JP2012044058A - Semiconductor element bonding method - Google Patents
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Description
本発明は、空気のかみ込みによるボイドの発生を低減して、信頼性の高いバンプ接続を行うことのできる半導体素子の接合方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor element bonding method capable of reducing bump generation due to air entrapment and performing highly reliable bump connection.
近年、ますます進展する半導体装置の小型化、高集積化に対応するために、ハンダ等からなる接続端子（バンプ）を有する半導体チップを用いたフリップチップ接続が多用されている。 2. Description of the Related Art In recent years, flip-chip connection using a semiconductor chip having connection terminals (bumps) made of solder or the like has been widely used in order to cope with the further miniaturization and higher integration of semiconductor devices.
フリップチップ接続においては、一般的に、複数のバンプを有する半導体チップを、バンプを介して基板又は他の半導体チップに接続した後、アンダーフィルを充填して封止する方法が用いられている。しかしながら、近年、半導体チップの小型化が進行するとともにバンプ間のピッチもますます狭くなっており、また、これらに伴って半導体チップ同士又は半導体チップと基板との間のギャップが狭くなっていることから、アンダーフィルの充填時に空気のかみ込みによるボイドが発生しやすくなっている。 In flip chip connection, a method is generally used in which a semiconductor chip having a plurality of bumps is connected to a substrate or another semiconductor chip via the bumps, and then filled with an underfill and sealed. However, in recent years, semiconductor chips have been miniaturized, and the pitch between bumps has become narrower. In addition, the gap between semiconductor chips or between a semiconductor chip and a substrate has become narrower. Therefore, voids due to air entrapment are likely to occur during filling of the underfill.
そこで、接着剤又は接着フィルムにより、複数のバンプを有するウエハ上のバンプが形成された面に接着剤層を形成した後、ウエハを接着剤層ごとダイシングして個々の半導体チップとし、これをバンプを介して基板又は他の半導体チップにボンディングする先塗布型の接続方法が提案されている。また、同様の先塗布型の接続方法として、ウエハ上に接着剤層を形成するのではなく、ダイシング後の半導体チップ上に接着剤層を形成する方法、基板側に接着剤層を形成する方法等も挙げられる。 Therefore, an adhesive layer is formed on the surface of the wafer having a plurality of bumps with an adhesive or an adhesive film, and then the wafer is diced together with the adhesive layer to form individual semiconductor chips. There has been proposed a pre-coating type connection method for bonding to a substrate or another semiconductor chip via a substrate. Also, as a similar pre-coating connection method, an adhesive layer is not formed on the wafer, but an adhesive layer is formed on the semiconductor chip after dicing, and an adhesive layer is formed on the substrate side. And so on.
例えば、特許文献１には、５０〜２５０℃のいずれかの温度で最低溶融粘度が２００Ｐａ・ｓ以下である所定のフィルム状接着剤を用いて、Ｎｉ／Ａｕめっき処理された配線パターンを有するガラスエポキシ基板に貼り付けた後、金スタッドバンプが形成された半導体チップを超音波振動を利用したフリップチップ実装方式によって接続する方法が記載されている。しかしながら、特許文献１に記載されているような先塗布型の接続方法によっても、依然として空気のかみ込みによるボイドの発生を充分に防止することは困難であり、接続信頼性の低下又はボイドを起点とした剥離等が生じることから、充分に高い信頼性を実現することのできる新たな接続方法が求められている。 For example, Patent Document 1 discloses a glass having a wiring pattern that is Ni / Au plated using a predetermined film adhesive having a minimum melt viscosity of 200 Pa · s or less at any temperature of 50 to 250 ° C. A method is described in which a semiconductor chip on which gold stud bumps are formed after being attached to an epoxy substrate is connected by a flip chip mounting method using ultrasonic vibration. However, even with the pre-coating connection method described in Patent Document 1, it is still difficult to sufficiently prevent the generation of voids due to air entrapment. Therefore, a new connection method capable of realizing sufficiently high reliability is demanded.
本発明は、空気のかみ込みによるボイドの発生を低減して、信頼性の高いバンプ接続を行うことのできる半導体素子の接合方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a semiconductor element bonding method capable of reducing the generation of voids due to air entrapment and performing highly reliable bump connection.
本発明は、バンプを有する半導体素子と、電極部を有する基板又は他の半導体素子とを、接着剤を介して接合する半導体素子の接合方法であって、バンプを有する半導体素子と、電極部を有する基板又は他の半導体素子とを、接着剤を介して前記バンプと前記電極部とが対応するように位置合わせする位置合わせ工程（１）と、加熱により前記接着剤を濡れ広がらせ、前記バンプと前記電極部とを接触させる予備加熱工程（２）と、前記バンプと前記電極部とを溶融接合する電極接続工程（３）とを有し、前記予備加熱工程（２）において、前記接着剤のレオメーターにより測定した周波数１Ｈｚ、歪量１ｒａｄにおける複素粘度η＊が２〜１０Ｐａ・ｓとなるように前記接着剤を加熱する半導体素子の接合方法である。
以下、本発明を詳述する。
The present invention relates to a semiconductor element bonding method in which a semiconductor element having bumps and a substrate or other semiconductor element having electrode parts are bonded via an adhesive, the semiconductor element having bumps, and an electrode part having An alignment step (1) for aligning the substrate or other semiconductor element having the bump and the electrode portion with an adhesive via an adhesive; and heating and spreading the adhesive to heat the bump. And a preheating step (2) for bringing the electrode portion into contact with each other, and an electrode connecting step (3) for melt-bonding the bump and the electrode portion. In the preheating step (2), the adhesive In this method, the adhesive is heated so that the complex viscosity η * at a frequency of 1 Hz and a strain amount of 1 rad measured by a rheometer is 2 to 10 Pa · s.
The present invention is described in detail below.
バンプを有する半導体素子と、電極部を有する基板又は他の半導体素子とを、接着剤を介して接合する半導体素子の接合方法においては、接着剤と、接合される基板又は半導体素子とが面−面接触により接触することから、空気の存在下で接合を行う以上、接着剤と、基板又は半導体素子とを接触させる際の空気のかみ込み自体を完全に防止することは困難である。
これに対し、本発明者は、バンプを有する半導体素子と、電極部を有する基板又は他の半導体素子とを、接着剤を介して前記バンプと前記電極部とが対応するように位置合わせする位置合わせ工程（１）の後、加熱により前記接着剤を濡れ広がらせ、前記バンプと前記電極部とを接触させる予備加熱工程（２）を行うことにより、接着剤と、基板又は半導体素子とを接触させる際に空気がかみ込まれた場合であっても、かみ込まれた空気がボイドとして接着剤中に残ることを低減できることを見出した。
In a semiconductor element bonding method in which a semiconductor element having a bump and a substrate having another electrode part or another semiconductor element are bonded via an adhesive, the adhesive and the substrate or the semiconductor element to be bonded are surface- Since contact is made by surface contact, it is difficult to completely prevent air entrapment itself when the adhesive is brought into contact with the substrate or the semiconductor element as long as bonding is performed in the presence of air.
In contrast, the inventor positions a semiconductor element having a bump and a substrate or another semiconductor element having an electrode part so that the bump and the electrode part correspond to each other via an adhesive. After the bonding step (1), the adhesive is brought into contact with the substrate or the semiconductor element by performing a preheating step (2) in which the adhesive is wetted and spread by heating and the bumps and the electrode portions are brought into contact with each other. It has been found that even when air is trapped during the process, the trapped air can be reduced from remaining in the adhesive as a void.
