JP2017220519A - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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幸一 茶花
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一尊 本田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device manufacturing method which can reduce voids in a semiconductor device and inhibit a fillet.SOLUTION: In a semiconductor device where a semiconductor chip 2 and a wiring circuit board, or semiconductor chips 2 are electrically connected with their connection parts 5 by metal joining in a state where a film semiconductor adhesive is sandwiched, a thickness T(μm) of the film semiconductor adhesive satisfies the following conditions 1, 2. Condition 1: T=X{α+(0.5β)}; and condition 2: 1.06≤X≤1.36 (where α: a length 6 of a joining part 4 of the semiconductor chip 2, which does not form metal joining; and β: a length 7 of a joining part 5 of a semiconductor chip 2, which forms metal joining).SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、半導体装置を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

従来、半導体チップと基板とを接続するには金ワイヤ等の金属細線を用いるワイヤーボンディング方式が広く適用されてきたが、半導体装置に対する高機能・高集積・高速化等の要求に対応するため、半導体チップ又は基板にバンプと呼ばれる導電性突起を形成して、半導体チップと基板間で直接接続するフリップチップ接続方式(FC接続方式)が広まりつつある。   Conventionally, a wire bonding method using a fine metal wire such as a gold wire has been widely applied to connect a semiconductor chip and a substrate, but in order to meet demands for high functionality, high integration, high speed, etc. for semiconductor devices, A flip chip connection method (FC connection method) in which conductive protrusions called bumps are formed on a semiconductor chip or a substrate to directly connect the semiconductor chip and the substrate is becoming widespread.

フリップチップ接続方式としては、はんだ、スズ、金、銀、銅等を用いて金属接合させる方法、超音波振動を印加して金属接合させる方法、樹脂の収縮力によって機械的接触を保持する方法などが知られているが、接続部の信頼性の観点から、はんだ、スズ、金、銀、銅等を用いて金属接合させる方法が一般的である。   Flip chip connection methods include metal bonding using solder, tin, gold, silver, copper, etc., metal bonding by applying ultrasonic vibration, method of maintaining mechanical contact by the shrinkage force of the resin, etc. However, from the viewpoint of the reliability of the connection portion, a method of metal bonding using solder, tin, gold, silver, copper, or the like is common.

例えば、半導体チップと基板間の接続においては、BGA(Ball Grid Array)、CSP(Chip Size Package)等に盛んに用いられているCOB(Chip On Board)型の接続方式もフリップチップ接続方式である。また、フリップチップ接続方式は、半導体チップ上にバンプ又は配線を形成して、半導体チップ間で接続するCOC(Chip On Chip)型の接続方式にも広く用いられている(例えば、特許文献1参照)。   For example, in connection between a semiconductor chip and a substrate, a COB (Chip On Board) type connection method that is actively used in BGA (Ball Grid Array), CSP (Chip Size Package), etc. is also a flip chip connection method. . The flip chip connection method is also widely used in a COC (Chip On Chip) type connection method in which bumps or wirings are formed on semiconductor chips to connect the semiconductor chips (see, for example, Patent Document 1). ).

更なる小型化、薄型化、高機能化が強く要求されたパッケージでは、上述した接続方式を積層・多段化したチップスタック型パッケージ、POP(Package On Package)、TSV(Through−Silicon Via)等も広く普及し始めている。平面状でなく立体状に配置することでパッケージを小さくできることから、これらの技術は多用され、半導体の性能向上及びノイズ低減、実装面積の削減、省電力化にも有効であり、次世代の半導体配線技術として注目されている。   For packages that are strongly required to be further reduced in size, thickness, and functionality, there are chip stack type packages, POP (Package On Package), TSV (Through-Silicon Via), etc., in which the above connection methods are stacked and multi-staged. It has begun to spread widely. Since the package can be made smaller by arranging it in a three-dimensional shape instead of a flat shape, these technologies are frequently used, and it is also effective for improving semiconductor performance, reducing noise, reducing mounting area, and reducing power consumption. It is attracting attention as a wiring technology.

生産性向上の観点から、ウエハ上に半導体チップを圧着(接続)した後に個片化して半導体パッケージを作製するCOW(Chip On Wafer)、ウエハ同士を圧着(接続)した後に個片化して半導体パッケージを作製するWOW(Wafer On Wafer)も注目されている。更に、同様の観点から、ウエハ上又はマップ基板上に複数のチップを位置合わせして仮圧着した後、これら複数のチップを一括で本圧着して接続を確保するギャングボンディング方式も注目されている。   From the viewpoint of improving productivity, COW (Chip On Wafer) is a method of manufacturing a semiconductor package by bonding a semiconductor chip onto a wafer after being crimped (connected), and semiconductor package after being individually bonded after connecting (bonding) the wafers together. A WOW (Wafer On Wafer) for producing the film is also attracting attention. Further, from the same point of view, a gang bonding method in which a plurality of chips are aligned on a wafer or a map substrate and temporarily press-bonded, and then the plurality of chips are collectively pressure-bonded to ensure connection is also attracting attention. .

特開2011-29232号公報JP 2011-29232 A

上述したフリップチップパッケージの組立方法としては、例えば以下の方法が考えられる。まず、ダイシングしたウエハからフィルム状の半導体用接着剤が供給された半導体チップをコレットでピックアップし、圧着用押圧部材に供給する。次いで、チップ−チップ間又はチップ−基板間で位置合わせを行った後、それらを互いに圧着し、チップ−チップ間又はチップ−基板間の接続部の融点以上に達するように圧着用押圧部材の温度を上昇させ、接続部に金属結合を形成させている。   As the flip chip package assembly method described above, for example, the following method can be considered. First, a semiconductor chip to which a film-like semiconductor adhesive is supplied from a diced wafer is picked up by a collet and supplied to a pressing member for pressure bonding. Next, after positioning between the chip and the chip or between the chip and the substrate, they are pressure-bonded to each other, and the temperature of the pressure member for pressing so as to reach the melting point or more of the connection part between the chip and the chip or between the chip and the substrate. And a metal bond is formed at the connecting portion.

圧着の際、チップ−チップ間又はチップ−基板間を半導体接着剤で充填する工程とチップ−チップ間又はチップ−基板間の接続部を金属結合させる工程が同時に行われる。このとき、チップ−チップ間又はチップ−基板間の距離に対して、半導体接着剤の厚みが薄いと、半導体接着層にボイド(気泡)が発生し易くなる。   At the time of pressure bonding, a step of filling a chip-chip or chip-substrate with a semiconductor adhesive and a step of metal-bonding a chip-chip or chip-substrate connection portion are simultaneously performed. At this time, if the thickness of the semiconductor adhesive is small with respect to the distance between the chip and the chip or between the chip and the substrate, voids (bubbles) are likely to be generated in the semiconductor adhesive layer.

また、半導体装置は小型化・薄型化傾向にあるため、圧着後のフィレット(圧着の際、半導体接着剤が流動し、半導体チップの周囲に流れ出てしまった部分)を抑制する必要がある。しかし、フィレットを抑制するため、半導体接着剤の厚みを薄くする(半導体接着剤の量を減らす)と、半導体接着剤の流動が十分行われず、ボイドが発生するという問題がある。   In addition, since semiconductor devices tend to be smaller and thinner, it is necessary to suppress the fillet after crimping (the portion where the semiconductor adhesive has flowed during crimping and has flowed out around the semiconductor chip). However, if the thickness of the semiconductor adhesive is reduced to reduce the fillet (the amount of the semiconductor adhesive is reduced), there is a problem that the semiconductor adhesive does not flow sufficiently and voids are generated.

本発明の主な目的は、フィルム状半導体接着剤を用いた半導体装置を製造する方法に関して、ボイドの発生及びフィレットを抑制する半導体装置を得ることにある。   The main object of this invention is to obtain the semiconductor device which suppresses generation | occurrence | production of a void and a fillet regarding the method of manufacturing the semiconductor device using a film-form semiconductor adhesive.

本発明の一側面は、接続部を有する半導体チップ及び接続部を有する配線回路基板を備え、それぞれの前記接続部が互いに電気的に接続された半導体装置、又は、接続部を有する複数の半導体チップを備え、それぞれの前記接続部が互いに電気的に接続された半導体装置の製造方法であって、前記接続部は金属からなり、
前記半導体チップ及び前記配線回路基板、又は、前記半導体チップ同士を、間にフィルム状の半導体用接着剤を介した状態で、それぞれの前記接続部が金属結合によって電気的に接続されている、半導体装置の製造方法であって、
前記フィルム状の半導体接着剤の厚みT(μm)を下記条件1、2を満たすTとすることによって、半導体装置が連続的に製造される。
条件1:T=X{α+(0.5β)}
条件2:1.06≦X≦1.36
α:前記半導体チップの接続部における、金属接合を形成しない部分の長さ(μm)
β:前記半導体チップの接続部における、金属結合を形成する部分の長さ(μm)
One aspect of the present invention includes a semiconductor device having a connection portion and a printed circuit board having a connection portion, and each of the connection portions is electrically connected to each other, or a plurality of semiconductor chips having connection portions. Each of the connecting portions is electrically connected to each other, wherein the connecting portions are made of metal.
The semiconductor chip and the printed circuit board, or the semiconductor chips, wherein the respective connecting portions are electrically connected by metal bonding in a state where a film-like semiconductor adhesive is interposed therebetween. A device manufacturing method comprising:
By setting the thickness T (μm) of the film-like semiconductor adhesive to T that satisfies the following conditions 1 and 2, semiconductor devices are continuously manufactured.
Condition 1: T = X {α + (0.5β)}
Condition 2: 1.06 ≦ X ≦ 1.36
α: length of the portion where the metal chip is not formed in the connection portion of the semiconductor chip (μm)
β: length of the portion where the metal bond is formed in the connection portion of the semiconductor chip (μm)

上記半導体装置を製造する方法によれば、フィルム状の半導体接着剤の厚みを条件1、2を満たすTとすることで、ボイド発生及びフィレットを抑制することができる。   According to the method of manufacturing the semiconductor device, void generation and fillet can be suppressed by setting the thickness of the film-like semiconductor adhesive to T that satisfies the conditions 1 and 2.

上記フィルム状の半導体接着剤は、重量平均分子量10000以下の化合物、及びその硬化剤を含有し、最低溶融粘度が5000Pa・s以下である熱硬化性樹脂組成物によって形成された層であってもよい。   The film-like semiconductor adhesive may be a layer formed of a thermosetting resin composition containing a compound having a weight average molecular weight of 10,000 or less and a curing agent thereof and having a minimum melt viscosity of 5000 Pa · s or less. Good.

上記フィルム状の半導体接着剤は、重量平均分子量10000超の高分子量成分を含有することが好ましく、重量平均分子量は30000超であることがより好ましい。また、上記高分子量成分のガラス転移温度は100℃以下であることが好ましい。   The film-like semiconductor adhesive preferably contains a high molecular weight component having a weight average molecular weight exceeding 10,000, and more preferably having a weight average molecular weight exceeding 30,000. Moreover, it is preferable that the glass transition temperature of the said high molecular weight component is 100 degrees C or less.

半導体チップの接続部の長さから、フィルム状半導体接着剤の厚みを設定し、その半導体接着剤を用いることで、ボイドの発生及びフィレットを抑制した半導体装置を得ることができる。   By setting the thickness of the film-like semiconductor adhesive from the length of the connecting portion of the semiconductor chip and using the semiconductor adhesive, a semiconductor device in which generation of voids and fillets are suppressed can be obtained.

