JP2016021585A - 接着シート及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

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めぐみ 小玉
Megumi Kodama
めぐみ 小玉
孝寛 徳安
Takahiro Tokuyasu
孝寛 徳安
哲郎 岩倉
Tetsuo Iwakura
哲郎 岩倉
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Abstract

【課題】生産効率を高めながら、埋込性及びピックアップ性が良好であり、高い信頼性を備える半導体装置を実現可能な接着シートを提供する。
【解決手段】本発明の接着シートは、（Ａ）高分子量成分と、（Ｂ１）軟化点が５０℃未満の熱硬化性成分と、（Ｂ２）軟化点が５０℃以上１００℃以下の熱硬化性成分と、（Ｃ）軟化点が１００℃以下のフェノール樹脂と、を含む樹脂組成物からなり、当該樹脂組成物１００質量％を基準として、前記（Ａ）高分子量成分を１１〜２２質量％、前記（Ｂ１）軟化点が５０℃未満の熱硬化性成分を１０〜２０質量％、前記（Ｂ２）軟化点が５０℃以上１００℃以下の熱硬化性成分を１０〜２０質量％、前記（Ｃ）軟化点が１００℃以下のフェノール樹脂を１５〜３０質量％含有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、接着シート及び接着シートを用いた接着剤層付き半導体チップからなる半導体装置の製造方法関する。
近年、携帯電話、携帯オ−ディオ機器用のメモリパッケージチップを多段に積層したスタックドＭＣＰ（ＭｕｌｔｉＣｈｉｐ Ｐａｃｋａｇｅ）が普及している。そして、画像処理技術及び携帯電話等の多機能化に伴い、このようなパッケージの高集積化、高密度化及び薄型化が進められている。そのような半導体装置を製造するためのフィルムとして、例えば特許文献１〜５に記載されている接着シートが挙げられる。
特開２００１−２７９１９７号公報 特開２００２−２２２９１３号公報 特許第３９１３４８１号公報 特開２００２−２２０５７６号公報 特開２００４−０７２００９号公報
近年、半導体ウェハの薄膜化及び配線の微細化等が進みにつれ、高い信頼性を備える半導体装置を実現できるような接着フィルムの開発要求が高まっている。特に、ピックアップ工程時の作業性を高めるために低タックであることやダイアタッチ工程時に基板又は半導体チップの凹凸部やワイヤへの接着剤の埋込性を確保するために低粘度であることが求められている。
ところで、低粘度の接着フィルムを用いて半導体装置を製造した場合、ワイヤボンディング時の発泡を抑制するために接着剤に対して熱を加えるアフターキュア工程が必須となる。低粘度の接着フィルムを用いた半導体装置は、一般的に、以下のような方法で製造することができる。まず、半導体ウェハに接着シートを貼り付けた後、ダイシングして半導体ウェハを個片化する。次いで、得られた半導体チップを接着シートからはく離（ピックアップ工程）して基板等に接着剤を介して圧着する（ダイアタッチ工程）。次いで、上述したアフターキュア（フィルムキュア工程）を行ってから半導体チップを基板にワイヤボンディングにより接続する。更に接着剤を介して半導体チップを接着しながら積層して半導体チップを基板にワイヤボンディングにより接続する工程を必要に応じて繰り返して行う。これにより半導体チップが多段に積層される。そして、ワイヤボンディングにより接続する工程をすべて終了後、半導体チップを樹脂封止する。
しかしながら、上記特許文献１〜５に記載された接着フィルムでは、ダイアタッチ工程の低温・低荷重での圧着実装のみで基板又は半導体チップやワイヤに接着剤を十分埋め込むことは難しい。さらに、低粘度のフィルムであるために、フィルムの粘着力が強く高タックであり、ピックアップ工程にてピックアップできないといった問題や、発泡抑制のためにフィルムキュア工程を繰り返すことが必要となり、工程時間が非常に長くかかるという問題が生じる。
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、生産効率を高めながら、埋込性及びピックアップ性が良好であり、高い信頼性を備える半導体装置を実現可能な接着シートを提供することを目的とする。
上記課題の解決のため、本発明の一側面の接着シートは、（Ａ）高分子量成分と、（Ｂ１）軟化点が５０℃未満の熱硬化性成分と、（Ｂ２）軟化点が５０℃以上１００℃以下の熱硬化性成分と、（Ｃ）軟化点が１００℃以下のフェノール樹脂と、を含む樹脂組成物からなり、当該樹脂組成物１００質量％を基準として、（Ａ）高分子量成分を１１〜２２質量％、（Ｂ１）軟化点が５０℃未満の熱硬化性成分を１０〜２０質量％、（Ｂ２）軟化点が５０℃以上１００℃以下の熱硬化性成分を１０〜２０質量％、（Ｃ）軟化点が１００℃以下のフェノール樹脂を１５〜３０質量％含有することを特徴とする。
本発明の一側面の接着シートは、接着剤組成物に含まれる（Ａ）、（Ｂ１）、（Ｂ２）及び（Ｃ）成分やその含有量を特定することで、これらの成分が互いに相俟って、タック強度や８０℃における溶融粘度を低くすることができる。よって、良好なピックアップ性やダイボンディング性を与えることができ、得られる半導体装置の信頼性を高めることができる。また、この接着シートを用いて半導体装置を製造すると、アフターキュア時間を短縮化した場合であっても、ワイヤボンディング時の発泡を抑えることができる。よって、本発明の一側面の接着シートによれば、生産効率を高めながら、高い信頼性を備える半導体装置を提供することができる。
