JP2011178840A - 接着剤組成物、回路部材接続用接着剤シート及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐リフロー性及び接続信頼性に優れる半導体装置の作製を可能とする接着剤組成物及びそれを用いた回路部材接続用接着剤シートを提供すること。
【解決手段】本発明は、（ａ）芳香環を有し、エポキシ当量が１００〜２５０ｇ／ｅｑである第１のエポキシ樹脂と、（ｂ）芳香環を有し、エポキシ当量が３００〜１３００ｇ／ｅｑである第２のエポキシ樹脂と、（ｃ）マイクロカプセル型の硬化促進剤とを含む接着剤組成物に関する。
【選択図】なし

Description

本発明は、接着剤組成物、それを用いた回路部材接続用接着剤シート及び半導体装置の製造方法に関する。

一般に、半導体チップの実装技術として、半導体チップを直接回路基板に接続するフェイスダウンボンディング方式が知られている。この方式には、半導体チップの電極部分にはんだバンプを形成して回路基板の電極にはんだ接続する方法や、半導体チップに設けた突起電極に導電性接着剤を塗布して回路基板の電極との電気的な接続を行う方法がある。

フェイスダウンボンディング方式で製造された半導体装置は、各種環境下に曝された場合、接続されたチップと基板の熱膨張係数差に基づくストレスが接続界面で発生するため、接続信頼性が低下しやすいという問題を有している。このため、接続界面のストレスを緩和する目的で、チップと基板の間隙をエポキシ樹脂等のアンダーフィル材で充填することが行われている。

アンダーフィル材の充填方式としては、チップと基板とを接続した後に低粘度の液状樹脂を注入する方式と、基板上にアンダーフィル材を設けた後にチップを搭載する方式がある。更に、後者の方式には、液状樹脂を塗布する方式とフィルム状樹脂を貼付ける方式がある。

液状樹脂を用いる方式は、ディスペンサーによる精密な塗布量コントロールが困難である。特に、近年の薄型化されたチップを実装する場合、塗布量が多すぎると、ボンディング時に滲み出した樹脂がチップの側面を這い上がり、ボンディングツールを汚染してしまう。そのため、本方式では、ツールの洗浄が必要となり、量産時の工程が煩雑化する。

他方、フィルム状樹脂を用いる方式は、フィルムの厚みを調整することによって最適な樹脂量を与えることが容易にできる反面、仮圧着工程と呼ばれるフィルム状樹脂を基板に貼付ける工程を必要とする。通常、仮圧着工程は、対象となるチップ幅よりも大きめの幅にスリットされたリール状の接着剤テープを用意し、チップサイズに応じて基材上の接着剤テープをカットして接着剤が反応しない程度の温度で基板上に熱圧着する。ところが、チップ搭載位置にフィルムを精度よく供給することは難しく、また微小チップなどに対応した細幅のリール加工は困難であることから、一般的に、歩留りの確保には、仮圧着で貼付けるフィルムをチップサイズより大きくすることで対応している。そのため、本方式では、隣接部品との距離や実装面積を余分に確保する必要があり、高密度化実装に対応しにくい。

最近、高密度化実装技術の一つとして、フィルム状接着剤付チップを用いる方法が検討されている。例えば、下記特許文献１及び２には、フィルム状の接着剤が貼付されたウエハを準備し、このウエハの裏面を研削した後、ウエハを接着剤と共に切断してチップ化することにより、チップにチップサイズと同サイズの接着剤が付着したフィルム状接着剤付チップを作製し、これを回路基板に実装して半導体装置を製造する方法が提案されている。

特開２００６−０４９４８２号公報 特許第２８３３１１１号明細書

上記の方法において、フィルム状接着剤を用いたウエハへの貼付工程、ウエハ裏面研削工程、ダイシング工程、フリップチップボンディング工程を経たのち、封止剤でモールディングされ、半導体装置（パッケージ）が作製される。上記方法により、工程の削減は大きく可能だが、パッケージには、信頼性のより一層の向上が要求されている。これに伴い、耐リフロー性及び接続信頼性が十分に高い半導体装置の作製を可能とするフィルム状接着剤の開発が求められている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、耐リフロー性及び接続信頼性に優れる半導体装置の作製を可能とする接着剤組成物、それを用いた回路部材接続用接着剤シート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。

上記課題を解決するため、本発明は、（ａ）芳香環を有し、エポキシ当量が１００〜２５０ｇ／ｅｑである第１のエポキシ樹脂と、（ｂ）芳香環を有し、エポキシ当量が３００〜１３００ｇ／ｅｑである第２のエポキシ樹脂と、（ｃ）マイクロカプセル型の硬化促進剤とを含む接着剤組成物を提供する。

本発明の接着剤組成物によれば、上記構成を有することにより、耐リフロー性及び接続信頼性に優れる半導体装置の作製を可能とする。本発明の接着剤組成物により上記の効果が得られるのは、エポキシ樹脂と共にマイクロカプセル型の硬化促進剤を用いることで極めて短時間で強固な接着（硬化）を得ることができ、さらに、エポキシ当量が小さい従来のエポキシ樹脂とエポキシ当量が従来よりも大きいエポキシ樹脂とを組み合わせることにより、接着剤組成物の硬化物に十分な柔軟性を付与できるため、応力を緩和でき、半導体装置のリフロー工程においてクラックが入りにくくなるものと、本発明者らは考えている。