更に、空気のかみ込みによるボイドの発生を充分に低減するためには、接合時の接着剤の粘度を上げることが有効であると考えられる。一方で、接合時の接着剤の粘度が高すぎる場合には、バンプが接着剤を充分に排除して電極部に接触することができないことから、信頼性の高いバンプ接続を行うためには、接合時の接着剤の粘度を調整することが重要となる。本発明者は、前記予備加熱工程（２）において、前記接着剤の粘度が所定範囲となるように前記接着剤を加熱することにより、空気のかみ込みによるボイドの発生を充分に低減しながら信頼性の高いバンプ接続を行うことができることを見出し、本発明を完成させるに至った。 Furthermore, in order to sufficiently reduce the generation of voids due to air entrapment, it is considered effective to increase the viscosity of the adhesive during bonding. On the other hand, if the viscosity of the adhesive at the time of bonding is too high, since the bump cannot sufficiently remove the adhesive and contact the electrode part, in order to make a reliable bump connection, It is important to adjust the viscosity of the adhesive at the time of joining. In the preheating step (2), the present inventor relied on heating the adhesive so that the viscosity of the adhesive is within a predetermined range, while sufficiently reducing generation of voids due to air entrapment. The inventors have found that a highly efficient bump connection can be performed, and have completed the present invention.
本発明の半導体素子の接合方法は、バンプを有する半導体素子と、電極部を有する基板又は他の半導体素子とを、接着剤を介して接合する半導体素子の接合方法である。
本明細書中、半導体素子は、半導体ウエハであってもよく、半導体ウエハをダイシングすることにより得られる半導体チップであってもよい。また、本発明の半導体素子の接合方法においては、基板と半導体素子とを接合してもよく、また、例えば、基板に接合された半導体素子等の他の半導体素子と、半導体素子とを接合してもよい。
The semiconductor element bonding method of the present invention is a semiconductor element bonding method in which a semiconductor element having a bump and a substrate having an electrode portion or another semiconductor element are bonded via an adhesive.
In the present specification, the semiconductor element may be a semiconductor wafer or a semiconductor chip obtained by dicing the semiconductor wafer. In the semiconductor element bonding method of the present invention, the substrate and the semiconductor element may be bonded. For example, another semiconductor element such as a semiconductor element bonded to the substrate is bonded to the semiconductor element. May be.
本発明の半導体素子の接合方法では、まず、バンプを有する半導体素子と、電極部を有する基板又は他の半導体素子とを、接着剤を介して前記バンプと前記電極部とが対応するように位置合わせする位置合わせ工程（１）を行う。 In the semiconductor element bonding method of the present invention, first, a semiconductor element having a bump and a substrate or another semiconductor element having an electrode part are positioned so that the bump and the electrode part correspond to each other via an adhesive. An alignment step (1) for alignment is performed.
上記位置合わせ工程（１）は、バンプを有する半導体素子と、電極部を有する基板又は他の半導体素子とを、接着剤を介して上記バンプと上記電極部とが対応するように位置合わせすることができれば特に限定されないが、上記バンプを有する半導体素子上のバンプが形成された面に上記接着剤を塗布する工程を有することが好ましい。
また、上記位置合わせ工程（１）が上記バンプを有する半導体素子上のバンプが形成された面に上記接着剤を塗布する工程を有する場合、上記半導体素子は、半導体ウエハであることが好ましい。
The alignment step (1) aligns a semiconductor element having a bump and a substrate or another semiconductor element having an electrode part so that the bump and the electrode part correspond to each other via an adhesive. Although it will not be specifically limited if it can be, It is preferable to have the process of apply | coating the said adhesive agent to the surface in which the bump on the semiconductor element which has the said bump was formed.
Moreover, when the said alignment process (1) has the process of apply | coating the said adhesive agent to the surface in which the bump on the semiconductor element which has the said bump was formed, it is preferable that the said semiconductor element is a semiconductor wafer.
上記バンプを有する半導体素子上のバンプが形成された面に上記接着剤を塗布する方法として、例えば、溶剤としてプロピレングリコールメチルエーテルアセテート等の１２０〜２５０℃程度の沸点を有する中沸点溶剤又は高沸点溶剤を用いて、上記接着剤を溶解して接着剤溶液を調製した後、得られた接着剤溶液を、スピンコーター、スクリーン印刷等を使用して上記バンプを有する半導体素子上のバンプが形成された面に直接印刷し、溶剤を乾燥する方法等が挙げられる。 As a method of applying the adhesive to the bump-formed surface on the semiconductor element having the bump, for example, a medium-boiling solvent having a boiling point of about 120 to 250 ° C. or a high boiling point such as propylene glycol methyl ether acetate as a solvent After preparing the adhesive solution by dissolving the adhesive using a solvent, the resulting adhesive solution is used to form bumps on the semiconductor element having the bumps using a spin coater, screen printing, etc. For example, a method of directly printing on the surface and drying the solvent may be used.
また、上記バンプを有する半導体素子上のバンプが形成された面に上記接着剤を塗布する方法としては、例えば、上記接着剤として溶剤を含有しない接着剤を用いて、この接着剤を上記バンプを有する半導体素子上のバンプが形成された面に塗布した後、Ｂステージ化剤又は露光によってフィルム化する方法等も挙げられる。 In addition, as a method of applying the adhesive to the bump-formed surface on the semiconductor element having the bump, for example, using an adhesive that does not contain a solvent as the adhesive, the adhesive is applied to the bump. A method of forming a film by B-staging agent or exposure after coating on the surface of the semiconductor element having bumps formed thereon may also be mentioned.
上記接着剤は、後述する予備加熱工程（２）において加熱されたとき、後述する粘度特性を示すことができ、上記半導体素子のバンプが、上記接着剤を排除しながら上記基板又は他の半導体素子の電極部に接触できるように設計される。
このような接着剤は特に限定されないが、エポキシ化合物、該エポキシ化合物と反応可能な官能基を有する高分子化合物（以下、単に、反応可能な官能基を有する高分子化合物ともいう）、及び、必要に応じて他の添加成分を適宜配合した接着剤が好ましい。
When the adhesive is heated in the preheating step (2), which will be described later, it can exhibit viscosity characteristics, which will be described later, and the bump of the semiconductor element eliminates the adhesive and the substrate or other semiconductor elements. It is designed so as to be able to contact the electrode part.
Such an adhesive is not particularly limited, but an epoxy compound, a polymer compound having a functional group capable of reacting with the epoxy compound (hereinafter, also simply referred to as a polymer compound having a functional group capable of reacting), and necessary Depending on the case, an adhesive in which other additive components are appropriately blended is preferable.
上記エポキシ化合物は特に限定されず、例えば、軟化点が１５０℃以下のエポキシ樹脂、常温で液体又は結晶性固体のエポキシ樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ化合物は、単独で用いられてもよく、二種以上が併用されてもよい。
上記軟化点が１５０℃以下のエポキシ樹脂として、例えば、フェノールノボラックエポキシ樹脂、ビスフェノールＡノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニルフェノールノボラックエポキシ樹脂等が挙げられる。なかでも、ジシクロペンタジエンフェノールノボラック型エポキシ樹脂が好ましい。
The epoxy compound is not particularly limited, and examples thereof include an epoxy resin having a softening point of 150 ° C. or lower, an epoxy resin that is liquid or crystalline solid at room temperature, and the like. These epoxy compounds may be used independently and 2 or more types may be used together.
Examples of the epoxy resin having a softening point of 150 ° C. or lower include phenol novolac epoxy resin, bisphenol A novolac epoxy resin, cresol novolac epoxy resin, dicyclopentadienephenol novolac epoxy resin, biphenylphenol novolac epoxy resin, and the like. Of these, dicyclopentadienephenol novolac type epoxy resin is preferable.
上記常温で液体又は結晶性固体のエポキシ樹脂として、例えば、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ビスフェノールＡＤ型、ビスフェノールＳ型等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂等が挙げられる。なかでも、アントラセン型エポキシ樹脂が好ましい。 Examples of epoxy resins that are liquid or crystalline solids at room temperature include bisphenol A type, bisphenol F type, bisphenol AD type, bisphenol S type and other bisphenol type epoxy resins, dicyclopentadiene type epoxy resins, resorcinol type epoxy resins, and biphenyl. Type epoxy resin, anthracene type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, fluorene type epoxy resin and the like. Of these, anthracene type epoxy resins are preferable.