また、本発明の一側面の接着シートは、接着剤層の８０℃における溶融粘度が３００〜３０００Ｐａ・ｓであってもよい。この場合、ダイボンディング工程において、基板等の表面に形成された凹凸の凹部に対し接着剤を十分良好に充填可能である。よって、基板と半導体チップとの間の接着性を高めることができ、半導体装置の信頼性を更に高めることが可能となる。
本発明の一側面の半導体装置の製造方法は、上記接着シートを用いた接着剤層付き半導体チップからなる半導体装置の製造方法であって、接着剤層付き半導体チップを回路基板に圧着した後、接着剤層に対して１１０〜１２５℃で０．５〜１時間の加熱を行うフィルムキュア工程と、接着剤層付き半導体チップと回路基板とをボンディングワイヤを介して２３０℃以下で電気的に接続するワイヤボンディング工程とことを特徴とする。
上記製造方法によれば、従来の接着シートを用いた場合と比較してアフターキュア時間が短く、半導体装置の生産効率を高めることができる。
本発明によれば、生産効率を高めながら、埋込性及びピックアップ性が良好であり、高い信頼性を備える半導体装置を実現可能な接着シートを提供することができる。
第１実施形態に係る接着シートの概略断面図である。 第１実施形態に係る半導体装置の製造方法における一工程を示す断面図である。 図２に後続する工程を示す断面図である。 図３に後続する工程を示す断面図である。 本実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。 本実施形態に係る他の半導体装置の概略断面図である。 本実施形態に係る他の半導体装置の概略断面図である。
以下、図面を参照しながら実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
＜接着シート＞
図１は、第１実施形態に係る接着シートの概略断面図である。図１に示すように、接着シート１は、基材２上に、接着剤層４が積層された構成を有している。後述するように、接着シート１は、半導体装置を製造する際に、ラミネート工程において、半導体ウェハの回路面の裏面に貼り付けられることを想定している。
接着剤層４の８０℃における溶融粘度は、３００〜３０００Ｐａ・ｓであり、５００〜２９００Ｐａ・ｓであることが好ましく、１０００〜２８００Ｐａ・ｓであることがより好ましく、１０００〜２０００Ｐａ・ｓであることが更に好ましく、１０００〜１５００Ｐａ・ｓであることが最も好しい。溶融粘度は、例えば、回転式粘弾性測定装置を用いて測定することができる。
接着剤層４のタック強度は、３０℃で０〜１０００ｇｆであることが好ましく、０〜５００ｇｆであることがより好ましい。タック強度は、プローブ法により測定した値とする。具体的には、接着シートの接着剤層を平行なガラス板に両面テープで張り付け、基材フィルムを接着シートから剥離する。そして、３０℃の熱板上に置き接着剤層の表面にプローブを下記条件で押し付け、プローブを接着剤層から引き離す際の強度を測定した値とした。なお、タック強度は、テスト速度：５ｍｍ／分、初期荷重（プレロード）：１００ｇｆ／ｃｍ２、プレスタイム：１.０秒の条件にて測定される。
接着剤層４のタック強度が５００ｇｆを超えると、得られる接着剤層の室温における表面の粘着性が高くなり、取扱い性が悪くなる傾向にある。
接着剤層４の厚さは、５〜１５０μｍであることが好ましく、２０〜６０μｍであることがより好ましい。この厚みが５μｍ未満であると応力緩和効果や接着性が乏しくなる傾向があり、１５０μｍを超えると経済的でなくなる。
接着剤層４は、（Ａ）高分子量成分と、（Ｂ１）軟化点が５０℃未満の熱硬化性成分と、（Ｂ２）軟化点が５０℃以上１００℃以下の熱硬化性成分と、（Ｃ）軟化点が１００℃以下のフェノール樹脂と、を含む樹脂組成物からなる。以下、樹脂組成物の各成分の具体例及び各成分の含有量について述べる。
（Ａ）高分子量成分
（Ａ）高分子量成分（以下単に「（Ａ）成分」とします。）としては、架橋性官能基を有するものであり、例えば架橋性官能基を有するポリイミド樹脂、（メタ）アクリル共重合体、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、これらのなかでも、架橋性官能基を有する（メタ）アクリル共重合体が好ましい。これら（Ａ）成分は、１種を単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。前記架橋性官能基はポリマー鎖中に有していても、ポリマー鎖末端に有していてもよい。架橋性官能基の具体例としては、エポキシ基、アルコール性水酸基、フェノール性水酸基、カルボキシル基等が挙げられ、これらのなかでも、エポキシ基が好ましく、グリシジシル（メタ）アクリレートなどのエポキシ基含有モノマーを用いることによってポリマー鎖に導入することができる。
（Ａ）成分として好ましくは、エポキシ基含有（メタ）アクリル共重合体であり、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挙げることができ、エポキシ基含有（メタ）アクリル酸エステル共重合体がより好ましい。アクリルゴムは、アクリル酸エステルを主成分とするものであり、例えば、ブチルアクリレートやエチルアクリレートとアクリロニトリルの共重合体などからなるゴムである。重合方法は特に制限はなく、パール重合、溶液重合等を使用することができる。
（Ａ）成分のガラス転移温度は、−５０〜５０℃であることが好ましく、−３０〜２０℃であることがより好ましい。高分子量成分のガラス転移温度が−５０℃以上であると、シートフィルムに成形した後のタック性が低くなるため取り扱い性が向上する。また。高分子量成分のガラス転移温度が５０℃以下であると流動性を確保することができる。