半導体チップと基板間接続断面図(例COB)。Sectional view of connection between semiconductor chip and substrate (example COB). 半導体チップ間接族断面図(例COC)。Semiconductor chip indirect group sectional drawing (example COC). 半導体チップ積層型断面図(例TSV)。Semiconductor chip lamination type sectional view (example TSV). 複数の半導体チップと基板間接続断面図(例COB)。Cross-sectional view of connection between a plurality of semiconductor chips and a substrate (example COB). 複数の半導体チップとインターポーザー間接続断面図(例COW)。Cross-sectional view of connection between a plurality of semiconductor chips and an interposer (example COW) 接続部の長さの説明図。Explanatory drawing of the length of a connection part.

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。本明細書に記載される数値範囲の上限値及び下限値は、任意に組み合わせることができる。実施例に記載される数値も、数値範囲の上限値又は下限値として用いることができる。本明細書において、「(メタ)アクリル」とは、アクリル又はそれに対応するメタクリルを意味する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments. The upper limit value and the lower limit value of the numerical ranges described in this specification can be arbitrarily combined. Numerical values described in the examples can also be used as the upper limit value or the lower limit value of the numerical range. In this specification, “(meth) acryl” means acryl or methacryl corresponding thereto.

<半導体装置>
本実施形態の半導体装置の製造方法により得られる半導体装置について、図1及び図2を用いて以下説明する。図1は半導体チップと基板間で接続が行われる場合、図2は半導体チップ間で接続が行われる場合の断面構造を示している。
<Semiconductor device>
A semiconductor device obtained by the method for manufacturing a semiconductor device of this embodiment will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a cross-sectional structure when a connection is made between a semiconductor chip and a substrate, and FIG. 2 shows a cross-sectional structure when the connection is made between semiconductor chips.

図1は、半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。図1(a)は、互いに対向する半導体チップ2及び基板(回路配線基板)3と、半導体チップ2及び基板3の互いに対向する面にそれぞれ配置された金属結合を形成しない接続部4と配線と金属結合を形成する接続部5と配線8と、半導体チップ2及び基板3間の空隙に隙間なく充填されたフィルム状の半導体接着剤1を有している。半導体チップ2及び基板3は、接続部4、5及び配線8によりフリップチップ接続されている。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a semiconductor device. FIG. 1A shows a semiconductor chip 2 and a substrate (circuit wiring board) 3 that face each other, and a connection portion 4 and a wiring that do not form a metal bond and are disposed on the mutually facing surfaces of the semiconductor chip 2 and the substrate 3, respectively. It has a film-like semiconductor adhesive 1 in which a gap between the semiconductor chip 2 and the substrate 3 is filled without any gaps between the connecting portion 5 and the wiring 8 that form a metal bond. The semiconductor chip 2 and the substrate 3 are flip-chip connected by connecting portions 4 and 5 and wirings 8.

図1(b)は、互いに対向する半導体チップ2及び基板(回路配線基板)3と、半導体チップ2及び基板3の互いに対向する面にそれぞれ配置された配線と金属結合を形成する接続部5と配線8と、半導体チップ2及び基板3間の空隙に隙間なく充填されたフィルム状の半導体接着剤1を有している。半導体チップ2及び基板3は、接続部5及び配線8によりフリップチップ接続されている。   FIG. 1B shows a semiconductor chip 2 and a substrate (circuit wiring board) 3 that face each other, and a connection portion 5 that forms a metal bond with a wiring disposed on the mutually facing surfaces of the semiconductor chip 2 and the substrate 3. The wiring 8 and the film-like semiconductor adhesive 1 filled in the space between the semiconductor chip 2 and the substrate 3 without a gap are provided. The semiconductor chip 2 and the substrate 3 are flip-chip connected by the connection portion 5 and the wiring 8.

図2は、半導体装置の他の実施形態を示す模式断面図である。図2(a)は、2つの半導体チップ2が金属結合を形成しない接続部4と配線と金属結合を形成する接続部5と配線8によりフリップチップ接続されている点を除き、図1(a)と同様である。図2(b)は、2つの半導体チップ2が配線と金属結合を形成する接続部5と配線8によりフリップチップ接続されている点を除き、図1(b)と同様である。図2(a)のより具体的な態様としては、図中上側の半導体チップ2が、接続部4として銅ピラー、接続部5としてはんだ(はんだバンプ)を有し、図中下側の半導体チップ2が配線8としてパッド(接続部に金メッキ)を有するような態様が挙げられる。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the semiconductor device. FIG. 2 (a) is the same as FIG. 1 (a) except that the two semiconductor chips 2 are flip-chip connected by a connecting portion 4 that does not form a metal bond, a wiring and a connecting portion 5 that forms a metal bond, and a wiring 8. ). FIG. 2B is the same as FIG. 1B except that two semiconductor chips 2 are flip-chip connected by a connection portion 5 and a wiring 8 that form a metal bond with the wiring. As a more specific aspect of FIG. 2A, the upper semiconductor chip 2 in the drawing has a copper pillar as the connection portion 4 and a solder (solder bump) as the connection portion 5, and the lower semiconductor chip in the drawing. A mode in which 2 has a pad (gold plating at a connection portion) as the wiring 8 is exemplified.

半導体チップ2としては、特に制限はなく、シリコン、ゲルマニウム等の同一種類の元素から構成される元素半導体、ガリウムヒ素、インジウムリン等の化合物半導体などの各種半導体を用いることができる。   There is no restriction | limiting in particular as the semiconductor chip 2, Various semiconductors, such as an element semiconductor comprised from the same kind of elements, such as silicon and germanium, and compound semiconductors, such as gallium arsenide and indium phosphorus, can be used.

基板3としては、配線回路基板であれば特に制限はなく、ガラスエポキシ、ポリイミド、ポリエステル、セラミック、エポキシ、ビスマレイミドトリアジン等を主な成分とする絶縁基板の表面に形成された金属層の不要な箇所をエッチング除去して配線(配線パターン)が形成された回路基板、上記絶縁基板の表面に金属めっき等によって配線(配線パターン)が形成された回路基板、上記絶縁基板の表面に導電性物質を印刷して配線(配線パターン)が形成された回路基板などを用いることができる。   The substrate 3 is not particularly limited as long as it is a printed circuit board, and does not require a metal layer formed on the surface of an insulating substrate containing glass epoxy, polyimide, polyester, ceramic, epoxy, bismaleimide triazine or the like as a main component. A circuit board on which wiring (wiring pattern) is formed by etching away the portion, a circuit board on which wiring (wiring pattern) is formed on the surface of the insulating substrate by metal plating or the like, and a conductive substance on the surface of the insulating substrate A circuit board on which wiring (wiring pattern) is formed by printing can be used.

配線8、金属結合を形成しない接続部4の材質としては、主成分として、金、銀、銅、スズ、ニッケル等が用いられ、単一の成分のみで構成されていてもよく、複数の成分から構成されていてもよい。また、これらの金属が積層された構造をなすように形成されていてもよい。コストの観点から銅であることから好ましい。接続信頼性の観点から、金が好ましい。   As the material of the wiring 8 and the connection part 4 that does not form a metal bond, gold, silver, copper, tin, nickel, or the like is used as a main component, and it may be composed of only a single component. You may be comprised from. Moreover, you may form so that the structure where these metals were laminated | stacked may be made | formed. From the viewpoint of cost, copper is preferable. From the viewpoint of connection reliability, gold is preferable.

金属結合を形成する接続部5の材質としては、はんだ(主成分は、例えば、スズ−銀、スズ−鉛、スズ−ビスマス、スズ−銅)が用いられ、単一の成分のみで構成されていてもよく、複数の成分から構成されていてもよい。   As the material of the connection part 5 forming the metal bond, solder (the main component is, for example, tin-silver, tin-lead, tin-bismuth, tin-copper) is used, and is composed of only a single component. It may be composed of a plurality of components.

図1又は図2に示すような半導体装置(パッケージ)を積層して、金、銀、銅、はんだ(主成分は、例えば、スズ−銀、スズ−鉛、スズ−ビスマス、スズ−銅、スズ−銀−銅)、スズ、ニッケル等で電気的に接続してもよい。銅、はんだは安価であることから好ましい。例えば、TSV技術で見られるような、接着剤層を半導体チップ間に介して、フリップチップ接続又は積層し、半導体チップを貫通する孔を形成し、パターン面の電極とつなげてもよい。   A semiconductor device (package) as shown in FIG. 1 or FIG. 2 is stacked, and gold, silver, copper, solder (main components are, for example, tin-silver, tin-lead, tin-bismuth, tin-copper, tin) -Silver-copper), tin, nickel or the like may be used for electrical connection. Copper and solder are preferable because they are inexpensive. For example, as seen in the TSV technology, an adhesive layer may be flip-chip connected or stacked between semiconductor chips to form a hole penetrating the semiconductor chip and connected to the electrode on the pattern surface.

図3は、半導体装置の他の実施形態(半導体チップ積層型の態様(TSV))を示す模式断面図である。図3(a)に示す半導体装置では、基板3上に形成された配線8が半導体チップ2の接続部4及び5と接続されることにより、半導体チップ2と基板3とがフリップチップ接続されている。半導体チップ2と基板3との間にはフィルム状の半導体接着剤1が介在している。上記半導体チップ2における基板3と反対側の表面上にある配線8、接続部4、5及び接着剤層1の構成により半導体チップ2が繰り返し積層されている。半導体チップ2の表裏におけるパターン面の配線8は、半導体チップ本体2の内部を貫通する孔内に充填された貫通電極9により互いに接続されている。貫通電極9の材質としては、銅、アルミニウム等を用いることができる。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the semiconductor device (semiconductor chip laminated type (TSV)). In the semiconductor device shown in FIG. 3A, the wiring 8 formed on the substrate 3 is connected to the connection portions 4 and 5 of the semiconductor chip 2, so that the semiconductor chip 2 and the substrate 3 are flip-chip connected. Yes. A film-like semiconductor adhesive 1 is interposed between the semiconductor chip 2 and the substrate 3. The semiconductor chip 2 is repeatedly laminated by the configuration of the wiring 8, the connecting portions 4 and 5, and the adhesive layer 1 on the surface of the semiconductor chip 2 opposite to the substrate 3. The wirings 8 on the pattern surface on the front and back sides of the semiconductor chip 2 are connected to each other by through electrodes 9 filled in holes that penetrate the inside of the semiconductor chip body 2. As a material of the through electrode 9, copper, aluminum, or the like can be used.

このようなTSV技術により、通常は使用されない半導体チップの裏面からも信号を取得することができる。更には、半導体チップ2内に貫通電極9を垂直に通すため、対向する半導体チップ2間、並びに、半導体チップ2及び基板3間の距離を短くし、柔軟な接続が可能である。本実施形態に係る接着剤層は、このようなTSV技術において、対向する半導体チップ2間、並びに、半導体チップ2及び基板3間の封止材料として適用することができる。   With such TSV technology, a signal can be obtained from the back surface of a semiconductor chip that is not normally used. Furthermore, since the through electrode 9 is vertically passed through the semiconductor chip 2, the distance between the semiconductor chips 2 facing each other and between the semiconductor chip 2 and the substrate 3 can be shortened and flexible connection is possible. The adhesive layer according to the present embodiment can be applied as a sealing material between the semiconductor chips 2 facing each other and between the semiconductor chip 2 and the substrate 3 in such a TSV technology.