上記反応可能な官能基を有する高分子化合物を含有することで、上記接着剤の硬化物は靭性をもち、優れた耐衝撃性を発現することができる。
上記反応可能な官能基を有する高分子化合物は特に限定されず、例えば、アミノ基、ウレタン基、イミド基、水酸基、カルボキシル基、エポキシ基等を有する高分子化合物等が挙げられる。なかでも、エポキシ基を有する高分子化合物が好ましい。
上記エポキシ基を有する高分子化合物を含有することで、得られる接着剤の硬化物は優れた靭性を発現する。即ち、得られる接着剤の硬化物は、上記エポキシ化合物に由来する優れた機械的強度、耐熱性及び耐湿性と、上記エポキシ基を有する高分子化合物に由来する優れた靭性とを兼備することにより、高い接合信頼性及び接続信頼性を発現することができる。
By containing the polymer compound having a functional group capable of reacting, the cured product of the adhesive has toughness and can exhibit excellent impact resistance.
The polymer compound having a reactive functional group is not particularly limited, and examples thereof include a polymer compound having an amino group, a urethane group, an imide group, a hydroxyl group, a carboxyl group, an epoxy group, and the like. Among these, a polymer compound having an epoxy group is preferable.
By containing the polymer compound having the epoxy group, the cured product of the obtained adhesive exhibits excellent toughness. That is, the cured product of the obtained adhesive combines excellent mechanical strength, heat resistance and moisture resistance derived from the epoxy compound, and excellent toughness derived from the polymer compound having the epoxy group. High junction reliability and connection reliability can be expressed.
上記エポキシ基を有する高分子化合物は、末端及び／又は側鎖（ペンダント位）にエポキシ基を有する高分子化合物であれば特に限定されず、例えば、エポキシ基含有アクリルゴム、エポキシ基含有ブタジエンゴム、ビスフェノール型高分子量エポキシ樹脂、エポキシ基含有フェノキシ樹脂、エポキシ基含有アクリル樹脂、エポキシ基含有ウレタン樹脂、エポキシ基含有ポリエステル樹脂等が挙げられる。なかでも、エポキシ基を多く含み、得られる接着剤の硬化物が優れた機械的強度、耐熱性、靭性等を発現できることから、エポキシ基含有アクリル樹脂が好ましい。これらのエポキシ基を有する高分子化合物は、単独で用いられてもよく、二種以上が併用されてもよい。 The polymer compound having an epoxy group is not particularly limited as long as it is a polymer compound having an epoxy group at the terminal and / or side chain (pendant position). For example, an epoxy group-containing acrylic rubber, an epoxy group-containing butadiene rubber, Examples thereof include bisphenol type high molecular weight epoxy resin, epoxy group-containing phenoxy resin, epoxy group-containing acrylic resin, epoxy group-containing urethane resin, and epoxy group-containing polyester resin. Among these, an epoxy group-containing acrylic resin is preferable because it contains a large amount of epoxy groups and the cured product of the resulting adhesive can exhibit excellent mechanical strength, heat resistance, toughness, and the like. These polymer compounds having an epoxy group may be used alone or in combination of two or more.
上記反応可能な官能基を有する高分子化合物として、上記エポキシ基を有する高分子化合物、特にエポキシ基含有アクリル樹脂を用いる場合、該エポキシ基を有する高分子化合物の重量平均分子量の好ましい下限は１万、好ましい上限は２０万である。上記重量平均分子量が１万未満であると、得られる接着剤を用いてフィルムを製造する際の造膜性が不充分となり、フィルムとして形状を保持することができないことがある。上記重量平均分子量が２０万を超えると、得られる接着剤が後述する粘度特性を達成することができないことがある。
また、上記重量平均分子量が１万未満であると、得られる接着剤には低分子量化合物が多く存在するため、ボイドが発生しやすくなることがある。
When the polymer compound having an epoxy group, particularly an epoxy group-containing acrylic resin, is used as the polymer compound having a reactive functional group, the preferred lower limit of the weight average molecular weight of the polymer compound having an epoxy group is 10,000. The preferred upper limit is 200,000. When the weight average molecular weight is less than 10,000, the film-forming property at the time of producing a film using the obtained adhesive becomes insufficient, and the shape may not be maintained as a film. If the weight average molecular weight exceeds 200,000, the resulting adhesive may not be able to achieve the viscosity characteristics described below.
In addition, when the weight average molecular weight is less than 10,000, voids are likely to be generated because many low molecular weight compounds exist in the obtained adhesive.
上記反応可能な官能基を有する高分子化合物として、上記エポキシ基を有する高分子化合物、特にエポキシ基含有アクリル樹脂を用いる場合、該エポキシ基を有する高分子化合物のエポキシ当量の好ましい下限は２００、好ましい上限は１０００である。上記エポキシ当量が２００未満であると、得られる接着剤の硬化物が堅く、脆くなることがある。上記エポキシ当量が１０００を超えると、得られる接着剤の硬化物の機械的強度、耐熱性等が不充分となることがある。 When the polymer compound having an epoxy group, particularly an epoxy group-containing acrylic resin, is used as the polymer compound having a functional group capable of reacting, the preferred lower limit of the epoxy equivalent of the polymer compound having an epoxy group is 200, preferably The upper limit is 1000. If the epoxy equivalent is less than 200, the cured product of the resulting adhesive may be hard and brittle. When the epoxy equivalent exceeds 1000, the mechanical strength, heat resistance, and the like of the resulting cured adhesive product may be insufficient.
上記反応可能な官能基を有する高分子化合物の含有量は特に限定されないが、上記エポキシ化合物１００重量部に対する好ましい下限が１重量部、好ましい上限が５００重量部である。上記反応可能な官能基を有する高分子化合物の含有量が１重量部未満であると、得られる接着剤の硬化物は、熱によるひずみが発生する際、靭性が不充分となり、接合信頼性が劣ることがある。上記反応可能な官能基を有する高分子化合物の含有量が５００重量部を超えると、得られる接着剤の硬化物の耐熱性が低下することがある。上記反応可能な官能基を有する高分子化合物の含有量は、上記エポキシ化合物１００重量部に対するより好ましい下限が１０重量部、より好ましい上限が４００重量部である。 The content of the polymer compound having a functional group capable of reacting is not particularly limited, but a preferable lower limit with respect to 100 parts by weight of the epoxy compound is 1 part by weight, and a preferable upper limit is 500 parts by weight. When the content of the polymer compound having a functional group capable of reacting is less than 1 part by weight, the cured product of the obtained adhesive has insufficient toughness when strain due to heat occurs, and the bonding reliability is low. May be inferior. When content of the high molecular compound which has the said functional group which can react is over 500 weight part, the heat resistance of the hardened | cured material of the adhesive agent obtained may fall. The content of the polymer compound having a functional group capable of reacting is more preferably 10 parts by weight and more preferably 400 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the epoxy compound.
上記接着剤は、硬化剤を含有することが好ましい。
上記硬化剤は特に限定されず、例えば、アミン系硬化剤、酸無水物硬化剤、フェノール系硬化剤等が挙げられる。なかでも、酸無水物硬化剤が好ましい。
上記酸無水物硬化剤は特に限定されないが、２官能の酸無水物硬化剤が好ましい。上記２官能の酸無水物硬化剤は特に限定されず、例えば、フタル酸誘導体の無水物、無水マレイン酸等が挙げられる。
The adhesive preferably contains a curing agent.
The said hardening | curing agent is not specifically limited, For example, an amine type hardening | curing agent, an acid anhydride hardening | curing agent, a phenol type hardening | curing agent etc. are mentioned. Of these, acid anhydride curing agents are preferred.
The acid anhydride curing agent is not particularly limited, but a bifunctional acid anhydride curing agent is preferable. The bifunctional acid anhydride curing agent is not particularly limited, and examples thereof include phthalic acid derivative anhydrides and maleic anhydride.