上記第１のエポキシ樹脂のエポキシ当量が１５０〜２００ｇ／ｅｑであると、耐リフロー性及び接続信頼性により一層優れる半導体装置を作製することができる。

また、第２のエポキシ樹脂のエポキシ当量が８００〜１２００ｇ／ｅｑであると、分子鎖が長くなるため樹脂排除性に優れ、接続時の埋め込み性が良好となり、応力緩和性をより向上できる。一方、第２のエポキシ樹脂のエポキシ当量が３００〜５００ｇ／ｅｑであると、エポキシ樹脂全体の架橋密度を高くすることができるため、耐リフロー性の向上により一層寄与できる。

本発明は、支持基材と、該支持基材上に設けられ、上記本発明の接着剤組成物からなる接着剤層とを備える回路部材接続用接着剤シートを提供する。

上記支持基材は、プラスチックフィルムと該プラスチックフィルム上に設けられた粘着剤層とを備え、上記接着剤層が粘着剤層上に設けられていてもよい。これにより、本発明の回路部材接続用接着剤シートは、半導体ウエハのバックグラインド時に半導体ウエハを安定して保持することができる。

本発明はまた、主面の一方に複数の回路電極を有する半導体ウエハを準備し、該半導体ウエハの回路電極が設けられている側に、本発明の接着剤組成物からなる接着剤層を設ける工程と、半導体ウエハの回路電極が設けられている側とは反対側を研削して半導体ウエハを薄化する工程と、薄化した半導体ウエハ及び接着剤層をダイシングしてフィルム状接着剤付半導体素子に個片化する工程と、フィルム状接着剤付半導体素子の回路電極を半導体素子搭載用支持部材の回路電極にハンダ接合する工程とを備える半導体装置の製造方法を提供する。これにより、耐リフロー性及び接続信頼性に優れる半導体装置を作製することができる。

本発明によれば、耐リフロー性及び接続信頼性に優れる半導体装置の作製を可能とする接着剤組成物及びそれを用いた回路部材接続用接着剤シートを提供することができる。また、本発明の半導体装置の製造方法によれば、接続信頼性に優れた半導体装置を提供することができる。

本発明に係る回路部材接続用接着剤シートの好適な一実施形態を示す模式断面図である。 本発明に係る回路部材接続用接着剤シートの好適な一実施形態を示す模式断面図である。 本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施形態を説明するための模式断面図である。 本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施形態を説明するための模式断面図である。 本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施形態を説明するための模式断面図である。 本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施形態を説明するための模式断面図である。 本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施形態を説明するための模式断面図である。

図１は、本発明に係る回路部材接続用接着剤シートの好適な一実施形態を示す模式断面図である。図１に示す回路部材接続用接着剤シート１０は、支持基材３と、該支持基材３上に設けられ、本発明の接着剤組成物からなる接着剤層２と、接着剤層２を被覆する保護フィルム１とを備えている。

まず、接着剤層２を構成する本発明の接着剤組成物について説明する。

本発明の接着剤組成物は、（ａ）芳香環を有し、エポキシ当量が１００〜２５０ｇ／ｅｑである第１のエポキシ樹脂（以下、場合により「（ａ）成分」という。）と、（ｂ）芳香環を有し、エポキシ当量が３００〜１３００ｇ／ｅｑである第２のエポキシ樹脂（以下、場合により「（ｂ）成分」という。）と、（ｃ）マイクロカプセル型の硬化促進剤（以下、場合により「（ｃ）成分」という。）とを含む。

（ａ）成分及び（ｂ）成分として用いることができるエポキシ樹脂としては、芳香環を有し、上記エポキシ当量をそれぞれ満足し、接着作用を有するものであれば特に限定されない。エポキシ樹脂として、エポキシ樹脂ハンドブック（新保正樹編、日刊工業新聞社）等に記載されるエポキシ樹脂を広く使用することができ、具体的には、例えば、ビスフェノール型エポキシ等の二官能型エポキシ樹脂、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等のノボラック型エポキシ樹脂、トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂等の多官能型エポキシ樹脂を使用することができる。また、ビフェニル型エポキシ樹脂やナフタレン骨格を含有したエポキシ樹脂等の一般に知られているものを適用することができる。

ビスフェノールＡ型、Ｆ型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン（株）製、商品名「エピコート８０７」、「ＹＬ−９８３Ｕ」、「ＹＬ−９８０」、東都化成（株）製、商品名「ＹＤ８１２５」、「ＹＤＦ８１７０」等が挙げられる。フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン（株）製、商品名「エピコート１５２」、「エピコート１５４」等が、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、東都化成（株）製、商品名「ＹＤＣＮ７００−１０」、「ＹＤＣＮ７０２」、「ＹＤＣＮ７０３」等が挙げられる。多官能型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン（株）製、商品名「１０３２−Ｈ６０」等が挙げられる。ビフェニル型エポキシ樹脂としては、日本化薬（株）製、商品名「ＮＣ−３０００」、ジャパンエポキシレジン（株）製、商品名「ＹＸ−４０００Ｈ」、ナフタレン骨格を含有エポキシ樹脂としては、ＤＩＣ（株）製、商品名「ＨＰ−４０３２Ｄ」、「ＥＸＡ−４７００」等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。

本実施形態においては、接着性及び耐リフロー性向上の観点から、二官能型エポキシ樹脂と多官能型エポキシ樹脂とを併用して用いることが好ましい。

上記（ａ）成分のエポキシ当量は１００〜２５０ｇ／ｅｑであるが、本発明の効果をより有効に発現できる観点から、１５０〜２００ｇ／ｅｑであることが好ましい。

また、（ｂ）成分のエポキシ当量は３００〜１３００ｇ／ｅｑであるが、８００〜１２００ｇ／ｅｑであると、分子鎖が長くなるため樹脂排除性に優れ、接続時の埋め込み性が良好となり、応力緩和性をより向上できる傾向にある。一方、（ｂ）成分のエポキシ当量が３００〜５００ｇ／ｅｑであると、応力緩和性の効果は若干減少するものの、エポキシ樹脂全体の架橋密度を高くすることができるため、作製される半導体装置の耐リフロー性がより一層向上する傾向にある。いずれの場合でも、（ｂ）成分を添加することで、埋込性、応力緩和性、架橋密度の向上のバランスを保持し、作製される半導体装置の耐リフロー性を向上することができる。