（Ａ）成分の重量平均分子量（以下、「Ｍｗ」と表記する）は、特に限定されないが、５万〜１２０万であることが好ましく、１０万〜１２０万であることがより好ましく、３０万〜９０万であることが更に好ましい。（Ａ）成分のＭｗが５万以上であると、成膜性が良好になり、逆に（Ａ）成分のＭｗが１２０万以内であると、流動性が高まる。なお、Ｍｗは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定し、標準ポリスチレンによる検量線を用いて換算した値であり、ポンプとして株式会社日立製作所製、製品名：Ｌ−６０００を使用し、カラムとして日立化成工業株式会社製、製品名：ゲルパック（Ｇｅｌｐａｃｋ）ＧＬ−Ｒ４４０、ゲルパックＧＬ−Ｒ４５０及びゲルパックＧＬ−Ｒ４００Ｍ（各１０．７ｍｍ（直径）×３００ｍｍ）をこの順に連結したカラムを使用し、溶離液としてテトラヒドロフラン（以下、「ＴＨＦ」と言う。）を使用し、試料１２０ｍｇを、ＴＨＦ：５ｍｌに溶解させたサンプルについて、流速１．７５ｍＬ／分で測定することができる。
（Ａ）成分の含有量は、樹脂組成物１００質量％を基準として、１１〜２２質量％である。また、（Ａ）成分の含有量は、樹脂組成物１００質量％を基準として、１３〜２０質量％であることが好ましく、１５〜１８質量％であることがより好ましく、１５〜１７質量％であることがより好ましい。
（Ｂ）熱硬化性成分
（Ｂ）熱硬化性成分は、１５０℃以上にて反応し高分子量化するエポキシ樹脂を好ましく用いることができ、（Ｂ１）軟化点が５０℃未満の熱硬化性成分（以下単に「（Ｂ１）成分」とします。）と、（Ｂ２）軟化点が５０℃以上１００℃以下の熱硬化性成分（以下単に「（Ｂ２）成分」とします。）とを混合して用いる。
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。
（Ｂ１）成分としては、例えば、ノボラック型エポキシ樹脂を好ましく用いることができる。（Ｂ２）成分としては、例えば、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を好ましく用いることができる。
（Ｂ１）成分の含有量は、樹脂組成物１００質量％を基準として、１０〜２０質量％である。
（Ｂ２）成分の含有量は、樹脂組成物１００質量％を基準として、１０〜２０質量％である。
（Ｃ）軟化点が１００℃以下のフェノール樹脂
（Ｃ）軟化点が１００℃以下のフェノール樹脂（以下単に「（Ｃ）成分」とします。）は、硬化剤として機能する。軟化点を１００℃以下とすることにより、接着剤組成物の溶融粘度を低下させて、基板又は半導体チップの凹凸部やワイヤへの埋込性を向上させることができる。また、軟化点は５０〜１００℃であることが好ましい。使用するフェノール樹脂の軟化点が５０℃よりも低くなると、室温における作業性が低下する傾向がある。
また（Ｃ）成分としては、８５℃、８５％ＲＨの恒温恒湿槽に４８時間投入後の吸水率が２質量％以下で、熱重量分析計（ＴＧＡ）で測定した３５０℃での加熱質量減少率（昇温速度：５℃／分，雰囲気：窒素）が５質量％未満のフェノール樹脂を使用することが好ましい。
本実施形態において硬化剤として好適に使用できるフェノール樹脂は、市販品として入手することもできる。例えば、三井化学（株）製の商品名「ミレックスＸＬＣ−シリーズ」及び「ミレックスＸＬ−シリーズ」、大日本インキ化学工業（株）製の商品名「フェノライトＬＦ−４８７１」が挙げられる。中でも、硬化時の架橋密度をより低く制御できることから、より低い軟化点を有する「ミレックスＸＬＣ−ＬＬ」（軟化点７０℃）が好適である。なお、本発明において、エポキシ樹脂硬化剤としてのフェノール樹脂も硬化剤に含まれるものとする。
（Ｃ）成分の含有量は、樹脂組成物１００質量％を基準として、１５〜３０質量％である。
（Ｄ）フィラー
（Ｄ）フィラーとしては特に制限はないが、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、結晶性シリカ及び非晶性シリカを使用できる。これらは１種を単独又は２種類以上を混合して用いてもよいし、特に問題がなければ添加しなくても良い。（Ｄ）フィラーの含有量は、樹脂組成物１００質量％を基準として、０〜０．１５質量％であることが好ましい。
熱伝導性向上の観点からは、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、結晶性シリカ又は非晶性シリカを用いることが好ましい。また、溶融粘度の調整やチクソトロピック性の付与の点からは、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、結晶性シリカ又は非晶性シリカを用いることが好ましい。また、ダイシング性の向上の観点からは、アルミナ又はシリカを用いることが好ましい。
（Ｄ）フィラーの平均粒径は、０．００５〜２．０μｍであることが好ましい。平均粒径が０．００５μｍ未満であるか又は２．０μｍを超えると接着シートの接着性が低下する可能性がある。良好な成膜性と高い接着力を得るためには、（Ｄ）フィラーの平均粒径は０．００５〜１．５μｍであることがより好ましく、０．００５〜１．０μｍであることがさらに好ましい。
また、本実施形態に係る接着シート１は、（Ｅ）硬化促進剤又は（Ｆ）カップリング剤を更に含むことにより、接着性及び接続信頼性により優れたものとなる。
（Ｅ）硬化促進剤
