JP2016192501A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1.半導体装置の製造方法
2.実施例
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、熱硬化性接着剤を介して、貫通電極と一方の面に形成されたはんだ付き電極とを有する半導体チップを複数積層配置させる配置工程と、熱硬化性接着剤と半導体チップとが複数積層配置された半導体チップ群を300℃〜400℃の温度の熱圧着ツールにて押圧し、熱硬化性接着剤を硬化させる硬化工程とを有するものである。
以下、半導体チップを4段積層実装させる具体例について、図1及び図2を用いて説明する。図1は、搭載前の複数の半導体チップを模式的に示す断面図であり、図2は、搭載時の半導体チップ群を模式的に示す断面図である。
次に、前述した具体例として示す半導体装置の製造方法に用いられるアンダーフィルフィルムについて説明する。アンダーフィルフィルムは、熱硬化性接着剤であるアンダーフィル材をフィルム状に成形したものである。
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例では、アンダーフィルフィルムを作製し、DSC−小沢法により所定の昇温速度で所定温度まで温度を上げたときの反応率を算出した。そして、アンダーフィルフィルムを用いて3次元実装体を作製し、3次元実装体の実装ズレ、及び接合性について評価した。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
所定温度における反応率の算出は、以下の手順により算出した。
(1)示差走査熱量計(DSC)を使用して、同装置に添付されているDSC小沢法ソフトウエアのマニュアルの記述に従い、各試料についての等速昇温データ(昇温スピード5℃/min,10℃/min,20℃/min)よりピーク全体の熱量、ピーク温度、及びピークトップまでの変化率を求めた。変化率は、ピーク温度までの熱量をピーク全体の熱量で除した値である。
(2)昇温スピードの常用対数値を縦軸にとり、ピーク温度の逆数値を横軸にとることにより小沢プロットを作成後、各試料についての活性化エネルギー、頻度因子、反応次数を求めた。
(3)(2)で求めた活性エネルギー、頻度因子及び反応次数より反応予測図を作成し、この図より、5秒間に80℃から200℃まで温度を上げたときの反応率、及び5秒間に80℃から250℃まで温度を上げたときの反応率を算出した。
図1及び図2に示すように、アンダーフィルフィルムを用いて、インターポーザ上に積層配置された中間層の3個の半導体チップと最上層の半導体チップとを含む半導体チップ群を熱圧着ツールにて押圧し、シリコン貫通電極(TSV:through silicon via)にて接続させ、3次元実装体を作製した。インターポーザ、中間層の半導体チップ、及び最上層の半導体チップは、次のものを使用した。
インターポーザ(Si)
大きさ:8×8mm□、厚み:200μm
バンプ仕様:Cuピラー(7μm)、Ni/Auメッキ、φ20μm、バンプ数1000pin
中間層の半導体チップ
大きさ:6×6mm□、厚み:50μm
上側バンプ仕様:Cuピラー(7μm)、φ20μm、バンプ数1000pin
下側バンプ仕様:Cuピラー(7μm)+Sn/Agはんだ(5μm)、φ20μm、バンプ数1000pin、
アンダーフィル厚み:20μm
最上層の半導体チップ
大きさ:6×6mm□、厚み:50μm
バンプ仕様:Cuピラー(7μm)+Sn/Agはんだ(5μm)、φ20μm、バンプ数1000pin
アンダーフィル厚み:20μm
バンプ部分をX線観察し、実装後のバンプのズレが10μm以上あった場合の評価を「×」とし、実装後のバンプのズレが10μm未満である場合の評価を「○」とした。
デジタルマルチメーター(商品名:デジタルマルチメーター7561、横河電機社製)を用いて、実装後のバンプのズレが10μm未満である3次元実装体の導通抵抗(Ω)を測定した。導通抵抗が70Ω±20%未満の場合の評価を「○」、それ以外の場合の評価を「×」とした。