（ａ）及び（ｂ）成分の含有割合は、（ａ）成分１００質量部に対して、（ｂ）成分２〜７５質量部が好ましく、５〜５０質量部がより好ましく、１０〜４０質量部が更に好ましい。

（ｃ）マイクロカプセル型の硬化促進剤としては、ポリウレタン、ポリスチレン、ゼラチン及びポリイソシアネート等の高分子物質、ケイ酸カルシウム、ゼオライト等の無機物、又はニッケルや銅等の金属薄膜の被膜により硬化促進剤からなる核が実質的に覆われているものが挙げられる。カプセルに内包される硬化促進剤としては、例えば、イミダゾール化合物及びテトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボラート等のホウ素化合物を用いることができる。これらのうち、保存安定性、速硬化性の点で、硬化促進剤としてイミダゾール化合物を用いることが好ましい。（ｃ）成分として、例えば、旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名「ＨＰ−３９４１」、「ＨＰ−４０３２」等の市販品を用いることができる。

マイクロカプセル型の硬化促進剤の平均粒径は、フィルム形成性の観点から、１０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好ましい。また、平均粒径の下限値は、保存安定性の観点から、２μｍ以上であることが好ましい。

接着剤組成物中の（ｃ）成分の含有量は、（ａ）及び（ｂ）成分の総量１００質量部に対して、３０〜３００質量部であることが好ましく、５０〜２００質量部であることがより好ましく、７０〜１００質量部が更に好ましい。（Ｃ）成分の含有量が３０質量部未満では、硬化反応が進み難くなる傾向にあり、３００質量部を超えると、マイクロカプセル型の硬化促進剤に含まれている液状成分の影響で、ボイドが発生しやすくなる傾向にある。

本実施形態に係る接着剤組成物は、接着剤組成物のフィルム形成性を良好にするためのベース樹脂として、熱可塑性樹脂を含むことができる。フィルム形成性とは、接着剤組成物をフィルム状とした場合に、容易に裂けたり、割れたり、べたついたりしない機械特性を示すものである。通常の状態（例えば、常温）でフィルムとしての取扱いが容易であると、フィルム形成性が良好であるといえる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエステル、ポリエーテル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリヒドロキシポリエーテル、ポリスチレン、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ブタジエン樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂、スチレン・ブタジエン共重合体、アクリル酸共重合体及びシリコーン変性樹脂が挙げられる。これらは、１種を単独で又は２種以上を混合して使用することができる。上述した熱可塑性樹脂の中でも、接続信頼性をより向上する観点から、比較的ガラス転移温度（Ｔｇ）が高いフェノキシ樹脂を使用することが好ましい。商業的に入手可能なフェノキシ樹脂として、東都化成（株）製「ＦＸ−２９３」、「ＹＰ−７０」等を用いることができる。

熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、２万〜１０万であることが好ましく、３万〜９．５万であることがより好ましく、４万〜９万であることが更に好ましい。重量平均分子量がこの範囲にあると、シート状又はフィルム状とした接着剤層の強度、可とう性を良好にバランスさせることが容易となるとともに接着剤層のフロー性が良好となるため、配線の回路充填性（埋込性）を十分確保できる。なお、本明細書において、重量平均分子量とは、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィーで測定し、標準ポリスチレン検量線を用いて換算した値を示す。

また、熱可塑性樹脂は、耐リフロー性の点で、（ａ）及び（ｂ）成分であるエポキシ樹脂と非相溶であることが好ましい。ただし、相溶性については熱可塑性樹脂の特性のみでは決定されないので、熱可塑性樹脂及びエポキシ樹脂の両者が相溶しない組み合わせを選択する。

接着剤組成物が熱可塑性樹脂を含む場合、その含有量は、（ａ）及び（ｂ）成分の総量１００質量部に対して、５０〜３００質量部であることが好ましく、６０〜２００質量部であることがより好ましく、７０〜１００質量部が更に好ましい。

本発明の接着剤組成物には、更なるボイド低減効果及び支持基材剥離性を得るために、放射線重合化合物及び光開始剤を添加することもできる。放射線重合性化合物としては、放射線の照射により架橋し得る化合物が挙げられる。具体的には、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ヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、イソシアヌル酸ＥＯ変性トリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、２．２−ビス〔４−（メタクリロキシ・ジエトキシ）フェニル〕プロパンアクリレート等のアクリレートが挙げられる。これらの化合物は、単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。また、新中村工業化学株式会社製：Ａ−ＤＰＨ、日立化成工業株式会社製、商品名「ＦＡ−５１２ＡＳ」、「ＦＡ−５１３ＡＳ」等の市販品を用いることができる。

光開始剤としては、例えば、１−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド等が挙げられる。また、チバスペシャリティーケミカルズ社製、商品名「Ｉｒｇ−１８４」、「Ｉｒｇ−８１９」等の市販品を用いることができる。