（Ｅ）硬化促進剤としては、特に制限はなく、例えば、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７、１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］ノネン−５、５，６−ジブチルアミノ−１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７等のシクロアミジン化合物及びこれらの化合物に無水マレイン酸、１，４−ベンゾキノン、２，５−トルキノン、１，４−ナフトキノン、２，３−ジメチルベンゾキノン、２，６−ジメチルベンゾキノン、２，３−ジメトキシ−５−メチル−１，４−ベンゾキノン、２，３−ジメトキシ−１，４−ベンゾキノン、フェニル−１，４−ベンゾキノン等のキノン化合物、ジアゾフェニルメタン、フェノール樹脂等のπ結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有する化合物、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス（ジメチルアミノメ9チル）フェノール等の三級アミン類及びこれらの誘導体、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール等のイミダゾール類及びこれらの誘導体、トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリス（４−メチルフェニル）ホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィン等の有機ホスフィン類及びこれらのホスフィン類に無水マレイン酸、上記キノン化合物、ジアゾフェニルメタン、フェノール樹脂等のπ結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有するリン化合物、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウムエチルトリフェニルボレート、テトラブチルホスホニウムテトラブチルボレート等のテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート、２−エチル−４−メチルイミダゾール・テトラフェニルボレート、Ｎ−メチルモルホリン・テトラフェニルボレート等のテトラフェニルボロン塩及びこれらの誘導体が挙げられる。これらの硬化促進剤は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのなか中でも、硬化促進剤としては、イミダゾール類を含むことが好ましい。（Ｅ）硬化促進剤の含有量は、樹脂組成物１００質量％を基準として、２８〜３８質量％であることが好ましい。
（Ｆ）カップリング剤
（Ｆ）カップリング剤を含有させることで、樹脂組成物中の異種材料間の界面結合を高めることができる。カップリング剤としては、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤が挙げられ、これらのなかでもシラン系カップリング剤が好ましい。
シラン系カップリング剤の具体例としては、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、ビ10ニルトリアセトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリエトキシシラン、γ−（Ｎ，Ｎ−ジメチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−（Ｎ，Ｎ−ジエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−（Ｎ，Ｎ−ジブチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−（Ｎ−メチル）アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ−（Ｎ−エチル）アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ−（Ｎ，Ｎ−ジメチル）アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−（Ｎ，Ｎ−ジエチル）アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−（Ｎ，Ｎ−ジブチル）アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−（Ｎ−メチル）アニリノプロピルトリエトキシシラン、γ−（Ｎ−エチル）アニリノプロピルトリエトキシシラン、γ−（Ｎ，Ｎ−ジメチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−（Ｎ，Ｎ−ジエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−（Ｎ，Ｎ−ジブチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−（Ｎ−メチル）アニリノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−（Ｎ−エチル）アニリノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−（トリメトキシシリルプロピル）エチレンジアミン、Ｎ−（ジメトキシメチルシリルイソプロピル）エチレンジアミン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。