また、上記硬化剤として、３官能以上の酸無水物硬化剤粒子を用いてもよい。上記３官能以上の酸無水物硬化剤粒子は特に限定されず、例えば、無水トリメリット酸等の３官能の酸無水物からなる粒子、無水ピロメリット酸、無水ベンゾフェノンテトラカルボン酸、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物等の４官能以上の酸無水物からなる粒子等が挙げられる。 In addition, trifunctional or higher functional acid anhydride curing agent particles may be used as the curing agent. The trifunctional or higher functional acid anhydride curing agent particles are not particularly limited. For example, particles composed of trifunctional acid anhydrides such as trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenone tetracarboxylic acid anhydride, methylcyclohexene tetracarboxylic acid. Examples thereof include particles composed of tetrafunctional or higher functional acid anhydrides such as acid anhydrides and polyazeline acid anhydrides.
上記３官能以上の酸無水物硬化剤粒子の平均粒子径は特に限定されないが、好ましい下限が０．１μｍ、好ましい上限が２０μｍである。上記３官能以上の酸無水物硬化剤粒子の平均粒子径が０．１μｍ未満であると、硬化剤粒子の凝集が生じ、得られる接着剤が後述する粘度特性を達成することができないことがある。上記３官能以上の酸無水物硬化剤粒子の平均粒子径が２０μｍを超えると、得られる接着剤において、硬化時に硬化剤粒子が充分に拡散することができず、硬化不良となることがある。 The average particle diameter of the trifunctional or higher functional acid anhydride curing agent particles is not particularly limited, but a preferable lower limit is 0.1 μm and a preferable upper limit is 20 μm. When the average particle diameter of the trifunctional or higher acid anhydride curing agent particles is less than 0.1 μm, aggregation of the curing agent particles occurs, and the resulting adhesive may not be able to achieve the viscosity characteristics described below. . When the average particle diameter of the trifunctional or higher functional acid anhydride curing agent particles exceeds 20 μm, the curing agent particles cannot be sufficiently diffused during curing in the resulting adhesive, resulting in poor curing.
上記接着剤が上記硬化剤を含有する場合、上記硬化剤の含有量は特に限定されないが、上記エポキシ化合物と、上記反応可能な官能基を有する高分子化合物との合計１００重量部に対する好ましい下限が１０重量部、好ましい上限が８０重量部である。上記硬化剤の含有量が１０重量部未満であると、得られる接着剤が充分に硬化しないことがある。上記硬化剤の含有量が８０重量部を超えると、得られる接着剤の接続信頼性が低下することがある。上記硬化剤の含有量は、上記エポキシ化合物と、上記反応可能な官能基を有する高分子化合物との合計１００重量部に対するより好ましい下限が２０重量部、より好ましい上限が７０重量部である。 When the adhesive contains the curing agent, the content of the curing agent is not particularly limited, but the preferred lower limit for the total of 100 parts by weight of the epoxy compound and the polymer compound having a reactive functional group is 10 parts by weight, and a preferred upper limit is 80 parts by weight. If the content of the curing agent is less than 10 parts by weight, the resulting adhesive may not be sufficiently cured. When content of the said hardening | curing agent exceeds 80 weight part, the connection reliability of the adhesive agent obtained may fall. The content of the curing agent is such that a more preferable lower limit is 20 parts by weight and a more preferable upper limit is 70 parts by weight with respect to a total of 100 parts by weight of the epoxy compound and the polymer compound having a reactive functional group.
また、上記硬化剤が、上記２官能の酸無水物硬化剤と上記３官能以上の酸無水物硬化剤粒子とを含有する場合、これらの配合比は特に限定されないが、上記３官能以上の酸無水物硬化剤粒子の含有量（重量）を上記２官能の酸無水物硬化剤の含有量（重量）で除した値［＝（３官能以上の酸無水物硬化剤粒子の含有量）／（２官能の酸無水物硬化剤の含有量）］の好ましい下限が０．１、好ましい上限が１０である。上記値が０．１未満であると、上記３官能以上の酸無水物硬化剤粒子を添加する効果が充分に得られないことがある。上記値が１０を超えると、得られる接着剤の硬化物が脆くなり、充分な接着信頼性が得られないことがある。上記値のより好ましい下限は０．２、より好ましい上限は８である。 Moreover, when the said hardening | curing agent contains the said bifunctional acid anhydride hardening | curing agent and the said trifunctional or more acid anhydride hardening | curing agent particle | grains, these compounding ratios are not specifically limited, The said trifunctional or more acid Value obtained by dividing the content (weight) of anhydride curing agent particles by the content (weight) of the above bifunctional acid anhydride curing agent [= (content of trifunctional or higher functional acid anhydride curing agent particles) / ( The preferable lower limit of the content of the bifunctional acid anhydride curing agent]] is 0.1, and the preferable upper limit is 10. When the value is less than 0.1, the effect of adding the trifunctional or higher functional acid anhydride curing agent particles may not be sufficiently obtained. When the above value exceeds 10, the cured product of the resulting adhesive becomes brittle, and sufficient adhesion reliability may not be obtained. A more preferred lower limit of the above value is 0.2, and a more preferred upper limit is 8.
上記接着剤は、硬化促進剤を含有してもよい。
上記硬化促進剤は特に限定されないが、イミダゾール化合物が好ましい。上記イミダゾール化合物は上記エポキシ化合物との反応性が高いことから、上記イミダゾール化合物を含有することで、得られる接着剤は速硬化性が向上する。
The adhesive may contain a curing accelerator.
Although the said hardening accelerator is not specifically limited, An imidazole compound is preferable. Since the said imidazole compound has high reactivity with the said epoxy compound, quick curing property improves the adhesive agent obtained by containing the said imidazole compound.
上記イミダゾール化合物は特に限定されず、例えば、イミダゾールの１位をシアノエチル基で保護した１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、イソシアヌル酸で塩基性を保護したイミダゾール化合物（商品名「２ＭＡ−ＯＫ」、四国化成工業社製）、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン（商品名「２ＭＺ−Ａ」、四国化成工業社製）、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール（商品名「２Ｐ４ＭＨＺ」、四国化成工業社製）等が挙げられる。これらのイミダゾール化合物は、単独で用いられてもよく、二種以上が併用されてもよい。 The imidazole compound is not particularly limited. For example, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazole in which the 1-position of imidazole is protected with a cyanoethyl group, an imidazole compound in which basicity is protected with isocyanuric acid (trade name “2MA-OK”, Shikoku, Japan) Kasei Kogyo Co., Ltd.), 2,4-diamino-6- [2′-methylimidazolyl- (1 ′)]-ethyl-s-triazine (trade name “2MZ-A”, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.), 2- Phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole (trade name “2P4MHZ”, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.). These imidazole compounds may be used independently and 2 or more types may be used together.
上記接着剤が上記硬化促進剤を含有する場合、上記硬化促進剤の含有量は特に限定されないが、上記エポキシ化合物と、上記反応可能な官能基を有する高分子化合物との合計１００重量部に対する好ましい下限が０．１重量部、好ましい上限が１０重量部である。上記硬化促進剤の含有量が０．１重量部未満であると、得られる接着剤が充分に硬化しないことがある。上記硬化促進剤の含有量が１０重量部を超えると、得られる接着剤において、未反応の硬化促進剤が接着界面に染み出すことにより、接合信頼性が低下することがある。上記硬化促進剤の含有量は、上記エポキシ化合物と、上記反応可能な官能基を有する高分子化合物との合計１００重量部に対するより好ましい下限が０．２重量部、より好ましい上限が８重量部である。 When the adhesive contains the curing accelerator, the content of the curing accelerator is not particularly limited, but is preferably based on 100 parts by weight of the total of the epoxy compound and the polymer compound having a reactive functional group. The lower limit is 0.1 parts by weight, and the preferred upper limit is 10 parts by weight. When the content of the curing accelerator is less than 0.1 parts by weight, the resulting adhesive may not be sufficiently cured. When content of the said hardening accelerator exceeds 10 weight part, in the adhesive agent obtained, unreacted hardening accelerator oozes out to an adhesion interface, and joining reliability may fall. The content of the curing accelerator is more preferably a lower limit of 0.2 parts by weight and a more preferable upper limit of 8 parts by weight with respect to a total of 100 parts by weight of the epoxy compound and the polymer compound having a reactive functional group. is there.