本発明の接着剤組成物は、フラックス活性を示す化合物を含有することができる。このような化合物として、例えば、ジフェノール酸、アジピン酸、アセチルサリチル酸、安息香酸、ベンジル酸、アゼライン酸、ベンジル安息香酸、マロン酸、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）プロピオン酸、サリチル酸、ｍ−ヒドロキシ安息香酸、コハク酸、２，６−ジメトキシメチルパラクレゾール、安息香酸ヒドラジド、カルボヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、サリチル酸ヒドラジド、イミノジ酢酸ジヒドラジド、イタコン酸ジヒドラジド、クエン酸トリヒドラジド、チオカルボヒドラジド、ベンゾフェノンヒドラゾン、４，４’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド及びアジピン酸ジヒドラジドが挙げられる。このような化合物を配合することにより、埋込性を損なうことなく接着剤層にフラックス活性を付与することができる。

本発明の接着剤組成物には、形成される接着剤層の取扱い性及び熱伝導性の向上、並びに溶融粘度の調整及びチキソトロピック性付与を目的として、無機フィラーを添加することができる。本発明の接着剤組成物は無機フィラーを含むことで、硬化後の接着剤層の吸湿率及び線膨張係数を低減し、弾性率を高くすることができ、作製される半導体装置の接続信頼性を更に向上することができる。

無機フィラーとしては、特に制限はなく、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、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ほう素、結晶性シリカ、非晶性シリカが挙げられる。これらの無機フィラーは、単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。また、無機フィラーの形状は特に制限されない。

上記無機フィラーの中でも、熱伝導性向上のためには、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ほう素、結晶性シリカ、非晶性シリカ等が好ましい。また、溶融粘度の調整やチキ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、酸化アルミニウム、結晶性シリカ、非晶性シリカ等が好ましい。また、フィルムの熱時流動性向上のためには、ナノフィラーを用いることがより好ましい。

無機フィラーの配合量は、接着剤組成物全量１００質量部に対して１〜１００質量部であることが好ましく、１０〜９０質量部であることがより好ましく、２５〜７５質量部であることが更に好ましい。無機フィラーの配合量が１質量部未満であると、添加効果が十分に得られない傾向があり、１００質量部を超えると、接着剤層の貯蔵弾性率の上昇、接着性の低下、ボイド残存による電気特性の低下等の問題が発生しやすくなる傾向がある。

本発明に係る接着剤組成物には、ボイド抑制効果や応力緩和をよくするために、有機微粒子を添加することができる。有機微粒子としては、例えば、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ブタジエンゴム、ポリエステル、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、ポリアリレート、ポリメチルメタクリレート、アクリルゴム、ポリスチレン、ＮＢＲ、ＳＢＲ、シリコーン変性樹脂等を成分として含む共重合体が挙げられる。

有機微粒子としては、接着剤組成物への分散性、応力緩和性及び接着性向上の観点から、分子量が１００万以上の有機微粒子又は三次元架橋構造を有する有機微粒子が好ましい。ここで、「三次元架橋構造を有する」とは、ポリマー鎖が三次元網目構造を有していることを示す。このような構造を有する有機微粒子は、例えば、反応点を複数有するポリマーを当該反応点と結合しうる官能基を二つ以上有する架橋剤で処理することで得られる。また、「分子量が１００万以上の有機微粒子又は三次元架橋構造を有する有機微粒子」とは、超高分子量であるが故に溶媒への溶解性が乏しいもの、あるいは三次元網目構造を有しているため溶媒への溶解性が乏しいものである。

このような有機微粒子としては、（メタ）アクリル酸アルキル−ブタジエン−スチレン共重合体、（メタ）アクリル酸アルキル−シリコーン共重合体、シリコーン−（メタ）アクリル共重合体又は複合体から選ばれる１種類以上が挙げられる。また、上述の効果を一層顕著に得る観点からは、分子量が１００万以上の有機微粒子及び三次元架橋構造を有する有機微粒子は、（メタ）アクリル酸アルキル−シリコーン共重合体、シリコーン−（メタ）アクリル共重合体又はこれらの複合体からなることが好ましい。

また、有機微粒子として、コアシェル型の構造を有し、コア層とシェル層で組成が異なる有機微粒子を用いることもできる。コアシェル型の有機微粒子として、具体的には、シリコーン−アクリルゴムをコアとしてアクリル樹脂をガラフトした粒子、アクリル共重合体にアクリル樹脂をグラフトとした粒子が挙げられる。

有機微粒子が、分子量が１００万以上の有機微粒子又は三次元架橋構造を有する有機微粒子である場合、有機溶剤への溶解性が低いことから、粒子形状を維持したままで接着剤組成物中に配合することができる。そのため、硬化後の接着剤層中に有機微粒子が島状に分散することができ、接続体の強度が高く保つことができる。

有機微粒子は、平均粒径が０．１〜２μｍであることが好ましい。平均粒径が０．１μｍ未満では接着剤組成物の溶融粘度が増加し、接続時にはんだが用いられる場合に、そのはんだ濡れ性を妨げる傾向あり、２μｍを超えると溶融粘度の低減効果が少なくなり、接続時にボイド抑制効果が得られ難い傾向にある。

有機微粒子の配合量は、接着剤組成物全量１００質量部に対して１〜１００質量部が好ましく、５〜５０質量部がより好ましい。有機微粒子の配合量が１質量部未満であると、添加効果が十分に得られない傾向があり、１００質量部を超えると、接着性の低下、粘度上昇によるフィルムの凹凸が大きくなり、ボイド残存による電気特性の低下等の問題が発生しやすくなる傾向がある。

また、本発明に係る接着剤組成物には、異種材料間の界面結合を良くするために、各種カップリング剤を添加することができる。カップリング剤としては、例えば、シラン系、チタン系、アルミニウム系等のカップリング剤が挙げられる。

上記シラン系カップリング剤としては、例えば、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン及び３−ウレイドプロピルトリメトキシシランが挙げられる。これらは、単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。また、日本ユニカー株式会社製、商品名「Ａ−１８９」、「Ａ−１１６０」等の市販品を用いることもできる。