表1に示すように、アクリルゴムポリマー(品名:テイサンレジンSG−P3、ナガセケムテックス社製)を40質量部、2官能フルオレン型アクリレート(品名:オグソールEA−0200、大阪ガスケミカル(株))を98質量部、有機過酸化物(品名:パーヘキサV、日油(株))2質量部、DBU系テトラフェニルボレート塩(品名:U−CAT−5002、サンアプロ(株))を1質量部、及びフィラー(品名:アエロジルRY200、日本アエロジル(株))を15質量部配合し、アクリル硬化系とエポキシ硬化系との配合比が、100:0であるアンダーフィルフィルムの樹脂組成物を調製した。DSC−小沢法により算出された5秒間で200℃まで温度をあげたときの反応率は70%であり、5秒間で250℃まで温度をあげたときの反応率は95%であった。
表1に示すように、アクリルゴムポリマー(品名:テイサンレジンSG−P3、ナガセケムテックス社製)を40質量部、2官能フルオレン型アクリレート(品名:オグソールEA−0200、大阪ガスケミカル(株))を68質量部、有機過酸化物(品名:パーヘキサV、日油(株))2質量部、ノボラック型エポキシ化合物(4官能)(品名:JER1031S、三菱化学(株))20質量部、脂環式酸無水物(品名:JER1031S、三菱化学(株))10質量部、DBU系テトラフェニルボレート塩(品名:U−CAT−5002、サンアプロ(株))を1質量部、及びフィラー(品名:アエロジルRY200、日本アエロジル(株))を15質量部配合し、アクリル硬化系とエポキシ硬化系との配合比が、70:30であるアンダーフィルフィルムの樹脂組成物を調製した。DSC−小沢法により算出された5秒間で200℃まで温度をあげたときの反応率は60%であり、5秒間で250℃まで温度をあげたときの反応率は85%であった。これ以外は、比較例1と同様にして、アンダーフィルフィルムを作製した。実施例1のアンダーフィルフィルムを用いて3次元実装体を作製したところ、実装ズレの評価は○、及び接合性の評価は○であった。
表1に示すように、アクリルゴムポリマー(品名:テイサンレジンSG−P3、ナガセケムテックス社製)を40質量部、2官能フルオレン型アクリレート(品名:オグソールEA−0200、大阪ガスケミカル(株))を49質量部、有機過酸化物(品名:パーヘキサV、日油(株))1質量部、ノボラック型エポキシ化合物(4官能)(品名:JER1031S、三菱化学(株))30質量部、脂環式酸無水物(品名:JER1031S、三菱化学(株))20質量部、DBU系テトラフェニルボレート塩(品名:U−CAT−5002、サンアプロ(株))を1質量部、及びフィラー(品名:アエロジルRY200、日本アエロジル(株))を15質量部配合し、アクリル硬化系とエポキシ硬化系との配合比が、50:50であるアンダーフィルフィルムの樹脂組成物を調製した。DSC−小沢法により算出された5秒間で200℃まで温度をあげたときの反応率は50%であり、5秒間で250℃まで温度をあげたときの反応率は80%であった。これ以外は、比較例1と同様にして、アンダーフィルフィルムを作製した。実施例2のアンダーフィルフィルムを用いて3次元実装体を作製したところ、実装ズレの評価は○、及び接合性の評価は○であった。
表1に示すように、アクリルゴムポリマー(品名:テイサンレジンSG−P3、ナガセケムテックス社製)を40質量部、2官能フルオレン型アクリレート(品名:オグソールEA−0200、大阪ガスケミカル(株))を29質量部、有機過酸化物(品名:パーヘキサV、日油(株))1質量部、ノボラック型エポキシ化合物(4官能)(品名:JER1031S、三菱化学(株))40質量部、脂環式酸無水物(品名:JER1031S、三菱化学(株))30質量部、DBU系テトラフェニルボレート塩(品名:U−CAT−5002、サンアプロ(株))を1質量部、及びフィラー(品名:アエロジルRY200、日本アエロジル(株))を15質量部配合し、アクリル硬化系とエポキシ硬化系との配合比が、30:70であるアンダーフィルフィルムの樹脂組成物を調製した。DSC−小沢法により算出された5秒間で200℃まで温度をあげたときの反応率は40%であり、5秒間で250℃まで温度をあげたときの反応率は75%であった。これ以外は、比較例1と同様にして、アンダーフィルフィルムを作製した。実施例3のアンダーフィルフィルムを用いて3次元実装体を作製したところ、実装ズレの評価は○、及び接合性の評価は○であった。