上記接着剤は、無機充填材を含有してもよい。
上記無機充填材を含有することで、得られる接着剤の硬化物の線膨張率を低下させることができ、接合された半導体素子等への応力の発生及びハンダ等の導通部分のクラックの発生を良好に防止することができる。
上記無機充填材は特に限定されず、例えば、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ等のシリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、ガラスパウダー、ガラスフリット等が挙げられる。
The adhesive may contain an inorganic filler.
By containing the inorganic filler, it is possible to reduce the linear expansion coefficient of the cured product of the obtained adhesive, and to generate stress on the bonded semiconductor elements and the like, and to generate cracks in the conductive parts such as solder. It can prevent well.
The inorganic filler is not particularly limited, and examples thereof include silica such as fumed silica and colloidal silica, alumina, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, glass powder, and glass frit.
上記無機充填材として粒子状の無機充填材を用いる場合、平均粒子径の好ましい下限は１ｎｍ、好ましい上限は３０μｍである。上記粒子状の無機充填材の平均粒子径が１ｎｍ未満であると、得られる接着剤が後述する粘度特性を達成することができないことがある。上記粒子状の無機充填材の平均粒子径が３０μｍを超えると、上記バンプと上記電極との間に上記無機充填材をかみこむことがある。 When a particulate inorganic filler is used as the inorganic filler, the preferred lower limit of the average particle diameter is 1 nm, and the preferred upper limit is 30 μm. When the average particle size of the particulate inorganic filler is less than 1 nm, the resulting adhesive may not be able to achieve the viscosity characteristics described below. When the average particle diameter of the particulate inorganic filler exceeds 30 μm, the inorganic filler may be sandwiched between the bump and the electrode.
上記接着剤が上記無機充填材を含有する場合、上記無機充填材の含有量は特に限定されないが、上記エポキシ化合物と、上記反応可能な官能基を有する高分子化合物との合計１００重量部に対する好ましい下限は５重量部、好ましい上限は５００重量部である。上記無機充填材の含有量が５重量部未満であると、上記無機充填材を添加する効果をほとんど得ることができないことがある。上記無機充填材の含有量が５００重量部を超えると、得られる接着剤の硬化物の線膨張率は低下するものの、同時に引っ張り弾性率が上昇して、接合された半導体素子等への応力及びハンダ等の導通部分のクラックが発生しやすくなることがある。上記無機充填材の含有量は、上記エポキシ化合物と、上記反応可能な官能基を有する高分子化合物との合計１００重量部に対するより好ましい下限は１０重量部、より好ましい上限は４００重量部、更に好ましい下限は１５重量部、更に好ましい上限は３００重量部である。 When the adhesive contains the inorganic filler, the content of the inorganic filler is not particularly limited, but is preferable for a total of 100 parts by weight of the epoxy compound and the polymer compound having a reactive functional group. The lower limit is 5 parts by weight, and the preferred upper limit is 500 parts by weight. If the content of the inorganic filler is less than 5 parts by weight, the effect of adding the inorganic filler may be hardly obtained. When the content of the inorganic filler exceeds 500 parts by weight, the linear expansion coefficient of the obtained cured adhesive is lowered, but at the same time, the tensile elastic modulus is increased, the stress on the bonded semiconductor elements and the like Cracks in conductive parts such as solder may easily occur. The content of the inorganic filler is more preferably 10 parts by weight, more preferably 400 parts by weight, and still more preferably 100 parts by weight with respect to a total of 100 parts by weight of the epoxy compound and the polymer compound having a reactive functional group. The lower limit is 15 parts by weight, and the more preferable upper limit is 300 parts by weight.
上記接着剤は、本発明の効果を阻害しない範囲内で希釈剤を含有してもよい。
上記希釈剤は特に限定されないが、接着剤の加熱硬化時に硬化物に取り込まれる反応性希釈剤が好ましい。なかでも、得られる接着剤の接着信頼性を悪化させないために、１分子中に２以上の官能基を有する反応性希釈剤がより好ましい。
上記１分子中に２以上の官能基を有する反応性希釈剤として、例えば、脂肪族型エポキシ、エチレンオキサイド変性エポキシ、プロピレンオキサイド変性エポキシ、シクロヘキサン型エポキシ、ジシクロペンタジエン型エポキシ、フェノール型エポキシ等が挙げられる。
The said adhesive agent may contain a diluent within the range which does not inhibit the effect of this invention.
Although the said diluent is not specifically limited, The reactive diluent taken in into hardened | cured material at the time of heat-hardening of an adhesive agent is preferable. Among these, a reactive diluent having two or more functional groups in one molecule is more preferable in order not to deteriorate the adhesion reliability of the obtained adhesive.
Examples of the reactive diluent having two or more functional groups in one molecule include aliphatic epoxy, ethylene oxide modified epoxy, propylene oxide modified epoxy, cyclohexane epoxy, dicyclopentadiene epoxy, phenol epoxy and the like. Can be mentioned.
上記接着剤が上記希釈剤を含有する場合、上記希釈剤の含有量は特に限定されないが、上記エポキシ化合物と、上記反応可能な官能基を有する高分子化合物との合計１００重量部に対する好ましい下限は１重量部、好ましい上限は３００重量部である。上記希釈剤の含有量が１重量部未満であると、上記希釈剤を添加する効果をほとんど得ることができないことがある。上記希釈剤の含有量が３００重量部を超えると、得られる接着剤の硬化物が硬く脆くなるため、接着信頼性が劣ることがある。上記希釈剤の含有量は、上記エポキシ化合物と、上記反応可能な官能基を有する高分子化合物との合計１００重量部に対するより好ましい下限が５重量部、より好ましい上限が２００重量部である。 When the adhesive contains the diluent, the content of the diluent is not particularly limited, but the preferred lower limit for the total of 100 parts by weight of the epoxy compound and the polymer compound having a reactive functional group is 1 part by weight, the preferred upper limit is 300 parts by weight. If the content of the diluent is less than 1 part by weight, the effect of adding the diluent may be hardly obtained. When the content of the diluent exceeds 300 parts by weight, the cured product of the obtained adhesive becomes hard and brittle, so that the adhesion reliability may be inferior. The content of the diluent is more preferably a lower limit of 5 parts by weight and a more preferable upper limit of 200 parts by weight with respect to a total of 100 parts by weight of the epoxy compound and the polymer compound having a reactive functional group.
上記接着剤は、必要に応じて、無機イオン交換体を含有してもよい。上記無機イオン交換体のうち、市販品として、例えば、ＩＸＥシリーズ（東亞合成社製）等が挙げられる。上記接着剤が上記無機イオン交換体を含有する場合、上記無機イオン交換体の含有量は特に限定されないが、上記接着剤中の好ましい下限が１重量％、好ましい上限が１０重量％である。 The said adhesive agent may contain an inorganic ion exchanger as needed. Among the inorganic ion exchangers, examples of commercially available products include IXE series (manufactured by Toagosei Co., Ltd.). When the adhesive contains the inorganic ion exchanger, the content of the inorganic ion exchanger is not particularly limited, but the preferred lower limit in the adhesive is 1% by weight and the preferred upper limit is 10% by weight.
上記接着剤は、その他必要に応じて、ブリード防止剤、シランカップリング剤、イミダゾールシランカップリング剤等の接着性付与剤、増粘剤等の添加剤を含有してもよい。 The adhesive may contain additives such as an anti-bleeding agent, a silane coupling agent, an adhesiveness imparting agent such as an imidazole silane coupling agent, and a thickener, as necessary.