続いて、本実施形態に係る接着シート１の製造方法について説明する。まず、樹脂組成物からなるワニスを調整する。ワニスは、樹脂組成物を構成する各成分をそれぞれ有機溶媒中で混合、混練することで調整する。上記混合、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。
ワニスの調製に用いる有機溶媒は、樹脂組成物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−メチルピロリドン等のアミド系溶媒；アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒；トルエン、キシレン等の炭化水素系溶媒が挙げられる。乾燥速度が速く、価格が安い点でメチルエチルケトン、シクロヘキサノンを使用することが好ましい。
有機溶媒は、形成される樹脂組成物中の残存揮発分が全質量基準で０〜１．０質量％となるような範囲で使用することが好ましく、接着剤層４の発泡などによる信頼性低下への懸念から全質量基準で０〜０．８質量％となる範囲で使用することが好ましい。
次いで、上記で得られた各ワニスをそれぞれ基材フィルム上に均一に塗工し、ワニスの層を形成する。基材フィルムとして、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。これらの基材フィルムに対して、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よい。基材フィルムの厚みは、特に制限はなく、接着剤層４の厚みや接着シート１の用途によって適宜選択される。
各ワニスを塗工し、加熱乾燥することにより第１接着剤層４ａ、第２接着剤層４ｂからなる各シートを得る。また、接着剤層の乾燥後に基材フィルムを除去して、各接着剤層のみから構成される接着シートとしてもよい。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。以上の工程を経て、接着シート１を製造することができる。
＜半導体装置の製造方法＞
次に、上述の接着シート１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２（ａ）〜図２（ｃ）、図３（ａ）〜図３（ｃ）及び図４（ａ）〜図４（ｃ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法における一工程を示す工程断面図である。
まず、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示されるように、半導体ウェハＷの主面Ｗｓに、接着剤層４を介して接着シート１を加圧加熱しながら貼り付ける（ラミネート工程）。また、半導体ウェハＷの回路面は、主面Ｗｓとは反対側の面である。接着シート１を貼り付けた後、図２（ｃ）に示されるように、基材２を剥離除去する。基材２を剥離除去した後、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるように、半導体ウェハＷの主面Ｗｓ上に設けられた接着剤層４に、基材８と紫外線硬化型もしくは感圧型の粘着層１０とが順次積層された構成を有するダイシングシート１２を、粘着層１０を介して貼り付ける。ダイシングシート１２を貼り付けた後、図３（ｃ）に示されるように、半導体ウェハＷ及び接着剤層４をダイシングする。このとき、粘着層１０を共にダイシングしてもよいし、基材８を共に途中までダイシングしてもよい。
ダイシングした後、図４（ａ）に示されるように、粘着層１０に紫外線を照射すること（感圧型の場合は不要）により粘着層１０を硬化させ、接着剤層４と粘着層１０との間の接着力を低下させる。図４（ｂ）に示されるように、粘着層１０及び基材８を接着剤層４から剥離除去し、接着剤層付き半導体素子１８を得る（ピックアップ工程）。接着剤層付き半導体素子１８は、半導体素子Ｗａと接着剤層４０とを有する。なお、半導体素子Ｗａは半導体ウェハＷを分割して得られるものであり、接着剤層４０は接着剤層４をそれぞれ分割して得られるものである。接着剤層付き半導体素子１８を得た後、図４（ｃ）に示されるように、接着剤層付き半導体素子１８を、熱圧着により、接着剤層４０を介して半導体素子搭載用の支持部材１４に接着する（ダイアタッチ工程）。
半導体素子Ｗａを支持部材１４上に搭載した後、接着剤層４０に対して１１０〜１２５℃で０．５〜１時間の加熱を行う（フィルムキュア工程）。続いて、半導体素子Ｗａと支持部材１４とをワイヤボンディングにより２３０℃以下で電気的に接続する。このとき、半導体素子Ｗａ、接着剤層４０及び支持部材１４は、例えば、１７０℃で１５分程度加熱される。（ワイヤボンディング工程）。ここで、多段に半導体素子１８を積層する場合は上記工程を繰り返すことになる。
すなわち、再び、接着剤層付き半導体素子１８を、熱圧着により、接着剤層４０を介して半導体素子Ｗａに接着する。これにより、複数の半導体素子Ｗａを支持部材１４上に搭載することができる。その後、フィルムキュア、ワイヤボンディングを繰り返し行っていく。このように、多段になればなるほど、アフターキュア時間を毎回挟まなくてはならなくなるために、アフターキュア時間が長い場合は生産性が大幅に低下する。
さらに、樹脂封止材を支持部材１４の表面１４ａに形成するが、支持部材１４の表面１４ａとは反対側の面にも樹脂封止材を形成するとしてもよい。
以上の工程を経ることにより、接着シート１を用いて半導体装置を製造することができる。