エリアバンプチップ技術等の自由度の高いバンプ形成方法では、インターポーザーを介さないでそのまま半導体チップをマザーボードに直接実装できる。本実施形態に係る接着剤層は、このような半導体チップをマザーボードに直接実装する場合にも適用することができる。なお、本実施形態に係る接着剤層は、2つの配線回路基板を積層する場合に、基板間の空隙を封止する際にも適用することができる。   In a bump forming method with a high degree of freedom such as area bump chip technology, a semiconductor chip can be directly mounted on a mother board without using an interposer. The adhesive layer according to this embodiment can also be applied when such a semiconductor chip is directly mounted on a mother board. Note that the adhesive layer according to the present embodiment can also be applied when sealing a gap between substrates when two printed circuit boards are stacked.

図3(b)は、インターポーザー10上に形成された配線8が半導体チップ2の接続部4及び5と接続されることにより、半導体チップ2と基板3とがフリップチップ接続されている点を除き、図3(a)と同様である。   FIG. 3B shows that the wiring 8 formed on the interposer 10 is connected to the connection portions 4 and 5 of the semiconductor chip 2 so that the semiconductor chip 2 and the substrate 3 are flip-chip connected. Except for this, it is the same as FIG.

図4及び5は、半導体装置の他の実施形態を示す模式断面図である。図4に示す半導体装置は、複数の半導体チップ2が接続部4及び5と配線8により、基板3にフリップチップ接続されている点を除き、図2(a)の半導体装置と同様である。図5に示す半導体装置は、複数の半導体チップ2が接続部4及び5と配線8により、インターポーザー10にフリップチップ接続されている点を除き、図2(b)の半導体装置と同様である。   4 and 5 are schematic cross-sectional views showing other embodiments of the semiconductor device. The semiconductor device shown in FIG. 4 is the same as the semiconductor device shown in FIG. 2A except that a plurality of semiconductor chips 2 are flip-chip connected to the substrate 3 by connecting portions 4 and 5 and wirings 8. The semiconductor device shown in FIG. 5 is the same as the semiconductor device shown in FIG. 2B except that a plurality of semiconductor chips 2 are flip-chip connected to the interposer 10 by connecting portions 4 and 5 and wirings 8. .

半導体装置は、例えば上述したバンプ−配線間で接続する。この場合、後述する圧着工程ではどちらか一方の接続部の金属が融点以上になればよい。   The semiconductor device is connected, for example, between the above-described bump and wiring. In this case, it is only necessary that the metal of either one of the connecting portions is equal to or higher than the melting point in the crimping step described later.

<半導体装置の製造方法>
第一の実施形態の半導体装置の製造方法は、接続部を有する半導体チップ及び接続部を有する配線回路基板を備え、それぞれの接続部が接続バンプを介して互いに電気的に接続された半導体装置、又は、接続部を有する複数の半導体チップを備え、それぞれの接続部が接続バンプを介して互いに電気的に接続された半導体装置の製造方法であって、前記接続部は金属からなり、前記半導体チップ及び前記配線回路基板、又は、前記半導体チップ同士を、間にフィルム状の半導体用接着剤を介した状態で、それぞれの前記接続部が金属結合によって電気的に接続されている、半導体装置の製造方法であって、前記フィルム状の半導体接着剤の厚みが下記条件1、2を満たすT(μm)とすることによって、半導体装置が連続的に製造される。
条件1:T=X{α+(0.5β)}
条件2:1.06≦X≦1.36
α:前記半導体チップの接続部における、金属接合を形成しない部分の長さ(μm)
β:前記半導体チップの接続部における、金属結合を形成する部分の長さ(μm)
<Method for Manufacturing Semiconductor Device>
The semiconductor device manufacturing method of the first embodiment includes a semiconductor chip having a connection portion and a printed circuit board having a connection portion, and each connection portion is electrically connected to each other via a connection bump, Or a method of manufacturing a semiconductor device comprising a plurality of semiconductor chips each having a connection portion, wherein each connection portion is electrically connected to each other via a connection bump, wherein the connection portion is made of metal, and the semiconductor chip And the wiring circuit board or the semiconductor chips, with the film-like semiconductor adhesive interposed therebetween, and the connection portions are electrically connected by metal bonding. In this method, the semiconductor device is continuously manufactured by setting the thickness of the film-like semiconductor adhesive to T (μm) satisfying the following conditions 1 and 2.
Condition 1: T = X {α + (0.5β)}
Condition 2: 1.06 ≦ X ≦ 1.36
α: length of the portion where the metal chip is not formed in the connection portion of the semiconductor chip (μm)
β: length of the portion where the metal bond is formed in the connection portion of the semiconductor chip (μm)

これにより、例えば図1(a)や図2(a)に示される半導体装置を得ることができる。以下、図2(a)及び図6を例にとり、各工程について説明する。   Thereby, for example, the semiconductor device shown in FIG. 1A or 2A can be obtained. Hereinafter, each process will be described with reference to FIG. 2A and FIG.

まず、基板3上に、フィルム状の半導体用接着剤(以下、「フィルム状接着剤」という場合もある)を貼付する。フィルム状接着剤の貼付は、加熱プレス、ロールラミネート、真空ラミネートなどによって行うことができる。フィルム状接着剤は半導体チップ2に貼付してもよく、半導体ウエハにフィルム状接着剤を貼付した後、ダイシングして、半導体チップ2に個片化することによって、フィルム状接着剤を貼付した半導体チップ2を作製してよい。   First, a film-like adhesive for semiconductor (hereinafter sometimes referred to as “film-like adhesive”) is stuck on the substrate 3. The film adhesive can be applied by a hot press, roll lamination, vacuum lamination, or the like. The film adhesive may be affixed to the semiconductor chip 2, and after the film adhesive is affixed to the semiconductor wafer, the film adhesive is diced and separated into the semiconductor chips 2, thereby the semiconductor having the film adhesive affixed thereto. Chip 2 may be fabricated.

この時のフィルム状接着剤の厚みTを以下の条件1、2を満たすよう設定する。
条件1:T=X{α+(0.5β)}
条件2:1.06≦X≦1.36
ここでαとβを、図6を用いて説明する。図6は、半導体チップ2の模式断面図であり、金属結合を形成しない接続部4の長さである6がαとなり、金属結合を形成する接続部5の長さ7がβとなる。
The thickness T of the film adhesive at this time is set so as to satisfy the following conditions 1 and 2.
Condition 1: T = X {α + (0.5β)}
Condition 2: 1.06 ≦ X ≦ 1.36
Here, α and β will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor chip 2, where 6 is the length of the connection portion 4 that does not form a metal bond, and α is the length 7 of the connection portion 5 that forms a metal bond.

フィルム状接着剤の厚みが1.06>Xとなる場合、フィルム状接着剤が薄いため、樹脂の流動が十分行われず、ボイドが発生しやすくなる。一方、X>1.36となる場合、フィルム状接着剤が厚いため、フィレットの量が多くなってしまう。   When the thickness of the film adhesive is 1.06> X, since the film adhesive is thin, the resin does not flow sufficiently and voids are likely to occur. On the other hand, when X> 1.36, the amount of fillet increases because the film adhesive is thick.

フィルム状接着剤の供給面積は、半導体チップ2と同等が好ましい。供給面積が大きくなるほど、フィレットの幅は増加する。   The supply area of the film adhesive is preferably the same as that of the semiconductor chip 2. The greater the supply area, the greater the fillet width.

半導体チップを圧着ツールでピックアップ後、半導体チップ2の接続部4及び5と基板上の配線8とが対向配置されるように、位置合わせされる。半導体チップの接続部5の金属の融点以上の温度で加熱しながら半導体チップ2と基板8を押し付けて(接続部5にはんだを用いる場合は、はんだ部分に230℃以上かかることが好ましい)、半導体チップと基板間を接続すると共に、フィルム状接着剤によって半導体チップ間の空隙を封止充てんする。   After the semiconductor chip is picked up by a crimping tool, the connection parts 4 and 5 of the semiconductor chip 2 and the wiring 8 on the substrate are aligned so as to face each other. The semiconductor chip 2 and the substrate 8 are pressed while heating at a temperature equal to or higher than the melting point of the metal of the connection part 5 of the semiconductor chip (when solder is used for the connection part 5, it is preferable that the solder part takes 230 ° C. or more). While the chip and the substrate are connected, the gap between the semiconductor chips is sealed and filled with a film adhesive.

接続荷重は、バンプ数に依存するが、バンプの高さばらつき吸収や、バンプ変形量の制御を考慮して設定される。圧着の際に、ボイドを排除し、半導体チップ2の接続部5と基板3上の配線が接触するために、荷重は大きい方が好ましい。荷重が大きい方がボイドを排除しやすく、接続部の金属と接続バンプとが接触しやすい。例えば、半導体チップ2の1ピン(1バンプ)当り0.009Nから0.2Nが好ましい。   The connection load depends on the number of bumps, but is set in consideration of absorption of bump height variations and control of the amount of bump deformation. When crimping, voids are eliminated, and the connection portion 5 of the semiconductor chip 2 and the wiring on the substrate 3 are in contact with each other. The larger the load, the easier it is to eliminate voids, and the metal at the connection and the connection bumps are more likely to come into contact. For example, 0.009N to 0.2N per pin (one bump) of the semiconductor chip 2 is preferable.

接続時間は生産性向上の観点から、短時間であるほど好ましく、接続部5(はんだバンプ)を溶融させ、酸化膜や表面の不純物を除去し、金属接合を接続部に形成できる程度の時間とすることができる。なお、短時間での接続とは、接続形成時間(圧着時間)中に、接続部5がはんだバンプであれば230℃以上かかる時間が5秒以下であることをいう。接続時間は、好ましくは4秒以下、さらに好ましくは3秒以下である。接続時間が短時間であるほど生産性が向上する。   The connection time is preferably as short as possible from the viewpoint of improving productivity, and the time is sufficient to melt the connection portion 5 (solder bump), remove the oxide film and impurities on the surface, and form a metal bond at the connection portion. can do. In addition, the connection in a short time means that the time which takes 230 degreeC or more will be 5 second or less if the connection part 5 is a solder bump during connection formation time (crimping time). The connection time is preferably 4 seconds or less, more preferably 3 seconds or less. The shorter the connection time, the higher the productivity.

このとき、接続工程は、仮圧着と本圧着の2工程に分かれていても良い。例えば、半導体チップ2の接続部5の金属の融点以下の温度で仮圧着を行い、その後、接続部5の金属の融点以上の温度が加わるように加熱し、接続部5と配線8の間で金属結合を形成することで半導体装置を製造しても良い。   At this time, the connection process may be divided into two processes, a temporary pressure bonding and a main pressure bonding. For example, provisional pressure bonding is performed at a temperature equal to or lower than the melting point of the metal of the connection portion 5 of the semiconductor chip 2, and then heating is performed so that a temperature equal to or higher than the melting point of the metal of the connection portion 5 is applied. A semiconductor device may be manufactured by forming a metal bond.

接続のために圧着ツールが加熱される温度において、フィルム状接着剤の最低溶融粘度は、5000Pa・s以下であることが好ましい。ここで、「溶融粘度」とは、レオメーター(株式会社アントンパール・ジャパン製、MCR301)にて、サンプル厚み:400μm、昇温速度10℃/分、周波数:1Hzの条件で、測定治具(ディスポーザブルプレート(直径8mm)及びディスポーザブルサンプルディッシュ)を用いて測定したときの溶融粘度をいう。   At the temperature at which the crimping tool is heated for connection, the minimum melt viscosity of the film adhesive is preferably 5000 Pa · s or less. Here, the “melt viscosity” is a rheometer (manufactured by Anton Paar Japan Co., Ltd., MCR301) under the conditions of a sample thickness: 400 μm, a heating rate of 10 ° C./min, and a frequency: 1 Hz. It refers to melt viscosity when measured using a disposable plate (diameter 8 mm) and a disposable sample dish).