上記カップリング剤の配合量は、添加効果や耐熱性及びコストの面から、（ａ）及び（ｂ）成分１００質量部に対して０．０１〜１０質量部とするのが好ましい。

さらに、本発明に係る接着剤組成物には、イオン性不純物を吸着して、吸湿時の絶縁信頼性を向上させる目的で、イオン捕捉剤を更に添加することができる。このようなイオン捕捉剤としては、例えば、トリアジンチオール化合物、ビスフェノール系還元剤等の、銅がイオン化して溶け出すのを防止するため銅害防止剤として知られる化合物、ジルコニウム系、アンチモンビスマス系マグネシウムアルミニウム化合物等の無機イオン吸着剤が挙げられる。

上記イオン捕捉剤の配合量は、添加効果や耐熱性及びコスト等の点から、（ａ）及び（ｂ）成分１００質量部に対して０．１〜１０質量部とするのが好ましい。

接着剤層２は、上述した本発明に係る接着剤組成物を溶剤に溶解若しくは分散してワニスとし、このワニスを保護フィルム（以下、場合により「第一のフィルム」という）１上に塗布し、加熱により溶剤を除去することによって形成することができる。その後、接着剤層２に支持基材３を常温〜６０℃で積層し、本発明の回路部材接続用接着剤シートを得ることができる。また、接着剤層２は、上記ワニスを支持基材３上に塗布し、加熱により溶剤を除去することによって形成することもできる。その後、接着剤層２上に保護フィルム１を積層してもよい。また、接着剤層２は、接続に必要な流動性及び硬化性をあわせ持つために、２層以上の多層構造を有していてもよい。

用いる溶剤は、特に限定されないが、接着剤層形成時の揮発性やワニス作製時の溶解性及び沸点等を考慮して決めることが好ましい。具体的には、例えば、メタノール、エタノール、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−ブトキシエタノール、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン等の比較的低沸点の溶媒は、接着剤層形成時に接着剤層の硬化が進みにくい点で好ましい。また、塗工性を向上させるなどの目的では、例えば、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、シクロヘキサノン等の比較例高沸点の溶媒を使用することが好ましい。これらの溶媒は、１種を単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。

保護フィルム１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、ポリエチレンテレフタレートフィルム等のプラスチックフィルムが挙げられる。市販のものとして、例えば、帝人デュポンフィルム株式会社製の商品名「Ａ−３１」等のポリエチレンテレフタレートフィルムが挙げられる。また、保護フィルム１は、上記の材料から選ばれる２種以上が混合されたもの、又は、上記のフィルムが複層化されたものでもよい。

保護フィルム１の厚みは、１０〜１００μｍであることが好ましく、２５〜７５μｍであることがより好ましく、３５〜５０μｍであることが更に好ましい。この厚みが１０μｍ未満では塗工の際、保護フィルムが破れる傾向があり、１００μｍを超えると廉価性に劣る傾向がある。

上記ワニスを保護フィルム１（又は支持基材３）上に塗布する方法としては、ナイフコート法、ロールコート法、スプレーコート法、グラビアコート法、バーコート法、カーテンコート法等、一般に周知の方法が挙げられる。

接着剤層２の厚みは、通常は５〜２００μｍ、好ましくは５〜１５０μｍ、より好ましくは７〜１００μｍ、更に好ましくは１０〜１００μｍであり、特に好ましくは１０〜５０μｍである。接着剤層２の厚みが５μｍよりも薄いと、ウエハとの十分な接着力を確保するのが困難となり、回路基板の凸電極を埋められなる傾向にありことがある。一方、接着剤層２の厚みが２００μｍ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も応えることが困難となる。

支持基材３としては、接着剤組成物が放射線重合化合物を含有する場合は、放射線透過性を有するものが好ましいが、放射線重合化合物を含有しない場合は放射線透過性を考慮することなく公知のものを使用することができる。支持基材３として、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等のプラスチックフィルムが挙げられる。また、支持基材３は、上記の材料から選ばれる２種以上が混合されたもの、又は、上記のフィルムが複層化されたものでもよい。

支持基材３の厚みは、特に制限はないが、５〜２５０μｍが好ましい。厚みが５μｍより薄いと、半導体ウエハの研削（バックグラインド）時に支持基材が切れる可能性があり、２５０μｍより厚いと経済的でなくなるため好ましくない。

また、支持基材３として、上記プラスチックフィルム（以下、場合により「第二のフィルム」という）上に粘着剤層が積層されたものを用いることができる。

図２は、本発明に係る回路部材接続用接着剤シートの好適な一実施形態を示す模式断面図である。図２に示す回路部材接続用接着剤シート１１は、プラスチックフィルム３ｂと該プラスチックフィルム３ｂ上に設けられた粘着剤層３ａとを有する支持基材３と、該粘着剤層３ａ上に設けられ、本発明の接着剤組成物からなる接着剤層２と、接着剤層２を被覆する保護フィルム１とを備えている。

第二のフィルム３ｂと粘着剤層３ａとの密着性を向上させるために、第二のフィルムの表面には、クロム酸処理、オゾン暴露、火炎暴露、高圧電撃暴露、イオン化放射線処理等の化学的又は物理的処理を施してもよい。

粘着剤層３ａは、室温で粘着力があり、被着体に対する必要な密着力を有することが好ましく、かつ、放射線等の高エネルギー線や熱によって硬化する（すなわち、粘着力を低下させる）特性を備えるものが好ましい。粘着剤層３ａは、例えば、アクリル系樹脂、各種合成ゴム、天然ゴム、ポリイミド樹脂を用いて形成することができる。粘着剤層３ａの厚みは、通常５〜２０μｍ程度である。