上記接着剤を製造する方法は特に限定されず、例えば、上記エポキシ化合物、上記反応可能な官能基を有する高分子化合物、及び、必要に応じて他の添加成分を所定量配合して混合する方法等が挙げられる。上記混合する方法は特に限定されず、例えば、ホモディスパー、万能ミキサー、バンバリーミキサー、ニーダー等を用いて混合する方法等が挙げられる。 The method for producing the adhesive is not particularly limited. For example, the epoxy compound, the polymer compound having a reactive functional group, and, if necessary, other additive components are mixed in a predetermined amount and mixed. Etc. The method of mixing is not particularly limited, and examples thereof include a method of mixing using a homodisper, a universal mixer, a Banbury mixer, a kneader, and the like.
なお、上記位置合わせ工程（１）においては、上記接着剤をフィルム化することにより得られるフィルム状接着剤を用いてもよい。このようなフィルム状接着剤は、例えば、ラミネート等によって上記バンプを有する半導体素子に供給される。
上記フィルム化する方法は特に限定されず、例えば、溶剤としてメチルエチルケトン等の低沸点溶剤を用いて、上記接着剤を溶解して接着剤溶液を調製した後、得られた接着剤溶液を、ダイコーター、バーコーター、グラビアコーター、スリットコーター等を使用してセパレーター上に塗工し、加熱等により溶剤を乾燥する方法等が挙げられる。
In the positioning step (1), a film adhesive obtained by forming the adhesive into a film may be used. Such a film adhesive is supplied to the semiconductor element having the bumps by, for example, laminating.
The method for forming the film is not particularly limited. For example, using a low-boiling solvent such as methyl ethyl ketone as a solvent, the adhesive is dissolved to prepare an adhesive solution. Examples of the method include coating on a separator using a bar coater, a gravure coater, a slit coater, and the like, and drying the solvent by heating or the like.
本発明の半導体素子の接合方法においては、次いで、加熱により前記接着剤を濡れ広がらせ、前記バンプと前記電極部とを接触させる予備加熱工程（２）を行う。上記予備加熱工程（２）においては、上記接着剤のレオメーターにより測定した周波数１Ｈｚ、歪量１ｒａｄにおける複素粘度η＊が２〜１０Ｐａ・ｓとなるように上記接着剤を加熱する。
本発明の半導体素子の接合方法においては、このような予備加熱工程（２）を行うことにより、空気のかみ込みによるボイドの発生を充分に低減しながら信頼性の高いバンプ接続を行うことができる。
In the semiconductor element bonding method of the present invention, a preheating step (2) is then performed in which the adhesive is wetted and spread by heating to bring the bumps into contact with the electrode portions. In the preheating step (2), the adhesive is heated so that the complex viscosity η * at a frequency of 1 Hz and a strain amount of 1 rad measured with a rheometer of the adhesive is 2 to 10 Pa · s.
In the semiconductor element bonding method of the present invention, by performing such a preheating step (2), it is possible to perform highly reliable bump connection while sufficiently reducing generation of voids due to air entrapment. .
上記接着剤のレオメーターにより測定した周波数１Ｈｚ、歪量１ｒａｄにおける複素粘度η＊が２Ｐａ・ｓ未満であると、空気のかみ込みによるボイドの発生を充分に低減することができず、信頼性の高いバンプ接続を行うことができない。上記接着剤のレオメーターにより測定した周波数１Ｈｚ、歪量１ｒａｄにおける複素粘度η＊が１０Ｐａ・ｓを超えると、上記接着剤は、上記基板等の表面の凹凸に対して短時間で充分に濡れ広がらないため、上記予備加熱工程（２）に時間がかかりすぎてしまい、また、上記半導体素子のバンプが、上記接着剤を排除しながら上記基板又は他の半導体素子の電極部に充分に接触しにくくなることもある。上記予備加熱工程（２）においては、上記接着剤のレオメーターにより測定した周波数１Ｈｚ、歪量１ｒａｄにおける複素粘度η＊が、２．５〜９Ｐａ・ｓとなるように上記接着剤を加熱することが好ましく、３〜８Ｐａ・ｓとなるように上記接着剤を加熱することがより好ましい。 If the complex viscosity η * at a frequency of 1 Hz and a strain amount of 1 rad measured with the rheometer of the above adhesive is less than 2 Pa · s, the generation of voids due to air entrapment cannot be sufficiently reduced, and the reliability High bump connection cannot be made. When the complex viscosity η * at a frequency of 1 Hz and a strain amount of 1 rad measured by the rheometer of the adhesive exceeds 10 Pa · s, the adhesive is sufficiently wet and spreads in a short time against the irregularities on the surface of the substrate or the like. Therefore, the preliminary heating step (2) takes too much time, and the bumps of the semiconductor element do not sufficiently come into contact with the substrate or the electrode part of another semiconductor element while removing the adhesive. Sometimes. In the preliminary heating step (2), the adhesive is heated so that the complex viscosity η * at a frequency of 1 Hz and a strain amount of 1 rad measured by a rheometer of the adhesive is 2.5 to 9 Pa · s. It is preferable to heat the adhesive so as to be 3 to 8 Pa · s.
本発明の半導体素子の接合方法においては、上述したような接着剤を用いることにより、上記予備加熱工程（２）を２〜５秒程度という極めて短時間で行うことができ、かつ、空気のかみ込みによるボイドの発生を充分に低減することができる。
なお、上記接着剤のレオメーターにより測定した周波数１Ｈｚ、歪量１ｒａｄにおける複素粘度η＊が１０Ｐａ・ｓを超えると、上記予備加熱工程（２）に時間がかかりすぎてしまうが、１０秒程度の時間をかけることで空気のかみ込みによるボイドの発生を低減できることがあり、一方、短時間で上記予備加熱工程（２）を行おうとすれば、空気のかみ込みによるボイドが接着剤中に残ることがある。
In the semiconductor element bonding method of the present invention, by using the adhesive as described above, the preheating step (2) can be performed in an extremely short time of about 2 to 5 seconds, and the air bite. The generation of voids due to entrainment can be sufficiently reduced.
When the complex viscosity η * at a frequency of 1 Hz and a strain amount of 1 rad measured by the rheometer of the adhesive exceeds 10 Pa · s, the preheating step (2) takes too much time, but it takes about 10 seconds. By taking a long time, generation of voids due to air entrapment may be reduced. On the other hand, if the preheating step (2) is performed in a short time, voids due to entrapment of air may remain in the adhesive. There is.
上記接着剤の粘度が上記範囲となるように上記接着剤を加熱するためには、予め、レオメーターにより上記接着剤の周波数１Ｈｚ、歪量１ｒａｄにおける複素粘度η＊を測定しておき、得られた粘度特性に合わせて上記接着剤を加熱することが好ましい。
なお、上記接着剤のレオメーターにより測定した周波数１Ｈｚ、歪量１ｒａｄにおける複素粘度η＊とは、通常のレオメーター、例えば、ＳＴＲＥＳＳＴＥＣＨ（ＲＥＯＬＯＧＩＣＡ社製）等を用いて、サンプル厚み６００μｍ、周波数１Ｈｚ、歪量１ｒａｄ、昇温速度２０℃／ｍｉｎ、測定温度範囲６０℃から３００℃までの条件で測定を行うことにより得られる複素粘度η＊をいう。
In order to heat the adhesive so that the viscosity of the adhesive is in the above range, a complex viscosity η * at a frequency of 1 Hz and a strain of 1 rad of the adhesive is measured in advance with a rheometer. It is preferable to heat the adhesive according to the viscosity characteristics.
Note that the complex viscosity η * at a frequency of 1 Hz and a strain amount of 1 rad measured by the rheometer of the above adhesive is a sample thickness of 600 μm, a frequency of 1 Hz, using a normal rheometer such as STRESSTECH (manufactured by REOLOGICA). It refers to the complex viscosity η * obtained by performing measurement under the conditions of a strain amount of 1 rad, a temperature increase rate of 20 ° C./min, and a measurement temperature range of 60 ° C. to 300 ° C.