フィルム状接着剤の最低溶融粘度が、5000Pa・s以下であることにより、樹脂が流動し、ボイドの発生を抑制しやすくなる。ただし、粘度が低すぎると樹脂がチップ側面を這い上がり、圧着ツールに付着し、生産性を低下させる場合がある。フィルム状接着剤の最低溶融粘度は、1000Pa・s以上であることが好ましい。   When the minimum melt viscosity of the film adhesive is 5000 Pa · s or less, the resin flows and the generation of voids is easily suppressed. However, if the viscosity is too low, the resin creeps up the side of the chip and adheres to the crimping tool, which may reduce productivity. The minimum melt viscosity of the film adhesive is preferably 1000 Pa · s or more.

圧着用の押圧装置としては、フリップチップボンダー、加圧オーブン等を用いることができる。   As a pressing device for pressure bonding, a flip chip bonder, a pressure oven, or the like can be used.

圧着では、複数のチップを圧着してもよい。例えば、平面的に複数のチップを圧着するギャングボンディングでは、ウエハ又はマップ基板に複数の半導体チップを一つずつ仮圧着し、その後、一括で複数のチップを本圧着してもよい。   In the crimping, a plurality of chips may be crimped. For example, in gang bonding in which a plurality of chips are bonded in a planar manner, a plurality of semiconductor chips may be temporarily bonded to a wafer or a map substrate one by one, and then a plurality of chips may be bonded together in a batch.

TSV構造のパッケージで多く見られるスタック圧着では、立体的に複数のチップを圧着する。この場合も複数の半導体チップを一つずつ積み重ねて仮圧着し、その後、一括で複数のチップを本圧着してもよい。   In stack pressure bonding, which is often seen in a TSV structure package, a plurality of chips are three-dimensionally pressure bonded. In this case as well, a plurality of semiconductor chips may be stacked one by one and temporarily bonded, and then the plurality of chips may be collectively bonded together.

<熱硬化性樹脂組成物>
接着剤層は、10000以下の重量平均分子量を有する化合物、及びその硬化剤を含有し、最低溶融粘度が5000Pa・s以下である熱硬化性樹脂組成物によって形成された層であることが好ましい。
<Thermosetting resin composition>
The adhesive layer is preferably a layer formed of a thermosetting resin composition containing a compound having a weight average molecular weight of 10,000 or less and a curing agent thereof and having a minimum melt viscosity of 5000 Pa · s or less.

((a)熱硬化性樹脂)
熱硬化性樹脂は、加熱により架橋構造を形成し得る化合物である。熱硬化性樹脂は10000以下の分子量を有する。分子量が小さい成分は加熱時に分解等してボイドの原因となるため、耐熱性の観点から、熱硬化性樹脂としては、硬化剤と反応して架橋構造を形成する化合物が好ましい。熱硬化性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂及びエポキシ樹脂が挙げられる。
((A) thermosetting resin)
A thermosetting resin is a compound that can form a crosslinked structure by heating. The thermosetting resin has a molecular weight of 10,000 or less. Since a component having a low molecular weight decomposes during heating and causes voids, from the viewpoint of heat resistance, the thermosetting resin is preferably a compound that reacts with a curing agent to form a crosslinked structure. As a thermosetting resin, an acrylic resin and an epoxy resin are mentioned, for example.

(a1)アクリル樹脂
アクリル樹脂は、分子内に1個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物であれば特に制限されない。アクリル樹脂としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ナフタレン、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、フェノールアラルキル、ビフェニル、トリフェニルメタン、ジシクロペンタジエン、フルオレン、アダマンタン及びイソシアヌル酸から選ばれる化合物に由来する骨格を有する(メタ)アクリレート、並びに各種多官能(メタ)アクリル化合物が挙げられる。その中でも、耐熱性の観点から、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ナフタレン、フルオレン、アダマンタン及びイソシアヌル酸から選ばれる化合物に由来する骨格を有する(メタ)アクリレートが好ましい。アクリル樹脂は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
(A1) Acrylic resin The acrylic resin is not particularly limited as long as it is a compound having one or more (meth) acryloyl groups in the molecule. Examples of the acrylic resin include a skeleton derived from a compound selected from bisphenol A, bisphenol F, naphthalene, phenol novolak, cresol novolak, phenol aralkyl, biphenyl, triphenylmethane, dicyclopentadiene, fluorene, adamantane, and isocyanuric acid. (Meth) acrylate and various polyfunctional (meth) acrylic compounds are mentioned. Among them, from the viewpoint of heat resistance, (meth) acrylate having a skeleton derived from a compound selected from bisphenol A, bisphenol F, naphthalene, fluorene, adamantane and isocyanuric acid is preferable. An acrylic resin can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

アクリル樹脂の含有量は、熱硬化性樹脂組成物の全量100質量部に対して、10〜50質量部が好ましく、15〜40質量部がより好ましい。アクリル樹脂の含有量が10質量部未満であると、硬化成分が少ないため、硬化後も樹脂の流動を充分に制御することが難しくなる傾向がある。アクリル樹脂の含有量が50質量部を超えると、硬化物が硬くなりすぎてパッケージの反りが大きくなる傾向がある。   10-50 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of whole quantity of a thermosetting resin composition, and, as for content of an acrylic resin, 15-40 mass parts is more preferable. When the content of the acrylic resin is less than 10 parts by mass, there are few curing components, so that it is difficult to sufficiently control the flow of the resin even after curing. When the content of the acrylic resin exceeds 50 parts by mass, the cured product tends to be too hard and the warpage of the package tends to increase.

アクリル樹脂は、室温(25℃)で固形であることが好ましい。液状に比べて固形の方が、ボイドが発生し難く、また、硬化前(Bステージ)の熱硬化性樹脂組成物の粘性(タック)が小さく、取り扱い性に優れる。室温(25℃)で固形であるアクリル樹脂としては、例えば、ビスフェノールA、フルオレン、アダマンタン及びイソシアヌル酸から選ばれる化合物に由来する骨格を有する(メタ)アクリレートが挙げられる。   The acrylic resin is preferably solid at room temperature (25 ° C.). The solid is less likely to generate voids than the liquid, and the thermosetting resin composition before curing (B stage) has a lower viscosity (tack) and is excellent in handleability. Examples of the acrylic resin that is solid at room temperature (25 ° C.) include (meth) acrylates having a skeleton derived from a compound selected from bisphenol A, fluorene, adamantane, and isocyanuric acid.

アクリル樹脂における(メタ)アクリロイル基の官能基数は、3以下が好ましい。官能基数が4以上であると、官能基数が多いため短時間での硬化が充分に進行せず、硬化反応率が低下する(硬化のネットワークが急速に進み、未反応基が残存する)場合がある。   The number of functional groups of the (meth) acryloyl group in the acrylic resin is preferably 3 or less. If the number of functional groups is 4 or more, curing in a short time does not proceed sufficiently because the number of functional groups is large, and the curing reaction rate decreases (the curing network proceeds rapidly and unreacted groups remain). is there.

(a2)エポキシ樹脂
エポキシ樹脂は、分子内に2個以上のエポキシ基を有する化合物であれば特に制限されない。エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ナフタレン型、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、フェノールアラルキル型、ビフェニル型、トリフェニルメタン型及びジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、並びに各種多官能エポキシ樹脂が挙げられる。その中でも、速硬化性及び耐熱性の観点から、ビスフェノールF型及びトリフェニルメタン型エポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
(A2) Epoxy resin The epoxy resin is not particularly limited as long as it is a compound having two or more epoxy groups in the molecule. Examples of the epoxy resin include bisphenol A type, bisphenol F type, naphthalene type, phenol novolac type, cresol novolac type, phenol aralkyl type, biphenyl type, triphenylmethane type and dicyclopentadiene type epoxy resin, and various polyfunctional epoxies. Resin. Among these, bisphenol F type and triphenylmethane type epoxy resins are preferable from the viewpoint of fast curability and heat resistance. An epoxy resin can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

エポキシ樹脂の含有量は、熱硬化性樹脂組成物の全量100質量部に対して、10〜50質量部が好ましい。エポキシ樹脂の含有量が10質量部未満であると、硬化成分が少ないため、硬化後も樹脂の流動を充分に制御することが難しくなる傾向がある。エポキシ樹脂の含有量が50質量部を超えると、硬化物が硬くなりすぎてパッケージの反りが大きくなる傾向がある。   As for content of an epoxy resin, 10-50 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of whole quantity of a thermosetting resin composition. When the content of the epoxy resin is less than 10 parts by mass, there are few curing components, so that it is difficult to sufficiently control the flow of the resin even after curing. When content of an epoxy resin exceeds 50 mass parts, there exists a tendency for hardened | cured material to become hard too much and the curvature of a package will become large.

((b)硬化剤)
硬化剤は、熱硬化性樹脂と反応して、熱硬化性樹脂とともに架橋構造を形成する化合物であれば特に制限されない。硬化剤としては、例えば、フェノール樹脂系硬化剤、酸無水物系硬化剤、アミン系硬化剤、イミダゾール系硬化剤、ホスフィン系硬化剤、アゾ化合物及び有機過酸化物が挙げられる。硬化系としてはラジカル重合系が好ましい。硬化剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
((B) curing agent)
The curing agent is not particularly limited as long as it is a compound that reacts with the thermosetting resin to form a crosslinked structure with the thermosetting resin. Examples of the curing agent include phenol resin curing agents, acid anhydride curing agents, amine curing agents, imidazole curing agents, phosphine curing agents, azo compounds, and organic peroxides. The curing system is preferably a radical polymerization system. A hardening | curing agent can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

熱硬化性樹脂と硬化剤との組み合わせは、硬化が進行すれば特に制限されない。アクリル樹脂と組み合わせる硬化剤としては、取り扱い性及び保存安定性の観点から、有機過酸化物が好ましい。エポキシ樹脂と組み合わせる硬化剤としては、取り扱い性、保存安定性及び硬化性に優れる観点から、フェノール樹脂系硬化剤とイミダゾール系硬化剤、酸無水物系硬化剤とイミダゾール系硬化剤、アミン系硬化剤とイミダゾール系硬化剤、及びイミダゾール系硬化剤単独が好ましい。その中でも、短時間で硬化すると生産性が向上することから、速硬化性に優れたイミダゾール系硬化剤を単独で用いることがより好ましい。短時間で硬化すると、低分子成分等の揮発分の量を減少できることから、ボイドの発生をより抑制することができる。   The combination of the thermosetting resin and the curing agent is not particularly limited as long as curing proceeds. The curing agent combined with the acrylic resin is preferably an organic peroxide from the viewpoints of handleability and storage stability. As a curing agent combined with an epoxy resin, a phenol resin curing agent and an imidazole curing agent, an acid anhydride curing agent and an imidazole curing agent, and an amine curing agent from the viewpoint of excellent handleability, storage stability, and curability. And an imidazole curing agent and an imidazole curing agent alone are preferred. Among them, it is more preferable to use an imidazole curing agent excellent in rapid curability alone because the productivity improves when cured in a short time. When cured in a short time, the amount of volatile components such as low molecular components can be reduced, so that the generation of voids can be further suppressed.