上述した回路部材接続用接着剤シート１０及び１１は、相対向しハンダ接合される回路電極を有する回路部材と半導体素子との間又は半導体素子同士の間に介在させ、回路部材と半導体素子又は半導体素子同士を接着するために用いることができる。この場合、回路部材と半導体素子又は半導体素子同士を熱圧着することにより、ボイド発生を抑制しつつ十分な接着力で接着することができ、且つ、回路電極同士を良好にハンダ接合できる。これにより、接続信頼性に優れた接続体を得ることができる。

次に、回路部材接続用接着剤シート１０を用いて半導体装置を製造する方法について説明する。

図３〜図７は、本発明に係る半導体装置の製造方法の好適な一実施形態を説明するための模式断面図である。本実施形態の半導体装置の製造方法は、
（ａ）主面の一方に複数の回路電極を有する半導体ウエハを準備し、該半導体ウエハの回路電極が設けられている側に、本発明の接着剤組成物からなる接着剤層を設ける工程と、
（ｂ）半導体ウエハの回路電極が設けられている側とは反対側を研削して半導体ウエハを薄化する工程と、
（ｃ）薄化した半導体ウエハ及び接着剤層をダイシングしてフィルム状接着剤付半導体素子に個片化する工程と、
（ｄ）フィルム状接着剤付半導体素子の回路電極を半導体素子搭載用支持部材の回路電極にハンダ接合する工程と、
を備える。

本実施形態における（ａ）工程では、上述の接着剤シート１０の接着剤層２を半導体ウエハの回路電極が設けられている側に貼付けることにより、接着剤層が設けられる。また、本実施形態における（ｄ）工程では、加熱によりハンダ接合が行われるとともに、半導体素子と半導体素子搭載用支持部材との間に介在するフィルム状接着剤の硬化も行われる。以下、図面を参照しながら、各工程について説明する。

（ａ）工程
先ず、接着剤シート１０を所定の装置に配置し、保護フィルム１を剥がす。続いて、主面の一方に複数の回路電極２０を有する半導体ウエハＡを準備し、半導体ウエハＡの回路電極が設けられている側に接着剤層２を貼付け、支持基材３／接着剤層２／半導体ウエハＡが積層された積層体を得る（図３を参照）。回路電極２０には、ハンダ接合用のハンダが塗布されたバンプが設けられている。なお、半導体素子搭載用支持部材の回路電極にハンダを設けることもできる。

上記（ａ）工程において、支持基材３／接着剤層２／半導体ウエハＡが積層された積層体を得る方法としては、市販のフィルム貼付装置又はラミネータを使用することができる。半導体ウエハＡにボイドの巻き込み無く、接着剤層２を貼り付けるため、貼付装置には加熱機構及び加圧機構が備わっていることが望ましく、真空吸引機構が備わっていることはより望ましい。また、接着剤シート１０の形状は、貼付装置で作業できる形状であればよく、ロール状又はシート状でもよく、半導体ウエハＡの外形に合わせて加工されたものであってもよい。

半導体ウエハＡと接着剤層２とのラミネートは接着剤層２が軟化する温度で行うことが好ましく、ラミネート温度は、４０〜８０℃が好ましく、５０〜８０℃がより好ましく、６０〜８０℃が更に好ましい。接着剤層２が軟化する温度未満でラミネートする場合、半導体ウエハＡの突出した回路電極２０周辺への埋込不足が発生し、ボイドが巻き込まれた状態となり、ダイシング時の接着剤層の剥離、ピックアップ時の接着剤層の変形、位置合わせ時の認識マーク識別不良、さらにボイドによる接続信頼性の低下が生じ易くなる。

（ｂ）工程
次に、図４に示されるように、半導体ウエハＡの回路電極２０が設けられている側とは反対側をグラインダー４によって研削し、半導体ウエハを薄化する。半導体ウエハの厚みは、例えば、１０〜３００μｍとすることができる。半導体装置の小型化、薄型化の観点から、半導体ウエハの厚みを２０〜１００μｍとすることが好ましい。

（ｂ）工程において、半導体ウエハＡの研削は一般的なバックグラインド（Ｂ／Ｇ）装置を用いて行うことができる。Ｂ／Ｇ工程で半導体ウエハＡを厚みムラなく均一に研削するためには、（ａ）工程において接着剤層２をボイドの巻き込みなく均一に貼り付けることが好ましい。

（ｃ）工程
次に、図５（ａ）に示されるように、積層体の半導体ウエハＡにダイシングテープ５を貼付け、これを所定の装置に配置して支持基材３を剥がす。このとき、支持基材３が粘着剤層３ａを備えており、粘着剤層３ａが放射線硬化性である場合には、支持基材３側から放射線を照射することにより、粘着剤層３ａを硬化させ接着剤層２と支持基材３との間の接着力を低下させることができる。ここで、使用される放射線としては、例えば、紫外線、電子線、赤外線等が挙げられる。これにより支持基材３を容易に剥がすことができる。支持基材３の剥離後、図５（ｂ）に示されるように、半導体ウエハＡ及び接着剤層２をダイシングソウ６によりダイシングする。こうして、半導体ウエハＡは複数の半導体素子Ａ’に分割され、接着剤層２は複数のフィルム状接着剤２ａに分割される。

次に、図６に示されるように、ダイシングテープ５をエキスパンド（拡張）することにより、上記ダイシングにより得られた各半導体素子Ａ’を互いに離間させつつ、ダイシングテープ５側からニードルで突き上げられた半導体素子Ａ’及びフィルム状接着剤２ａからなるフィルム状接着剤付半導体素子１２を吸引コレット７で吸引してピックアップする。フィルム状接着剤付半導体素子１２は、トレー詰めして回収もよく、そのままフリップチップボンダーで回路基板に実装してもよい。