表1に示すように、アクリルゴムポリマー(品名:テイサンレジンSG−P3、ナガセケムテックス社製)を40質量部、ノボラック型エポキシ化合物(4官能)(品名:JER1031S、三菱化学(株))60質量部、脂環式酸無水物(品名:MH−700、新日本理化(株))40質量部、DBU系テトラフェニルボレート塩(品名:U−CAT−5002、サンアプロ(株))を1質量部、及びフィラー(品名:アエロジルRY200、日本アエロジル(株))を15質量部配合し、アクリル硬化系とエポキシ硬化系との配合比が、0:100であるアンダーフィルフィルムの樹脂組成物を調製した。DSC−小沢法により算出された5秒間で200℃まで温度をあげたときの反応率は30%であり、5秒間で250℃まで温度をあげたときの反応率は70%であった。これ以外は、比較例1と同様にして、アンダーフィルフィルムを作製した。比較例2のアンダーフィルフィルムを用いて3次元実装体を作製したところ、実装ズレの評価は×、及び接合性の評価は○であった。
Claims (9)
- 熱硬化性接着剤を介して、貫通電極と一方の面に形成されたはんだ付き電極とを有する半導体チップを複数積層配置させる配置工程と、
前記熱硬化性接着剤と前記半導体チップとが複数積層配置された半導体チップ群を300℃〜400℃の温度の熱圧着ツールにて押圧し、前記熱硬化性接着剤を硬化させる硬化工程とを有し、
前記熱硬化性接着剤は、示差走査熱量計を用いた小沢法により算出された5秒間に200℃まで温度を上げたときの反応率が40%以上60%以下であり、5秒間に250℃まで温度を上げたときの反応率が75%以上85%以下である半導体装置の製造方法。 - 前記半導体チップ群を前記熱圧着ツールにて押圧した際、最上層の熱硬化性接着剤の温度と最下層の熱硬化性接着剤の温度との差が40℃以上である請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記はんだ付き電極のはんだの融点が、220℃〜240℃である請求項1又は2記載の半導体装置の製造方法。
- 前記熱硬化性接着剤が、アクリル硬化系とエポキシ硬化系とを含有し、
前記アクリル硬化系と前記エポキシ硬化系との配合比が、70:30〜30:70である請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記アクリル硬化系が、フルオレン型(メタ)アクリレートと、有機過酸化物とを含有し、
前記エポキシ硬化系が、多官能エポキシ化合物と、酸無水物とを含有する請求項4記載の半導体装置の製造方法。 - 前記配置工程では、熱硬化性接着剤を介して、インターポーザ上に前記半導体チップを複数積層配置させ、
前記硬化工程では、前記インターポーザを含む半導体チップ群を前記熱圧着ツールにて押圧し、前記熱硬化性接着剤を硬化させる請求項1乃至5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記熱硬化性接着剤が、フィルム状の熱硬化性接着フィルムであり、
前記配置工程では、前記熱硬化性接着フィルムが前記はんだ付き電極の形成面に貼り合わされた半導体チップを複数積層配置させる請求項1乃至6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記配置工程では、同じ熱硬化性接着剤を使用して半導体チップを複数積層配置させる請求項1乃至7のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 熱硬化性接着剤を介して、貫通電極と一方の面に形成されたはんだ付き電極とを有する半導体チップを複数積層配置させる配置工程と、
前記熱硬化性接着剤と前記半導体チップとが複数積層配置された半導体チップ群を300℃〜400℃の温度の熱圧着ツールにて押圧し、前記熱硬化性接着剤を硬化させる硬化工程とを有し、
前記熱硬化性接着剤は、所定の昇温速度にて前記はんだ付き電極のはんだの融点より30℃低い温度まで上げたときの反応率が40%以上60%以下であり、前記所定の昇温速度にて前記はんだの融点より20℃高い温度まで上げたときの反応率が75%以上85%以下である半導体装置の製造方法。
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