(b1)フェノール樹脂系硬化剤
フェノール樹脂系硬化剤は、分子内に2個以上のフェノール性水酸基を有するものであれば特に制限されない。フェノール樹脂系硬化剤としては、例えば、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、フェノールアラルキル樹脂、クレゾールナフトールホルムアルデヒド重縮合物、トリフェニルメタン型多官能フェノール及び各種多官能フェノール樹脂が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
(B1) Phenolic resin-based curing agent The phenolic resin-based curing agent is not particularly limited as long as it has two or more phenolic hydroxyl groups in the molecule. Examples of the phenol resin-based curing agent include phenol novolak, cresol novolak, phenol aralkyl resin, cresol naphthol formaldehyde polycondensate, triphenylmethane type polyfunctional phenol and various polyfunctional phenol resins. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

エポキシ樹脂に対するフェノール樹脂系硬化剤の当量比(フェノール性水酸基/エポキシ基、モル比)は、硬化性、接着性及び保存安定性に優れる観点から、0.3〜1.5が好ましく、0.4〜1.0がより好ましく、0.5〜1.0が更に好ましい。この当量比が0.3以上であると、硬化性が向上して接着力が向上する傾向があり、1.5以下であると、未反応のフェノール性水酸基が過剰に残存することがなく、吸水率が低く抑えられて、絶縁信頼性が向上する傾向がある。   The equivalent ratio of the phenol resin-based curing agent to the epoxy resin (phenolic hydroxyl group / epoxy group, molar ratio) is preferably 0.3 to 1.5 from the viewpoint of excellent curability, adhesiveness, and storage stability. 4-1.0 is more preferable and 0.5-1.0 is still more preferable. When this equivalent ratio is 0.3 or more, the curability tends to be improved and the adhesive force tends to be improved, and when it is 1.5 or less, an unreacted phenolic hydroxyl group does not remain excessively, The water absorption rate is kept low, and the insulation reliability tends to improve.

(b2)酸無水物系硬化剤
酸無水物系硬化剤としては、例えば、メチルシクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物及びエチレングリコールビスアンヒドロトリメリテートが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
(B2) Acid anhydride curing agent Examples of acid anhydride curing agents include methylcyclohexanetetracarboxylic dianhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenone tetracarboxylic dianhydride, and ethylene glycol bis. Anhydro trimellitate is mentioned. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

エポキシ樹脂に対する酸無水物系硬化剤の当量比(酸無水物基/エポキシ基、モル比)は、硬化性、接着性及び保存安定性に優れる観点から、0.3〜1.5が好ましく、0.4〜1.0がより好ましく、0.5〜1.0が更に好ましい。この当量比が0.3以上であると、硬化性が向上して接着力が向上する傾向があり、1.5以下であると、未反応の酸無水物が過剰に残存することがなく、吸水率が低く抑えられて、絶縁信頼性が向上する傾向がある。   The equivalent ratio of the acid anhydride curing agent to the epoxy resin (acid anhydride group / epoxy group, molar ratio) is preferably 0.3 to 1.5 from the viewpoint of excellent curability, adhesiveness, and storage stability. 0.4-1.0 is more preferable and 0.5-1.0 is still more preferable. When the equivalent ratio is 0.3 or more, the curability is improved and the adhesive force tends to be improved. When the equivalent ratio is 1.5 or less, an unreacted acid anhydride does not remain excessively, The water absorption rate is kept low, and the insulation reliability tends to improve.

(b3)アミン系硬化剤
アミン系硬化剤としては、例えば、ジシアンジアミド、ドデカンジアミン等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
(B3) Amine-based curing agent Examples of the amine-based curing agent include dicyandiamide and dodecanediamine. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

エポキシ樹脂に対するアミン系硬化剤の当量比(アミン/エポキシ基、モル比)は、硬化性、接着性及び保存安定性に優れる観点から、0.3〜1.5が好ましく、0.4〜1.0がより好ましく、0.5〜1.0が更に好ましい。この当量比が0.3以上であると、硬化性が向上して接着力が向上する傾向があり、1.5以下であると、未反応のアミンが過剰に残存することがなく、絶縁信頼性が向上する傾向がある。   The equivalent ratio of the amine curing agent to the epoxy resin (amine / epoxy group, molar ratio) is preferably 0.3 to 1.5, and preferably 0.4 to 1 from the viewpoint of excellent curability, adhesiveness, and storage stability. 0.0 is more preferable, and 0.5 to 1.0 is still more preferable. If the equivalent ratio is 0.3 or more, the curability tends to be improved and the adhesive strength tends to be improved. If the equivalent ratio is 1.5 or less, an unreacted amine does not remain excessively and insulation reliability is improved. Tend to improve.

(b4)イミダゾール系硬化剤
イミダゾール系硬化剤としては、例えば、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、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、1−シアノ−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾールトリメリテイト、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、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、2,4−ジアミノ−6−[2´−ウンデシルイミダゾリル−(1´)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2´−エチル−4´−メチルイミダゾリル−(1´)]−エチル−s−トリアジン、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体、2−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加体、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、及び、エポキシ樹脂とイミダゾール類の付加体が挙げられる。これらの中でも、硬化性、保存安定性及び接続信頼性に優れる観点から、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、1−シアノ−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾールトリメリテイト、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、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、2,4−ジアミノ−6−[2´−エチル−4´−メチルイミダゾリル−(1´)]−エチル−s−トリアジン、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体、2−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加体、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール及び2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾールが好ましい。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。また、これらをマイクロカプセル化した潜在性硬化剤として用いてもよい。
(B4) Imidazole-based curing agent Examples of the imidazole-based curing agent include 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole, 1- Cyanoethyl-2-undecylimidazole, 1-cyano-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole trimellitate, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazolium trimellitate, 2,4-diamino-6 -[2'-methylimidazolyl- (1 ')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- [2'-undecylimidazolyl- (1')]-ethyl-s-triazine, 2, 4-Diamino-6- [2'-ethyl-4'-methylimidazolyl- (1 ')]-ethyl s-triazine, 2,4-diamino-6- [2'-methylimidazolyl- (1 ')]-ethyl-s-triazine isocyanuric acid adduct, 2-phenylimidazole isocyanuric acid adduct, 2-phenyl-4, Examples include 5-dihydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, and adducts of epoxy resins and imidazoles. Among these, from the viewpoint of excellent curability, storage stability and connection reliability, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole, 1-cyano-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole trimellitate 1-cyanoethyl-2-phenylimidazolium trimellitate, 2,4-diamino-6- [2'-methylimidazolyl- (1 ')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- [ 2'-ethyl-4'-methylimidazolyl- (1 ')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- [2'-methylimidazolyl- (1')]-ethyl-s-triazine isocyanuric Acid adducts, 2-phenylimidazole isocyanuric acid adducts, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole and 2-phenyl 4- methyl-5-hydroxymethylimidazole is preferred. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Moreover, you may use these as a latent hardening | curing agent which encapsulated these.

イミダゾール系硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、0.1〜20質量部が好ましく、0.1〜10質量部がより好ましい。この含有量が0.1質量部以上であると、硬化性が向上する傾向があり、20質量部以下であると、金属接合が形成される前に熱硬化性樹脂組成物が硬化することがなく、接続不良が発生し難い傾向がある。   0.1-20 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of epoxy resins, and, as for content of an imidazole type hardening | curing agent, 0.1-10 mass parts is more preferable. If this content is 0.1 parts by mass or more, curability tends to be improved, and if it is 20 parts by mass or less, the thermosetting resin composition may be cured before metal bonding is formed. There is no tendency for poor connection to occur.

(b5)ホスフィン系硬化剤
ホスフィン系硬化剤としては、例えば、トリフェニルホスフィン、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テトラ(4−メチルフェニル)ボレート及びテトラフェニルホスホニウム(4−フルオロフェニル)ボレートが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
(B5) Phosphine curing agent Examples of the phosphine curing agent include triphenylphosphine, tetraphenylphosphonium tetraphenylborate, tetraphenylphosphonium tetra (4-methylphenyl) borate and tetraphenylphosphonium (4-fluorophenyl) borate. Can be mentioned. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

ホスフィン系硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、0.1〜10質量部が好ましく、0.1〜5質量部がより好ましい。この含有量が0.1質量部以上であると、硬化性が向上する傾向があり、10質量部以下であると、金属接合が形成される前に熱硬化性樹脂組成物が硬化することがなく、接続不良が発生し難い傾向がある。   0.1-10 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of epoxy resins, and, as for content of a phosphine type hardening | curing agent, 0.1-5 mass parts is more preferable. When this content is 0.1 parts by mass or more, curability tends to be improved, and when it is 10 parts by mass or less, the thermosetting resin composition may be cured before metal bonding is formed. There is no tendency for poor connection to occur.

(b6)アゾ化合物
アゾ化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
(B6) Azo compound An azo compound may be used alone or in combination of two or more.

アゾ化合物の含有量は、アクリル樹脂100質量部に対して、0.5〜10質量部が好ましく、1〜5質量部がより好ましい。含有量が0.5質量部未満の場合、充分に硬化が進行しない場合があり、含有量が10質量部を超える場合、硬化が急激に進行して反応点が多くなるため、分子鎖が短くなったり、未反応基が残存したりして信頼性が低下し易い傾向がある。   0.5-10 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of acrylic resins, and, as for content of an azo compound, 1-5 mass parts is more preferable. When the content is less than 0.5 parts by mass, the curing may not proceed sufficiently. When the content exceeds 10 parts by mass, the curing proceeds rapidly and the number of reaction points increases, so the molecular chain is short. Or unreacted groups remain, and the reliability tends to decrease.

(b7)有機過酸化物
有機過酸化物としては、例えば、ケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネイト、パーオキシエステル等が挙げられる。有機過酸化物としては、保存安定性の観点から、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド及びパーオキシエステルが好ましい。更に、有機過酸化物としては、耐熱性の観点から、ハイドロパーオキサイド及びジアルキルパーオキサイドが好ましい。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
(B7) Organic peroxide Examples of the organic peroxide include ketone peroxide, peroxyketal, hydroperoxide, dialkyl peroxide, diacyl peroxide, peroxydicarbonate, and peroxyester. As the organic peroxide, hydroperoxide, dialkyl peroxide and peroxyester are preferable from the viewpoint of storage stability. Further, as the organic peroxide, hydroperoxide and dialkyl peroxide are preferable from the viewpoint of heat resistance. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

有機過酸化物の含有量は、アクリル樹脂100質量部に対して、0.5〜10質量部が好ましく、1〜5質量部がより好ましい。含有量が0.5質量部未満の場合、充分に硬化が進行しない場合があり、含有量が10質量部を超える場合、硬化が急激に進行して反応点が多くなるため、分子鎖が短くなったり、未反応基が残存したりして信頼性が低下し易い傾向がある。   0.5-10 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of acrylic resins, and, as for content of an organic peroxide, 1-5 mass parts is more preferable. When the content is less than 0.5 parts by mass, the curing may not proceed sufficiently. When the content exceeds 10 parts by mass, the curing proceeds rapidly and the number of reaction points increases, so the molecular chain is short. Or unreacted groups remain, and the reliability tends to decrease.

((c)高分子量成分)
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、10000以上の重量平均分子量を有する高分子量成分を更に含有していてもよい。熱硬化性樹脂、硬化剤等の、高分子量成分以外の成分の重量平均分子量又は分子量は、通常、10000未満である。高分子量成分としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、シアネートエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ウレタン樹脂及びアクリルゴムが挙げられる。その中でも、耐熱性及びフィルム形成性に優れる観点から、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、アクリルゴム、シアネートエステル樹脂及びポリカルボジイミド樹脂が好ましく、耐熱性及びフィルム形成性に更に優れる観点から、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂及びアクリルゴムがより好ましい。これらの高分子量成分は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
((C) high molecular weight component)
The thermosetting resin composition according to this embodiment may further contain a high molecular weight component having a weight average molecular weight of 10,000 or more. The weight average molecular weight or molecular weight of components other than the high molecular weight component, such as a thermosetting resin and a curing agent, is usually less than 10,000. Examples of the high molecular weight component include epoxy resin, phenoxy resin, polyimide resin, polyamide resin, polycarbodiimide resin, cyanate ester resin, acrylic resin, polyester resin, polyethylene resin, polyethersulfone resin, polyetherimide resin, and polyvinyl acetal resin. , Urethane resin and acrylic rubber. Among them, from the viewpoint of excellent heat resistance and film formability, epoxy resin, phenoxy resin, polyimide resin, acrylic resin, acrylic rubber, cyanate ester resin and polycarbodiimide resin are preferable, and from the viewpoint of further excellent heat resistance and film formability. Epoxy resin, phenoxy resin, polyimide resin, acrylic resin and acrylic rubber are more preferable. These high molecular weight components can be used singly or in combination of two or more.