上記予備加熱工程（２）における加熱温度として、例えば、６０〜２４０℃程度の上記半導体素子のバンプの溶融温度以下の温度が挙げられる。
また、上記予備加熱工程（２）において、上記接着剤の温度は、上記接着剤に熱電対を挿入することにより測定することができる。
Examples of the heating temperature in the preliminary heating step (2) include a temperature not higher than the melting temperature of the bumps of the semiconductor element of about 60 to 240 ° C.
In the preheating step (2), the temperature of the adhesive can be measured by inserting a thermocouple into the adhesive.
上記予備加熱工程（２）においては、上記バンプを有する半導体素子を押圧してもよい。上記押圧する際の荷重は特に限定されず、例えば、１０〜２００Ｎ程度の荷重が挙げられる。 In the preheating step (2), the semiconductor element having the bump may be pressed. The load at the time of the said press is not specifically limited, For example, the load of about 10-200N is mentioned.
本発明の半導体素子の接合方法においては、次いで、前記バンプと前記電極部とを溶融接合する電極接続工程（３）を行う。
上記バンプと上記電極部とを溶融接合する温度として、例えば、２４０〜２８０℃程度の温度が挙げられる。
In the semiconductor element bonding method of the present invention, an electrode connecting step (3) is then performed in which the bump and the electrode portion are melt bonded.
Examples of the temperature at which the bump and the electrode portion are melt-bonded include a temperature of about 240 to 280 ° C.
上記電極接続工程（３）を行うことにより、上記半導体素子のバンプと、上記基板又は他の半導体素子の電極部とが溶融接合するとともに、上記接着剤が硬化して、上記バンプを有する半導体素子と、上記電極部を有する基板又は他の半導体素子とを、上記接着剤を介して接合することができる。 By performing the electrode connection step (3), the bump of the semiconductor element and the electrode portion of the substrate or another semiconductor element are melt-bonded, and the adhesive is cured, so that the semiconductor element has the bump. And a substrate having the electrode part or another semiconductor element can be bonded via the adhesive.
本発明によれば、空気のかみ込みによるボイドの発生を低減して、信頼性の高いバンプ接続を行うことのできる半導体素子の接合方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor element bonding method capable of reducing the generation of voids due to air entrapment and performing highly reliable bump connection.
以下に実施例を掲げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されない。 Examples of the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.
（実施例１〜３、比較例１〜４）
（１）接着フィルムの製造
表１の組成に従って、ホモディスパーを用いて下記に示す各材料を攪拌混合し、接着剤溶液を調製した後、アプリケーターによって接着剤溶液を離型処理されたペットフィルム上に塗工し、溶剤を乾燥して１００μｍ厚の接着フィルムを得た。
次いで、得られた接着フィルムについて、レオメーター（ＳＴＲＥＳＳＴＥＣＨ、ＲＥＯＬＯＧＩＣＡ社製）を用いて、サンプル厚み６００μｍ、周波数１Ｈｚ、歪量１ｒａｄ、昇温速度２０℃／ｍｉｎ、測定温度範囲６０℃から３００℃までの条件で複素粘度η＊の測定を行った。
(Examples 1-3, Comparative Examples 1-4)
(1) Production of adhesive film According to the composition of Table 1, the following materials were stirred and mixed using a homodisper to prepare an adhesive solution, and then the adhesive solution was removed from the pet film by an applicator. The solvent was dried to obtain an adhesive film having a thickness of 100 μm.
Next, for the obtained adhesive film, using a rheometer (STRESSTECH, manufactured by REOLOGICA), the sample thickness is 600 μm, the frequency is 1 Hz, the amount of strain is 1 rad, the heating rate is 20 ° C./min, and the measurement temperature range is from 60 ° C. to 300 ° C. The complex viscosity η * was measured under the following conditions.
１．エポキシ化合物
ビフェニル型エポキシ樹脂（商品名「ＹＸ−４０００Ｈ」、ジャパンエポキシレジン社製）
ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂（商品名「ＨＰ−７２００ＨＨ」、ＤＩＣ社製）
1. Epoxy compound biphenyl type epoxy resin (trade name “YX-4000H”, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.)
Dicyclopentadiene type epoxy resin (trade name “HP-7200HH”, manufactured by DIC Corporation)
２．反応可能な官能基を有する高分子化合物
グリシジル基含有アクリル樹脂（重量平均分子量２万、商品名「Ｇ−０２５０ＳＰ」、日油社製）
2. High molecular compound glycidyl group-containing acrylic resin having functional group capable of reacting (weight average molecular weight 20,000, trade name “G-0250SP”, manufactured by NOF Corporation)
３．硬化剤
３，４−ジメチルー６−（２−メチル−１−プロペニル）−４−シクロヘキセンー１，２−ジカルボン酸無水物、他（商品名「ＹＨ−３０７」、ＪＥＲ社製）
3. Curing agent 3,4-dimethyl-6- (2-methyl-1-propenyl) -4-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride, etc. (trade name “YH-307”, manufactured by JER)
４．硬化促進剤
２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン イソシアヌル酸付加塩（商品名「２ＭＡ−ＯＫ」、四国化成工業社製）
4). Curing accelerator 2,4-diamino-6- [2′-methylimidazolyl- (1 ′)]-ethyl-s-triazine isocyanuric acid addition salt (trade name “2MA-OK”, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.)
５．その他
シランカップリング剤（商品名「ＫＢＭ−５７３」、信越化学工業社製）
5. Other silane coupling agents (trade name “KBM-573”, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
（２）接合体の製造
（２−１）冷熱サイクル試験（以下、ＴＣ試験）用接合体の製造
得られた接着フィルムを、ハンダボール（高さ８５μｍ）が１５０μｍ間隔でチップ全面に３１３６個形成されたフルアレイのＴＥＧチップ（１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚み７２５μｍ）にラミネートした後、チップサイズに合わせて接着フィルムを裁断し、接着剤付ＴＥＧチップを得た。
次いで、得られた接着剤付ＴＥＧチップを、この接着剤付ＴＥＧチップのハンダと１本のデイジーチェーンとなるように配線されたハンダプリコート付ガラスエポキシＴＥＧ基板に、接着剤付ＴＥＧチップのハンダと、ガラスエポキシＴＥＧ基板の電極部とが対応するように位置合わせした後、１００〜１８０℃、１０Ｎ、３秒のボンディングによって予備加熱工程を行った。予備加熱工程における、接着剤に熱電対を挿入することにより測定した接着剤の温度、及び、その温度における接着剤の複素粘度η＊を表１に示した。
その後、荷重は１０Ｎのままで、２８０℃まで２秒で昇温し、２８０℃に３秒保持した後、１５０℃まで冷却して、接着剤付ＴＥＧチップのハンダと、ガラスエポキシＴＥＧ基板の電極部とを溶融接することにより、ＴＣ試験用接合体を得た。
(2) Manufacture of bonded body (2-1) Manufacture of bonded body for cooling / heating cycle test (hereinafter referred to as TC test) 3136 pieces of the obtained adhesive film are formed on the entire surface of the chip at intervals of 150 μm of solder balls (height 85 μm). After laminating to the full array TEG chip (10 mm × 10 mm × thickness 725 μm), the adhesive film was cut according to the chip size to obtain a TEG chip with adhesive.
Next, the obtained TEG chip with adhesive is soldered to the glass epoxy TEG substrate with solder precoat wired so as to form one daisy chain with the solder of the TEG chip with adhesive. After alignment so that the electrode part of the glass epoxy TEG substrate corresponds, a preheating step was performed by bonding at 100 to 180 ° C., 10 N for 3 seconds. Table 1 shows the temperature of the adhesive measured by inserting a thermocouple into the adhesive in the preheating step, and the complex viscosity η * of the adhesive at that temperature.
After that, the load remains at 10 N, the temperature is raised to 280 ° C. in 2 seconds, held at 280 ° C. for 3 seconds, then cooled to 150 ° C., the adhesive TEG chip solder, and the glass epoxy TEG substrate electrode The joined part for TC test was obtained by melt-welding the part.