本実施形態に係る接着シート１は、接着剤組成物に含まれる（Ａ）、（Ｂ１）、（Ｂ２）及び（Ｃ）成分やその含有量を特定することで、これらの成分が互いに相俟って、タック強度や８０℃における溶融粘度を低くすることができる。よって、良好なピックアップ性やダイボンディング性を与えることができ、得られる半導体装置の信頼性を高めることができる。また、本実施形態に係る接着シート１を用いて半導体装置を製造すると、アフターキュア時間を短縮化した場合であっても、ワイヤボンディング時の発泡を抑えることができる。よって、本発明に係る接着シートによれば、生産効率を高めながら、高い信頼性を備える半導体装置を提供することができる。
本実施形態に係る接着シート１は、接着剤層の８０℃における溶融粘度が３００〜３０００Ｐａ・ｓである。この場合、ダイボンディング工程において、基板等の表面に形成された凹凸の凹部に対し接着剤を十分良好に充填可能である。よって、基板と半導体チップとの間の接着性を高めることができ、半導体装置の信頼性を更に高めることが可能となる。
本実施形態に係る接着シート１を用いた接着剤層付き半導体チップからなる半導体装置の製造方法は、接着剤層付き半導体チップ１８を支持部材１４に圧着した後、接着剤層４０に対して１１０〜１２５℃で０．５〜１時間の加熱を行うフィルムキュア工程と、接着剤層付き半導体チップと支持部材１４とをボンディングワイヤを介して２３０℃以下で電気的に接続するワイヤボンディング工程を備えることを特徴とする。この製造方法によれば、従来の接着シートを用いた場合と比較してアフターキュア時間が短く、半導体装置の生産効率を高めることができる。
＜半導体装置＞
次に、上述した半導体装置の製造方法により製造される半導体装置１００について説明する。図５は、本実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。図５に示される半導体装置１００は、半導体素子搭載用の支持部材１４と、支持部材１４上に設けられた複数（例えば２つ）の半導体素子Ｗａとを備える。支持部材１４と半導体素子Ｗａとは接着剤層４０を介して接着されている。また、半導体素子Ｗａ，Ｗａ同士も接着剤層４０を介して接着されている。支持部材１４は、回路パターン７４及び端子７６が形成された基板７０からなる。この回路パターン７４と半導体素子Ｗａとが、金ワイヤ等のワイヤ７８によってそれぞれ電気的に接続されている。そして、例えば樹脂製の封止材８０が支持部材１４の表面１４ａ上に設けられることにより、半導体素子Ｗａ、接着剤層４、回路パターン７４及びワイヤ７８が封止される。なお、封止材８０が、支持部材１４の表面１４ａとは反対側の面にも設けられているとしてもよい。
半導体装置１００は、上述した本実施形態に係る半導体装置の製造方法により、接着シート１を用いて製造されるものである。そのため、支持部材１４の表面１４ａに形成された回路パターン７４に起因する凹凸の凹部に対して接着剤層４が十分良好に充填されている。このため、半導体装置１００の信頼性を高めることができる。
以上、実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。
例えば、上記実施形態において、基材２，８を備えない接着シート１を用いてもよい。つまり、接着シートは、第１接着剤層４ａ及び第１接着剤層４ｂからなるシートとしてもよく、第１接着剤層４ａ及び第１接着剤層４ｂと粘着層１０とからなるシートとしてもよく、単層の粘接着剤層からなるシートとしてもよい。
本実施形態に係る接着シート１を用いて製造される半導体装置は、半導体装置１００に限られない。図６は、別の実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。図６に示される半導体装置２００は、半導体素子搭載用の支持部材１４と、支持部材１４上に設けられた半導体素子Ｗａａと、半導体素子Ｗａａと接着剤層４０を介して接着される半導体素子Ｗａと、を備える。支持部材１４と半導体素子Ｗａａとは接着剤４１を介して接着されている。接着剤４１としては、半導体素子Ｗａａを支持部材１４と接着できるもので構成されていればよい。支持部材１４は、回路パターン８４，９４が形成された基板９０からなる。回路パターン８４と半導体素子Ｗａａとは、金ワイヤ等のワイヤ８８により電気的に接続されており、半導体素子Ｗａａ及びワイヤ８８は、接着剤層４０によって封止されている。
半導体装置２００では、ワイヤ８８及び回路パターン８４に起因する凹凸の凹部に対して接着剤層４０が十分良好に埋め込まれている。また、接着剤層４０によって半導体素子Ｗａとワイヤ８８とが接触することを防ぐことができる。これにより、半導体装置の信頼性を高めることができる。また、半導体装置２００では、接着剤層４０によって半導体素子Ｗａａ及びワイヤ８８を一括封止することができる。
また、本実施形態に係る接着シート１を用いて製造される半導体装置として、以下に示す半導体装置４００も挙げられる。図７（ｂ）に示す半導体装置４００は、評価用基板３００に、個片化したチップ（二段目の半導体素子Ｗｂ＋接着剤層４０）を圧着したものであり、以下の手順により製造される。まず、上記接着シート１の接着剤層４０（厚み６０μｍ）を厚み５０μｍの半導体ウェハ（サイズ：８インチ）に７０℃で貼り付ける。次に、それらを７．５ｍｍ角にダイシングして、接着剤層４０が接着した半導体素子（チップ）Ｗｂを得る（図７（ａ）参照）。
そして、図７（ａ）に示すように、個片化した半導体素子Ｗｂの接着剤層４０を評価用基板３００に１２０℃、０．１０ＭＰａ、１秒間の条件で圧着することで半導体装置４００が得られる。なお、図７に示す評価用基板３００では、一段目の半導体素子Ｗｂｂが、接着剤４１により、支持部材１４に接着されている。支持部材１４は、回路パターン１０４が形成された基板９０からなる。接着剤４１としては、半導体素子Ｗｂｂを支持部材１４と接着できるもので構成されていればよい。例えば、日立化成工業（株）製のフィルム状接着剤ＦＨ−９００−２０を用いることができる。なお、半導体素子Ｗｂｂには、ワイヤ９８が接続されている。ワイヤ９８は、向かい合う２辺に接続されており、例えば、各辺に３２本ずつ、２２５μｍ間隔で配置されている。
