図である。 本発明の多層接着シート、半導体ウエハ、及びダイシングテープの一実施態様を示す断面図である。 本発明の接着剤付き半導体チップの一実施態様を示す断面図である。 本発明の基材フィルム付き接着シートの一実施態様を示す断面図である。 本発明の基材フィルム付き多層接着シートの一実施態様を示す断面図である。 本発明の接着シートを用いた接着剤付き半導体チップを、ワイヤボンディングされたチップに接着する際の工程の一実施態様を示す概略図である。
符号の説明
Ａ 半導体ウエハ
Ａ１ 半導体チップ
ａ 第１の接着剤層
ｂ 接着シート
ｂ’ 第２の接着剤層
ｂ１ 接着剤
ｃ 多層接着シート
１ ダイシングテープ
２ ワイヤ
３ 基板
４ 配線
５ 基材フィルム

Claims (8)

  1. 半導体チップと接着シートを積層した接着シート付き半導体チップを、凹凸または中空ワイヤ配線を有する基板または半導体チップに、速度０．０１〜２００ｍｍ／ｓ、荷重０．００１〜１ＭＰａで接着、積層するために使用する、厚さが１０〜１００μｍの接着シートであって、
    硬化前の８０℃での伸長粘度測定において、ひずみ硬化性を示すＳＨ値が−０．２以上０．８以下であって、６０℃のひずみ硬化性を示すＳＨ値をＡとし、８０℃のひずみ硬化性を示すＳＨ値をＢとし、このときのＢが０．１以上のときＣ＝Ｂ、Ｂが０．１未満のときＣ＝０．１とした場合、Ａ／Ｃが８以上１００以下であって、
    熱硬化性成分及び高分子量成分を合わせて４０〜８５体積％、及びフィラーを１５〜６０体積％含む組成物からなることを特徴とする接着シート。
  2. 前記高分子量成分の重量平均分子量は１０万〜４０万であることを特徴とする請求項１に記載の接着シート。
  3. 前記組成物は、前記熱硬化性成分及び高分子量成分からなる樹脂の合計１００重量部に対し、前記フィラー４０〜１８０重量部を含み
    前記樹脂は、分子量８００以上のエポキシ樹脂を含む熱硬化性成分６０〜８５重量％と、重量平均分子量が１０万〜４０万でかつＴｇが−５０〜５０℃である架橋性官能基を含む高分子量成分１５〜４０重量％を含むことを特徴とする請求項１に記載の接着シート。
  4. 硬化前の２５℃での動的粘弾性測定による貯蔵弾性率が２００〜３０００ＭＰａであり、８０℃での動的粘弾性測定による貯蔵弾性率が０．１〜１０ＭＰａである請求項１〜３の何れかに記載の接着シート。
  5. 請求項１〜４の何れかに記載の接着シートとダイシングテープとを貼り合わせた一体型シート。
  6. ウエハ、請求項１〜４の何れかに記載の接着シート、ダイシングテープの順に０℃〜１２０℃で貼り合わせる工程と、ウエハ、接着シート及びダンシングテープを同時に切断し、接着シートとダイシングテープ間ではく離して接着シート付き半導体チップを得る工程と、前記接着シート付き半導体チップを凹凸を有する基板又は半導体チップに荷重０．００１〜１ＭＰａで接着する工程と、を含む半導体装置の製造方法。
  7. ウエハと請求項５に記載の一体型シートの接着シート側とを０℃〜１２０℃で貼り合わせる工程と、ウエハと一体型シートを同時に切断し、一体型シートの接着シートとダイシングテープ間で剥離して接着シート付き半導体チップを得る工程と、前記接着シート付き半導体チップを凹凸を有する基板又は半導体チップに荷重０．００１〜１ＭＰａで接着する工程と、を含む半導体装置の製造方法。
  8. 請求項６又は７に記載の半導体装置の製造方法により製造した半導体装置。
JP2008165100A 2008-04-04 2008-06-24 接着シート、一体型シート、半導体装置、及び半導体装置の製造方法 Pending JP2009267321A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008165100A JP2009267321A (ja) 2008-04-04 2008-06-24 接着シート、一体型シート、半導体装置、及び半導体装置の製造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008098152 2008-04-04
JP2008165100A JP2009267321A (ja) 2008-04-04 2008-06-24 接着シート、一体型シート、半導体装置、及び半導体装置の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009267321A true JP2009267321A (ja) 2009-11-12