（ｃ）工程において、研削された半導体ウエハＡにダイシングテープ５を貼り合わせる作業は、一般的なウエハマウンタを使用して、ダイシングフレームへの固定と同一工程で実施できる。ダイシングテープ５は市販のダイシングテープを適用することができ、ＵＶ硬化型であってもよく、感圧型であってもよい。

（ｄ）工程
次に、図７に示されるように、フィルム状接着剤２ａが付着した半導体素子Ａ’の回路電極２０と、半導体素子搭載用支持部材８の回路電極２２とを位置合わせし、フィルム状接着剤付半導体素子１２と半導体素子搭載用支持部材８とを熱圧着する。この熱圧着により、回路電極２０と回路電極２２とがハンダ接合により電気的且つ機械的に接続されるとともに、半導体素子Ａ’と半導体素子搭載用支持部材８との間にフィルム状接着剤２ａの硬化物が形成される。

熱圧着時の温度は、ハンダ接合の観点から、２００℃以上であることが好ましく、２２０〜２６０℃であることがより好ましい。熱圧着時間は、１〜２０秒間とすることができる。熱圧着の圧力は、０．１〜５ＭＰａとすることができる。また、生産性を考慮し、その時間内に２００℃未満の低温から接続に必要な２００℃以上の温度まで昇温させるような、温度を段階的に変える圧着でもよい。

フリップチップボンダーを用いた回路基板への実装では、半導体チップの回路面に形成されたアライメントマークを半導体チップの回路面に形成された接着剤層２ａを透過して確認し、回路基板への搭載位置を確認して実施することができる。

以上の工程を経て、半導体装置３０が得られる。本発明に係る接着剤組成物からなるフィルム状接着剤は、埋込性及び硬化後の接着力に優れる。そのため、半導体装置３０は、ボイドの発生が十分抑制され、回路電極同士が良好にハンダ接合され、半導体素子Ａ’と半導体素子搭載用支持部材とが十分な接着力で接着された、耐リフロークラック性及び接続信頼性に優れたものになり得る。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。但し、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（支持基材の準備）
まず、主モノマーとして２−エチルヘキシルアクリレートとメチルメタクリレートとを用い、官能基モノマーとしてヒドロキシエチルアクリレートとアクリル酸とを用いた溶液重合法によりアクリル共重合体を合成した。得られたアクリル共重合体の重量平均分子量は４０万、ガラス転移点は−３８℃であった。このアクリル共重合体１００質量部に対し、多官能イソシアネート架橋剤（日本ポリウレタン工業株式会社製、商品名「コローネートＨＬ」）１０質量部を配合して粘着剤組成物溶液を調製した。

得られた粘着剤組成物溶液を、軟質ポリオレフィンフィルム（ロンシール社製、商品名「ＰＯＦ−１２０Ａ」、厚み１００μｍ）の上に乾燥時の粘着剤の厚みが８μｍになるよう塗工乾燥した。更に、シリコーン系離型剤で表面処理したニ軸延伸ポリエステルフィルム（帝人デュポンフィルム社製、商品名「Ａ３１７０」、厚み２５μｍ）を粘着剤層面にラミネートした。この粘着剤層付き積層体を室温で１週間放置し十分にエージングを行った後、ポリエステルフィルムを剥離したものを支持基材として使用した。

（実施例１）
＜接着剤組成物の調製＞
熱可塑性樹脂である「ＦＸ２９３」（東都化成株式会社製、商品名、フェノキシ樹脂）２０質量部、（ａ）第１のエポキシ樹脂である「１０３２Ｈ６０」（ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名、エポキシ当量１７０）２０質量部及び「ＹＬ−９８３Ｕ」（ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名、エポキシ当量１８４）１０質量部、（ｂ）第２のエポキシ樹脂である「ＥＸＡ−４８５０−１０００」（ＤＩＣ株式会社製、商品名、エポキシ当量３５０）５質量部並びに（ｃ）マイクロカプセル型硬化促進剤である「ＨＸ−３９４１ＨＰ」（旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名）３０質量部を、トルエンと酢酸エチルとの混合溶媒中に溶解した。この溶液に、無機フィラー「ＳＥ２０５０」（株式会社アドマテックス社製、商品名、シリカ粒子、平均粒径０．５μｍ）１００質量部及び有機微粒子「ＥＸＬ−２６５５」（ロームアンドハースジャパン株式会社製、商品名、コアシェルタイプ有機微粒子）１５質量部を分散し、接着剤ワニスを得た。

＜回路部材接続用接着剤シートの作製＞
得られた接着剤ワニスを、保護フィルムであるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（帝人デュポンフィルム社製、商品名「Ａ３１」、厚み３８μｍ）上にロールコータを用いて塗布し、１１０℃のオーブンで１０分間乾燥させて、厚み３０μｍの接着剤層を形成した。次に、接着剤層と上記支持基材における粘着剤層面とを６０℃で貼り合わせて、回路部材接続用接着剤シートを得た。

（実施例２）
接着剤ワニスの調製における「ＥＸＡ−４８５０−１０００」に代えて「ＹＬ−７１７５−１０００」（ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名、エポキシ当量１１２０）５質量部を配合した以外は実施例１と同様にして、回路部材接続用接着剤シートを得た。

（実施例３）
接着剤ワニスの調製における「ＥＸＡ−４８５０−１０００」に代えて「ＹＤＦ−２００４」（東都化成株式会社製、商品名、エポキシ当量９８０）５質量部を配合した以外は実施例１と同様にして、回路部材接続用接着剤シートを得た。