高分子量成分とアクリル樹脂との質量比は、特に制限されないが、高分子量成分1質量部に対して、アクリル樹脂の含有量は0.01〜10質量部が好ましく、0.05〜5質量部がより好ましく、0.1〜5質量部が更に好ましい。この質量比が0.01質量部より小さいと、硬化性が低下し、接着力が低下する場合があり、10質量部より大きいと、フィルム形成性が低下する場合がある。   The mass ratio between the high molecular weight component and the acrylic resin is not particularly limited, but the acrylic resin content is preferably 0.01 to 10 parts by mass, and 0.05 to 5 parts by mass with respect to 1 part by mass of the high molecular weight component. Is more preferable, and 0.1-5 mass parts is still more preferable. When this mass ratio is less than 0.01 parts by mass, the curability may be reduced and the adhesive strength may be reduced. When the mass ratio is more than 10 parts by mass, the film formability may be reduced.

高分子量成分とエポキシ樹脂との質量比は、特に制限されないが、高分子量成分1質量部に対して、エポキシ樹脂の含有量は0.01〜5質量部が好ましく、0.05〜4質量部がより好ましく、0.1〜3質量部が更に好ましい。この質量比が0.01質量部より小さいと、硬化性が低下し、接着力が低下する場合があり、5質量部より大きいと、フィルム形成性及び膜形成性が低下する場合がある。   The mass ratio of the high molecular weight component and the epoxy resin is not particularly limited, but the content of the epoxy resin is preferably 0.01 to 5 parts by mass, and 0.05 to 4 parts by mass with respect to 1 part by mass of the high molecular weight component. Is more preferable, and 0.1-3 mass parts is still more preferable. When this mass ratio is less than 0.01 parts by mass, the curability may be reduced and the adhesive strength may be reduced. When it is greater than 5 parts by mass, the film formability and the film formability may be reduced.

高分子量成分のガラス転移温度(Tg)は、熱硬化性樹脂組成物の基板及びチップへの貼付性に優れる観点から、120℃以下が好ましく、100℃以下がより好ましく、85℃以下が更に好ましい。Tgが120℃を超える場合には、半導体チップに形成されたバンプ、基板に形成された電極又は配線パターン等の凹凸を熱硬化性樹脂組成物により埋め込むことが難しく、気泡が残存してボイドが発生し易い傾向がある。なお、Tgとは、DSC(パーキンエルマー社製DSC−7型)を用いて、サンプル量10mg、昇温速度10℃/分、測定雰囲気:空気の条件で測定したときのTgである。   The glass transition temperature (Tg) of the high molecular weight component is preferably 120 ° C. or less, more preferably 100 ° C. or less, and still more preferably 85 ° C. or less, from the viewpoint of excellent stickability of the thermosetting resin composition to the substrate and chip. . When Tg exceeds 120 ° C., it is difficult to embed irregularities such as bumps formed on the semiconductor chip, electrodes formed on the substrate or wiring patterns with the thermosetting resin composition, and bubbles remain and voids are formed. It tends to occur. In addition, Tg is Tg when measured using DSC (DSC-7 type manufactured by Perkin Elmer Co., Ltd.) under the conditions of a sample amount of 10 mg, a heating rate of 10 ° C./min, and a measurement atmosphere: air.

高分子量成分の重量平均分子量は、ポリスチレン換算で10000以上であるが、単独で良好なフィルム形成性を示すために、30000以上が好ましく、40000以上がより好ましく、50000以上が更に好ましい。重量平均分子量が10000未満であると、フィルム形成性が低下する傾向がある。なお、本明細書において、重量平均分子量とは、高速液体クロマトグラフィー(株式会社島津製作所製C−R4A)を用いて、ポリスチレン換算で測定したときの重量平均分子量を意味する。   The weight average molecular weight of the high molecular weight component is 10,000 or more in terms of polystyrene, but preferably 30000 or more, more preferably 40000 or more, and even more preferably 50000 or more in order to exhibit good film formability alone. If the weight average molecular weight is less than 10,000, the film formability tends to decrease. In addition, in this specification, a weight average molecular weight means the weight average molecular weight when measured in polystyrene conversion using a high performance liquid chromatography (Shimadzu Corporation C-R4A).

((d)フィラー)
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、粘度及び硬化物の物性を制御するため、及び、半導体チップ同士、又は半導体チップと基板とを接続した際のボイドの発生及び吸湿率の更なる抑制のために、フィラーを更に含有していてもよい。フィラーとしては、例えば、無機フィラー及び樹脂フィラーが挙げられる。
無機フィラーとしては、例えば、ガラス、シリカ、アルミナ、酸化チタン、カーボンブラック、マイカ及び窒化ホウ素等の絶縁性無機フィラーが挙げられる。その中でも、シリカ、アルミナ、酸化チタン及び窒化ホウ素が好ましく、シリカ、アルミナ及び窒化ホウ素がより好ましい。絶縁性無機フィラーはウィスカーであってもよい。ウィスカーとしては、例えば、ホウ酸アルミニウム、チタン酸アルミニウム、酸化亜鉛、珪酸カルシウム、硫酸マグネシウム及び窒化ホウ素が挙げられる。
樹脂フィラーとしては、例えば、ポリウレタン、ポリイミド、メタクリル酸メチル樹脂及びメタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂(MBS)が挙げられる。フィラーは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。フィラーの形状、粒径、及び含有量は特に制限されない。
((D) filler)
The thermosetting resin composition according to the present embodiment controls the viscosity and physical properties of the cured product, and further generates voids and absorbs moisture when the semiconductor chips are connected to each other or between the semiconductor chip and the substrate. For suppression, a filler may be further contained. Examples of the filler include an inorganic filler and a resin filler.
Examples of the inorganic filler include insulating inorganic fillers such as glass, silica, alumina, titanium oxide, carbon black, mica, and boron nitride. Among these, silica, alumina, titanium oxide and boron nitride are preferable, and silica, alumina and boron nitride are more preferable. The insulating inorganic filler may be a whisker. Examples of whiskers include aluminum borate, aluminum titanate, zinc oxide, calcium silicate, magnesium sulfate, and boron nitride.
Examples of the resin filler include polyurethane, polyimide, methyl methacrylate resin, and methyl methacrylate-butadiene-styrene copolymer resin (MBS). A filler can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. The shape, particle size, and content of the filler are not particularly limited.

絶縁信頼性に優れる観点から、フィラーは絶縁性であることが好ましい。本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、銀フィラー、はんだフィラー等の導電性の金属フィラーを含有していないことが好ましい。   From the viewpoint of excellent insulation reliability, the filler is preferably insulating. It is preferable that the thermosetting resin composition according to the present embodiment does not contain a conductive metal filler such as a silver filler or a solder filler.

フィラーは、表面処理によって物性を適宜調整されていてもよい。フィラーは、分散性及び接着力向上の観点から、表面処理されたフィラーであることが好ましい。表面処理剤としては、グリシジル系(エポキシ系)、アミン系、フェニル系、フェニルアミノ系、(メタ)アクリル系、ビニル系の化合物等が挙げられる。   The physical properties of the filler may be appropriately adjusted by surface treatment. The filler is preferably a surface-treated filler from the viewpoint of improving dispersibility and adhesive strength. Examples of the surface treatment agent include glycidyl (epoxy), amine, phenyl, phenylamino, (meth) acrylic, and vinyl compounds.

表面処理としては、表面処理のし易さから、エポキシシラン系、アミノシラン系、アクリルシラン系等のシラン化合物によるシラン処理が好ましい。表面処理剤としては、分散性、流動性、接着力に優れる観点から、グリシジル系、フェニルアミノ系、アクリル系及びメタクリル系の化合物が好ましい。その中でも、保存安定性の観点から、フェニル系、アクリル系及びメタクリル系の化合物がより好ましい。   As the surface treatment, a silane treatment with a silane compound such as an epoxy silane, amino silane, or acrylic silane is preferable because of the ease of surface treatment. As the surface treatment agent, glycidyl, phenylamino, acrylic and methacrylic compounds are preferred from the viewpoint of excellent dispersibility, fluidity and adhesive strength. Of these, phenyl, acrylic and methacrylic compounds are more preferred from the viewpoint of storage stability.

フィラーの平均粒径は、フリップチップ接続時のかみ込み防止の観点から、1.5μm以下が好ましく、視認性(透明性)に優れる観点から、1.0μm以下がより好ましい。フィラーの粒径は、粒子の長軸径を意味する。   The average particle size of the filler is preferably 1.5 μm or less from the viewpoint of preventing biting during flip chip connection, and more preferably 1.0 μm or less from the viewpoint of excellent visibility (transparency). The particle diameter of the filler means the major axis diameter of the particles.

樹脂フィラーは無機フィラーに比べて、260℃等の高温で柔軟性を付与することができるため、耐リフロ性向上に適している。また、柔軟性付与が可能であるため、フィルム形成性向上にも効果がある。   Since the resin filler can impart flexibility at a high temperature such as 260 ° C. as compared with the inorganic filler, it is suitable for improving the reflow resistance. Moreover, since flexibility provision is possible, it is effective also in film-formability improvement.

フィラーの含有量は、熱硬化性樹脂組成物の固形分全体を基準として、30〜90質量%が好ましく、40〜80質量%がより好ましい。この含有量が30質量%未満では、放熱性が低く、また、ボイド発生、吸湿率が大きくなる等の傾向がある。この含有量が90質量%を超えると、粘度が高くなって熱硬化性樹脂組成物の流動性の低下及び接続部へのフィラーの噛み込み(トラッピング)が生じ、接続信頼性が低下する傾向がある。   The content of the filler is preferably 30 to 90% by mass, more preferably 40 to 80% by mass, based on the entire solid content of the thermosetting resin composition. When the content is less than 30% by mass, heat dissipation is low, and there is a tendency that voids are generated and the moisture absorption rate is increased. When this content exceeds 90% by mass, the viscosity becomes high, the fluidity of the thermosetting resin composition is lowered and the filler is trapped (trapping), and the connection reliability tends to be lowered. is there.

((e)フラックス剤)
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、フラックス剤(すなわち、フラックス活性(酸化物及び不純物を除去する活性)を示すフラックス活性剤)を更に含有していてもよい。フラックス剤としては、例えば、イミダゾール類及びアミン類等の非共有電子対を有する含窒素化合物、カルボン酸類、フェノール類及びアルコール類が挙げられる。アルコール等に比べて有機酸(2−メチルグルタル酸等のカルボン酸類など)がフラックス活性を強く発現し、接続性が向上する。
((E) Flux agent)
The thermosetting resin composition according to the present embodiment may further contain a flux agent (that is, a flux activator exhibiting flux activity (activity for removing oxides and impurities)). Examples of the fluxing agent include nitrogen-containing compounds having a lone pair such as imidazoles and amines, carboxylic acids, phenols, and alcohols. Compared with alcohol and the like, organic acids (such as carboxylic acids such as 2-methylglutaric acid) strongly express the flux activity and improve connectivity.