Family

ID=41392750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008165100A Pending JP2009267321A (ja) 2008-04-04 2008-06-24 接着シート、一体型シート、半導体装置、及び半導体装置の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009267321A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012167174A (ja) * 2011-02-14 2012-09-06 Lintec Corp 接着剤組成物、接着シートおよび半導体装置の製造方法
JP2013147522A (ja) * 2012-01-17 2013-08-01 Toray Ind Inc 電子機器用接着剤組成物
JP2013221122A (ja) * 2012-04-18 2013-10-28 Mitsubishi Chemicals Corp 三次元積層型半導体装置用の層間充填剤組成物およびその塗布液
US9105754B2 (en) 2012-06-28 2015-08-11 Nitto Denko Corporation Adhesive film, method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device
JP2019068050A (ja) * 2017-09-29 2019-04-25 インテル コーポレイション ダイ間の直接的なワイヤ接続を伴うエッジ整列されたダイのスタックを有する３次元パッケージ

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007302881A (ja) * 2006-04-11 2007-11-22 Hitachi Chem Co Ltd 接着剤組成物及び接着シート

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007302881A (ja) * 2006-04-11 2007-11-22 Hitachi Chem Co Ltd 接着剤組成物及び接着シート

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012167174A (ja) * 2011-02-14 2012-09-06 Lintec Corp 接着剤組成物、接着シートおよび半導体装置の製造方法
JP2013147522A (ja) * 2012-01-17 2013-08-01 Toray Ind Inc 電子機器用接着剤組成物
JP2013221122A (ja) * 2012-04-18 2013-10-28 Mitsubishi Chemicals Corp 三次元積層型半導体装置用の層間充填剤組成物およびその塗布液
US9105754B2 (en) 2012-06-28 2015-08-11 Nitto Denko Corporation Adhesive film, method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device
JP2019068050A (ja) * 2017-09-29 2019-04-25 インテル コーポレイション ダイ間の直接的なワイヤ接続を伴うエッジ整列されたダイのスタックを有する３次元パッケージ
JP7442961B2 (ja) 2017-09-29 2024-03-05 インテル コーポレイション ダイ間の直接的なワイヤ接続を伴うエッジ整列されたダイのスタックを有する３次元パッケージ

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5157229B2 (ja) 接着シート
JP5524465B2 (ja) 接着シート及びこれを用いた半導体装置およびその製造方法
JP4816871B2 (ja) 接着シート、半導体装置、及び半導体装置の製造方法
JP6133542B2 (ja) フィルム状接着剤、接着シート及び半導体装置
JP5380806B2 (ja) 接着シート、一体型シート、半導体装置、及び半導体装置の製造方法
JP5725329B2 (ja) バリ特性及び信頼性に優れたダイシング・ダイボンディングフィルム及び半導体装置
JP5736899B2 (ja) フィルム状接着剤、接着シート及び半導体装置
JP5364991B2 (ja) 半導体用接着剤組成物、半導体用接着シート及び半導体装置
JP2007270125A (ja) 接着シート、一体型シート、半導体装置、及び半導体装置の製造方法
JP5428423B2 (ja) 半導体装置及びフィルム状接着剤
JP4957064B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP5691244B2 (ja) フィルム状接着剤、接着シート及び半導体装置
JP2013060524A (ja) フィルム状接着剤、接着シート、半導体装置及びその製造方法
JP5532575B2 (ja) 接着シート
JP5428758B2 (ja) 半導体用接着シート、ダイシングテープ一体型半導体用接着シート及び半導体装置
JP2009267321A (ja) 接着シート、一体型シート、半導体装置、及び半導体装置の製造方法
JP5879675B2 (ja) 半導体用接着フィルム、半導体搭載用配線基板、半導体装置、および接着剤組成物
JP5499772B2 (ja) 半導体用接着部材、半導体用接着剤組成物、半導体用接着フィルム、積層体及び半導体装置の製造方法
JP5272284B2 (ja) 接着シート、半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP2008308675A (ja) 接着シート及び金属付き接着フィルム
JP6662074B2 (ja) 接着フィルム
JP2016190964A (ja) 接着フィルム
JP5805925B2 (ja) ダイボンディングフィルム及びこれを用いた半導体装置
JP5637069B2 (ja) 接着シート
WO2020136904A1 (ja) 接着フィルム、ダイシング・ダイボンディング一体型フィルム及び半導体パッケージの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110502

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120622

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120807

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130129