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
＜接着シートの作製＞
実施例１，２及び比較例１〜３において、表１に示される成分を用いて、以下の手順により接着剤組成物からなるワニスを調整した。まず、（Ｂ１）成分及び（Ｂ２）成分、（Ｄ）フィラーを配合した後に、シクロヘキサノンを加えて撹拌し、続いて（Ａ）成分、（Ｅ）硬化促進剤及び（Ｆ）カップリング剤を加えて各成分が均一になるまで撹拌することによって、接着剤組成物のワニスを得た。
（Ａ）高分子量成分
（Ａ）アクリルゴム：ナガセケムテックス株式会社製商品名、商品名「ＨＴＲ−８６０Ｐ−３」、重量平均分子量８０万、ガラス転移点：−１３℃
（Ｂ）熱硬化性成分（Ｂ２）
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂：東都化成株式会社（株）製、商品名「ＹＤＣＮ−７００−１０」、エポキシ当量：２１０
（Ｂ）熱硬化性成分（Ｂ１）
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂：ＤＩＣ株式会社、商品名「ＥＸＡ−８３０ＣＲＰ」、エポキシ当量：１５９
（Ｃ）軟化点が１００℃以下のフェノール樹脂（硬化剤）
フェノール樹脂：三井化学株式会社（株）製、商品名「ミレックスＸＬＣＬＬ」、軟化点：７５℃、水酸基当量１７５
フェノール樹脂：大日本インキ化学工業（株）製、商品名「フェノライトＬＦ−４８７１」、軟化点：１３０℃、水酸基当量１１８
（Ｄ）フィラー
シリカフィラー：アドマテックス株式会社製、商品名「ＳＣ２０５０−ＨＬＧ」、平均粒径０．５００μｍ
（Ｅ）硬化促進剤
１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾールキュアゾール：四国化成工業株式会社（株）製、商品名「２ＰＺ−ＣＮ」
（Ｆ）カップリング剤
γ―メルカプトプロピルトリメトキシシラン：日本ユニカー株式会社（株）製、商品名「ＮＵＣ Ａ−１８９」
γ―ウレイドプロピルトリエトキシシラン：日本ユニカー株式会社（株）製、商品名「ＮＵＣ Ａ−１１６０」
Figure 2016021585
次いで上記ワニスを、基材フィルムである厚み３８μｍ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、基材フィルム上において１４０℃で５分間加熱乾燥させ、接着シート（厚み４０μｍ）を作製した。
＜接着シートの評価＞
実施例１，２及び比較例１〜３で作製した接着シートの特性を、以下のようにして評価した。
（１）溶融粘度の測定
実施例１，２及び比較例１〜３の接着シートの接着剤層の溶融粘度は回転式粘弾性測定装置（ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製、ＡＲＥＳ−ＲＤＡ）を用いて測定した。具体的な手順を以下に示す。まず、接着シート１から基材フィルム２を剥離した後、接着剤層４を７０℃で数枚ラミネートして張り合わせて膜厚を１００μｍ以上になるようにし、直径８ｍｍの円形に打ち抜いた。作製した円形のフィルムを同じく８ｍｍの治具２枚ではさみ、サンプルを作製しとし、測定した（測定条件：周波数：１Ｈｚ、測定開始温度：３５℃，測定終了温度：１５０℃、昇温速度５℃／分の測定条件で測定を行い、８０℃の値を読み取った）。結果を表２に示す。
（２）ワイヤ埋込性
表面にＡｌをコートした１５０μｍ厚の半導体ウェハ裏面に、ＦＨ−９００−２５（日立化成工業製）を貼付け、ダイサー（ＤＩＳＣＯ製ＤＦＤ−６３６１）を用いて７．５ｍｍ×７．５ｍｍにダイシングした。フレキシブルダイボンダ（（株）ルネサス東日本セミコンダクタ製ＤＢ７３０ＳＰ）にて１５０℃／０．０４ＭＰａ／１秒にて熱圧着した。ワイヤボンダ（（株）新川製ＵＴＣ−２３０ＢＩ）にてスタットバンプを形成し、エラストマ貼付機(（株）ルネサス東日本セミコンダクタ製、商品名「ＥＳ−１０」)を用いて、ｒ．ｔ．／３．２ｋｇｆ（５０ｇ／バンプ）／３秒にてバンプをレベリングした。ワイヤボンダにてボンディングし、ワイヤ埋込性評価用基板とした。１００μｍ厚の半導体ウェハに接着シート１を７０℃にてラミネートし、ダイサーを用いて７．５ｍｍ×７．５ｍｍにダイシングした。次いで、フレキシブルダイボンダで１２０℃／０．１ＭＰａ／１秒の条件にて熱圧着し、評価サンプルとした。真空蒸着機（（株）真空デバイス製ＶＥ２０３０）を用いて、上記評価サンプルにカーボン蒸着を施した。環境制御型走査電子顕微鏡（（株）フィリップス製、商品名「ＬＣ３０」）を用いて、斜め１５°の角度よりワイヤ埋込部を観察し、埋込性評価した。埋込性が良好なものは「○」、悪いものは「×」と判断した。測定した結果を表２に示す。
（３）接着強度の測定
接着剤層のダイシェア強度（接着強度）を下記の方法により測定した。まず、接着シートの接着剤層を厚み４００μｍの半導体ウェハに７０℃で貼り付けた。次に、それらを５ｍｍ角にダイシングして接着剤層付き半導体チップを得た。個片化した接着剤層付き半導体チップの接着剤層側をリードフレーム（大日本印刷（株）製、商品名「４２アロイＬＦ８１０ＴＲ）上に、１２０℃／０．１ＭＰａ／５ｓの条件で熱圧着した。次に、オーブンで１１０℃／１時間＋１７０℃／３時間のステップキュアを行い、ダイボンディングフィルムを完全硬化させた。万能ボンドテスター（Ｄａｇｅ社製、シリーズ４０００）を用いて、６．７ＭＰａ／秒、２５０℃の温度条件でダイシェア強度を測定し、これを接着強度とした。測定した結果を表２に示す。