（２−２）高温高湿バイアス試験（以下、ＴＨＢ試験）用接合体の製造
一方、上記（２−１）のＴＣ試験用接合体の場合と同様にして得られた接着剤付ＴＥＧチップを、この接着剤付ＴＥＧチップのハンダと２本のデイジーチェーンを形成し、その２本のデイジーチェーンが櫛歯状となるように配線されたハンダプリコート付ガラスエポキシＴＥＧ基板に、接着剤付ＴＥＧチップのハンダと、ガラスエポキシＴＥＧ基板の電極部とが対応するように位置合わせしたこと以外は、上記（２−１）のＴＣ試験用接合体の場合と同様にして、ＴＨＢ試験用接合体を得た。
(2-2) Manufacture of high-temperature and high-humidity bias test (hereinafter, THB test) bonded body On the other hand, a TEG chip with an adhesive obtained in the same manner as in the case of the bonded body for TC test of (2-1) above. This adhesive TEG chip solder and two daisy chains are formed, and the two daisy chains are wired so that the two daisy chains are in a comb-teeth shape. A THB test bonded body was obtained in the same manner as in the case of the TC test bonded body of (2-1) except that the soldering and the electrode part of the glass epoxy TEG substrate were aligned. It was.
＜評価＞
実施例及び比較例で得られた接合体について、以下の評価を行った。結果を表１に示す。
<Evaluation>
The following evaluation was performed about the joined body obtained by the Example and the comparative example. The results are shown in Table 1.
（１）リフロー試験
得られたＴＣ試験用接合体について、予め導通抵抗値（以下、初期抵抗値とする）を測定しておき、６０℃、６０％ＲＨで４０時間吸湿させ、ピーク温度２６０℃のリフローオーブンに３回通してリフロー試験を行った後、再び導通抵抗値を測定した。リフロー試験後の導通抵抗値が初期抵抗値から１０％以上変化した場合を不良として、８つのＴＣ試験用接合体について不良個数を評価し、不良個数が０であった場合を○、１以上であった場合を×とした。
一方、得られたＴＨＢ試験用接合体について、６０℃、６０％ＲＨで４０時間吸湿させ、ピーク温度２６０℃のリフローオーブンに３回通してリフロー試験を行った後、櫛歯状に形成された２本のデイジーチェーン間で非導通であるか否かを評価した。導通つまりショートしていた場合を不良として、８つのＴＨＢ試験用接合体について不良個数を評価し、不良個数が０であった場合を「無」、１以上であった場合を「有」とした。
(1) Reflow test For the obtained TC test joined body, the conduction resistance value (hereinafter referred to as initial resistance value) was measured in advance, and moisture absorption was performed at 60 ° C. and 60% RH for 40 hours, and the peak temperature was 260 ° C. After conducting the reflow test three times through the reflow oven, the conduction resistance value was measured again. When the conduction resistance value after the reflow test is changed by 10% or more from the initial resistance value, the number of defects is evaluated for the eight TC test assemblies. The case where there existed was set as x.
On the other hand, the obtained THB test bonded body was moisture absorbed at 60 ° C. and 60% RH for 40 hours, passed through a reflow oven at a peak temperature of 260 ° C. three times, and then subjected to a reflow test, and then formed into a comb-like shape. It was evaluated whether or not there was non-conduction between the two daisy chains. The number of defects was evaluated for the eight THB test assemblies, with the case of conduction, that is, short-circuited being evaluated, and “no” when the number of defects was 0, and “present” when the number was 1 or more. .
（２）冷熱サイクル試験（ＴＣ試験）
上記（１）にてリフロー試験を行ったＴＣ試験用接合体について、−５５〜１２５℃（３０分／１サイクル）、１０００サイクルのＴＣ試験を行った後、導通抵抗値を測定した。ＴＣ試験後の導通抵抗値が初期抵抗値から１０％以上変化した場合を不良として、８つのＴＣ試験用接合体について不良個数を評価し、不良個数が０であった場合を「ＯＫ」、１以上であった場合を「ＮＧ」とした。
なお、上記（１）のリフロー試験にて不良となったＴＣ試験用接合体については、本評価は行わなかった。
(2) Thermal cycle test (TC test)
About the joined body for TC test which performed the reflow test in said (1), -55-125 degreeC (30 minutes / 1 cycle), after performing the TC test of 1000 cycles, the conduction | electrical_connection resistance value was measured. When the conduction resistance value after the TC test is changed by 10% or more from the initial resistance value, the number of defects is evaluated for the eight TC test bonded bodies, and when the number of defects is 0, “OK”, 1 The case where it was above was set to "NG".
In addition, this evaluation was not performed about the joined body for TC tests which became defective in the reflow test of said (1).
（３）高温高湿バイアス試験（ＴＨＢ試験）
上記（１）にてリフロー試験を行ったＴＨＢ試験用接合体について、８５℃／８５％ＲＨ／３．７Ｖ、１０００ｈのＴＨＢ試験を行った後、櫛歯状に形成された２本のデイジーチェーン間で非導通であるか否かを評価した。導通つまりショートしていた場合を不良として、８つのＴＨＢ試験用接合体について不良個数を評価し、不良個数が０であった場合を「ＯＫ」、１以上であった場合を「ＮＧ」とした。
なお、上記（１）のリフロー試験にて不良となったＴＨＢ試験用接合体については、本評価は行わなかった。
(3) High temperature and high humidity bias test (THB test)
Two daisy chains formed in a comb-tooth shape after the THB test at 85 ° C./85% RH / 3.7 V, 1000 h was performed on the THB test joined body subjected to the reflow test in (1) above. It was evaluated whether it was non-conducting between. The number of defects was evaluated for the eight THB test assemblies, with the case of being conductive, that is, short-circuited, “OK” when the number of defects was 0, and “NG” when it was 1 or more. .
In addition, this evaluation was not performed about the THB test joined body which became defective in the reflow test of said (1).
なお、上記の実施例においては、作製した接着フィルムを半導体チップにラミネートすることで接着剤層を形成したが、半導体ウエハ等に接着剤を塗布、乾燥することにより接着剤層を形成した場合にも同様の効果が得られることは明らかである。 In the above embodiment, the adhesive layer was formed by laminating the produced adhesive film on the semiconductor chip. However, when the adhesive layer was formed by applying and drying the adhesive on a semiconductor wafer or the like. It is clear that a similar effect can be obtained.
本発明によれば、空気のかみ込みによるボイドの発生を低減して、信頼性の高いバンプ接続を行うことのできる半導体素子の接合方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor element bonding method capable of reducing the generation of voids due to air entrapment and performing highly reliable bump connection.
Claims (2)
バンプを有する半導体素子と、電極部を有する基板又は他の半導体素子とを、接着剤を介して前記バンプと前記電極部とが対応するように位置合わせする位置合わせ工程（１）と、
加熱により前記接着剤を濡れ広がらせ、前記バンプと前記電極部とを接触させる予備加熱工程（２）と、
前記バンプと前記電極部とを溶融接合する電極接続工程（３）とを有し、
前記予備加熱工程（２）において、前記接着剤のレオメーターにより測定した周波数１Ｈｚ、歪量１ｒａｄにおける複素粘度η＊が２〜１０Ｐａ・ｓとなるように前記接着剤を加熱する
ことを特徴とする半導体素子の接合方法。 A semiconductor element bonding method for bonding a semiconductor element having a bump and a substrate having an electrode part or another semiconductor element via an adhesive,
An alignment step (1) for aligning a semiconductor element having a bump and a substrate or another semiconductor element having an electrode part so that the bump and the electrode part correspond to each other via an adhesive;
A preheating step (2) in which the adhesive is wetted and spread by heating to bring the bump and the electrode portion into contact with each other;
An electrode connection step (3) for melt-bonding the bump and the electrode portion;
In the preheating step (2), the adhesive is heated so that a complex viscosity η * at a frequency of 1 Hz and a strain amount of 1 rad measured by a rheometer of the adhesive is 2 to 10 Pa · s. Semiconductor element bonding method.
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