フラックス剤の含有量は、熱硬化性樹脂組成物の固形分全体を基準として、0.005〜10.0質量%が好ましい。   The content of the fluxing agent is preferably 0.005 to 10.0% by mass based on the entire solid content of the thermosetting resin composition.

本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、イオントラッパー、酸化防止剤、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、レベリング剤等の添加剤を更に含有していてもよい。添加剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。添加剤の含有量は、各添加剤の効果が発現するように適宜調整すればよい。   The thermosetting resin composition according to this embodiment may further contain additives such as an ion trapper, an antioxidant, a silane coupling agent, a titanium coupling agent, and a leveling agent. An additive can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. What is necessary is just to adjust suitably content of an additive so that the effect of each additive may express.

本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物を200℃で5秒保持したときの硬化反応率は、80%以上が好ましく、90%以上がより好ましい。200℃(はんだ溶融温度以下)/5秒の硬化反応率が80%より低いと、接続時(はんだ溶融温度以上)ではんだが飛散・流動し、接続信頼性及び絶縁信頼性が低下し易い。硬化反応率は、サンプル量(フィルム状接着剤)10mgをアルミパンに入れた後、DSC(パーキンエルマー社製DSC−7型)を用いて昇温速度20℃/min、30〜300℃の温度範囲で測定した。未処理のサンプルを測定した場合のΔH(J/g)を「ΔH1」、ホットプレート上で200℃/5秒の熱処理をしたサンプルを測定した場合のΔH(J/g)を「ΔH2」とし、以下の式で硬化反応率を算出した。
(ΔH1−ΔH2)/ΔH1×100=硬化反応率(%)
熱硬化性樹脂組成物の硬化系がラジカル重合である場合、熱硬化性樹脂組成物がアニオン重合性のエポキシ樹脂(特に、重量平均分子量10000未満のエポキシ樹脂)を含有すると、硬化反応率を80%以上に調整することが難しい場合がある。熱硬化性樹脂組成物がアクリル樹脂及びエポキシ樹脂を含有する場合、エポキシ樹脂の含有量は、アクリル樹脂80質量部に対して、20質量部以下が好ましい。
The curing reaction rate when the thermosetting resin composition according to this embodiment is held at 200 ° C. for 5 seconds is preferably 80% or more, and more preferably 90% or more. When the curing reaction rate at 200 ° C. (below the solder melting temperature) / 5 seconds is lower than 80%, the solder scatters and flows at the time of connection (above the solder melting temperature), and the connection reliability and the insulation reliability are likely to deteriorate. The curing reaction rate was measured by putting a sample amount (film adhesive) 10 mg in an aluminum pan, and then using DSC (DSC-7 model manufactured by PerkinElmer Co., Ltd.) at a temperature rising rate of 20 ° C./min and a temperature of 30 to 300 ° C. Measured in range. ΔH (J / g) when measuring an untreated sample is “ΔH1”, and ΔH (J / g) when measuring a sample heat-treated on a hot plate at 200 ° C. for 5 seconds is “ΔH2”. The curing reaction rate was calculated by the following formula.
(ΔH1−ΔH2) / ΔH1 × 100 = curing reaction rate (%)
When the curing system of the thermosetting resin composition is radical polymerization, when the thermosetting resin composition contains an anion polymerizable epoxy resin (particularly, an epoxy resin having a weight average molecular weight of less than 10,000), the curing reaction rate is 80. % May be difficult to adjust. When the thermosetting resin composition contains an acrylic resin and an epoxy resin, the content of the epoxy resin is preferably 20 parts by mass or less with respect to 80 parts by mass of the acrylic resin.

本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、200℃以上の高温での圧着に用いることができる。また、はんだ等の金属を溶融させて接続を形成するフリップチップパッケージでは、更に優れた硬化性が発現する。   The thermosetting resin composition according to the present embodiment can be used for pressure bonding at a high temperature of 200 ° C. or higher. Further, in a flip chip package in which a metal such as solder is melted to form a connection, further excellent curability is exhibited.

本実施形態に係る接着剤層は、生産性が向上する観点から、予め準備された接着フィルムによって形成された層であることが好ましい。接着剤フィルムの作製方法の例を以下に示す。   The adhesive layer according to the present embodiment is preferably a layer formed by an adhesive film prepared in advance from the viewpoint of improving productivity. The example of the production method of an adhesive film is shown below.

まず、必要に応じて、熱硬化性樹脂、硬化剤、高分子量成分、フィラー、その他の添加剤等を有機溶媒中に加えた後に攪拌混合、混錬等により溶解又は分散させて樹脂ワニスを調製する。次いで、離型処理を施した基材フィルム上に、ナイフコーター、ロールコーター、アプリケーター、ダイコーター、コンマコーター等を用いて樹脂ワニスを塗布した後、加熱により有機溶媒を減少させて、基材フィルム上に接着剤フィルムを形成する。また、加熱により有機溶媒を減少させる前に、樹脂ワニスをウエハ等にスピンコートして膜を形成した後、溶媒乾燥を行う方法によりウエハ上に接着剤フィルムを形成してもよい。   First, if necessary, a resin varnish is prepared by adding a thermosetting resin, a curing agent, a high molecular weight component, a filler, other additives, etc. in an organic solvent and then dissolving or dispersing by stirring, kneading, etc. To do. Next, after applying a resin varnish using a knife coater, roll coater, applicator, die coater, comma coater, etc. on the base film subjected to the release treatment, the organic solvent is reduced by heating, and the base film An adhesive film is formed thereon. In addition, before reducing the organic solvent by heating, an adhesive film may be formed on the wafer by a method of drying the solvent after spin-coating a resin varnish on the wafer or the like to form a film.

基材フィルムとしては、有機溶媒を揮発させる際の加熱条件に耐え得る耐熱性を有するものであれば特に制限はなく、ポリエチレンフィルム、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挙げられる。基材フィルムとしては、これらのフィルムのうちの1種からなる単層のものに限られず、2種以上のフィルムからなる多層フィルムであってもよい。   The base film is not particularly limited as long as it has heat resistance capable of withstanding the heating conditions when the organic solvent is volatilized, and a polyethylene film, a polypropylene film, a polyethylene terephthalate film, a polyimide film, a polyetherimide film, a poly Examples include ether naphthalate film and methylpentene film. The base film is not limited to a single layer composed of one of these films, and may be a multilayer film composed of two or more films.

塗布後の樹脂ワニスから有機溶媒を揮発させる際の条件は、具体的には、50〜200℃、0.1〜90分間の加熱を行うことが好ましい。実装後のボイド及び粘度調製に影響がなければ、有機溶媒が1.5質量%以下まで揮発する条件とすることが好ましい。   Specifically, the conditions for volatilizing the organic solvent from the resin varnish after coating are preferably performed at 50 to 200 ° C. for 0.1 to 90 minutes. As long as there is no effect on the void and viscosity adjustment after mounting, it is preferable that the organic solvent is volatilized to 1.5% by mass or less.

<フィルム状接着剤の作製>
使用した化合物を以下に示す。
(i)重量平均分子量10000超の高分子量成分
アクリルゴム(日立化成株式会社製、KH−C865、Tg:0〜12℃、Mw(重量平均分子量):450000〜650000)
フェノキシ樹脂(東都化成株式会社製、ZX−1356−2、Tg:約71℃、Mw:約63000)
(ii)重量平均分子量10000以下の化合物:(メタ)アクリル化合物
フルオレン骨格アクリレート(大阪ガスケミカル株式会社製、EA0200、2官能基、)
(iii)重量平均分子量10000以下の化合物:エポキシ樹脂
トリフェノールメタン骨格含有多官能固形エポキシ(ジャパンエポキシレジン株式会社製、EP1032H60)
ビスフェノールF型液状エポキシ(ジャパンエポキシレジン株式会社製、YL983U)
(iv)硬化剤
ジクミルパーオキサイド(日油株式会社製、パークミルD)
2,4−ジアミン−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体(四国化成工業株式会社製、2MAOK−PW))
(v)無機フィラ
シリカフィラ(株式会社アドマテックス製、SE2050、平均粒径0.5μm)
エポキシシラン表面処理シリカフィラ(株式会社アドマテックス製、SE2050SEJ、平均粒径0.5μm)
メタクリル表面処理ナノシリカフィラ(株式会社アドマテックス製、YA050C−SM、以下SMナノシリカとする、平均粒径約50nm)
(vi)樹脂フィラ
有機フィラ(ロームアンドハースジャパン株式会社製、EXL−2655:コアシェルタイプ有機微粒子)
(vii)フラックス剤
2−メチルグルタル酸(アルドリッチ社製、融点:約77℃)
<Production of film adhesive>
The compounds used are shown below.
(I) High molecular weight component having a weight average molecular weight exceeding 10,000 Acrylic rubber (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., KH-C865, Tg: 0 to 12 ° C., Mw (weight average molecular weight): 450,000 to 650000)
Phenoxy resin (manufactured by Toto Kasei Co., Ltd., ZX-1356-2, Tg: about 71 ° C., Mw: about 63000)
(Ii) Compound having a weight average molecular weight of 10,000 or less: (meth) acryl compound fluorene skeleton acrylate (manufactured by Osaka Gas Chemical Co., Ltd., EA0200, bifunctional group)
(Iii) Compound having a weight average molecular weight of 10,000 or less: epoxy resin, triphenolmethane skeleton-containing polyfunctional solid epoxy (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., EP 1032H60)
Bisphenol F type liquid epoxy (Japan Epoxy Resin Co., Ltd. YL983U)
(Iv) Curing agent Dicumyl peroxide (manufactured by NOF Corporation, Park Mill D)
2,4-diamine-6 [2′-methylimidazolyl- (1 ′)-ethyl-s-triazine isocyanuric acid adduct (manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd., 2MAOK-PW))
(V) Inorganic filler Silica filler (manufactured by Admatechs, SE2050, average particle size 0.5 μm)
Epoxysilane surface-treated silica filler (manufactured by Admatechs, SE2050SEJ, average particle size 0.5 μm)
Methacrylic surface-treated nanosilica filler (manufactured by Admatechs Co., Ltd., YA050C-SM, hereinafter referred to as SM nanosilica, average particle size of about 50 nm)
(Vi) Resin filler Organic filler (Rohm and Haas Japan Co., Ltd., EXL-2655: Core-shell type organic fine particles)
(Vii) Flux agent 2-Methylglutaric acid (manufactured by Aldrich, melting point: about 77 ° C.)

フィルム状接着剤の作製方法
表1に示す質量割合の(メタ)アクリル化合物又はエポキシ樹脂、無機フィラ、樹脂フィラ及びフラックス剤に対し、非揮発分60質量%(溶媒40質量%に対し、液状成分、固形成分、フィラ等の接着剤を構成する成分全てが60質量%)になるように有機溶媒(メチルエチルケトン)を添加した。その後、直径1.0mm及び直径2.0mmのビーズを固形分と同重量加え、ビーズミル(フリッチュ・ジャパン株式会社製、遊星型微粉砕機P−7)で30分撹拌した。その後、高分子量成分を加え、再度、ビーズミルで30分撹拌した。撹拌後、硬化剤を添加して攪拌し、その後に用いたビーズをろ過によって除去し、二種類の樹脂ワニスを得た。
Production method of film adhesive The non-volatile content is 60% by mass (the liquid component is 40% by mass of the solvent) with respect to the (meth) acrylic compound or epoxy resin, inorganic filler, resin filler and flux agent shown in Table 1. The organic solvent (methyl ethyl ketone) was added so that all the components constituting the adhesive such as solid component and filler were 60% by mass). Thereafter, beads having a diameter of 1.0 mm and a diameter of 2.0 mm were added in the same weight as the solid content, and the mixture was stirred for 30 minutes with a bead mill (manufactured by Fritsch Japan Co., Ltd., planetary pulverizer P-7). Thereafter, the high molecular weight component was added, and the mixture was again stirred with a bead mill for 30 minutes. After stirring, the curing agent was added and stirred, and then the beads used were removed by filtration to obtain two types of resin varnishes.