（比較例１）
接着剤ワニスの調製において「ＥＸＡ−４８５０−１０００」を配合しなかった以外は実施例１と同様にして、回路部材接続用接着剤シートを得た。

（比較例２）
接着剤ワニスの調製における「ＥＸＡ−４８５０−１０００」に代えて「ＹＤＣＮ−７００−１０」（東都化成株式会社製、商品名、エポキシ当量１９７）５質量部を配合した以外は実施例１と同様にして、回路部材接続用接着剤シートを得た。

（比較例３）
接着剤ワニスの調製における「ＨＸ−３９４１ＨＰ−ｓｓ」に代えて「２ＰＨＺ」（四国化成株式会社製、商品名）１０質量部を配合した以外は実施例１と同様にして、回路部材接続用接着剤シートを得た。

（比較例４）
接着剤ワニスの調製における「１０３２Ｈ６０」及び「ＹＬ−９８３Ｕ」に代えて「ＥＸＡ−４８５０−１０００」２５質量部を配合した以外は実施例１と同様にして、回路部材接続用接着剤シートを得た。

［回路部材接続用接着剤の評価］
＜耐リフロー性評価＞
実施例１〜３及び比較例１〜４の接着シートの耐リフロー性を以下の手順で評価した。まず、接着シートを１０ｃｍ角の大きさに切断し、保護フィルムを剥離した後、金ワイヤーバンプ（レベリング済み、バンプ高さ３０μｍ、１８４バンプ）付きチップ（１０ｍｍ角、厚み２８０μｍ）に６０〜８０℃でラミネートして、支持基材を剥離し接着剤層付き半導体チップを得た。その後、接着剤層付き半導体チップを、表面にレジスト「ＳＲ−ＡＵＳ３０８」（太陽インキ製造株式会社製、商品名）を塗布したＮｉ／ＡｕめっきＣｕ回路プリント基板上に加熱温度２５０℃、荷重０．５ＭＰａの条件で、１０秒間圧着して半導体装置のサンプルを作製した。次に、このサンプルに対して、封止剤（日立化成工業株式会社製、商品名「ＣＥＬ−９７００−ＨＦ１０」）を用いて所定の形状にモールドし、１７５℃で５時間硬化させてパッケージとした。次に、このパッケージを８５℃／６０％ＲＨの条件で７日間保管した後、パッケージ表面の最高温度が２６０℃となる温度で２０秒間保持するように設定したＩＲリフロー炉にパッケージを通過させ、パッケージ中のクラックを目視と超音波顕微鏡で視察した。この時のパッケージ１０個に対するクッラク発生率により耐リフロー性を評価した。
Ａ：クラック発生率２０％未満
Ｂ：クラック発生率２０％以上

＜耐ＴＣＴ性評価＞
ＩＲリフロー後のパッケージを温度サイクル試験機（条件：−５５℃３０分間／室温５分間／１２５℃３０分間）内に放置し、試験器内における接続抵抗を測定した。パッケージの接続抵抗が５０Ωを超えたサイクル数をＮＧとし、５個のＮＧの平均値をそのフィルムの耐ＴＣＴ性のサイクル数として評価した。
Ａ：ＮＧの平均値が５００サイクル以上
Ｂ：ＮＧの平均値が５００サイクル未満

１…保護フィルム、２…接着剤層、３…支持基材、３ａ…粘着剤層、３ｂ…プラスチックフィルム、４…グラインダー、５…ダイシングテープ、６…ダイシングソウ、７…吸引コレット、８…半導体素子搭載用支持部材、１０…回路部材接続用接着剤シート、１１…回路部材接続用接着剤シート、１２…フィルム状接着剤付半導体素子、２０…回路電極、３０…半導体装置、Ａ…半導体ウエハ。

Claims (7)

1. （ａ）芳香環を有し、エポキシ当量が１００〜２５０ｇ／ｅｑである第１のエポキシ樹脂と、
   （ｂ）芳香環を有し、エポキシ当量が３００〜１３００ｇ／ｅｑである第２のエポキシ樹脂と、
   （ｃ）マイクロカプセル型の硬化促進剤と、
   を含む接着剤組成物。
2. 前記第１のエポキシ樹脂のエポキシ当量が１５０〜２００ｇ／ｅｑである、請求項１記載の接接着剤組成物。
3. 前記第２のエポキシ樹脂のエポキシ当量が８００〜１２００ｇ／ｅｑである、請求項１又は２記載の接着剤組成物。
4. 前記第２のエポキシ樹脂のエポキシ当量が３００〜５００ｇ／ｅｑである、請求項１又は２記載の接着剤組成物。
5. 支持基材と、該支持基材上に設けられ、請求項１〜４のいずれか一項に記載の接着剤組成物からなる接着剤層と、を備える、回路部材接続用接着剤シート。
6. 前記支持基材が、プラスチックフィルムと該プラスチックフィルム上に設けられた粘着剤層とを備え、前記接着剤層が前記粘着剤層上に設けられている、請求項５記載の回路部材接続用接着剤シート。
7. 主面の一方に複数の回路電極を有する半導体ウエハを準備し、該半導体ウエハの前記回路電極が設けられている側に、請求項１〜４のいずれか一項に記載の接着剤組成物からなる接着剤層を設ける工程と、
   前記半導体ウエハの前記回路電極が設けられている側とは反対側を研削して前記半導体ウエハを薄化する工程と、
   前記薄化した半導体ウエハ及び前記接着剤層をダイシングしてフィルム状接着剤付半導体素子に個片化する工程と、
   前記フィルム状接着剤付半導体素子の前記回路電極を半導体素子搭載用支持部材の回路電極にハンダ接合する工程と、
   を備える、半導体装置の製造方法。

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