（４）絶縁信頼性試験（ＨＡＳＴ：Ｈｉｇｈｌｙ ＡｃｃｅｌｅｒａｔｅｄＳｔｏｒａｇｅ Ｔｅｓｔ）
電食試験用基板（エスパネックス上の銅箔をエッチングし、形成したくし形パターン（金めっき無、ライン３０μｍ、スペース７０μｍ）に、切り出したフィルム（５ｍｍ×１２ｍｍ）を圧着機で貼付した（１００℃、圧力２ｋｇｆ、貼付時間１０秒）。これを１７０℃で５時間硬化したものをサンプルとした。硬化後サンプルを加速寿命試験装置（ＨＩＲＡＹＡＭＡ製、商品名＋「ＰＬ−４２２Ｒ８」、条件：１３０℃／８５％／１００時間）に設置し、絶縁抵抗を測定した。評価方法としては、２０時間以内に１０６Ω以下になったものを「×」、５０時間以上１００時間以内に１０６Ω以下になったものを「△」、１００時間以上１０６Ω以上を保てたものを「○」とした。測定した結果を表２に示す。
（５）タック強度力の測定試験
実施例１，２及び比較例１〜３の接着剤層シートのタック強度はプローブ法により測定した。具体的には、まず、接着シートの接着剤層を平行なガラス板に両面テープで張り付けた。次いで、基材フィルムを接着シートから剥離し、３０℃の熱板上に置き接着剤層の表面にプローブを下記条件で押し付け、プローブを接着剤層から引き離す際の強度を測定してタック強度とした。測定した結果を表２に示す。
テスト速度：５ｍｍ／分
プレスタイム：１．０秒
初期荷重（プレロード）：２００ｇｆ
（６）発泡試験
まず厚さ１００ｕｍ半導体ウェハに接着シートを７０℃でラミネートし、１０ｍｍ×１０ｍｍに小片化した。その小片化した接着シート付きのチップを１２０℃／０．１ＭＰａ／１秒の条件で厚さ６２５ｕｍの半導体ウェハに圧着し、１１０℃で１時間熱硬化を行った後、２００℃で１０分間、熱板上でワイヤボンド熱相当をかけた。その後、超音波探査装置（ＳＡＴ）(日立建機（株）製、商品名「ＨＹＥ−ＦＯＣＵＳ」)を用いて発泡の有無を評価した。発泡がないものを「○」、発泡が見られるものを「×」とした。以上のように測定した結果を表２に示す。
Figure 2016021585
本発明によれば、生産効率を高めながら、埋込性及びピックアップ性が良好であり、高い信頼性を備える半導体装置を実現可能な接着シートを提供することができる。
１…接着シート、２，８…基材、４，４０…接着剤層、Ｗ…半導体ウェハ、Ｗｓ…半導体ウェハの主面、Ｗａ…半導体素子、１０…粘着層、１２…ダイシングシート、１４…支持部材、１４ａ…支持部材の表面、１８…接着剤層付き半導体素子、７０…基板、７４，８４，９４，１０４…回路パターン、７６…端子、７８，８８，９８…ワイヤ、８０…封止材、１００，２００，４００…半導体装置。

Claims (2)

  1. 基板及び前記基板上に形成された回路パターンを有する支持部材と、
    前記支持部材上に設けられた第一の半導体素子と、
    前記第一の半導体素子に接着剤層を介して接着されている第二の半導体素子と、を備え、
    前記支持部材と前記第一の半導体素子とは接着剤を介して接着されており、
    前記回路パターンと前記第一の半導体素子とはワイヤにより電気的に接続されており、
    前記第一の半導体素子及び前記ワイヤは前記接着剤層によって封止されており、
    前記接着剤層が、
    （Ａ）高分子量成分と、
    （Ｂ１）軟化点が５０℃未満の熱硬化性成分と、
    （Ｂ２）軟化点が５０℃以上１００℃以下の熱硬化性成分と、
    （Ｃ）軟化点が１００℃以下のフェノール樹脂と、を含む樹脂組成物からなり、
    当該樹脂組成物１００質量％を基準として、前記（Ａ）高分子量成分を１１〜２２質量％、前記（Ｂ１）軟化点が５０℃未満の熱硬化性成分を１０〜２０質量％、前記（Ｂ２）軟化点が５０℃以上１００℃以下の熱硬化性成分を１０〜２０質量％、前記（Ｃ）軟化点が１００℃以下のフェノール樹脂を１５〜３０質量％含有する接着シート、がフィルムキュアされたものである、
    半導体装置。
  2. 支持部材、前記支持部材上に設けられた接着剤を介して前記支持部材に接着された第一の半導体素子、及びワイヤに、第二の半導体素子及び接着剤層を有する接着剤層付き半導体素子を、熱圧着により、前記接着剤層を介して接着する工程と、
    前記接着剤層に対して１１０〜１２５℃で０．５〜１時間の加熱を行って、前記接着剤層によって前記第一の半導体素子及び前記ワイヤを封止する工程と、
    を備え、
    前記支持部材が、基板及び前記基板上に形成された回路パターンを有し、前記回路パターンと前記第一の半導体素子とが前記ワイヤによって電気的に接続されており、
    前記第一の半導体素子及び前記ワイヤを封止する前の前記接着剤層が、
    （Ａ）高分子量成分と、
    （Ｂ１）軟化点が５０℃未満の熱硬化性成分と、
    （Ｂ２）軟化点が５０℃以上１００℃以下の熱硬化性成分と、
    （Ｃ）軟化点が１００℃以下のフェノール樹脂と、を含む樹脂組成物からなり、
    当該樹脂組成物１００質量％を基準として、前記（Ａ）高分子量成分を１１〜２２質量％、前記（Ｂ１）軟化点が５０℃未満の熱硬化性成分を１０〜２０質量％、前記（Ｂ２）軟化点が５０℃以上１００℃以下の熱硬化性成分を１０〜２０質量％、前記（Ｃ）軟化点が１００℃以下のフェノール樹脂を１５〜３０質量％含有する、接着シートである、
    半導体装置の製造方法。
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