作製した各樹脂ワニスを、表面が離型処理された基材フィルム上に小型精密塗工装置(株式会社康井精機製)でそれぞれ塗工し、塗工された樹脂ワニスをクリーンオーブン(エスペック株式会社製)で乾燥(70℃、10min)することで、二種類のフィルム状接着剤A及びBを得た。   Each resin varnish produced was coated on a base film whose surface was release-treated with a small precision coating device (manufactured by Yasui Seiki Co., Ltd.), and the coated resin varnish was cleaned in a clean oven (ESPEC Corporation) Two types of film adhesives A and B were obtained by drying (70 degreeC, 10min) by company manufacture.

Figure 2017220519
Figure 2017220519

得られた接着剤フィルムについて、最低溶融粘度を下記の方法により測定した。   About the obtained adhesive film, the minimum melt viscosity was measured by the following method.

[溶融粘度の測定]
レオメーター(株式会社アントンパール・ジャパン製、MCR301)にて、サンプル厚み:400μm、昇温速度10℃/分、周波数:1Hzの条件で、測定治具(ディスポーザブルプレート(直径8mm)及びディスポーザブルサンプルディッシュ)を用いて、表2に示される仮圧着工程時の圧着ヘッド温度(℃)における溶融粘度を測定した。結果を表2に示す。
[Measurement of melt viscosity]
Using a rheometer (manufactured by Anton Paar Japan Co., Ltd., MCR301) under the conditions of sample thickness: 400 μm, heating rate 10 ° C./min, frequency: 1 Hz, measuring jig (disposable plate (diameter 8 mm) and disposable sample dish) ) Was used to measure the melt viscosity at the pressure head temperature (° C.) during the temporary pressure bonding step shown in Table 2. The results are shown in Table 2.

<半導体装置の製造>
(実施例1、2及び比較例1、2)
対向するステージ及び圧着ヘッドを有する押圧部材(FCB3、パナソニック株式会社製)を準備し、以下の手順で半導体装置を製造した。
作製した製造例のフィルム状接着剤Aをはんだバンプ付き半導体ウエハに貼り付け、ダイシングによって個片化した。貼り付けたフィルム状接着剤のフィルム厚みは、表2に示す。次いで、個片化した接着剤フィルム付き半導体チップ(チップサイズ:縦7.3mm、横7.3mm、厚さ0.15mm、接続部の金属:銅ピラー+はんだ、銅ピラー高さ15μm、はんだ高さ10μm、バンプ数1048ピン、ピッチ80μm、製品名:WALTS−TEG CC80、WALTS社製)と、押圧部材のステージ上の半導体チップ(チップサイズ:縦10mm、横10mm、厚さ0.1mm、接続部の金属:Au、製品名:WALTS−TEG IP80、WALTS社製)がそれぞれの接続部が互いに対向するように位置合わせした。その後、圧着ヘッドとステージの間に挟んで加圧及び加熱して、接続部同士が接触するように半導体チップ同士を圧着し、半導体チップ同士を電気的に接続した。圧着時の圧着ヘッドの最高到達温度は260℃、ステージ温度は80℃であった。
<Manufacture of semiconductor devices>
(Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2)
A pressing member (FCB3, manufactured by Panasonic Corporation) having an opposing stage and a pressure bonding head was prepared, and a semiconductor device was manufactured by the following procedure.
The film-like adhesive A of the produced production example was attached to a semiconductor wafer with solder bumps and separated into pieces by dicing. Table 2 shows the film thickness of the pasted film adhesive. Next, the separated semiconductor chip with an adhesive film (chip size: 7.3 mm long, 7.3 mm wide, 0.15 mm thick, metal at the connection part: copper pillar + solder, copper pillar height 15 μm, solder height 10 μm, 1048 bumps, 80 μm pitch, product name: WALTS-TEG CC80, manufactured by WALTS, and semiconductor chip on the stage of the pressing member (chip size: 10 mm long, 10 mm wide, 0.1 mm thick, connection Part metal: Au, product name: WALTS-TEG IP80, manufactured by WALTS) were aligned so that the respective connection parts face each other. Thereafter, the semiconductor chip was pressed between the crimping head and the stage and pressed and heated so that the connecting portions were in contact with each other, and the semiconductor chips were electrically connected. The maximum temperature reached by the pressure-bonding head at the time of pressure-bonding was 260 ° C., and the stage temperature was 80 ° C.

(実施例3、4及び比較例3、4)
接着剤フィルムの種類を表1に示すフィルム状接着剤Bに変更した以外は、実施例1、2及び比較例1、2と同様とした。
(Examples 3 and 4 and Comparative Examples 3 and 4)
Except having changed into the film adhesive B shown in Table 1 in the kind of adhesive film, it was the same as Example 1, 2 and Comparative Examples 1,2.

<評価>
得られた半導体装置について、ボイド評価及びフィレット評価を行った。
<Evaluation>
About the obtained semiconductor device, void evaluation and fillet evaluation were performed.

[ボイド評価]
超音波映像診断装置(Insight−300、インサイト社製)により、得られた半導体装置の外観画像を撮り、スキャナGT−9300UF(セイコーエプソン株式会社製)で半導体チップ上の接着剤層の画像を取り込み、画像処理ソフトAdobe Photoshop(登録商標)を用いて、色調補正、二階調化によりボイド部分を識別し、ヒストグラムによりボイド部分の占める割合を算出した。半導体チップ上の接着剤層の面積を100%とした。ボイドの専有面積が5%以下の場合を「○」と評価し、5%を超える場合を「×」とした。結果を表2に示す。
[Void evaluation]
An external image of the obtained semiconductor device is taken with an ultrasonic diagnostic imaging apparatus (Insight-300, manufactured by Insight), and an image of the adhesive layer on the semiconductor chip is captured with a scanner GT-9300UF (manufactured by Seiko Epson Corporation). Using the image processing software Adobe Photoshop (registered trademark), the void portion was identified by color tone correction and two-gradation, and the ratio of the void portion was calculated by the histogram. The area of the adhesive layer on the semiconductor chip was 100%. A case where the void exclusive area was 5% or less was evaluated as “◯”, and a case where it exceeded 5% was determined as “x”. The results are shown in Table 2.

[フィレット評価]
作製した半導体装置を上側より、マイクロスコープ(VHX-5000)、株式会社キーエンス製)を用いて、フィレットの長さを測定した。フィレットの長さが、100μm以下を「○」と評価し、100μm以上を「×」とした。結果を表2に示す。
[Fillet evaluation]
From the upper side, the length of the fillet was measured using a microscope (VHX-5000), manufactured by Keyence Corporation. A fillet length of 100 μm or less was evaluated as “◯”, and 100 μm or more was evaluated as “x”. The results are shown in Table 2.

Figure 2017220519
Figure 2017220519

表2の結果より、本実施形態に係る方法によれば、ボイドの発生を充分に抑制することができ、かつフィレットを抑制した半導体装置を得ることができる。一方、比較例1、3では、フィルム状接着剤の厚みに関する係数Xが、1.06>Xの領域であり、フィルムが薄すぎたため、樹脂の流動が不十分となり、ボイドが発生した。また、比較例2、4では、フィルム状接着剤の厚みに関する係数Xが、X>1.36の領域となり、ボイド評価は良好であったが、フィルムが厚く、フィレットが大きくなってしまった。
From the results of Table 2, according to the method according to the present embodiment, it is possible to obtain a semiconductor device that can sufficiently suppress the generation of voids and suppress the fillet. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 3, the coefficient X relating to the thickness of the film adhesive was in the region of 1.06> X, and the film was too thin, so that the resin flow was insufficient and voids were generated. In Comparative Examples 2 and 4, the coefficient X related to the thickness of the film adhesive was in the region of X> 1.36, and the void evaluation was good, but the film was thick and the fillet was large.

1…フィルム状の半導体接着剤(接着剤層)
2…半導体チップ
3…基板
4…接続部(金属結合を形成しない部分)
5…接続部(金属結合を形成する部分)
6…接続部(金属結合を形成しない部分)の長さ
7…接続部(金属結合を形成する部分)の長さ
8…配線
9…貫通電極
10…インターポーザー
1 ... Film-like semiconductor adhesive (adhesive layer)
2 ... Semiconductor chip 3 ... Substrate 4 ... Connection part (part not forming metal bond)
5 ... Connection part (part which forms a metal bond)
6: Length of connecting portion (portion where metal bond is not formed) 7: Length of connecting portion (portion where metal bond is formed) 8: Wiring 9 ... Through electrode 10 ... Interposer

Claims (4)

接続部を有する半導体チップ及び接続部を有する配線回路基板を備え、それぞれの前記接続部が互いに電気的に接続された半導体装置、又は、接続部を有する複数の半導体チップを備え、それぞれの前記接続部が互いに電気的に接続された半導体装置の製造方法であって、前記接続部は金属からなり、
前記半導体チップ及び前記配線回路基板、又は、前記半導体チップ同士を、間にフィルム状の半導体用接着剤を介した状態で、それぞれの前記接続部が金属結合によって電気的に接続されている、半導体装置の製造方法であって、
前記フィルム状の半導体接着剤の厚みT(μm)が下記条件1、2を満たすTとする、半導体装置の製造方法。
条件1:T=X{α+(0.5β)}
条件2:1.06≦X≦1.36
α:前記半導体チップの接続部における、金属接合を形成しない部分の長さ(μm)
β:前記半導体チップの接続部における、金属結合を形成する部分の長さ(μm)
A semiconductor device including a semiconductor chip having a connection portion and a printed circuit board having a connection portion, each of the connection portions being electrically connected to each other, or a plurality of semiconductor chips having connection portions, each of the connections A method of manufacturing a semiconductor device in which parts are electrically connected to each other, wherein the connection part is made of metal,
The semiconductor chip and the printed circuit board, or the semiconductor chips, wherein the respective connecting portions are electrically connected by metal bonding in a state where a film-like semiconductor adhesive is interposed therebetween. A device manufacturing method comprising:
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a thickness T (μm) of the film-like semiconductor adhesive is T satisfying the following conditions 1 and 2.
Condition 1: T = X {α + (0.5β)}
Condition 2: 1.06 ≦ X ≦ 1.36
α: length of the portion where the metal chip is not formed in the connection portion of the semiconductor chip (μm)
β: length of the portion where the metal bond is formed in the connection portion of the semiconductor chip (μm)
前記フィルム状の半導体接着剤が、重量平均分子量10000以下の化合物、及びその硬化剤を含有し、最低溶融粘度が5000Pa・s以下である、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the film-like semiconductor adhesive contains a compound having a weight average molecular weight of 10,000 or less and a curing agent thereof, and has a minimum melt viscosity of 5000 Pa · s or less. 前記フィルム状の半導体接着剤が、さらに重量平均分子量10000超の高分子量成分を含有する、請求項1又は請求項2に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the film-like semiconductor adhesive further contains a high molecular weight component having a weight average molecular weight exceeding 10,000. 前記高分子量成分の重量平均分子量が、30000以上であり、かつガラス転移温度が100℃以下の成分である、請求項3に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the high molecular weight component is a component having a weight average molecular weight of 30000 or more and a glass transition temperature of 100 ° C. or less.
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